公平關切下基于政府補貼的港口供應鏈協調機制研究

楊波峰

（西南交通大學 交通運輸與物流學院，四川 成都 610031）

公平關切下基于政府補貼的港口供應鏈協調機制研究

楊波峰

（西南交通大學 交通運輸與物流學院，四川 成都 610031）

研究港口供應鏈參與者之間的關系不僅需要考慮利益問題，還需考慮公平問題。在多式聯運的大背景下，建立了由港口、航運承運人和陸運承運人組成的三級港口供應鏈模型，三者之間存在Stackelberg博弈。通過分析三者各自的努力程度對于三者單位集裝箱利潤的影響，發現參與者之間存在不公平現象，即航運承運人和陸運承運人付出一定的努力，其利潤的增加比例小于港口利潤的增加比例；接著，分析了陸運承運人存在以航運承運人為參考點的公平關切以及航運承運人存在以港口為參考點的公平關切時，三者各自的單位集裝箱利潤最優值；最后，建立了基于政府補貼的協調機制，彌補了不公平，協調了供應鏈。

公平關切；政府補貼；三級港口供應鏈；Stackelberg博弈；協調機制

1 引言

港口作為連接水運和陸運的重要節點，在經濟全球化進程中得到了極大的發展。根據The World Bank統計的數據［1］，2014年世界港口總吞吐量為6.79億TEU，比上年增長4.6%。根據聯合國貿易與發展會議發布的Review of Maritime Transport 2015［2］，2014年，中國內河與沿海港口完成124.5億t的貨物，比上年增長了5.8%。集裝箱貨物增長到2.02億TEU，同比增長6.4%。此外，2014年發展中國家的港口吞吐量增長率為5.34%，高于上一年的增長率，也高于世界整體港口的吞吐量增長率。

供應鏈管理的研究始于20世紀80年代，而針對港口供應鏈的研究則是近十來年才開始的［3］。Christopher［4］

認為真正的競爭不在于企業與企業之間，而在于供應鏈與供應鏈之間。Meersman和Van de Voorde［5］首次提出競爭不是在單獨的港口中展開的，而是在物流鏈中。Robinson［6］認為港口的價值是建立在價值群概念的基礎上的。Paix?o and Marlow和真虹［7-8］強調將敏捷策略運用到港口供應鏈管理中，以保證港口的競爭力。Carbone and De Martino［9］根據供應鏈管理的方法，強調了港口的重要性，并進一步闡述了供應鏈中港口和其他參與者之間的內在聯系是決定港口競爭力的關鍵因素。Bichou and Gray［10］從供應鏈管理的角度將港口系統概念化，并提出港口是促進多式聯運發展不可或缺的部分。張翠華等［11］首先回顧供應鏈協同管理提出的背景，然后從戰略協同、策略協同和協同技術三方面對供應鏈協同管理的現狀進行綜述，并探討了供應鏈協同管理的發展趨勢。Tongzon等［12］從港口服務的提供者（港口運營商）和使用者（航運公司）的角度研究了港口供應鏈的導向。高潔、真虹等［13］分析了在供應鏈思想和非供應鏈思想下，港口與客戶間互動關系的區別，并指出港口作為供應鏈中的一個環節，應該積極尋求供應鏈環境下發展的新途徑。因此，港口供應鏈管理對港口競爭力研究非常重要。吳良成和鄭宇劫［14］認為港口核心競爭能力正在發生深刻的變化。港口競爭力其優勢應體現在提供優質增值服務的分撥配送能力、信息管理能力及所在區域供應鏈網絡的競爭力上。De Martino等［15］把港口視作網絡的參與者，物流資源和活動的聚集地，通過在供應鏈中促成一些相互依賴的關系來創造價值。Thomas等［16］認為，與二級供應鏈相比，三級供應鏈具有更為復雜的組織結構，因此也更容易引發成員之間的利害沖突。Lee［17-18］首次探索航運承運人、陸運承運人和港口之間的競爭博弈，并將多主從式博弈運用到了多級博弈中。之后，又構建了三者之間的合作模型，并通過實例分析證明了合作帶來的利潤并不一定比競爭大。

以上是港口供應鏈中關于參與者競合關系的研究。從港口供應鏈概念的引入到供應鏈參與者間關系的模型化，大部分研究關注的是利潤的變化。受Lee［17-18］研究對象的啟發，構建了港口、航運承運人和陸運承運人之間的三級Stackelberg博弈模型，并且分析發現三者之間存在不公平現象。接著，分析了陸運承運人和航運承運人各自存在公平關切時，三方及整體利潤的變化。最后通過政府補貼策略彌補了不公平，協調了供應鏈。

2 模型構建

本文所研究的三級港口供應鏈由港口、航運承運人和陸運承運人組成，其結構如圖1所示。在這三者構成的Stackelberg博弈中，港口作為連接航運和陸運的重要節點，往往擔任著Leader的角色，而航運和陸運承運人擔任著Follower的角色。本文中假設航運承運人先于陸運承運人制定策略，且港口、航運承運人和陸運承運人之間是在完全信息條件下進行的。

