基于行為博弈的食品安全質量鏈主體合作機制研究

于榮 唐潤 孟秀麗 陳欣 王海燕

摘要：本文針對食品安全質量鏈管理中的多主體合作問題進行了探討，引入合作效用概念，通過蜈蚣博弈實驗模型構建了不確定收益情境下的行為博弈模型，研究食品安全質量鏈中異質性主體的合作問題。在此基礎上，運用數值仿真方法，深入探討了合作效用變量對食品安全管理中達成合作可能性的影響，分析參數對博弈過程和結果的作用，為食品安全質量管理活動提供了新的思路和視角。

關鍵詞：食品安全；質量鏈；蜈蚣博弈；合作策略

中圖分類號：F224.32 文獻標識碼：A 文章編號：10035192（2014）06007605doi：10.11847/fj.33.6.76

Cooperative Mechanism Research of Food Safety Quality Chain Subjects

Based on Behavioral Game Model

YU Rong1， TANG Run1， MENG Xiuli1， CHEN Xin1， WANG Haiyan2

（1.School of Management Science and Engineering， Nanjing University of Finance and Economics， Nanjing 210023， China； 2.Jiangsu Province Institution of Quality & Safety Engineering， Nanjing 210023， China）

Abstract：The cooperation behavior within multiagents is discussed at the background of food safety quality chain in this paper. Cooperative utility is proposed， and the cooperative model with heterogeneity agents is constructed based on the experimental model of centipede game with uncertainty payoffs. Further， the influence degree of cooperative effectiveness variable to the model is studied on the basis of numerical simulation method. The role analysis of parameters is considered. All above provide a new perspective and idea for food safety and quality management activities.

Key words：food safety； quality chain； centipede game； cooperation strategy

1引言

食品安全是一個世界共同關注的問題，在直接影響人類健康的同時，對經濟的發展和社會的穩定都有十分重要的作用。隨著食品加工過程中化學添加劑和新技術的廣泛使用，有關食品安全的事故層出不窮，國外的“粉紅肉渣”風暴、“毒黃瓜”、“馬肉丑聞”，國內的白酒“塑化劑”超標、光明牛奶“酸敗門”、“毒膠囊”等事件不僅給人們的身心和健康帶來極大傷害或構成潛在威脅，也給消費者和相關產業帶來巨大的經濟損失，解決食品安全問題已經刻不容緩。隨著經濟全球一體化進程的加快，食品安全問題已經超越了國界，變成了世界性的問題。如何防止大規模食品安全事故的發生，保證食品安全，是擺在我們面前的一項緊迫任務。

國內外相關學者多從供應鏈角度對食品安全管理過程中的相關主體利益協調問題進行研究。在食品供應鏈中，不同環節的相關行為主體之間關于食品質量安全的博弈關系決定著食品最終供給的安全性。Starbird[1，2]認為食品質量信息在供應鏈上的分布是不均勻的，而精細設計的食品供應鏈契約能夠分離質量安全的生產者與質量不安全的生產者。Martinez等[3]認為在食品產業鏈的不同環節上，私人規制和公共規制的結合能以較低的成本提高食品質量安全的水平，實現稀缺規制資源的有效配置。徐曉新[4]從食品流通鏈條出發，以信息不對稱為理論基礎，提出了包括完善食品質量安全標準、建立食品質量安全管理機構、發揮中介組織作用等建議。張煜和汪壽陽[5]從食品供應鏈角度入手，提出了包含追溯性、透明性、檢測性、時效性和信任性五個要素在內的質量安全管理模型框架，并指出物流、信息流以及上下游企業間的關系是影響食品供應鏈質量安全最重要的三個方面。食品供應鏈中的縱向協作已經成為降低交易成本和保證食品質量的重要產業組織形式。Adrie等[6]認為通過供應鏈網絡中的縱向協作可以達到食品安全性、透明性的目的。Narrod等[7]還指出發展協作關系在確保食品供應鏈中的安全問題以及農戶的競爭力中可以起到關鍵性的作用。張云華等[8]分析了安全食品供給中縱向契約協作的必要性，并指出專業化公司通過契約協作甚至公開市場聯系會比所有權一體化更有效率。桑乃泉[9]認為供應鏈管理與縱向協調是相輔相成的關系，都是通過食品供應鏈上下游企業之間的合作，形成共擔風險、利益均沾的機制。

