基于個性化需求的產品競爭供應鏈結構選擇

孟 炯， 張 楊，曾 波

(1.重慶工商大學管理學院，重慶 400067；2.重慶工商大學商務策劃學院，重慶 400067)

1 引言

新興信息技術(如大數據、物聯網、云計算)的發展，為廠商吸收和整合消費者的創新知識和解決方案提供了技術支持[1]。新興信息技術與先進制造技術(如3D打印制造技術、AI智能制造)深度融合，促進了“以設計師為中心”的產品設計模式向“以客戶為中心”的產品設計模式轉變，進而推動同質化產品制造向個性化產品定制變革[2-5]。

新興信息技術下的產品制造模式變革引起了學界的高度關注。一方面，現有研究認為，消費者可以作為共同創造者，參與企業的產品設計和制造，以提高企業運作效率[1,6]。基于此，研究者考察工業4.0與第三次工業革命發現，以消費者創新為基礎的個性化定制或將成為未來制造業發展的主流方向[7-8]，許多學者在這一重要研究領域進行了前期探索，如基于消費者視角的個性化定制模式創新[9-11]、基于廠商視角的個性化定制模式創新[12-13]、基于互聯網+的在線個性化定制模式創新[14-15]、3D打印個性化定制模式創新[16-17]等等。另一方面，現有文獻研究了新興信息技術下企業戰略選擇[18]、新興信息技術下傳統企業再造[19]、新興信息技術下的商業模式創新[20]、新興信息技術下的供應鏈重構[21]、創造性破壞視角下的跨界經營[22]等組織變革問題。上述文獻分析顯示，工業4.0進程下，同質化產品制造模式向個性化產品定制模式變革的趨勢業已明顯，這一變革趨勢將對相關產業現有供應鏈結構與運作產生強烈沖擊。

在個性化產品定制模式下，傳統供應鏈呈現出以下不足。首先，運作模式方面。傳統供應鏈面向的是工業化大規模批量生產方案，難以針對每一位顧客的個性化需求自動為產品配以最優化的個性化定制方案[7,23]。其次，業務流程方面。個性化產品定制要求供應鏈管理業務流程為“零售—產品—配送”，傳統供應鏈管理的“產品—配送—零售”業務流程無法有效服務產品個性化定制任務[23-24]。第三，組織結構方面。個性化產品定制要求供應鏈組織結構去科層化，傳統供應鏈具有嚴格的科層設置，生產線遠離銷售中心，較長的供應鏈結構難以滿足個性化定制需要[23-25]。總之，傳統供應鏈的組織結構、業務流程與運作模式無法與個性化產品定制模式相匹配，迫切需要轉型升級。在這方面，采用以產品為中心的供應鏈設計方法，可設計出能夠降低成本、提高利潤、對客戶需求做出迅速反應的個性化產品供應鏈[26]。

綜上所述，文獻[1-5]指出了同質化產品制造模式向個性化產品定制模式變革的趨勢；文獻[6-22]認為傳統產品制造模式向個性化產品定制模式變革的趨勢，將對相關產業現有供應鏈結構與運作產生強烈沖擊；文獻[23-26]從組織結構、業務流程與運作模式三個方面入手，論述了傳統供應鏈面對個性化產品定制模式的不足。上述文獻為本文的研究提供了研究思路和理論支撐。基于此，本文將從“制銷分離”與“定制一體”兩種結構選擇入手，構建個性化產品供應鏈處于非競爭與競爭兩種環境下的博弈模型。進一步，將典型供應鏈轉型升級案例引入算例仿真，對博弈均衡進行比較分析。

2 基本假設

受超前感知能力、創新收益、使用經驗與知識水平等因素的限制，市場大眾消費者通常無法直接參與產品個性化制造互動，而由領先用戶代為實施，這是因為市場大眾消費者的需求變化經常受到潮流的驅動，而領先用戶處于市場潮流的前段，對市場大眾消費者的需求具有較強的引導作用[27-28]。本文考慮一個由個性化產品供應鏈i、競爭供應鏈e、市場消費者(含領先用戶、大眾消費者)構成的產品市場競爭系統為研究對象，領先用戶代表市場大眾消費者實施產品個性化制造互動[5]，如圖1所示。

