區塊鏈驅動下快遞“最后一公里”共同配送的博弈分析

于曉輝，何明珂，張 強，逄金輝

(1.北京物資學院 物流學院，北京 101149; 2.北京理工大學 管理與經濟學院，北京 100081; 3.北京理工大學 計算機學院，北京 100081)

0 引言

自2016年“區塊鏈”首次被作為戰略性前沿技術寫入《國務院關于印發“十三五”國家信息化規劃的通知》以來，區塊鏈技術應用日益火爆，各行各業都在探索適合自己的區塊鏈+模式，2017年8月全球區塊鏈貨運聯盟(以下簡稱：BiTA)成立，旨在將區塊鏈技術融入到物流業，以此促進行業發展。區塊鏈是分布式數據存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法等計算機技術的新型應用模式。雖然目前物流業引入區塊鏈仍是一種概念，但相信其落地時間并不會太遠，如：2017年京東加入BiTA，運用區塊鏈技術搭建“京東區塊鏈防偽追溯平臺”。無論干線物流、倉儲還是末端配送，區塊鏈的應用，將會解決整個鏈條的信息不透明，因此物流行業成為最早引入區塊鏈的行業，如：新加坡公司Yojee將區塊鏈技術用在調度車隊，試圖解決物流行業最后一公里難題，由人工智能提高效率，區塊鏈保證所有信息的不可更改。

在區塊鏈應用大趨勢的背景下，黨中央及各級政府對物流快遞也得轉型升級和提質增效工作一直給予高度重視，先后發布多項相關的指導意見引導快遞物流末端產業的健康發展。特別是，在2018年的兩會工作報告上，歷時4年制定的《快遞暫行條例》獲得國務院常務會議審議通過，大力度推動快遞業與電子商務融合發展、共享資源；2018剛開年，《國務院辦公廳關于推進電子商務與快遞物流協同發展的意見》(以下簡稱：中央1號文件)指出“鼓勵快遞企業開展投遞服務合作，建設快遞末端綜合服務場所，開展聯收聯投”，意在推動末端服務方式的改革和創新，促進末端配送、服務資源的有效組織和統籌利用，這是繼2015年《國務院關于促進快遞業發展的若干意見》印發以來，在國務院層面再次發布指導快遞業發展的意見》。可見，政府大力度鼓勵快遞企業與專業第三方企業合作模式的創新，提倡將第三方合作模式作為末端網點建設的有益補充。如：“城市一百”是北京市政府大力支持下的“共同配送”模式，實現了物流快遞行業人員、網點等末端資源的高效整合，為快遞企業解決高校、社區送件難頑疾。末端共同配送將是解決“最后一公里”問題的主要方式之一，然而由于快遞末端服務是一個新興市場，目前關于快遞末端整合模式研究較少，主要集中在兩個角度：

研究角度Ⅰ：快遞末端共同配送模式。關于共同配送，學術界普遍認同共同配送是解決城市貨運的最有效方式之一。趙艷萍與閆黎[1]基于合作博弈構建配送博弈費用模型，分析中小制造企業可能采取的四種配送模式的費用，提出了適用于中小制造企業的第三方配送和共同配送相結合的模式。有些學者對共同配送的各種形式進行了研究：Russell等[2]研究供應商之間取貨及供應商向零售商送貨的共同配送模式、Hsu等[3]探討了多溫層貨物共同配送問題、張昕等[6]分析校園、社區等“最后一千米”的末端物流共同配送模式、楊萌柯等[5]提出電子商務與快遞物流協同配送模式以及城市快遞末端的有限區域共同配送服務模式，通過構建以云平臺為基礎的城市快遞物流協同服務網絡。還有學者對共同配送的效果及效率進行分析，如Xu等[4]認為中小型物流企業想要實現進一步發展應該實現共同配送，汪傳雷等[7]基于現代規模經濟，通過對比分析共同配送的三種主要模式，建立城市綠色、低碳、智能共同配送混合模式。

研究角度Ⅱ：收益分配制度。專門針對物流服務鏈的收益分配契約的研究還比較少，且現有的研究集中在對不同收益分配契約的選擇及參數選擇問題上。吳慶等[9]提出物流服務集成商和提供商的博弈會導致整體利潤達不到最優水平，采用收益共享和成本共擔相結合的方式能起到一定的效用，通過調節供應商的服務水平來實現供應鏈的協調。陳志松[8]指出應將物流服務集成商所關注的物流服務水平作為決策變量引入到模型中。王勇等[10]建立了基于配送中心到配送單元的配送成本和配送中心間運輸成本的數學規劃模型。有些學者運用博弈論分析共同配送中的收益分配策略，如：何嬋等[11]通過建立以物流服務集成商為主導的Stackelberg 博弈模型，發現通過合理設置契約參數能實現系統收益的最大，實現各成員共贏；劉偉華[12]通過建立收益分配模型，運用Stackelberg博弈法求解得出了收入共享系數的取值范圍；Wang等[13]運用合作博弈理論優化了共同配送網絡成本。

