基于溯源系統應用的生鮮供應鏈決策研究

王建華 王美

摘? 要：生鮮產品的特征使生鮮供應鏈難以管控，蓬勃發展的電商交易使得生鮮供應鏈控制問題復雜?？紤]溯源系統的應用對生鮮供應鏈流通過程的改善，構建生產商主導的二級生鮮產品供應鏈，找到應用溯源系統的成本閾值，對比分析溯源系統應用前后供應鏈成員的定價、訂貨策略以及利潤水平。結果表明：供應鏈對應用溯源系統的決策取決于溯源成本的大小及其對生鮮產品的改善程度;對供應鏈各方有利的溯源系統成本的臨界值是相同的;溯源系統對供應鏈改善程度一定時，生產商和零售商會根據溯源成本高低同步調整自身價格;溯源成本對生鮮供應鏈的改善越明顯，零售商的訂貨量增加越多。

關鍵詞：生鮮供應鏈;溯源系統;定價訂貨策略

中圖分類號：F274??? 文獻標識碼：A

Abstract： The characteristics of fresh food make it difficult to control the fresh supply chain， and the booming e-commerce transactions make the fresh supply chain control problem complicated. Considering the improvement of fresh supply chain circulation process caused by the application of traceability system， a second-level fresh product supply chain led by the manufacturer is constructed to find the cost threshold of the application of traceability system， and the pricing， ordering strategy and profit level of supply chain members before and after the application of traceability system are compared and analyzed. The results show that the decision of the supply chain to the application traceability system depends on the traceability cost and the improvement degree of the fresh products; the critical value of traceability costs to the benefit of all parties in the supply chain is the same; when the traceability system improves the supply chain to a certain extent， manufacturers and retailers will adjust their prices synchronously according to the traceability cost; the more obviously the traceability cost improves the fresh supply chain， the more the order quantity of retailers increases.

Key words： fresh supply chain; traceability system; pricing and ordering strategy

0? 引? 言

我國生鮮產品供應鏈受制于生產源頭農戶的分散，生鮮農產品從農戶到消費者手中至少要經過4層的供應鏈，為了滿足生鮮農產品在不同區域和不同季節的需求，多年來形成了穩定的以多級批發市場為主的生鮮流通體系。生鮮在不同“角色”之間的流通多元交叉，沒有統一規劃，使得流通效率低下，且由于供應鏈冗長，農產品經過各層環節的儲存、運輸、裝卸后損耗較大，產品到達最終消費者手中花費時間較長，國內生鮮農產品25%～30%的損耗率相較于美國1%～2%、日本5%非常高。

食品溯源系統在西方發達國家已被普遍運用，它主要是通過RFID無線射頻技術、WSN物聯網技術、EPC全球產品電子代碼體系以及物流跟蹤定位技術（GIS/GPS）等多種技術手段，對生鮮產品從生產、運輸、加工、倉儲、銷售等環節實施全程質量跟蹤[1-6]。溯源系統可以從源頭上實現生鮮農產品質量全程控制，降低食品安全事故發生的可能性，緩解供應鏈上下游企業之間信息不對稱問題。重要的是，溯源系統可以實現對貨物的自動識別以及對數據的自動采集，提高流通過程中相關物流環節銜接的速度，簡化作業流程，從而縮短流通時間，降低生鮮農產品流通過程的實體損耗和價值損耗。因而我國可以借鑒西方國家溯源系統建立的經驗，大力推行生鮮產品（主要包括蔬菜水果、禽畜肉類、海鮮水產品等）供應鏈溯源系統的應用。

考慮到溯源成本巨大，企業如何合理決策保證自身利益？因此，本文面向生鮮產品供應鏈，基于應用溯源系統對生鮮產品流通效率的改進，探求溯源系統應用的成本閾值以及生鮮產品供應鏈企業的相關決策與收益變化，具有重要的現實意義。