圖1 供應鏈i的結構選擇及競爭環境

在圖1中，個性化產品供應鏈i有兩種結構選擇：轉型升級前的“制銷分離”結構與轉型升級后的“定制一體”結構。令個性化產品供應鏈i在轉型升級前后均面臨非競爭和競爭兩種情景，則可對個性化產品供應鏈i處于以下四種情景中的博弈進行分析：非競爭環境與制銷分離結構、非競爭環境與定制一體結構、競爭環境與制銷分離結構和競爭環境與定制一體結構。為滿足消費者的個性化需求，個性化產品供應鏈轉型升級前，采用批發價格合同激勵制造商提升產品個性化水平[29-30]。在實踐中，制造商和分銷商間的個性化水平批發價格函數，通常依賴于第三方個性化定制服務平臺外生給定。例如：淘寶這一具有個性化定制特征的第三方交易平臺，利用“生意參謀——搜索人群查詢”給出個性化產品熱銷價格帶；國外一些在線3D打印服務平臺，如Shapeways、Quirky等公司也通過會員的投票、評分和評論為個性化產品的“創意點子”確定激勵水平。為便于分析，作如下基本假設。

假設1：當個性化產品供應鏈選擇“制銷分離”結構時，在制造商與分銷商的博弈中，制造商為Stackelberg領導者，制造商首先選擇產品個性化制造互動，分銷商選擇市場需求。

假設2：產品i和產品e為同類產品，消費者將綜合考慮產品個性化水平和價格兩個因素來選擇購買。

假設3：競爭供應鏈e為“定制一體”結構。

模型中涉及到的參數和變量如表1所示。

表1 模型中涉及到的參數及變量的定義

續表1 模型中涉及到的參數及變量的定義

3 模型的構建與求解

本部分針對個性化產品供應鏈i轉型升級前后的結構選擇，分析其處于非競爭與競爭兩種環境下的博弈均衡。

3.1 非競爭環境與制銷分離結構

個性化產品供應鏈i轉型升級前為制銷分離結構。當個性化產品供應鏈i處于非競爭環境時，市場上僅銷售產品i。因此，為激勵制造商i的產品個性化制造行為，可采用批發價格合同

ω(υi)=ω+xυi。市場可由下列需求函數定義：

(1)

記ω0=ω-ci，A=ai-ω。那么，分銷商i的期望收益為：

(2)

制造商i的期望收益為：

(3)

由式(2)可知分銷商i對qi的反應函數為：

qi=(A+ευi-xυi)/κ

(4)

將式(4)代入式(3)，則：

(5)

制造商i的期望收益對υi的一階條件為：

則：

(6)

將式 (6) 代入式(4)可得：

(7)

3.2 非競爭環境與定制一體結構

個性化產品供應鏈i轉型升級后為定制一體結構。當個性化產品供應鏈i處于非競爭環境時，市場上僅銷售產品i。令J=ai-ci，則供應鏈i的整體期望利潤為：

(8)

進一步，對Ti求qi的最優一階導數：

(9)

同理，對Ti求υi的最優一階導數：

(10)

聯立求解式 (9)與式(10)可得：

(11)

(12)

3.3 競爭環境與制銷分離結構

轉型升級前，個性化產品供應鏈i處于競爭環境時，市場上同時銷售產品i和產品e。為激勵制造商i的產品個性化制造行為，可利用批發價格合同ω(υi)=ω+xυi。由于產品i的部分市場被產品e搶占，因此消費者對產品i的基本需求轉移了z(0≤z<1)到產品e。那么，市場可由下列需求函數定義：

(13)

(14)

令B=ae-ce，則分銷商i的期望收益為：

Ri

(15)

制造商i的期望收益為：

(16)

供應鏈e的整體期望收益為：

(17)