目前，國內外有關食品安全方面的研究大多集中在技術層面上，管理層面上的研究還不夠系統。對于食品的研究也較多從宏觀的角度加以闡述，涉及到的內容廣泛，但是缺乏細化。由于食品供應鏈的復雜性而忽略掉了一些真實信息。而從食品質量鏈角度出發，研究鏈上主體間合作博弈關系的研究還很少見。同時，食品質量鏈中決策主體的理性往往具有一定的局限性，而這種有限理性在相關的研究中也很少體現。

于榮，等：基于行為博弈的食品安全質量鏈主體合作機制研究

Vol.33， No.6預 測2014年第6期

現有食品質量鏈上的節點企業之間合作關系松散，多為一次或短期交易，為了規避經營風險，某些節點企業就會為了自身利益鋌而走險。構建食品質量鏈合作關系有助于節點企業之間建立信任，在信任基礎上變短期交易為長期合作，可大幅降低交易成本，減少單方敗德的風險[10]。本文從食品質量鏈主體博弈關系入手，強調對食品質量的控制具有顯著的網絡性，是多組織和多要素相互作用的結果，食品質量鏈突破了傳統的強調單個企業質量控制的觀念。利用蜈蚣博弈實驗模型構建了食品安全質量鏈中異質性主體的合作行為博弈模型，在此基礎上，深入探討了合作效用變量對食品安全管理中達成合作可能性的影響，為我國食品安全管理提出新的思路和方向。

2食品安全質量鏈主體分析

食品安全質量鏈涉及到的主體是多方的，從源頭的初級產品供應商到生產加工企業再到后端的銷售商、消費者，除此之外還有政府主體在其中起著監管的作用。食品質量鏈上的生產、加工、銷售等各環節之間既存在利益趨同，也存在利益對立[11]。通常來說，食品安全系數高，則各方均能實現各自理想收益，此時利益趨同；反之，食品安全系數低，在不完善的法律制度下（例如食品可追溯系統不完全）包含兩種情況：一是單方有可能逃避法律責任，其余各方為之替代承擔全部法律責任，此時利益對立明顯；二是各方均可能逃避法律責任，此時二者利益又趨同。

食品安全問題不僅僅是一個技術層面的問題，同時還是一個管理層面的問題。許多食品安全問題的產生并不是因為技術上達不到要求，更主要的原因是在食品質量鏈的各個環節中存在著嚴重的信息不對稱現象[12]。食品質量是經驗品及信任品的安全信息加總，其特征造成了食品市場信息的不對稱，而這種不對稱是存在于食品質量鏈整個過程中的。食品信任品的特性還涉及到化學、生物等專業領域，消費者在食用后仍不能確定其安全性，由此更進一步地加劇了鏈中的信息不對稱水平。同時食品從農田到餐叉的流通特性更是加劇了安全問題的隱患，如果食品質量鏈中各個獨立決策主體之間的任一環節出現問題，食品安全風險就容易沿著質量鏈迅速傳播。

當存在信息不對稱時，便會催化產生威脅食品質量安全的機會主義行為，而重復購買、聲譽機制以及利用超市的優勢能夠有效地減少食品供應鏈中的這種機會主義行為。食品從生產的源頭經由質量鏈的各個環節最終到達消費者，質量鏈上行為主體的博弈關系決定了食品的質量安全性，任一上游階段行為主體提供的食品質量都會影響以后階段食品的安全性，即只要有一個階段提供的食品不安全都會導致最終食品不安全。