在上述背景下，越來越多的學者聚焦生鮮產品供應鏈進行研究。范辰等[7]在新零售模式下，研究雙渠道生鮮供應鏈的價格和新鮮度對消費者購買決策的共同影響，并采用線性補償契約與收益共享契約進行策略協調。Xu等[8]考慮供應鏈主體規避風險，建立集中式和分散式雙渠道供應鏈定價決策模型，并分析風險承受能力對制造商和零售商的定價決策影響。曹裕等[9]研究了在分散決策與集中決策下的生鮮供應鏈最優保鮮努力水平，并引入契約協調提高生鮮供應鏈的整體生鮮水平。Zhang等[10]針對閉環供應鏈成員在存在有缺陷物品的退貨情況，設計收益共享契約協調機制，以激勵零售商努力回收廢品。雷萍[11]借鑒北美、歐盟、日本成熟的生鮮農產品流通模式，提出對我國生鮮農產品供應鏈管理模式的需求設計與優化，認為通過一定的手段有效整合流通信息，可以提高生鮮產品的流通效率與整個流通過程的可控性。另外，隨著技術的進步與物流基礎設施的完善，學者開始從生鮮供應鏈質量改善的技術應用角度進行研究。余云龍、馮穎[12]基于冷鏈投入，以單物流服務商、單供應商和單零售商構成的生鮮產品供應鏈為對象，研究不同冷鏈服務模式對定價與冷鏈服務水平、企業績效的影響。Bortolini等[13]考察了使用一次性和可重復使用的包裝對于生鮮供應鏈網絡成本與環境的影響，并基于網絡設計的原始雙目標模型將成本和環境排放降至最低。周茂森、張慶宇[14]考慮制造商通過大數據投資預測需求，構建分散決策下的大數據投資決策模型，分析供應鏈透明度、競爭強度和大數據技術水平等因素對投資策略的影響。Wang等[15]基于碳限額和碳貿易政策對生鮮供應鏈補貨策略的影響，研究不同補貨策略下冷藏運輸服務的最優價格和零售價格。Mohammadi等[16]以案例證明收入和保存技術—投資共享合同可以進行生鮮產品供應鏈協調并減少資源浪費。郭強等[17]考慮由壟斷供應商和雙寡頭制造商組成的二級供應鏈，在投資成本外生的條件下，研究網絡外部性對供應商投資策略和競爭性制造商創新技術選擇的影響。李文文等[18]考慮制造商開辟電子渠道、從溯源系統降低流通損耗和提高質量出發，分別構建制造商主導型的雙渠道供應鏈決策模型，探討雙渠道供應鏈在投資、銷售、定價等方面的決策問題。劉陽陽[19]基于大數據視角，研究生鮮農產品的供應鏈模式創新問題，提出要以大數據平臺為支撐，挖掘客戶需求，優化生產端與零售端資源配置與物流流程，從而提升企業效率、降低企業成本。

此外，本文考慮了溯源系統對生鮮供應鏈流通效率的改善，即供應鏈應用一種技術對供應鏈成員決策的影響。Fu等[1]也進行了相關研究，探討了在零售商控制策略或授權策略下投資RFID技術可獲利的條件，并探討了關于投資成本分攤的問題。張子健等[2]根據事前防御、事后控制兩階段產品控制機制，構建供應鏈產品控制的兩階段契約模型，發現供應鏈產品質量控制最終效果取決于供應鏈各方在產品可追溯體系建立與通過可追溯體系處理質量事故這兩個不同階段各方所付出的努力程度。孫勝楠等[3]探討了消費者對溯源的支付意愿、食品安全事件的發生率高低以及安全事件發生后企業承擔的額外懲罰等因素對零售商是否選擇采購溯源食品的影響。李文立、趙帥[4]考慮制造商開辟網上直銷渠道，從優質農產品引入溯源系統的視角出發，分析制造商采用溯源系統前后在投資、定價及利潤水平的一系列決策問題。Alfian等[5]提出了一種利用RFID和物聯網（IOT）傳感器的可追溯系統，可以正確識別通過門進出的帶標簽產品，并提供實時產品信息以及完整的溫度和濕度歷史記錄，從而提高了可追溯系統的效率。張李浩等[6]以單資金約束的制造商和單零售商組成的二級供應鏈為研究對象，基于零售商提供預付款融資下，探討供應鏈投資無線射頻識別（RFID）技術的策略。楊亞等[20]考慮到新鮮度不對稱下生產商隱瞞新鮮度信息的情況，探究投資RFID技術的成本閾值，并提出協調供應鏈的回購契約形式。