圖1 三級港口供應鏈結構示意圖

（1）參數設置

ep：集裝箱港口的努力水平；

es：航運承運人的努力水平；

el：陸運承運人的努力水平；

p：港口供應鏈整體的單位集裝箱的作業價格；

pp：港口單位集裝箱作業價格；

ps：航運承運人單位集裝箱作業價格；

pl：陸運承運人單位集裝箱作業價格；

rp：港口的成本系數；

rs：航運承運人的成本系數；

rl：陸運承運人的成本系數；

α：潛在的最大市場規模；

β：港口供應鏈整體單位集裝箱利潤的彈性系數；

σ：環境不確定性；

θ：努力水平轉化為箱量的系數。

（2）函數

其中，港口、航運和陸運承運人通過各自的努力，增加的集裝箱吞吐量為

供應鏈整體的單位集裝箱價格包括港口、航運承運人和陸運承運人各自作業單位集裝箱的價格，即：p=pp+ps+pl。設σ=0。那么港口的吞吐量為：

總上，港口、航運承運人和陸運承運人收益函數如下：

3 不公平問題的發現

港口、航運承運人和陸運承運人之間符合Stackelberg博弈。在分散決策下，三者各自決定自身的單位集裝箱作業價格。

結論1 港口、航運承運人和陸運承運人三者之間存在不公平。對于陸運承運人而言，其努力程度每增加一個單位，其本身的單位集裝箱利潤增加1/8個單位，而航運承運人的單位集裝箱利潤增加1/4個單位，港口的單位集裝箱利潤增加1/2個單位。對于航運承運人而言，其努力程度每增加一個單位，其本身的單位集裝箱利潤增加1/4個單位，而港口的單位集裝箱利潤增加1/2個單位。對于港口而言，其努力程度每增加一個單位，其本身的單位集裝箱利潤增加1/2個單位，航運和陸運承運人分別增加1/4個單位和1/8個單位。

證明：采用逆向求解法。首先對于陸運承運人而言，pl的一階導數為：

令式（6）等于0，即得陸運承運人單位集裝箱作業價格的最優值為：

將式（7）帶入式（4）后，求得ps的一階導數為：

令式（8）等于0，即得航運承運人單位集裝箱作業價格的最優值為：

將式（7）和式（9）帶入式（3）后，求 pl的一階導數為：

令式（10）等于0，即得港口的單位集裝箱作業價格的最優值為：

最后，將式（11）式帶入式（9）得航運承運人的單位集裝箱作業價格的最優值為：

將式（11）和式（12）帶入式（4）得港口的單位集裝箱作業價格的最優值為：

表1 ep、es、el一階導數

分別對ep、es、el所在的行進行分析即可得到結論1。

4 公平關切下的單位集裝箱利潤最優值

4.1 陸運承運人存在以航運承運人為參考點的公平關切

在陸運承運人存在以航運承運人為參考點的公平關切情況下，則公平關切下陸運承運人的效用函數為：

港口、航運承運人和陸運承運人三者之間仍然存在Stackelberg博弈關系，于是同樣采用逆向求解各自的最優單位集裝箱利潤值。

結論2 當陸運承運人存在以航運成員人為參考點的公平關切時，陸運承運人和港口的單位集裝箱利潤將增多，航運承運人的單位集裝箱利潤將減少，港口供應鏈整體的單位集裝箱利潤增多。

證明：首先將式（14）中對于pl求一階導數，并令其等于0，求解可得：

將式（15）帶入式（4）后，對ps求一階導數，并令其等于0，可求得：

將式（15）、式（16）帶入式（3），對pp求一階導數，并令其等于0，可求得港口的最優單位集裝箱作業價格：

最后，將式（19）帶回式（18）得航運承運人的最優單位集裝箱作業價格：

將式（17）、（18）帶回式（15）得陸運承運人的最優單位集裝箱作業價格：

4.2 航運承運人存在以港口為參考點的公平關切

在航運承運人存在以港口為參考點的公平關切情況下，則公平關切下航運承運人的效用函數為：

同樣，港口、航運承運人和陸運承運人三者之間任然存在Stackelberg博弈關系。

結論3 當航運承運人存在以港口為參考點的公平關切時，航運承運人的單位集裝箱利潤增多，港口的單位集裝箱利潤減少，陸運承運人的單位集裝箱利潤不變，港口供應鏈整體的單位集裝箱利潤增多。

證明：同結論2證明方法。求得港口的最優單位集裝箱作業價格：

航運承運人的最優單位集裝箱作業價格：

陸運承運人的最優單位集裝箱作業價格：

5 基于政府補貼的供應鏈協調機制

地方政府在港口、航運承運人以及陸運承運人確定各自的單位集裝箱利潤之后，分別給予航運承運人和陸運承運人ss和sl的補貼以彌補結論1中的不公平。ss和sl分別滿足以下兩個式子：

