基于技術創新的資金約束供應鏈融資策略分析

蹇 明, 孫凡松

(1.西南交通大學 交通運輸與物流學院，四川 成都 610031)

0 引言

互聯網背景下的生產及銷售技術的不斷創新使新興產業應運而生，在進入新型產業的過程中，需要有一部分供應鏈企業首先進行技術創新[1]。由Joseph技術創新理論曲線[2]可知技術創新的時間間隔以及技術更迭的速率會隨時代的發展愈加迅速；技術發展S曲線[3]中闡述到在新技術的穩定發展期呈現指數型增長，逐漸替代傳統舊技術，在生產[4]、物流[5]、庫存管理[6]、成本改善[7]和服務水平[8]等方面均會對供應鏈產生改進，從而實現投資收益遞增。由于技術創新本質上屬于一種具有使用共享性的信息，可以被多人同時使用或反復使用，比如RFID技術[9]、自動推薦VAR系統[10]、AI深度自主學習技術[11]等；且由于技術水平的逐漸提升和完善，技術創新的成本(包括固定成本和變化成本)是隨著時間的增長而逐漸下降[12]，假如供應鏈中的上下游企業共同享用技術創新帶來的便利，那么在供應鏈技術創新的實施過程中下游企業往往會選擇等待上游企業完成技術創新后以較小的代價坐享其成，這在經濟學上被稱“搭便車”現象[13,14]。該現象在目前冷鏈物流行業中的RFID技術上尤為明顯，RFID技術因冷鏈物流行業需要更加高效的配送效率而得到青睞，其中上游進行RFID技術更新后，下游企業只需要更低的生產成本(共享RFID技術、采購RFID掃描設備等)便可以組建成一套完整流水線，實現現實中的“搭便車效用”，致使上游企業首先進行技術更新的動機會得到削弱；同時為了盡早占據新興市場的市場份額，避免因技術老舊逐漸被市場淘汰，下游核心企業有激勵促使上游企業盡早進行技術更新，通過采用和實施新的電子商務和供應鏈技術來同步，以滿足自己保護市場份額、提高市場滲透率的同時提升期望收益。

供應鏈上下游企業技術更新方面的研究目前成果已較多：Fudenberg等[15]研究了在新技術研究與開發過程中優先權和意見分歧的均衡；Weed等[16]研究了供應鏈成員間對于最優技術更新時間的競爭與利潤分配，指出與最優合作投資模式相比，當公司采取非合作行為時，供應鏈融資被拖延得更久；Kirk等[17]建立了影響供應鏈技術采納的關鍵因素模型，從企業規模、組織結構、供應鏈戰略、供應鏈伙伴壓力等方面探討了對技術更新速度的影響，指出供應鏈合作伙伴面臨更大壓力的組織將更可能采用供應鏈技術；Ngai等[18]采用實證研究的方式，對RFID新技術對于提前期改進、成本節約等方面的積極作用進行了闡述；Banksetal等[19]對新技術在更新采納過程中的成本進行了細致的研究分類，并且做出了相應的實施成本樹狀圖；Gary等[20]基于供應鏈伙伴之間沒有對稱分布的事實，根據市場的功率特性，分別研究了一個占主導地位的制造商和零售商的情況下，如何在供應鏈合作伙伴之間分配項目級RFID的成本，從而優化供應鏈利潤；Scott等[21]用數據分析了RFID新技術對于庫存水平的影響，并引入大數據進行了識別分析。