通過梳理文獻發現，學者對生鮮農產品供應鏈的研究較多，其中針對生鮮供應鏈應用溯源系統的研究較少，且研究集中于探究應用溯源系統的流程、信息追溯功能及效果，對溯源系統應用的成本問題及其對供應鏈內部成員決策的影響研究有待完善。因此，本文聚焦溯源系統對生鮮產品流通過程中雙重損耗的降低，探究應用溯源系統的條件以及應用前后對供應鏈成員決策的影響。同時通過數值仿真驗證理論模型，以期對生鮮供應鏈各成員及系統的最優決策產生一定的指導意義。

1 ?問題描述與假設

考慮生鮮產品運輸過程的有效性和安全性，特別是運輸產生的實體損耗和價值損耗，將市場上某一類生鮮農產品的生產商作為整體，建立由一個生產商和一個零售商組成的二級生鮮產品供應鏈。生產商供應一種單位成本為c、新鮮度為θ的生鮮農產品，零售商根據生產商提供的批發價格w確定訂貨量Q，并根據產品的新鮮程度及市場的反應確定最終的零售價格p。生鮮產品二級供應鏈結構圖如圖1所示。

生產商和零售商就批發價及訂貨量展開Stackelberg博弈，將決定產量的生產商作為博弈的領導者，零售商為跟隨者，并引入與流通時間t相關的雙重損耗，即產品實體損耗和產品新鮮度價值損耗，具體描述和假設條件如下：

（1）生鮮產品在流通過程中新鮮度會降低，為描述其新鮮度價值的損耗規律，引入新鮮度函數θt∈0，10≤t≤T，滿足≤0，>0，即關于流通時間t的單調遞減且加速遞減函數，且θ0=1，θT=0。

（2）流通過程中，部分生鮮產品會產生實體損耗，時間越長損壞越多，本文設與流通時間相關的流通有效性函數βt

∈0，10≤t≤T，滿足≤0，>0，與新鮮度函數的變化趨勢相似。因此為確保送至零售商處有效產品的數量，當零售商訂購Q單位貨物時，供應商應安排運送件產品。

（3）可追溯系統的應用，需要支付一定的成本，可以分為固定投入成本（如移動溯源終端、數據庫系統及相關設備等）與變動成本（如RFID標簽、可追溯系統的維護成本等），由于零售型供應鏈中相關貨品種類及數量巨大，因此變動成本更應引起決策者的關注，設本文只考慮應用可追溯系統的單位變動成本C。

（4）應用可追溯系統可以提高流通的時效性和有效性，降低生鮮產品的雙重損耗，假定可追溯系統應用前后的流通時間分別為t和t，顯然0≤θt<θt≤1，0≤βt<βt≤1。

（5）在同樣價格下，新鮮度越高的生鮮產品越能吸引顧客，可追溯系統的應用會增加消費者的需求，即消費者愿意為可追溯生鮮產品的高質量和高食品安全性支付一定的溢價，因此本文參考李琳和范體軍[21]的研究，設需求函數D=APθt，式中A是表示市場規模大小的度量常數，k為需求價格彈性且k>1。