其中，ξ1和ξ2為補貼系數。即政府按照航運承運人和陸運承運人各自的努力程度，分別給予航運承運人和陸運承運人每個標箱ss和sl的補貼。

結論4 在公平中性、陸運承運人以航運承運人為參考點的公平關切以及航運承運人以港口為參考點的公平關切三種情況下，通過分析，可以得到三種不同情況下政府補貼的策略，見表2。

表2 政府補貼策略匯總

證明：

（1）在公平中性的情況下，為了使航運承運人努力程度每增加一個單位，其利潤增加的比例和港口利潤增加的比例一致，所以，補貼ss需滿足以下式子：

（2）在存在陸運承運人以航運承運人為參考點的公平關切情況下，給予航運承運人的補貼ss需滿足以下式子：

給予陸運承運人的補貼sl需滿足以下式子：

同理可得：

（3）在存在航運承運人以港口參考點的公平關切情況下，給予航運承運人的補貼ss需滿足以下式子：

給予陸運承運人的補貼sl需滿足以下式子：

同理可得：

6 結論與展望

本文在多式聯運的大背景下，構建了三級港口供應鏈博弈模型。港口、航運承運人和陸運承運人作為參與者存在Stackelberg博弈。通過分析三者各自的努力程度對于三者單位集裝箱利潤的影響，發現存在不公平現象，即：航運承運人和陸運承運人付出一定的努力，其利潤的增加比例小于港口利潤的增加比例。

接著，分析了陸運承運人存在以航運承運人為參考點的公平關切以及航運承運人存在以港口為參考點的公平關切時，三者各自的單位集裝箱利潤最優值。通過分析發現：當陸運承運人存在以航運承運人為參考點的公平關切時，陸運承運人和港口的單位集裝箱利潤將增多，航運承運人的單位集裝箱利潤將減少，港口供應鏈整體的單位集裝箱利潤增多。當航運承運人存在以港口為參考點的公平關切時，航運承運人的單位集裝箱利潤增多，港口的單位集裝箱利潤減少，陸運承運人的單位集裝箱利潤不變，港口供應鏈整體的單位集裝箱利潤增多。

為了協調不公平，研究了基于政府補貼的協調機制。政府基于航運和陸運承運人的努力程度分別給予他們每個標箱一定的補貼。文章中，對應公平中性、陸運承運人以航運承運人為參考點存在公平關切、航運承運人以港口為參考點存在公平關切三種情況，分別給出了補貼的最小臨界值。這對于地方政府制定補貼政策具有指導作用。

為了計算簡便，在構建基本模型時沒有考慮不同的航運承運人和陸運承運人之間的競爭，在以后的研究中可進一步完善。

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［2］United Nations Conference on Trade and Development.Review of Maritime Transport 2015［R］.2015.

［3］姜泰元.信息技術、供應鏈協調、供應鏈整合與港口競爭力的關系研究［D］.杭州：浙江大學,2012.

［4］Christopher M.Logistics and Supply Chain Management-Strategies for reducing Cost and Improving Service［J］.International Journal of Logistics,1999,2（1）：103-104.

［5］Meersman H,Van de Voorde E.Cooperation and strategic alliances in the maritime sector and port industry［A］.in NAV amp; HSMV Conference Proceedings［C］.2001.［6］Robinson R.Ports as elements in value-driven chain systems：the new paradigm［J］.Maritime Policy and Management,2002,29（3）：21-40.

［7］真虹.第四代港口的概念及其推行方式［J］.交通運輸工程學報,2005,（4）：90-95.

［8］Paixao A C,Marlow P B.Fourth generation ports a question of agility？［J］.International Journal of Physical Distribution and Materials Management,2003,33（4）：355-376.

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Study on Port Supply Chain Coordination Mechanism Based on Government Subsidization with Fairness Concern

Yang Bofeng
（School of Transportation Logistics, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China）

In this paper, against the background of inter- modal transportation, we established the three- echelon port supply chainmodel composing of the port, maritime shipper and land shipper, among whom there existed the Stackelberg game. Through analyzing theinfluence of the effort level of the three on their unit container profit, we found the unfairness between the participants, that is, by the sameeffort level, the increased return rate of the maritime shipper and the land shipper was less than that of the port； next, we analyzed therespective optimal unit container profit for each of the three when the land shipper was concerned with the fairness with the maritime shipperas the point of reference and when the maritime shipper was concerned with the fairness with the port as the point of reference； and at the end,we established the government subsidization based interest coordination mechanism of the supply chain.

fairness concern； government subsidization； three-echelon port supply chain； Stackelberg game； coordination mechanism

F552.6；F274；F224

A

1005-152X（2016）09-0120-05

10.3969/j.issn.1005-152X.2016.09.025

2016-08-03

楊波峰（1991-），男，四川宜賓人，碩士研究生，研究方向：供應鏈管理。