綜上，現有文獻雖然在微觀層面上研究了快遞物流末端服務模式和收益分配機制，但仍多數文獻是定性研究快遞物流末端的服務合作模式，未考慮區塊鏈等新技術驅動下共同配送模式下共同配送企業之間的合作模式及博弈關系。因此，本文站在政府角度，分析快遞企業在區塊鏈驅動下是否選擇共同配送的策略問題，演化仿真快遞企業目前正在面臨的競合選擇問題，可有效激勵共同配送企業的積極性。

1 區塊鏈技術與“最后一公里“共同配送模式

1.1 區塊鏈技術的快遞物流追蹤

區塊鏈技術是一種幾乎不可能被更改的分布式數據庫。根據“杭州復雜美區塊鏈研究中心”2015年11月發表的《區塊鏈項目白皮書》表明：區塊鏈技術可以記錄貨物從發出到接受過程中的所有步驟，確保信息的可追蹤性，從而避免的快遞爆倉丟包、誤領錯領等問題的發生，也可有效的促進物流實名制的落實。同時，企業也可以通過區塊鏈掌握產品的物流方向，防止竄貨或打假，保證線下各級經銷商的利益。

1.2 基于區塊鏈技術的快遞物流共同配送模式

末端配送一直是快遞經營中的難點、痛點，而目前解決快遞末端投遞問題的方式有快遞柜、便利店、驛站和共同配送等。快遞企業各自配送模式下，快遞物流是中心化的操作方式，如1所示：快遞物流企業各自將快件統一裝車送到城市的物流中心，城市的物流中心把所有件收齊后，再分揀，把物件交給各自分中心，再由各自快遞員送件。各自配送模式下，不同的快件由不同的快遞企業運輸，即使買家相同，也要經過不同的快遞企業送件，送件成本高、效率低。

若將區塊鏈技術應用到快遞物流“最后一公里”共同配送模式中，如圖2所示，則恰好可以解決快遞物流的中心化問題，實現“最后一公里”的點對點送件。此時，快遞企業將快件運輸到小區的共同配送網點，然后共同配送網點在區塊鏈上發布送件消息，所有快遞員(可以是本小區的快遞員，可以是路過的行人)順道把貨送到。

圖1 各自配送模式

圖2 區塊鏈驅動下最后一公里共同配送模式

3 模型構造

3.1 問題描述

基于上述思想，本文假定博弈的雙方分別是某區域內的快遞企業和社區，其中快遞企業和社區是兩個獨立群體，每個快遞企業、社區分別為兩個群體中的一個個體，群體總數分別是某區域內快遞企業、社區數量。每個快遞企業的策略選擇包括對“最后一公里”配送問題的合作(加入區塊鏈)與不合作(不加入區塊鏈)，策略的適應性由收益決定；每個社區的策略選擇包括建立共同配送服務網點(建立網點)和不建立共同配送服務網點(不建立網點)。在一定區域的某社區范圍內一個快遞企業能夠實現“最后一公里”的共同配送，取決于兩個因素：一是該快遞企業是否加入區塊鏈，二是在該社區是否建立了共同配送服務網點。只有兩個因素均具備，才能保證此快遞企業可以參與到該社區的共同配送中。另外，若社區內已經建有共同配送服務網點，則區塊鏈中增加一個快遞企業，“最后一公里”的配送成本由于參與共同配送的企業數量增加而減少，平均每個快遞企業的總成本會協同降低；當快遞企業已經決定“加入區塊鏈”時，社區采取“建立網點”策略時，將在該社區范圍內實現共同配送，為快遞企業節省配送成本，增加快遞企業的收益。

基于此，本文從多代理人兩策略演化博弈角度，考慮區塊鏈技術的研發投入成本與共同配送的網點建設成本，在無政府補償機制和存在政府補償機制兩種情形下，分析社會期盼的最優策略(加入區塊鏈，建立網點)成為演化穩定均衡狀態的條件。

3.2 參數設定

根據區塊鏈驅動下快遞物流“最后一公里”問題的描述，定義有關參數如下，為便于下文分析討論，假定以下參數代表的數值均為正值：

(1)區域內快遞企業的總數量為N，策略集為{加入區塊鏈，不加入區塊鏈}，選擇加入區塊鏈(共同配送)策略的比例為q, 選擇不合作的快遞企業比率為1-q;