（6）生鮮產品自身的單位生產成本為c，在銷售季末殘值為0，供應商承擔運輸過程中產生的成本h，零售商承擔生鮮產品銷售過程中產生的倉儲、理貨等成本s。

文中主要參數設定如表1所示：

2? 模型建立與求解

本節分別構建溯源系統應用前后生鮮產品供應鏈的利潤模型，通過對比供應鏈雙方以及供應鏈整體的利潤，得出投資溯源系統的決策條件。

2.1? 不應用溯源系統情況下生鮮供應鏈決策模型

當不應用溯源系統時，生鮮產品的流通時間為t，供應鏈的決策順序為：首先供應商確定批發價格為w，此時零售商的利潤表達式為：π=P-w-sQ。零售商為追求利潤最大化目標，將根據市場需求狀況確定合適的零售價格并使所訂產品全部銷售完畢，即由D=APθt，易知：

P=????????????????????????????????????????????? （1）

對應零售商利潤為：

πQ=-w-s×Q?????????????????????????????????????? （2）

對式（2）求一階導并令一階導為零，可得：

Q=Aθt×????????????????????????????????????????? （3）

對式（2）求二階導可得：=-1-AθtQ<0。

因此零售商利潤達到最大值：

π=Aθt??????????????????????????????????????? （4）

將式（3）代入式（1）易知：

P=?????????????????????????????????????????????? （5）

然后供應商根據Q以及βt重新制定批發價格，供應商的利潤表達式為：

πw=w×Q-c+h×??????????????????????????????????????? （6）

對式（6）求一階導并令一階導為零，可得：

w=+×???????????????????????????????????????? （7）

然后零售商根據批發價修改訂貨量與定價，即將式（7）分別代入零售商的決策式（3）和式（5），化簡得到：

Q=Aθt××+s???????????????????????????????????? （8）

P=+s????????????????????????????????????????? （9）

對應式（3）零售商利潤可以表示為：

π=Aθt+s?????????????????????????????????? （10）

同時可得供應商利潤函數：

π=Aθt+s???????????????????????????????? （11）

因此，當不應用溯源系統時，此生鮮供應鏈整體的最大利潤為：

π=π+π=Aθt+s×2k-1

為書寫方便，記K=×2k-1，因此：

π=Aθt+s×K????????????????????????????????????? （12）

通過以上證明表達式可以看出，顯然供應商、零售商的決策都受到生鮮食品在流通過程中的實體損耗和新鮮度的影響。進而，當生鮮供應鏈選擇應用溯源系統改善流通效率時，供應鏈成員相應的決策會發生改變，供應鏈的利潤也會發生改變。

2.2? 應用溯源系統情況下生鮮供應鏈決策模型

生鮮產品供應鏈應用溯源系統后，流通環節的準確性、有效性增加，生鮮產品的雙重損耗降低。對于供應商而言，實體損耗降低，所需備運的生鮮產品數量減少，相應的成本就可以得到控制;產品價值損耗降低，質量提升，供應商可提高批發價格，來讓零售商分擔一定的溯源系統使用成本。對于零售商而言，應用溯源系統的生鮮產品的食品安全得到保證，其新鮮度也得到改善，消費者也愿意為其較高的安全性和新鮮度支付一定的溢價，零售商可據此適當調高零售價格從而獲得更多的邊際利潤。

應用溯源系統后的流通時間由t縮短為t，生產商和零售商博弈過程與上節描述相似，可解得應用溯源系統后的供應商最優批發價為：

w=+×????????????????????????????????? ??????（13）

零售商的最優訂貨策略和最優零售價格分別為：

Q=Aθt××+s?????????????????????????????????? （14）

P=+s??????????????????????????????????????? （15）

對應零售商和供應商的最優利潤表達式為：

π=Aθt+s????????????????????????????????? （16）

π=Aθt+s???????????????????????????????? （17）

生鮮供應鏈總利潤為：

π=Aθt×+s×K???? ????????????????????????????????（18）

由上述模型求解過程可以看出，溯源系統應用前后，供應鏈成員及整體的利潤表達式發生變化，且供應鏈成員應用溯源系統的決策主要受到溯源系統的成本C的影響，要使應用溯源系統后的各方利潤不少于應用前的各方利潤，故有：

