考慮追溯技術的雙渠道生鮮農產品供應鏈投資決策研究
2021-05-12 07:30:11鄭琪
物流科技 2021年10期
鄭琪
摘? 要：針對由供應商和零售商組成的雙渠道生鮮農產品供應鏈，考慮傳統渠道和電商渠道模式下，構建了不同追溯技術投資組合下的供應鏈決策模型。結合產品的新鮮度和產品的庫存可利用率，分析其對生鮮農產品供應鏈決策的影響，并探討投資追溯技術下的生鮮農產品供應鏈最優決策。研究表明：生鮮農產品供應鏈的利潤隨著追溯技術標簽成本的增大而增大，隨著庫存損耗率的增大呈現不同的變化趨勢;當產品的庫存可利用率較高時，兩種渠道均不投資追溯技術時利潤最高，兩種渠道均投資追溯技術時利潤最低;當產品的庫存利用率較低時，傳統渠道投資追溯技術時的利潤最高，兩種渠道均不投資追溯技術時生鮮品供應鏈的利潤最低。
關鍵詞：生鮮農產品;雙渠道;追溯技術;供應鏈決策
中圖分類號：F304.3??? 文獻標識碼：A
Abstract： In this paper， we consider the traditional channel and e-commerce channel mode， and then build a supply chain decision-making model with different traceability technology portfolio for the dual channel fresh products supply chain which composed of one supplier and one retailer. Based on the freshness of products and the availability of products in stock， we analyze the influence of them on the decision-making of the supply chain of fresh products， and discuss the optimal decision of the supply chain of fresh products with the traceability technology. The results show that the profit of fresh products supply chain increases with the increase of the tag cost of the traceability technology， and presents different trends with the increase of inventory loss rate. When the inventory availability of products is high， the profit is the highest when both channels do not invest in the traceability technology， and the lowest when both channels invest in the traceability technology. When the inventory utilization rate of products is low， the profit of traditional channel investment in the traceability technology is the highest， while the profit of fresh product supply chain is the lowest when both channels do not invest in the traceability technology.
Key words： fresh product; dual channel; traceability technology; supply chain decisions