(2)區域內的社區總數量為M，策略集為{建立網點，不建立網點}，選擇建立網點策略的比例為p，選擇不建立網點的社區比率為1-p;

(3)v為快遞企業分別配送貨物獲得收益；

(4)Δv表示由于“最后一公里”共同配送給快遞企業增加的額外收益，包括共同配送節省的運輸費用和人力成本等；Δv′表示快遞企業已經采取“最后一公里”共同配送模式、而社區并未設有共同配送網點時，快遞企業增加的額外收益，Δv′≤Δv；

(5)C表示“最后一公里”共同配送給快遞企業增加的投入成本，包括加入區塊鏈的技術成本等；

(6)R表示建立“最后一公里”共同配送給社區增加的投入成本，包括固定設施投入、人員投入等；

(7)u表示建立“最后一公里”共同配送給社區增加的額外收益，包括快遞企業支付給社區的配送費等；u′表示社區設有共同配送網點、而快遞企業卻未采取“最后一公里”共同配送模式時，社區增加的額外收益，u′≤u；

(8)Cv表示政府對快遞企業實施區塊鏈技術進行共同配送的補償；

(9)Cu表示政府對社區建立共同配送網點的補償。

4 區塊鏈解決“最后一公里”問題的博弈分析

4.1 無政府補償機制下區塊鏈解決“最后一公里”問題的博弈分析

無政府補償機制下，基于區塊鏈技術的“最后一公里”共同配送中的快遞企業策略選擇為{加入區塊鏈，不加入區塊鏈}。由于社區實施共同配送需要固定資金投入，因此社區的策略選擇為{建立網點，不建立網點}。在無政府補償機制下，區域內快遞企業和社區之間的博弈矩陣如表1所示。

表1 無政府補償機制下“最后一公里”配送策略選擇博弈支付矩陣

那么區域內社區建立共同配送服務網點的比例為p，不建立共同配送服務網點的比例則為1-p。當p=1時，區域內所有社區均建立共同配送服務網點，并且享受政府的網點建設補償；當p=0時，區域內所有社區均為建立共同配送服務網點。另外，q表示區域內加入區塊鏈的快遞企業比例，q=1表示該區域所有快遞企業均參與共同配送，q=0表示該區域所有快遞企業均未參與共同配送。

在無政府補貼下，令πp1、πp2分別表示社區建立共同配送服務網點、不建立共同配送服務網點的期望收益，再令πp表示社區的平均收益，則有：

社區建立共同配送網點的復制動態方程為：

=p(1-p)(πp1-πp2)

=p(1-p){q(u-u′)-R}

(1)

令F(p)=0可得系統兩個演化均衡點p=0，p=1，又因為F′(p)=(1-2p){q(u-u′)+(-R+Cu)}。

快遞企業建立加入區塊鏈、共同配送的復制動態方程為:

=q(1-q)(πq1-πq2)

=q(1-q){p(Δv-Δv′)+Δv′-C}

(2)

式(1)和(2)構成最后一公里共同配送的快遞企業和社區的動態復制系統，下面運用Friedman[16]提出的雅克比矩陣局部均衡點的穩定性分析方法可得:

若使最優策略(加入區塊鏈，建立網點)成為演化穩定均衡點,即將q=1，p=1代入滿足:

(3)

可得，在無政府補償機制下，只有在快遞企業、社區建設“最后一公里”共同配送的投入(R、C)均足夠小的情況下，才能保證較為理想的狀態(加入區塊鏈，建立網點)成為演化穩定狀態。然而，在實際情況下，快遞企業加入區塊鏈的成本不一定滿足上述條件(3)，因此快遞物流“最后一公里”共同配送建設初期的投入成本可能會壓倒很多快遞企業，尤其是中小快遞企業，這些快遞企業往往有心加入“最后一公里”的共同配送，但是卻由于投入成本較高而望而卻步。對于社區來說，由于自身建設配送服務網點的成本較高，也會無足夠的動力去建立共同配送網點的工作。因此，在政府無補償機制下，快遞物流最后一公里的共同配送問題仍難徹底解決。

4.2 政府補償機制下區塊鏈解決“最后一公里”問題的博弈分析

假設政府為了鼓勵在物流行業實施區塊鏈技術，對于加入區塊鏈技術進行共同配送的快遞企業給與一定的補償Cv；政府為了激勵更多的社區建立共同配送服務網點解決“最后一公里“發展瓶頸，給與社區一定的服務網店補償Cu。則在政府補償機制下，區域內快遞企業和社區之間的博弈矩陣如表2所示。

表2 政府補償機制下“最后一公里”配送策略選擇博弈支付矩陣

社區建立共同配送網點的復制動態方程為：

=p(1-p)(πp1-πp2)

=p(1-p){q(u-u′)+(Cu-R)}

(4)