但在實際操作的過程中，更新時間、資金投入等因素均會對新技術的更新過程造成影響[22]，當技術更新的成本相對于非核心上游企業來講過于昂貴，很多情況下不滿足在最優更新時間范圍內實施技術更新時，上游企業只能等待到自身的自有資金剛好滿足技術更新條件時實施，這在一定程度上降低了供應鏈整體的效率。為了在供應鏈存在資金約束時提高供應鏈的整體效率，供應鏈融資作為一種有效的方法在近年來得到了廣泛的關注：Kouvelis等[23]在零售商和供應商都受到資金約束的背景下，采用供應商提前支付折扣方案作為決策框架，從供應商的角度分析了最優構建貿易信用契約的提前支付的折扣批發價格決策和延遲支付的融資利率決策；Kasper等[24]通過仿真優化發現，付款條件的延長會導致供應商的非線性融資成本，而不僅僅是攜帶額外應收賬款的機會成本，何娟等[25]采用CVaR-EVT的方法對供應鏈金融的質物組合進行了優化；Sebastian等[26]采用實證分析的方法鑒定了198份不良的RMS樣本，指出財務困境下不良資產管理系統使用短期庫存調整來釋放現金，并從庫存優化中獲得長期收益；Nina等[27]設計了SCF的部分信用擔保合同，將銀行信貸融資(BCF)與制造商的商業信用擔保相結合，分析了SCF的均衡融資策略，考察信貸擔保系數對融資策略的影響；Wu等[28]指出供應商存在資金約束時，零售商有動機允許較高的采購價格以便利供應商貸款申請從而提高供應有效性；Sun等[29]在需求隨機性與金融市場相關的情況下，針對那些面臨隨機需求和收益的風險厭惡再制造商，提出了一種基于金融套期保值的混合制造/再制造模型并將金融套期保值集成到混合生產系統；劉洪久等[30]從產業生命周期的視角分析了產業生命周期不同階段并購期權價值的特點。而在供應鏈技術更新方面存在資金約束的背景下研究供應鏈融資的文章相對較少：Nalin等[31]對先進自動化項目的資金預算問題進行了綜合分析，運用現代金融理論中資本資產定價模型，對組件現金流的風險進行評估，得出相應的貼現率，對新興自動化項目投資上給與指導，但是沒有分析供應鏈成員之間現金流的的融資策略；Whang在討論最優采用時間的基礎上，得到供應鏈上下游成員的最優更新時間點，并采用成本分擔契約的方式來促使上下游企業間對于更新成本的分擔，但是沒有考慮上游企業存在資金約束情況下對更新時間以及融資策略的影響；Chen等[32]從并進供應鏈產品定價的角度分析了資金約束零售商的公平關注行為和初始預算對兩成員的均衡策略有明顯的影響，但是并未考慮從供應鏈融資的角度分析零售商初始預算對融資決策的影響。與上述供應鏈融資的研究不同，本文主要在weed和Whang研究結果的基礎上，結合目前銀行以及第三方金融機構對于融資借貸要求很高、上游企業無法輕易滿足條件的背景，從供應鏈內部融資的角度，提出風險中性的下游企業作為供應鏈的核心企業時，可以向上游企業提供部分資金來推動上游企業提前進行技術和設備更新，在一定條件下可以提高供應鏈的整體效率，實現供應鏈的帕累托改進。

文章的貢獻主要是以下幾個方面：第一，本文在進行技術設備更新的實施過程中，建立了上游企業資金約束背景下的供應鏈模型，得到上下游企業進行供應鏈融資的激勵。第二，本文通過對上游企業自有資金和下游核心企業融資利率的討論，得出上下游企業間的最優融資策略，發現存在最優決策區間使供應鏈成員在盡早占據市場份額的同時得到帕累托改進，為現實中供應鏈成員在遇到技術創新瓶頸時的融資策略決策提供理論支撐，具有一定現實意義。第三，考慮上下游企業的分散決策，發現融資過程中上游企業存在隱藏自有資金的動機，參照博弈論信息甄別模型，提出激勵合同，根據似然率和激勵自由度的設定，誘使上游企業提供真實的自有資金狀況，從而提高供應鏈的整體效率，為現實中供應鏈成員間的融資激勵決策提供參考。