0? 引? 言
隨著互聯網的普及和電子商務的快速發展，生鮮農產品供應鏈的運營渠道變的愈發多樣化，傳統渠道和電商渠道的結合，不僅提高了生鮮農產品的銷量，而且增加了供應鏈的利潤。例如，盒馬鮮生的傳統渠道和電商渠道的銷售模式成為生鮮農產品新零售模式中爭相學習的典范，使得供應鏈利潤得到了更進一步的提升。然而，由于渠道的競爭性和生鮮農產品的易腐性等特點，使得不同渠道之間的競爭更為激烈，產品的數量損耗和新鮮度損耗降低了供應鏈各節點企業的利潤。如何降低產品的損耗并提高供應鏈的利潤成為生鮮品供應鏈運作中需要解決的重要問題。在實際生活中，一些生鮮農產品供應商和零售商已開始應用追溯技術來改善產品的庫存可利用率，并降低損耗。該技術的原理是通過標簽追蹤產品，讀取產品的位置信息、庫存信息、上架時間等，進而避免由于信息不準確和不及時而造成產品損耗[1]。因此，探究雙渠道模式下生鮮農產品供應鏈追溯技術的投資決策，對提高生鮮農產品運作效率，提高產品庫存可利用率并實現利潤最大具有重要意義。
目前，一部分學者針對生鮮農產品供應鏈的最優決策問題展開了廣泛研究，這些研究大多聚焦于單一渠道的生鮮農產品供應鏈。例如，Ma等[2]考慮三級生鮮農產品供應鏈中的產品數量損失和質量損失問題，結合保鮮努力程度建立供應鏈協調模型并分析其對利潤的影響。Avinadav等[3]針對由可替代和互補的產品構成的易腐產品供應鏈，建立供應鏈決策模型，提出了競爭環境下的聯合定價方法。除此之外，一些學者綜合考慮了生鮮農產品供應鏈中的定價、庫存、訂購等決策問題。唐躍武等[4]針對消費者的策略性行為，采用報童模型對生鮮農產品供應鏈的定價和庫存決策問題進行了研究。Vaishnavi等[5]結合易腐產品的壽命長短，對隨機庫存情況下該產品的庫存管理和聯合定價問題進行了研究。馮穎等[6]采用兩種商務模式建立生鮮農產品供應鏈的決策博弈模型，研究了產品距離的遠近對供應鏈決策的影響。Zheng等[7]針對由一個供應商和多個零售商組成的生鮮農產品供應鏈，探討了零售商獨立采購和聯合采購情況下的最優定價決策和最優采購決策。事實上，物聯網的飛速發展與新零售模式的出現加速了生鮮農產品供應鏈運營模式及利潤分配的變化，但上述研究沒有結合雙渠道生鮮農產品供應鏈決策問題進行探討。
近年來，一些學者針對雙渠道和O2O等模式開展了生鮮農產品供應鏈的決策研究。劉墨林等[8]針對保鮮努力和服務水平兩個影響因素，探討了生鮮電商供應鏈的契約協調問題。浦徐進和金德龍[9]考慮了生鮮農產品供應鏈的不同運作模式，分析了農超對接和社區生鮮店、超市線上線下的雙渠道模式對供應鏈決策的影響。Yang等[10]研究了零售模式、雙渠道模式和O2O模式下的生鮮農產品供應鏈的最優定價和保鮮努力決策問題。唐潤等[11]針對農超對接和電商渠道的生鮮農產品雙渠供應鏈，結合產品質量損失，對不同折扣下的供應鏈決策進行了研究。曹曉寧等[12]考慮了新鮮度衰減和供應商保鮮努力等因素對需求的影響，分析了雙渠道生鮮農產品供應鏈的決策問題。事實上，追溯技術的采用對于生鮮農產品新鮮度損失和數量損失有很大改善作用，并將影響供應鏈的利潤。但上述研究較少考慮投資追溯技術下的供應鏈決策的問題。
一些學者考慮了追溯技術下的供應鏈決策問題，并主要針對普通產品供應鏈進行研究。例如，Tao等[13]分析了未投資和投資RFID情況下供應鏈的決策問題，并對比分析了不同情況下的庫存控制策略。汪秋陽等[14]考慮兩個供應商同時投資RFID技術、其中一個投資RFID技術和兩個都未投資RFID技術時，研究了在不同情形下的供應鏈投資決策。張李浩和劉斌[15]構建了四種不同的投資情形，并對供應鏈投資RFID技術的均衡策略進行了研究。Dai等[16]考慮兩個競爭型制造商構建了供應鏈博弈模型，對供應鏈的決策問題進行了探討。Sunny等[17]探討了區塊鏈下的供應鏈可追溯性問題，并分析了其如何影響供應鏈的決策。然而，生鮮農產品不同于一般產品，產品易腐爛變質的特性對供應鏈的運營模式和利潤分配等會產生某種程度的影響。但這些研究缺乏考慮生鮮農產品特性對雙渠道供應鏈的投資決策問題進行探討。