分銷商i的最優反應函數為：

(18)

供應鏈e的最優反應函數為：

(19)

聯立求解式(18)和式(19)可得：

(20)

(21)

將式(20)代入式(16)，則：

(22)

將式(20)和式(21)代入式(17)，則：

(23)

+(2Ex-2Hx2-mi)υi

=0

(24)

+(εE2+σPE-me)υe

+(σE2-Eλ-σEHx)υi

=0

(25)

為簡化分析，記

那么，聯立求解式(24)和式(25)可得：

(26)

(27)

將式(26)和式(27)代入式(20)可得：

(28)

將式(26)和式(27)代入式(21)可得：

(29)

3.4 競爭環境與定制一體結構

轉型升級后，個性化產品供應鏈i處于競爭環境時，市場上同時銷售產品i和競爭產品e。

個性化產品供應鏈i的期望收益為：

(30)

競爭供應鏈e的總期望收益為：

(31)

則個性化產品供應鏈i的最優反應函數為：

(32)

同理，競爭供應鏈e的最優反應函數為：

(33)

(34)

(35)

將式(34)和式(35)代入式(30)，則：

(36)

將式(34)和式(35)代入式(31)，則：

(37)

+(κEG+σEG-aiE-εG-σPG)z+(2εE+2σPE-κE2-mi)υi+(εP+σP2-λE-κPE+σE2)υe=0

(38)

+(aiE-σEG+εG+σGP-κGE)z+(σE2+σP2+εP-κEP-λE)υi+(2σPE+2εE-κE2-me)υe=0

(39)

為簡化分析，記

以及

則式(38)和式(39)可化簡為：

(40)

(41)

聯立求解式(40)和式(41)得：

(42)

(43)

將式(42)和式(43)代入式(34)可得：

(44)

將式(42)和式(43)代入式(35)可得：

(45)

4 案例與仿真

由于均衡結果的表達式較為復雜，直接進行比較分析較為困難。因此，本部分在引入紅領個性化產品供應鏈轉型升級案例的基礎上，對模型的均衡結果進行仿真分析。

4.1 典型案例

紅領創立之初，主要為國外服裝企業代工。隨著勞動力、生產、流通等成本的增加，紅領的盈利空間越來越小。

面對困境，紅領開始嘗試服裝個性化定制，在青島和濟南的兩個樣板店平均每天可接收八十余件訂單。與此同時，紅領積極搶占國外定制市場，并成為服裝個性化定制公司MTM的定點供應商。接下來，紅領進行品牌整合，構建了集研發、生產、銷售于一體的制銷分離供應鏈運營模式。然而，由于組織結構、業務流程與運作模式等方面的不足，紅領的制銷分離供應鏈運營模式無法解決個性化定制工業化規模生產的矛盾，這直接導致紅領的產品個性化制造水平和供應鏈的運營績效低下、產品競爭力較弱，這一供應鏈運營模式迫切需要轉型升級。2003年5月，紅領嘗試解決個性化定制工業化規模生產的矛盾。首先，對傳統制造的信息化和數字化改造，實現了服裝智能制造；其次，利用RCMTM平臺，積累了規模龐大的大數據，迭代出大數據驅動的個性化定制模式；第三，客戶可通過C2M個性化定制平臺參與產品設計、提交需求、上傳數據，實現了基于個性化制造互動的商業模式創新。通過十余年努力，紅領找到了集“價值共創互動—大數據收集—智能制造—消費者服務”于一體的整體解決方案，達成了個性化定制目標，供應鏈轉型升級為定制一體結構。轉型升級后，紅領供應鏈運營績效顯示：銷售收入同比增長了130%，庫存成本為零，利潤率超過了25%，產品生產周期由原來的3個月縮短至10天。紅領個性化產品供應鏈轉型升級后，產品個性化制造水平、市場需求、供應鏈的運營績效與競爭力等指標均得到了改善，如表2所示。