與已有的研究相比，食品質量鏈形成的策略環境與蜈蚣博弈實驗較為相似。蜈蚣博弈實驗模型基本能夠包含食品質量鏈主體合作博弈中時間約束、信息不完全、收益不確定性等諸多特征。首先與蜈蚣博弈實驗一樣，食品質量鏈主體合作博弈是一個有限階段的動態博弈過程，而且總收益都是逐步增加的；其次本文分析的食品質量鏈主體合作博弈是建立在異質性主體對未來不一致的預期基礎上的，這與蜈蚣博弈實驗中博弈主體無法確知對手完全信息的情形是一樣的；此外，不論是基于自身偏好，還是對其他博弈主體策略行為的不確定預期，食品質量鏈主體合作博弈與蜈蚣博弈實驗模型一樣均體現為收益的不確定性。主流的AQRE和

CH模型均從不同側面研究了異質性主體的合作演進，然而影響食品安全質量鏈主體合作的因素是復雜多樣的，因此不妨選擇Zauner[13]的處理方法，將這些因素整合入博弈者的收益函數進行研究。

3模型構建

3.1模型假設

當合作階段的收益大于非合作階段時，食品安全質量鏈博弈主體則會選擇合作策略，收益函數間的差值稱為博弈主體的合作效用，即質量鏈各主體基于長期利益的考慮選擇合作策略而帶來的額外正效用。正是由于額外的正效用改變了博弈方的不合作選擇，為合作均衡的達成創造條件。

為了便于建立模型，本文設定食品安全質量鏈主體合作博弈中的主體收益函數由確定項和隨機干擾項組成。由隨機干擾組成的博弈主體合作效用符合一般正態分布，且獨立同分布。其中均值表示博弈主體對不確定收益部分的期望值，而方差反映了博弈主體對其當前收益期望的偏差。首先食品安全質量鏈主體是存在異質性社會偏好的，受年齡、職業、經歷、經濟水平等因素的影響，不同博弈主體的決策類型具有異質性[14]。因此食品質量鏈合作博弈中博弈主體收益函數中的隨機干擾項能夠體現隨機變量特征；其次在食品質量鏈的主體合作博弈中，由于偏好、信息不完全等不確定性因素影響，博弈主體的策略選擇無偏地存在隨機干擾，這意味著合作博弈中博弈主體的策略響應行為都是有限理性的。

3.2模型建立

蜈蚣博弈最早是由Rosenthal[15]于1981年提出的一個動態博弈，Binmore[16]和Kreps[17]繼續研究，擴展形式如圖1所示，其中ak（s）表示博弈參與者k（k=i，j）在第s（s=1，2，…，z，z+1）節點的實際收益，其中z為偶數，表示博弈的階段。

圖1蜈蚣博弈擴展型

食品質量鏈的博弈方在任意時間節點s（s=1，2…，z）都面臨兩種策略選擇：合作策略C和非合作策略Q。博弈者選擇非合作策略Q的效用是確定的，記為UQ（s）；選擇合作策略C的收益則是不確定的，記預期效用為EUC（s）。博弈參與者選擇策略C的條件概率可以表示為

3.3模型結果分析

為了便于更直觀地描述博弈者合作行為的演變規律，本文利用Matlab軟件對食品安全質量鏈合作模型進行數理描述，結果如圖2所示。

圖2博弈者合作行為的一般概率

食品安全質量鏈博弈參與者選擇合作策略的概率是單調遞減的，但遞減的速率是分階段而不同的。第一階段為曲線AB，隨著均值的遞增，博弈參與者選擇合作策略的概率減少得較慢；當進入到曲線BC段時，質量鏈上的博弈主體間合作的概率相對降低較快，在博弈者合作效用的影響下，其采取合作策略的行為概率呈現出一條反S型曲線。這與蜈蚣實驗的結果是一致的，食品質量鏈上的博弈主體選擇合作策略獲得的效用對當期收益的補償效果是逐漸減弱的。