因此，本文針對由生鮮供應商和生鮮零售商組成的雙渠道生鮮農產品供應鏈，考慮傳統渠道和電商渠道模式下，產品的新鮮度、產品的庫存可利用率對生鮮農產品供應鏈決策的影響。探討兩種渠道均投資追溯技術、兩種渠道均不投資追溯技術、傳統渠道投資追溯技術和電商渠道投資追溯技術四種情形下，生鮮農產品供應鏈的利潤決策模型，并對模型進行了深入分析。最后，通過算例分析進一步研究了不同主體投資情形下產品的庫存可利用率等因素對生鮮農產品供應鏈最優決策的影響。
1? 問題描述與符號說明
1.1? 問題描述。本文考慮由供應商和零售商組成的雙渠道生鮮農產品供應鏈，假設供應商1與零售商1構成傳統渠道生鮮品供應鏈，供應商2和零售商2構成電商渠道生鮮品供應鏈。針對傳統渠道與電商渠道均不投資追溯技術TE，傳統渠道投資追溯技術E，電商渠道投資追溯技術T，傳統渠道與電商渠道均投資追溯技術四種不同的情形對生鮮農產品供應鏈的決策進行探討。零售商根據市場需求量向供應商訂購生鮮農產品，供應商根據訂購量和產品生產成本制定批發價格，零售商根據產品新鮮度和市場需求量制定零售價格。雙渠道供應鏈具有競爭關系，因此，傳統渠道的生鮮品價格和電商渠道的生鮮品價格會相互影響。由于生鮮農產品的易腐性，采用追溯技術能夠迅速掌握產品的位置信息、庫存信息、上架時間等，進而降低生鮮農產品在運輸、配送、銷售等環節的損耗。在雙渠道生鮮品供應鏈中，不同的追溯技術投資主體會對生鮮品供應鏈的運作產生不同的影響。
基于上述生鮮農產品供應鏈決策順序，探討雙渠道模式下，產品的庫存損耗率和新鮮度對供應鏈成員均衡決策的影響。本文從博弈論角度，考慮傳統渠道投資追溯技術、電商渠道投資追溯技術、兩種渠道均不投資追溯技術和兩種渠道均投資追溯技術四種情形下，對雙渠道供應鏈利潤的影響和供應鏈投資追溯技術的決策問題進行分析。
1.2? 符號說明與假設。本文的主要參數如表1所示。
與本文相關的假設條件如下：（1）由于市場容量有限，當一種渠道的價格變動時，會對另一渠道的需求量產生影響。（2）生鮮農產品在銷售季節末期的殘值為0，不存在缺貨的風險。（3）生鮮農產品供應商和零售商都是風險中性的。
根據文獻[18]，考慮產品新鮮度和零售價格對需求量的影響，生鮮農產品的需求函數為D=M-αp+βp+k？諄。產品的需求隨著自身零售價格的增大而減小，隨著另一渠道同質替代品零售價格的增大而增大，隨著自身新鮮度的增大而增大。
2? 模型構建與求解
本部分考慮兩種渠道都不投資追溯技術，傳統渠道生鮮品供應鏈投資追溯技術，電商渠道生鮮品供應鏈投資追溯技術，兩種渠道供應鏈均投資追溯技術，針對這四種渠道構建各自的利潤模型并求解。其中供應鏈1為傳統渠道生鮮品供應鏈，供應鏈2為電商渠道生鮮品供應鏈。
2.1? TE模式下的生鮮農產品供應鏈決策。此種情況下，供應鏈為傳統渠道生鮮品供應鏈，供應鏈為電商渠道生鮮品供應鏈，那么在價格競爭中零售商的函數分別為：
∏=λp-wM-αp+βp+k？諄???????????????????????????????????? （1）
∏=λp-cM-αp+βp+k？諄??????????????????????? ?????????????（2）
對零售商利潤函數關于價格求導可得=-2αλ<0。
雙渠道供應鏈的零售商利潤函數關于各自的零售價格是嚴格凹函數，令一階導數等于0，可得此種情形下的最優解為：
p=
p=
供應商的利潤函數分別為：
∏=w-cD???????????????????????????????????????????? （3）
∏=pλ-cD??????????????????????????????????????????? （4）
同理，對利潤函數關于批發價格求導可得：
w=
將最優零售價格和最優批發價格代入利潤函數中，可得最優利潤。
2.2? E模式下的生鮮農產品供應鏈決策。傳統渠道供應鏈投資追溯技術，電商渠道供應鏈不投資該技術。此時兩種渠道下零售商的利潤函數分別為：