命題一：當0≤C≤C時，投入溯源系統，生鮮供應商和銷售商以及供應鏈整體利潤均增加，其中C=c+h-1+βts-1。

證明：首先比較供應鏈整體的利潤式（12）和式（18），并令π≥π，則有≤，引入參數

=，即滿足C≤c+h-1+βts-1，該式右側即為應用溯源系統投資成本臨界值，記為C，可看出此值的大小取決于溯源系統應用前后對生鮮產品雙重損耗的改善程度，即，的大小。

另外，比較溯源系統應用前后的生產商利潤函數式（11）和式（17）以及零售商利潤函數式（10）和式（16），同樣可以得出C是雙方應用溯源系統獲利的臨界值。

2.3? 溯源系統成本對供應鏈決策的影響分析

由上節分析，溯源系統應用前后的批發價格、訂貨量與產品定價都會發生改變，這是因為受到溯源系統成本以及溯源系統對供應鏈的改善程度影響。本節探究了溯源系統應用后對供應商批發價格以及零售商定價、訂貨量造成的影響。

命題二：溯源系統成本滿足0≤C≤C時，供應商會降低批發價格，而當C>C時，供應商會提高批發價格，其中C

=-1c+h。

證明：比較溯源系統應用前后的批發價格，令w≤w，則有≤，整理可得，C≤-1c+h，因而有：0≤C≤-1c+h。同理可得，當C>-1c+h時，w>w。

通過以上證明，可以看出，當溯源系統的成本較低時，供應商不會通過提升批發價格轉移成本給零售商，甚至會以較低的批發價格獲得更多的訂單，從而提升自己的利潤。另外，由C的表達式可以看出，溯源系統對于生鮮產品的有效率改善的越好，供應商承擔溯源成本的能力越大。為探究損耗率改善對于批發價格的影響，本文提出以下推論：

推論1：在溯源系統成本一定時，當≥時，供應商批發價格降低;<時，供應商會選擇提升批發價格來獲得更多的利潤，由命題二推導過程可以看出，證明過程不再贅述。

為了探究應用溯源系統的成本如何影響零售商對產品的定價，本文提出命題：

命題三：當溯源系統成本滿足0≤C≤C時，零售商會降低最終零售價格，而當C>C時，零售商會提升零售價格，其中C=-1c+h，同命題一。

證明：比較溯源系統應用前后的零售商定價式（8）和式（14），若p

推論2：零售商對產品的定價還受供應商批發價格的影響，批發價格變化Δw，零售商對產品的定價變化ΔP=Δw。

該推論由式（5）可以看出。另外，為了探究溯源成本投入對零售商訂貨量的影響，本文提出命題如下：

命題四：溯源成本滿足0C時，零售商會降低其訂貨量，其中C

=-1c+h+-1βts。

證明：對比溯源系統應用前后的零售商訂貨量，式（7）和式（13），令Q≥Q，則有：≥，進一步化解可得：C≤-1c+h+-1βs，記右式為C，同理可得當C>C時，有Q

3? 算例分析

為了直觀地探究溯源系統成本與應用溯源系統對生鮮供應鏈的改善對于供應鏈決策的影響，本節通過Maple軟件對所得結論進行數值模擬。對上述模型中有關參數賦值及需求的具體分布等假設如下：假設新鮮青菜的單位成本c=0.8元/千克，單位運輸費用h=1.4元/千克，需求規模A=900 000，價格彈性k=2，溯源系統應用前運輸有效率β=0.85，新鮮度θ=0.7，溯源系統應用后的運輸有效率β=0.95，新鮮度θ=0.9，溯源系統的變動成本C=1，零售商銷售單位產品產生成本s=1元/千克。首先，對投資溯源系統的成本臨界值C進行分析，做生產商、零售商以及供應鏈整體增加的利潤Δπ、Δπ以及Δπ關于溯源成本C的函數，如圖2所示。