食品安全質量鏈合作博弈中，博弈者的合作效用由于其合作意愿的下降而減少，博弈者的合作效用必定存在差異性。假設μ1>μ2>μ3>μ4，σ1>σ2>σ3>σ4，在此前提下σ和μ對博弈者合作行為概率的影響如圖3，圖4所示，圖中依次以曲線1，2，3，4代表μ1，μ2，μ3，μ4，σ1，σ2，σ3，σ4的情況。

由圖3，圖4可見，當σ值確定，μ變化時，博弈者的合作行動空間與μ的大小成正比；當μ值確定，σ變化時，博弈者的合作行動空間與σ的大小成反比。這表明博弈者合作效用的均值水平對博弈者合作行動空間的大小起著促進作用，而其方差水平則起著抑制作用。

除此之外，假設μ∈[0，5]，0<σ≤10，以步長λ=0.1進行數值的仿真分析。從大量的仿真結果來看，并不存在p1

同理，當σ值確定，隨著μ值增加，pi的值都以遞增的趨勢向極值逼近，σ值較小時pi可以更快達到極值，但最終趨于一致。這意味著博弈主體對未來合作持較為積極態度，可以提高各個階段的合作概率。

圖3σ值確定情形下博弈者合作行為概率

圖4μ值確定情形下博弈者合作行為概率

綜上所述，構建食品安全質量鏈主體合作機制的關鍵是一方面要提高博弈者合作效用的均值μ，另一方面要降低博弈者合作效用的方差σ。因此首先應增加質量鏈博弈主體對未來合作效用的期望，加強彼此間的信任感，信任是合作關系的基礎，在食品質量鏈管理中具有重要作用。加強企業間的合作，培養企業間的信任是食品質量鏈管理的核心之一；其次構造平穩的政策環境，通過激勵機制促使質量鏈博弈主體增加不確定收益的愿望，協助企業之間制定契約，通過契約尋求其他參與者的支持或約束他們的行為，并根據企業的規模、發展戰略和風險態度等選擇具體的模式，有助于更快地達成合作。

4結論

本文采用蜈蚣博弈分析框架構建了食品安全質量鏈中異質性主體的合作行為博弈模型，對食品安全管理中的主體合作問題進行了研究，同時對合作效用參數的影響進行了深入分析，揭示了食品安全質量鏈管理中博弈主體合作效用的參數變化對各階段合作行為的影響規律。因此從我國食品質量鏈安全管理的進程來看，可從以下兩方面著手構建食品安全質量鏈主體合作機制。

首先應培養食品安全質量鏈上博弈主體之間的信任感，通過信任的一貫性和經驗性培育良好的合作氛圍，提高博弈主體對未來合作效用的期望水平。培養質量鏈各主體間的信任感，加強企業間的合作是質量鏈管理的核心。企業間的相互信任可以減少合作中所需的激勵成本與監督成本，除了成本因素之外，監督機制還會帶來質量鏈企業間的心理損失。加強鏈上各主體間的信任有助于促進企業提高生產與服務的柔性以及在不可預測的事件發生時雙方的責任感，努力謀求雙方的共同利益。這都為鏈上主體間的合作奠定了基礎和條件。

其次考慮制定有助于提高博弈主體合作效用期望水平的外部政策，構造平穩的決策環境，協助企業間建立激勵與信任機制，有助于質量鏈主體達成合作的意向，提高合作的效率。除此之外可充分發揮行業協會的專業指導作用，協調企業與企業、企業與政府、企業與市場之間的關系，為質量鏈主體合作構造良好的市場氛圍；同時還需要強化媒體輿論的力量，充分發揮媒體輿論的引導和監督作用，加強對公眾食品安全知識的普及和食品安全信息的發布，提高消費者識別不安全食品的水平，從外部環境的角度促進食品質量鏈主體加強合作，提高食品質量，保證食品安全。

參考文獻：

[1]Starbird S A. Supply chain contracts and food safety[J]. Choices， 2005， 20（2）： 123128.