表2 紅領個性化產品供應鏈轉型升級前后各項指標對比

資料來源：作者整理。

應當指出，紅領個性化產品供應鏈轉型升級案例，與本文研究模型的應用情景完全吻合。

4.2 算例仿真

接下來，將紅領個性化產品供應鏈轉型升級案例引入算例仿真，對博弈均衡進行比較分析。令模型所涉及的參數取值如表3所示。

表3 算例仿真各參數取值

算例1：在競爭環境下，固定批發價格激勵因子(x=0.5)，比較分析紅領個性化產品供應鏈轉型升級前后均衡結果的變化。

(1)紅領供應鏈處于“制銷分離”和“定制一體”兩種結構下，市場需求轉移因子取值變化對產品均衡個性化水平的影響。如圖2所示。

圖2 z值變化對和的影響比較

圖2顯示：在競爭環境下，與“制銷分離”結構相比，紅領選擇“定制一體”結構能顯著促進產品個性化制造互動、提升產品的均衡個性化水平。

(2)紅領供應鏈處于“制銷分離”和“定制一體”兩種結構下，市場需求轉移因子取值變化對個性化產品均衡市場需求的影響。如圖3所示。

圖3 z值變化對和的影響比較

圖3顯示：在競爭環境下，與“制銷分離”結構相比，紅領選擇“定制一體”結構能顯著提升個性化產品的均衡市場需求。

(3)紅領供應鏈處于“制銷分離”和“定制一體”兩種結構下，市場需求轉移因子取值變化對個性化產品供應鏈整體均衡績效的影響。如圖4所示。

圖4 z值變化對和的影響比較

圖4顯示：在競爭環境下，與“制銷分離”結構相比，紅領選擇“定制一體”結構能提升個性化產品供應鏈的整體均衡績效。

綜合分析圖2、圖3和圖4可得出以下結論。

結論1：與制銷分離結構相比，個性化產品供應鏈選擇定制一體結構，有利于匹配產品個性化制造、提升產品個性化水平和市場需求、增加供應鏈的期望收益。

算例2：在“制銷分離”結構下，固定競爭環境下的市場需求轉移因子(z=0.2)，比較分析競爭對批發價格合同激勵的影響。

(1)比較分析紅領個性化產品供應鏈處于非競爭與競爭兩種環境下，激勵因子取值的變化對制造商實施產品個性化制造互動、提升產品個性化水平的影響。如圖5所示。

圖5 x值變化對和的影響比較

圖5顯示：在“制銷分離”結構下，紅領個性化產品供應鏈采用批發價格合同激勵機制能夠促進產品個性化制造互動、提升產品個性化水平。

(2)比較分析紅領個性化產品供應鏈處于非競爭與競爭兩種環境下，激勵因子取值的變化對個性化產品的均衡市場需求的影響。如圖6所示。

圖6顯示：在“制銷分離”結構下，紅領個性化產品供應鏈采用適度批發價格合同激勵機制能夠更好滿足消費者個性化需求，但過度激勵將導致消費者對個性化產品需求的下降。

圖6 x值變化對和的影響比較

(3)比較分析紅領個性化產品供應鏈處于非競爭與競爭兩種環境下，激勵因子取值的變化對制造商均衡績效的影響。如圖7所示。

圖7 x值變化對和的影響比較

圖7顯示：在“制銷分離”結構下，紅領個性化產品供應鏈采用批發價格合同激勵機制能夠顯著提升制造商的均衡績效。

(4)比較分析紅領個性化產品供應鏈處于非競爭與競爭兩種環境下，激勵因子取值的變化對分銷商均衡績效的影響。如圖8所示。

圖8 x值變化對和的影響比較

圖8顯示：在“制銷分離”結構下，紅領個性化產品供應鏈采用適度的批發價格合同激勵機制能夠提升分銷商的均衡績效，當激勵力度過大時分銷商不得不做出適度讓利。

(5)比較分析紅領個性化產品供應鏈處于非競爭與競爭兩種環境下，激勵因子取值的變化對供應鏈整體均衡績效的影響。如圖9所示。

圖9 x值變化對和的影響比較

圖9顯示：在“制銷分離”結構下，紅領采用批發價格合同激勵機制能夠提升個性化產品供應鏈的整體均衡績效。

綜合分析圖5、圖6、圖7、圖8和圖9可得出以下結論。

結論2：適度的批發價格合同激勵能夠促進產品個性化制造互動、提升產品個性化水平與市場需求、改善供應鏈及其各成員的運營績效，分銷商適度讓利加大激勵力度可顯著促進產品個性化制造互動、提升產品個性化水平。