文章的結構如下：第二章建立了上游企業資金約束背景下的供應鏈模型，此時上下游企業之間未進行融資，下游企業根據上游企業的更新時間來制定自身的技術更新策略。第三章建立了上下游企業進行融資后的利潤模型，并對上游企業的自有資金和下游企業提供的融資利率兩個變量進行了分析，得到融資情況下上下游企業均得到帕累托改進的范圍，揭示了上游企業此時隱藏自有資金的動機。第四章針對上游企業隱藏自有資金和下游企業設定的融資利率、供應鏈成員關系對融資策略的影響進行了進一步的擴展討論。第五章對本文得到的基本結論進行了總結，提出了本文研究的不足之處，并為進一步的研究提出了方向。

1 基礎模型

本文考慮由一個資金約束上游企業和一個資金充裕下游核心企業組成的兩級供應鏈，上下游企業均為風險中性。在供應鏈技術設備更新的背景下，假定技術設備更新已經處在初步研發試驗過程后，不存在技術上失敗的風險，其成本包括固定成本和變化成本。參照上述文獻的函數形式，收入流、變動成本、固定成本均隨時間的增長嚴格指數遞減，本文同樣采用指數遞減的形式來進行函數模型的構建。

1.1 資金約束時上游企業的期望利潤

當上下游企業不存在資金約束時，設上游企業在時間t實施更新，此時上游企業的期望利潤可以表示為：

(1)

(2)

即上游企業的期望利潤是企業自有資金的增函數，資金約束的上游企業希望通過融資渠道增大現金流進而提高期望利潤。

1.2 資金約束時下游企業的期望利潤

(3)

(4)

(5)

(6)

故此時下游企業的期望利潤可以表示為：

化簡后得到：

(7)

2 融資策略分析

2.1 上游企業的融資策略

當下游企業向上游提供融資服務時，上游企業可以利用下游企業的資金提早完成技術設備的更新(圖1)，此時上游企業需要彌補的資金缺口為：(e-(α+k)t-B)，下游企業向上游企業注入資金的同時需要索要合適的回款利息(利率需大于借款資金的無風險收益率)，此時的回款利息率設定為rΔT,此時上游的期望利潤可以表達為：

(8)

圖1 資金約束供應鏈上下游企業融資策略效果示意圖

(9)

令Δπup(v1,rΔT)=πup2-πup1，將(2)、(9)式代入Δπup(v1,rΔT)得到：

(10)

命題2給定融資策略f(B,rΔT)，不考慮還款風險的情況下，上下游的融資策略會使上游企業得到帕累托改進，且隨上游企業自有資金的增大，下游企業的利率閾值rΔT1會逐漸減小；在上下游企業財務不透明的前提下，存在下游企業的融資利率區間使上游企業有隱藏真實資金狀況的動機以期獲得更低的融資利率。

(11)

(12)

求Δπup1(B,rΔT)關于rΔT的零點，在不影響結論正確性的前提下為了模型計算的簡便，設定a=k，進而得到：Δπup1(B,rΔT)是關于rΔT的二次函數，且Δ>0在R范圍內有兩個不相等的實根，進而得到：

=2Aakv2+ckv2+2Aakv2rΔT-2Aa2v2-acv2

2.2 下游企業的融資策略

(13)

其中rf為下游的無風險收益率(比如存銀行、購買理財產品等等)，對(13)式求一階導數，得到下游此時的最優采用時間：

(14)

(15)

對(15)利用軟件計算得，f′(rΔT)=0,存在三個實數根，同樣為了計算簡便，我們設定a=k，當0≤rΔT≤1期間內，得到唯一的實數根rΔT4，將rΔT=0代入f′(0)>0，故可以得到：在(0,rΔT4)期間，f(rΔT)隨rΔT的增加而增加；在[rΔT4,1]期間，f(rΔT)隨rΔT的增加而減小；對f(rΔT)進一步分析得到，rΔT4的數值是上游企業自有資金B的減函數，故下游企業更加有意愿給自有資金更低的上游企業提供融資服務，定理得證。

(16)

(17)