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[16]Binmore K. Modeling rational players[J]. Economics and Philosophy， 1987， 3（1）： 179214.

[17]Kreps M. A course in microeconomic theory[M]. New Jersey： Princeton University Press， 1990.

食品安全質量鏈合作博弈中，博弈者的合作效用由于其合作意愿的下降而減少，博弈者的合作效用必定存在差異性。假設μ1>μ2>μ3>μ4，σ1>σ2>σ3>σ4，在此前提下σ和μ對博弈者合作行為概率的影響如圖3，圖4所示，圖中依次以曲線1，2，3，4代表μ1，μ2，μ3，μ4，σ1，σ2，σ3，σ4的情況。

由圖3，圖4可見，當σ值確定，μ變化時，博弈者的合作行動空間與μ的大小成正比；當μ值確定，σ變化時，博弈者的合作行動空間與σ的大小成反比。這表明博弈者合作效用的均值水平對博弈者合作行動空間的大小起著促進作用，而其方差水平則起著抑制作用。

除此之外，假設μ∈[0，5]，0<σ≤10，以步長λ=0.1進行數值的仿真分析。從大量的仿真結果來看，并不存在p1

同理，當σ值確定，隨著μ值增加，pi的值都以遞增的趨勢向極值逼近，σ值較小時pi可以更快達到極值，但最終趨于一致。這意味著博弈主體對未來合作持較為積極態度，可以提高各個階段的合作概率。

圖3σ值確定情形下博弈者合作行為概率

圖4μ值確定情形下博弈者合作行為概率

綜上所述，構建食品安全質量鏈主體合作機制的關鍵是一方面要提高博弈者合作效用的均值μ，另一方面要降低博弈者合作效用的方差σ。因此首先應增加質量鏈博弈主體對未來合作效用的期望，加強彼此間的信任感，信任是合作關系的基礎，在食品質量鏈管理中具有重要作用。加強企業間的合作，培養企業間的信任是食品質量鏈管理的核心之一；其次構造平穩的政策環境，通過激勵機制促使質量鏈博弈主體增加不確定收益的愿望，協助企業之間制定契約，通過契約尋求其他參與者的支持或約束他們的行為，并根據企業的規模、發展戰略和風險態度等選擇具體的模式，有助于更快地達成合作。

4結論

本文采用蜈蚣博弈分析框架構建了食品安全質量鏈中異質性主體的合作行為博弈模型，對食品安全管理中的主體合作問題進行了研究，同時對合作效用參數的影響進行了深入分析，揭示了食品安全質量鏈管理中博弈主體合作效用的參數變化對各階段合作行為的影響規律。因此從我國食品質量鏈安全管理的進程來看，可從以下兩方面著手構建食品安全質量鏈主體合作機制。

首先應培養食品安全質量鏈上博弈主體之間的信任感，通過信任的一貫性和經驗性培育良好的合作氛圍，提高博弈主體對未來合作效用的期望水平。培養質量鏈各主體間的信任感，加強企業間的合作是質量鏈管理的核心。企業間的相互信任可以減少合作中所需的激勵成本與監督成本，除了成本因素之外，監督機制還會帶來質量鏈企業間的心理損失。加強鏈上各主體間的信任有助于促進企業提高生產與服務的柔性以及在不可預測的事件發生時雙方的責任感，努力謀求雙方的共同利益。這都為鏈上主體間的合作奠定了基礎和條件。

其次考慮制定有助于提高博弈主體合作效用期望水平的外部政策，構造平穩的決策環境，協助企業間建立激勵與信任機制，有助于質量鏈主體達成合作的意向，提高合作的效率。除此之外可充分發揮行業協會的專業指導作用，協調企業與企業、企業與政府、企業與市場之間的關系，為質量鏈主體合作構造良好的市場氛圍；同時還需要強化媒體輿論的力量，充分發揮媒體輿論的引導和監督作用，加強對公眾食品安全知識的普及和食品安全信息的發布，提高消費者識別不安全食品的水平，從外部環境的角度促進食品質量鏈主體加強合作，提高食品質量，保證食品安全。