由圖2可以看出，隨著溯源成本的增加，供應鏈各主體的利潤增加值逐漸減少，通過計算可得，利潤增加的臨界溯源成本C=1.2328，由圖2亦可看出。因此，當0≤C≤C時，溯源系統的應用對生產商、零售商以及供應鏈整體都是有利的，命題一得證。為進一步驗證溯源技術應用后，其成本對生產商決策、零售商決策的影響，在算例其他參數不變的情況下，令C

∈0，1.2328，做數值仿真。

如圖3所示，在應用溯源系統的前提下，當溯源技術成本C≤0.2588（圖3交點處）時，溯源系統應用后的批發價格低于溯源系統應用前的批發價格，隨著溯源成本增加，供應商會提升批發價格，大于系統應用前的批發價，命題二得證。

圖4反映了溯源系統應用前后零售商定價的變化，計算得知，圖4的交點也為0.2588，即C<0.2588時，溯源系統應用后，零售商不會增加零售價格，當0.2588≤C≤1.2328時，生產商和零售商會同時增加自身的定價，符合命題三的結論。

圖5反映了溯源系統應用前后最優訂貨量的變化情況，通過計算，交點為0.7152，該點即為溯源系統應用后使得訂貨量增加的溯源成本臨界值為C，命題四得證。

4? 結論與展望

本研究以一個二級生鮮產品供應鏈為研究對象，研究其溯源系統的投入決策。與以往學者對溯源系統的關注角度不同，本文重點考慮溯源系統對生鮮供應鏈在流通過程的雙重改善，構造了溯源系統應用前后的兩階段生鮮產品供應鏈Stackelberg博弈模型。著重對比溯源系統應用前后的成本、訂貨、定價等一系列相關的決策問題，得到了相關決策的幾個關鍵參數：C，C，C，并通過理論模型的嚴格證明，得到以下結論：

（1）供應鏈企業應用溯源系統的策略主要取決于溯源系統變動成本的大小以及應用溯源系統對其生鮮產品的實體數量和新鮮度的改善程度。對于生鮮食品供應鏈企業來說，產出大于投入的溯源系統才是企業值得考慮的。另外，伴隨著生鮮供應鏈企業溯源系統的應用，供應鏈管理效率得到改善，企業利潤也會有很大的飛躍。因此，有必要長遠考慮應用溯源系統的整體效益和成本。

（2）對于供應鏈各成員以及供應鏈整體有利的溯源成本的臨界值是相同的，均為C。即當應用溯源系統的成本小于C時，應用溯源系統可使供應鏈各方的利潤均增加。且應用溯源系統的臨界成本C的大小與溯源系統應用前后對生鮮產品雙重損耗的改善程度有關。

（3）當應用溯源系統的成本較低（低于C時），供應商會降低批發價格，以獲得更多的訂單;而當應用溯源系統的成本

C>C時，供應商則通過提高批發價格保證自己的利潤。在此過程中，零售商的定價也會根據生產商的批發價進行調整，且ΔP

=Δw。

（4）應用溯源系統成本的越低，對生鮮產品的流通效率改善程度越好，應用溯源系統對訂貨量的影響越明顯，當應用溯源系統的成本低于C時，溯源系統應用后訂貨量高于應用前的訂貨量。

本文提出的投入溯源系統成本的臨界值及溯源系統應用前后相應的定價訂貨策略能為生鮮供應鏈投入溯源系統的決策提供一定的理論指導，但本文僅考慮了溯源系統在流通過程中對生鮮供應鏈的改善對供應鏈決策的影響，實際上溯源系統還能夠為消費者提供產品產地等安全信息，消除信息不對稱帶來的影響，下一步研究可以將消費者對產品的溯源偏好考慮在內。另外，本文考慮的需求是與價格、新鮮度相關的確定型需求形式，與隨機需求變化之間的關系并未探討，未來可以嘗試加入隨機要素的討論。

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