∏=p-wM-αp+βp+k？諄????????????????????????????????????? （5）
∏=λp-cM-αp+βp+k？諄???????????????????????????????????? （6）
對利潤函數關于價格求導可得=-2α<0，=-2αλ<0。
雙渠道供應鏈的零售商利潤函數關于各自的零售價格是嚴格凹函數，令一階導數等于0，可得此種情形下的最優解為：
p=
p=
供應商的利潤函數分別為：
∏=w-c-tD????????????????????????????????????????? （7）
∏=pλ-cD?????????????????????????????????????????? （8）
同理，對利潤函數關于批發價格求導可得：
w=
將最優零售價格和最優批發價格代入利潤函數中，可得最優利潤。
2.3? T模式下的生鮮農產品供應鏈決策。傳統渠道供應鏈不投資追溯技術，電商渠道供應鏈投資該技術。此時，在兩種渠道下價格競爭中零售商的利潤函數分別為：
∏=λp-wM-αp+βp+k？諄???????????????????????????????????? （9）
∏=p-c-tM-αp+βp+k？諄????????????? ?????????????????????（10）
對利潤函數關于價格求導可得=-2α<0，=-2αλ<0。
雙渠道供應鏈的零售商利潤函數關于各自的零售價格是嚴格凹函數，令一階導數等于0，可得此種情形下的最優解為：
p=
p=
供應商的利潤函數分別為：
∏=w-cD??????????????????????????????????????????? （11）
∏=p-c-tD????????????????????????????????????????? （12）
同理，對利潤函數關于批發價格求導可得：
w=
將最優零售價格和最優批發價格代入利潤函數中，可得最優利潤。
2.4? 模式下的生鮮農產品供應鏈決策。傳統渠道供應鏈和電商渠道供應鏈都投資追溯技術。此時，在兩種渠道下價格競爭中零售商的利潤函數分別為：
∏=p-wM-αp+βp+k？諄??????????????????????????????????? （13）
∏=p-c-tM-αp+βp+k？諄????????????????????????????????? （14）
雙渠道供應鏈的零售商利潤函數關于各自的零售價格求一階導，并令其等于0，可得此種情形下的最優解為：
p=
p=
供應商的利潤函數分別為：
∏=w-c-tD????????????????????????????????????????? （15）
∏=p-c-tD?????????????????????????????????????????? （16）
同理，對利潤函數關于批發價格求導可得：
w=
將最優零售價格和最優批發價格代入利潤函數中，可得最優利潤。
3? 模型對比與分析
3.1? E模式與TE模式的生鮮品供應鏈比較
定理1? 當t
=。
證明：當追溯技術的標簽成本滿足以下條件時，供應商愿意投資追溯技術。∏>∏，即w-c-tD>w-c
D。當∏>∏時，即p-wD>λp-wD。當∏>∏時，即∏+∏>∏+∏。
求解，可得λτc+μ<μ+λτc+μ。化簡，可得t<。
其中，τ=β-2α，μ=αβc+λ2αM+βk。
3.2? T模式與TE模式的生鮮品供應鏈比較
命題2? 當t
證明：當生鮮電商供應鏈投資追溯技術獲得的利潤高于不投資追溯技術，即∏>∏時，p-c-tD>λp-c
D，可得t<。
3.3? 模式與TE模式的生鮮品供應鏈比較