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食品安全質量鏈合作博弈中，博弈者的合作效用由于其合作意愿的下降而減少，博弈者的合作效用必定存在差異性。假設μ1>μ2>μ3>μ4，σ1>σ2>σ3>σ4，在此前提下σ和μ對博弈者合作行為概率的影響如圖3，圖4所示，圖中依次以曲線1，2，3，4代表μ1，μ2，μ3，μ4，σ1，σ2，σ3，σ4的情況。

由圖3，圖4可見，當σ值確定，μ變化時，博弈者的合作行動空間與μ的大小成正比；當μ值確定，σ變化時，博弈者的合作行動空間與σ的大小成反比。這表明博弈者合作效用的均值水平對博弈者合作行動空間的大小起著促進作用，而其方差水平則起著抑制作用。

除此之外，假設μ∈[0，5]，0<σ≤10，以步長λ=0.1進行數值的仿真分析。從大量的仿真結果來看，并不存在p1

同理，當σ值確定，隨著μ值增加，pi的值都以遞增的趨勢向極值逼近，σ值較小時pi可以更快達到極值，但最終趨于一致。這意味著博弈主體對未來合作持較為積極態度，可以提高各個階段的合作概率。

圖3σ值確定情形下博弈者合作行為概率

圖4μ值確定情形下博弈者合作行為概率

綜上所述，構建食品安全質量鏈主體合作機制的關鍵是一方面要提高博弈者合作效用的均值μ，另一方面要降低博弈者合作效用的方差σ。因此首先應增加質量鏈博弈主體對未來合作效用的期望，加強彼此間的信任感，信任是合作關系的基礎，在食品質量鏈管理中具有重要作用。加強企業間的合作，培養企業間的信任是食品質量鏈管理的核心之一；其次構造平穩的政策環境，通過激勵機制促使質量鏈博弈主體增加不確定收益的愿望，協助企業之間制定契約，通過契約尋求其他參與者的支持或約束他們的行為，并根據企業的規模、發展戰略和風險態度等選擇具體的模式，有助于更快地達成合作。

4結論

本文采用蜈蚣博弈分析框架構建了食品安全質量鏈中異質性主體的合作行為博弈模型，對食品安全管理中的主體合作問題進行了研究，同時對合作效用參數的影響進行了深入分析，揭示了食品安全質量鏈管理中博弈主體合作效用的參數變化對各階段合作行為的影響規律。因此從我國食品質量鏈安全管理的進程來看，可從以下兩方面著手構建食品安全質量鏈主體合作機制。

首先應培養食品安全質量鏈上博弈主體之間的信任感，通過信任的一貫性和經驗性培育良好的合作氛圍，提高博弈主體對未來合作效用的期望水平。培養質量鏈各主體間的信任感，加強企業間的合作是質量鏈管理的核心。企業間的相互信任可以減少合作中所需的激勵成本與監督成本，除了成本因素之外，監督機制還會帶來質量鏈企業間的心理損失。加強鏈上各主體間的信任有助于促進企業提高生產與服務的柔性以及在不可預測的事件發生時雙方的責任感，努力謀求雙方的共同利益。這都為鏈上主體間的合作奠定了基礎和條件。

其次考慮制定有助于提高博弈主體合作效用期望水平的外部政策，構造平穩的決策環境，協助企業間建立激勵與信任機制，有助于質量鏈主體達成合作的意向，提高合作的效率。除此之外可充分發揮行業協會的專業指導作用，協調企業與企業、企業與政府、企業與市場之間的關系，為質量鏈主體合作構造良好的市場氛圍；同時還需要強化媒體輿論的力量，充分發揮媒體輿論的引導和監督作用，加強對公眾食品安全知識的普及和食品安全信息的發布，提高消費者識別不安全食品的水平，從外部環境的角度促進食品質量鏈主體加強合作，提高食品質量，保證食品安全。

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