算例3：紅領個性化產品供應鏈處于四種情景下，比較分析競爭對博弈均衡結果的影響。

首先，基于算例1分析如下。由圖2可知，競爭將消減個性化產品供應鏈的產品個性化水平，但選擇定制一體結構可促進產品個性化制造互動、提升產品個性化水平；由圖3可知，競爭將消減個性化產品的均衡市場需求，但選擇定制一體結構能夠更好滿足消費者的個性化需求；由圖4可知，競爭將消減個性化產品供應鏈的整體均衡績效，但選擇定制一體結構能夠改善個性化產品供應鏈的整體均衡績效，提升其競爭力。

其次，基于算例2分析如下。由圖5可知，與非競爭環境相比，競爭將消減均衡產品個性化水平；由圖6可知，與非競爭環境相比，競爭將消減均衡產品市場需求；由圖7可知，與非競爭環境相比，競爭將消減制造商的均衡績效；由圖8可知，與非競爭環境相比，競爭將消減分銷商的均衡績效；由圖9可知，與非競爭環境相比，競爭將消減供應鏈的整體均衡績效。

綜上，可以得出以下結論。

結論3：競爭將消減個性化產品供應鏈的運營績效，但選擇定制一體結構可顯著提升競爭力。

5 結語

工業4.0變革初期，隨著新興信息技術與先進制造技術的深度融合，制造企業可以與消費者進行積極的產品個性化制造互動，以滿足消費者個性化需求。由于在運作模式、業務流程、組織結構方面存在不足，傳統供應鏈無法支撐個性化智能制造。因此，迫切需要設計出與產品個性化制造相匹配的供應鏈結構。基于此，本文應用博弈論的基本思想，對基于個性化需求的產品競爭供應鏈結構選擇進行研究。首先，對本文的研究進行了基本假設；其次，構建與求解了個性化產品供應鏈處于“非競爭環境與制銷分離結構”、“非競爭環境與定制一體結構”、“競爭環境與制銷分離結構”、“競爭環境與定制一體結構”四種情景下的博弈模型；最后，將典型供應鏈轉型升級案例引入算例仿真，對博弈均衡進行比較分析。研究得出了重要結論：與制銷分離結構相比，個性化產品供應鏈選擇定制一體結構，有利于匹配產品個性化制造、提升產品個性化水平和市場需求、增加供應鏈的期望收益；個性化產品供應鏈選擇制銷分離結構時，適度的批發價格激勵能夠提升產品個性化水平、更好滿足消費者個性化需求、改善供應鏈的運營績效，分銷商適度讓利加大批發價格激勵力度可顯著促進產品個性化制造互動、提升產品個性化水平；競爭將消減個性化產品供應鏈的運營績效，但選擇定制一體結構可顯著提升競爭力。本文的研究結論為《中國制造2025》和習近平總書記提出的“制造強國”戰略提供了重要的理論支撐。特別地，研究結論可為個性化產品供應鏈的轉型升級與競爭提供決策參考：首先，研究結論為紅領個性化產品供應鏈的成功轉型升級提供了理論支撐，證實了紅領個性化產品供應鏈轉型升級案例的示范性和可借鑒性；其次，研究結論給出了個性化產品供應鏈的競爭策略；第三，針對尚不具備轉型升級條件的個性化產品供應鏈，研究結論提出了相應的批發價格激勵機制。

領先用戶與企業間關于產品個性化制造互動問題未能在本文中得到分析，需進一步研究。