定理2上下游融資與否對下游企業的決策點不產生影響，但是通過上下游融資，上游企業的最佳決策點受到利率rΔT的影響。

由于rΔT5=f(B)，上游企業的自有資金B會對利率rΔT5產生影響，對利率rΔT5=f(B)進一步分析后得知存在下游企業所知的上游企業的最優自有資金B*，當B*≤B≤A即上游企業資金較為充裕時，πdown4隨rΔT的增加單調遞減，此時由于rΔT的變化帶來的時間效應強于直接帶來的利潤效應；當B

2.3 資金約束供應鏈整體的融資策略

(18)

(19)

3 模型擴展

3.1 自有資金B的隱藏

在上述模型中可以看出，上游企業的最佳更新時間點和無融資情況下的更新時間點會對上下游的利率形式產生影響，在分散決策的前提下，上游有可能會通過隱瞞自有資金B來最大化自身的利潤，這種情況下有可能對下游產生不利的影響；為盡量減小上述情況所帶來的影響，類比博弈論中不完全信息靜態博弈的信息甄別模型，可以在提供的融資契約中增加一個基于上游企業自有資金B的自由度變量ξ限制上游企業自有資金的隱藏動機，從而提高供應鏈的整體效率。

考慮到供應鏈上游有可能會通過隱瞞自有資金B來最大化自身的利潤，下游企業可以通過優化向上游企業提供的融資契約來進行改進：將資金充裕的下游企業當做委托人，資金約束的上游企業當做代理人，此時委托人采取激勵合同s(π)誘使代理人選擇委托人希望的行動，在Δπdown1和Δπdown2中，設定上游企業隱藏自有資金時謊報的資金為Bl，真實的自有資金為B，當下游企業不采取應對措施的時候，謊報資金Bl時上游企業的最佳融資策略選擇，使用分布函數的參數化模型方法，有上述分析可知：當上游企業選擇隱藏自身的自有資金時：

3.2 供應鏈成員關系對融資策略的影響

(20)

4 算例分析

4.1 無融資情況

函數模型所需要滿足的基本條件如下(所有參數均>0)：

表1 模型基本條件表

由表1可知：在其他變量不變的情況下，對B的設定需要分為兩種情況。鑒于上述條件，本文設置相關參數如表2所示：

表2 模型相關參數表

當上游企業存在資金約束時，得到模型的運算結果如表3所示。

表3 資金約束供應鏈模型運算結果表

4.2 有融資情況下的供應鏈成員融資策略

當上下游企業間進行融資后，分別取B=50、B=100、B=140三種不同的資金狀況進行分析，得到函數圖形如圖2：

圖2 不同資金狀況下上游企業期望利潤示意圖

由圖2可知，當B=140時，隨著下游企業提供的利率的增加，上游企業的期望利潤反而增加，此時說明通過上下游融資的行為所推動上游企業提前進行更新帶來的時間效用大于此時所需要償還下游企業借款本息的效用；當B=100時，上游企業的期望利潤先減后增，在rΔT=0.578時刻達到最小值，此時在下游企業提供較低利率時帶來的時間效用剛好覆蓋此時需要償還下游企業的本息；當B=50時，此時由于向下游企業借款數額較多，上游企業提前進行更新帶來的時間效用無法覆蓋償還下游企業的本息。

圖3 不同資金狀況下上游企業期望利潤差示意圖

表4 基本參數設置表

由圖3可知，融資與否所帶來的利潤差隨利率的增大先減后增；由Table 4可知，隨著上游企業自有資金的充裕程度的增加，圖形的極小值點逐漸減小；取資金相對充裕354.5為比較基準，得到如下的函數圖像：

圖4 不同資金狀況下上游企業相對資金充裕時期望利潤差示意圖

圖4說明通過上下游企業之間的融資，存在一定利率范圍內使得上游期望利潤得到增加，使得上游企業期望利潤增加的利率范圍隨著上游企業自有資金的充裕程度的增加而增加(r4>r3>r2>r1)；在上下游均為理性人的條件下，上游企業有動機隱藏自身的自有資金，從而獲取下游企業更小的利率取值范圍，命題2得到算例驗證。