令F0(p)=0可得系統兩個演化均衡點p=0，p=1，又因為F0′(p)=(1-2p){q(u-u′)+(-R+Cu)},當q>(R-Cu)/(u-u′)時，F0′(1)<0，p=1為穩定均衡點，即社區投入的成本越低、政府給予社區的補貼越高，則條件q>(R-Cu)/(u-u′)越容易滿足，越能有效促進社區進行共同配送的服務網點建設。

快遞企業建立加入區塊鏈、共同配送的復制動態方程為:

=q(1-q){p(Δv-Δv′)+Δv′-C+Cv}

(5)

令F0(q)=0可得系統兩個演化均衡點q=0，q=1，又因為F0′(q)=(1-2q){p(Δv-Δv′)+Δv′-C+Cv}，當p>(C-Cv-Δv′)/(Δv-Δv′)時，F0′(1)<0，q=1為穩定均衡點，即快遞企業投入越低、政府給予快遞企業補貼越高，則條件p>(C-Cv-Δv′)/(Δv-Δv′)越容易滿足，越能有效促進快遞企業進行共同配送的服務網點建設。

式(4)和(5)構成最后一公里共同配送的快遞企業和社區的動態復制系統，若使最優策略(加入區塊鏈，建立網點)成為演化穩定均衡點，即將q=1，p=1代入滿足:

(6)

可得，政府對社區建設配送服務網點、快遞企業加入區域鏈共同配送的補償只有滿足上述式(6)，政府補償機制下區塊鏈解決“最后一公里”問題得以保證較為理想的狀態(加入區塊鏈，建立網點)成為演化穩定狀態。降低快遞物流企業、社區在“最后一公里”共同配送中的投入成本，可以降低政府的補償額度。所以，政府應該盡快落實智能快件箱、快遞末端綜合服務場所的公共屬性，降低快遞企業、社區的投入成本，從而降低政府給予快遞企業、社區在“最后一公里”共同配送方面的資助力度。

進一步分析，式(6)可以等價于：

(7)

R-Cu表示快遞企業愿意承擔的最大區塊鏈投入成本，C-Cv表示社區自身愿意承擔的最大共同配送服務網點建設成本。可見，社區愿意承擔的最大共同配送成本小于社區自身建設共同配送服務網點的建設成本，若建設共同配送服務網點給社區帶來的收益差(u-u′)越大，則社區愿意承擔的共同配送服務網點建設投入成本越小；同理，快遞企業愿意承擔的最大區塊鏈投入成本小于快遞企業自身建設的區塊鏈成本，若“最后一公里”共同配送給快遞企業增加的額外收益Δv越大，則快遞企業承擔的區塊鏈投入成本越小。

5 結論及建議

2018年中央1號文件對快遞末端服務機制提出了創新性指導意見，如：明確智能快件箱、快遞末端綜合服務場所的公共屬性，納入相關規劃，為加快完善快遞末端服務網絡提供了有力支撐。本文通過定量方法再次證明：在無政府補償機制下，單靠快遞企業和社區的努力，較難徹底解決快遞物流“最后一公里”發展的困境。另外，通過本文的博弈模型分析，得出結論：政府需要對快遞企業以及社區給予一定的政策支持，并且保證補貼有一定的力度，這樣才能保證快遞企業、社區有足夠的動力構建基于區塊鏈的“最后一公里”共同配送網絡。其中，政府對快遞企業的補償額度取決于“最后一公里”共同配送給快遞企業增加的額外收益，而政府對社區的補償額度取決于建設共同配送服務網點給社區帶來的收益差。

綜上，解決快遞物流最后一公里的發展瓶頸，需要政府、社區、快遞物流企業共同的努力，因此基于研究結果，提出如下政策建議：

(1)加大國家對物流共同配送的投資力度，特別是共同配送服務網點的建設，盡快使其變成公共資源，為企業消減共同配送的投入成本；

(2)充分考慮物流企業發展的利潤空間，以及城市物流在發展過程中遇到的瓶頸，對物流企業的共同配送行為予以鼓勵，對于參與共同配送的企業給予政策上的支持，使其盡快建立共同配送的機制，促進物流快遞企業之間的數據共享；

(3)國家應建立對快遞物流末端服務情況的績效考核機制，建立以科學發展觀為指導的考核體系。在“最后一公里”共同配送建設初期，如果政府的補償力度不夠強大，很多情況下快遞企業、社區為了獲取政府的資助，可能會忽視快遞物流“最后一公里”共同配送問題，使得“最后一公里”共同配送行動虛設，導致“最后一公里”問題無法根本解決。中央政府應形成良好的約束激勵機制，對快遞企業、社區的利益博弈進行科學引導。