表5 三種情況下函數模型表

根據表5，得到圖5所示函數圖形：

圖5 在(0,1)范圍內不同資金狀況下游企業期望利潤示意圖

圖6 在(0.08,0.75]范圍內固有資金B和利率rΔT對上游期望利潤影響示意圖

表 6 利潤隨資金與利率變化關系表

4.3 資金約束供應鏈整體融資策略

當上游自有資金過少時，下游企業會對上游企業借款的動機以及資質產生懷疑(不考慮征信影響的情況下會出現卷款而逃的類似風險，)故在實際的操作中要求上游企業具備一定的擠出資金(這里設置為50)，故上游資金約束時自有資金的范圍可以設置為(50,150)，當0.01

圖7 在(0.01,0.08]范圍內固有資金B和利率rΔT對上下游期望利潤差的影響示意圖

圖8 在(0.08,0.75]范圍內固有資金B和rΔT利率對上下游期望利潤差的影響示意圖

當B與rΔT均大于滿足上述方程的3B與rΔT4時，Δπdown<0，由Δπdown圖像可知，存在極大值線簇：(40rΔT+90)3B-128000000rΔT+12262400=0，上游自有資金B隨rΔT的增加單調遞減，即此時下游企業會有意增加給上游企業提供的利率rΔT，上下游企業間存在B與rΔT的博弈。

當0.75

圖9 在(0.75,1]范圍內固有資金B和rΔT利率對上下游期望利潤差的影響示意圖

此時Δπup的圖像形式與0.01<Δπup≤ 0.08相同，此時Δπdown隨著rΔT的增加單調遞減，與此時的Δπup的趨勢相仿，故這個階段上游企業故意隱藏自有資金的情況下，下游企業會默許而不進行驗證追究。

5 結論

本篇文章研究了在零售商資金約束供應鏈中上下游企業的融資策略。考慮到零售商的資金約束和下游企業在技術更新過程中的搭便車問題，下游企業有激勵向上游企業提供部分資金促使上游企業提前進行技術更新，以便于提前搭便車獲得更低的單位生產成本、盡早占據新興市場的市場份額。在充分的市場調研后假定新技術的面世基本不存在破產、失敗的風險，在此背景下上游企業在下游企業提供的適當的融資利率下可以達到帕累托改進，但是有通過隱藏自有資金的方式來獲得更低融資利率、更高期望利潤的動機，同時供應鏈成員間的關系也會對融資決策產生影響；下游企業的期望利潤是融資利率的單峰凹函數，利率的設置不僅僅通過影響上游企業的最佳決策點影響下游的期望利潤，也對下游企業的期望利潤產生直接影響。存在最優的融資利率使得下游企業的期望利潤達到最大，但是最優的融資利率受上游自有資金的影響，上游企業的自有資金和下游企業提供的融資利率共同對上下游企業的期望利潤產生影響。此時上下游企業間存在斯坦科爾伯格博弈，針對上游企業隱藏自有資金的可能性，本文向下游企業提供了一種基于博弈論信息甄別的激勵契約，來均衡上游企業隱藏自有資金情況下上下游企業的期望利潤。當然本文也有一些模型處理和變量設置的限制，在后續的研究中會盡力進行相應的提高與突破。

未來繼續拓展研究的工作方向是：(1)將上下游之間的供應鏈融資關系擴展到第三方的金融機構，在資金約束供應鏈中進行內部融資與通過供應鏈關系影響的外部融資之間的策略分析；(2)正對于上游企業隱藏自有資金的可能性，進行更加深入和細致的風險規避分析和供應鏈契約設計，以期適應更多產業背景和不同的市場情況；(3)結合細分市場下供應鏈成員的風險規避和風險追逐傾向，進一步研究投資和合同期限對期望利潤的影響。