命題3? 當雙渠道生鮮品供應鏈均投資追溯技術時，t 證明：當∏>∏時，w-c-tD>w-cD，傳統渠道生鮮品供應鏈1才會投資追溯技術。求解，可得t >。其中，τ=αβc+λ2αM+βk。當∏>∏時，p-c-tD>p-cD，傳統渠道生鮮品供應鏈1才會投資追溯技術。求解，可得t<。其中，φ=2λ2α-β2αM+βk。 4? 算例分析 針對本文的研究，我們調研了盒馬鮮生，該類生鮮品供應鏈運營模式符合雙渠道供應鏈模式。為進一步揭示雙渠道模式下投資追溯技術對生鮮農產品供應鏈的影響，根據調研相關數據，對相關參數進行了設定。令M=300，α=13，β=8，k=2，？諄=0.7，λ =0.8，c=c=5。比較雙渠道供應鏈中追溯技術的不同投資情況下，追溯技術的標簽成本和供應商零售商之間的討價還價能力對生鮮品供應鏈利潤的影響，在此基礎上，進一步研究雙渠道供應鏈之間的競爭關系與生鮮農產品投資追溯技術的最優投資決策。 圖1是供應商的利潤差值隨追溯技術標簽成本與其討價還價能力變化的影響，圖中兩面相交線是供應商的臨界值，從圖中可以看出供應商承擔的標簽成本閾值逐漸增大，隨著追溯技術標簽成本閾值的增大，零售商的討價還價水平逐漸降低;在追溯技術投資初期，供應商所需承擔的成本偏大，供應商可以與零售商談判給予其較低的折扣或零售商主動協調供應商來鼓勵其采用追溯技術。當供應商和零售商談判中無折扣時，供應商的利潤會呈現增長的趨勢。 圖2表明，電商渠道和傳統渠道均投資追溯技術與均不投資追溯技術時的利潤差值隨討價還價水平和追溯技術標簽成本的變化情況。當標簽成本大于臨界值時，零售商利潤差值隨著追溯技術標簽成本的增大而增大，隨著討價還價水平的降低而增大。此時，零售商和供應商可根據自身的討價還價水平來決策是否投資追溯技術，進而提高自身的利潤。 圖3可以看出兩種渠道均投資追溯技術與均不投資追溯技術時零售商的利潤差值大于零。因此，投資追溯技術的零售商能夠獲取利潤且隨著討價還價水平的升高而增加，但為了防止供應鏈上其他節點企業不投資追溯技術而搭便車的發生，可以鼓勵其投資追溯技術，零售商可以增加產品的折扣率進而實現共贏。 從圖4可以看出，生鮮農產品供應鏈的利潤與追溯技術的標簽成本呈現正比變化關系，然而，供應鏈的利潤隨著庫存損耗率的不同呈現不同的變化趨勢。當產品的庫存可利用率較高時，四種模式下均不投資追溯技術時生鮮品供應鏈的利潤最高，傳統渠道投資追溯技術時的利潤次之，電商渠道投資追溯技術時的利潤緊隨其后，兩種渠道均投資追溯技術時的利潤最低。此時，生鮮品供應鏈的最優策略是不投資追溯技術。當產品的庫存利用率處于中間水平時，兩種渠道均投資追溯技術時的利潤最高，電商渠道投資追溯技術時的利潤次之，傳統渠道投資追溯技術時的利潤緊隨其后，兩種渠道均不投資追溯技術時生鮮品供應鏈的利潤最低。此種情況下，生鮮農產品供應鏈的最優投資決策是投資追溯技術。當產品的庫存利用率較低時，傳統渠道投資追溯技術時的利潤最高，電商渠道投資追溯技術時的利潤次之，兩種渠道均投資追溯技術時的利潤緊隨其后，兩種渠道均不投資追溯技術時生鮮品供應鏈的利潤最低。此種情況下，傳統渠道投資追溯技術是生鮮農產品供應鏈的最優投資決策。 5? 結束語 本文針對的是由一個生鮮供應商和一個生鮮零售商組成的雙渠道生鮮農產品供應鏈，考慮傳統渠道和電商渠道模式下，產品的新鮮度、產品的庫存可利用率對生鮮農產品供應鏈決策的影響，比較不同的渠道下的決策變量閾值范圍。并進一步研究如何通過追溯技術降低生鮮品的新鮮度損耗并提高庫存可利用率，探討投資追溯技術下的生鮮農產品供應鏈最優決策，以及不同主體投資追溯技術時如何決策來實現利潤最大。研究表明：（1）生鮮農產品供應鏈的利潤隨著追溯技術標簽成本的增大而增大，隨著庫存損耗率的增大呈現不同的變化趨勢。（2）當產品的庫存可利用率較高時，兩種渠道均不投資追溯技術時生鮮品供應鏈的利潤最高，兩種渠道均投資追溯技術時的利潤最低，此時生鮮品供應鏈的最優策略是不投資追溯技術。（3）當產品的庫存利用率處于中間水平時，兩種渠道均投資追溯技術時的利潤最高，兩種渠道均不投資追溯技術時生鮮品供應鏈的利潤最低，此時生鮮農產品供應鏈的最優投資決策是投資追溯技術。（4）當產品的庫存利用率較低時，傳統渠道投資追溯技術時的利潤最高，兩種渠道均不投資追溯技術時生鮮品供應鏈的利潤最低，此時傳統渠道投資追溯技術是生鮮農產品供應鏈的最優投資決策。當供應鏈上的各節點企業決定投資追溯技術時，選擇何種方式進行投資，可根據產品的庫存利用率進行決策進而提高供應鏈的總利潤。 參考文獻： [1] 丁龍，胡斌，常珊，等. 基于灰色市場可追溯的RFID技術策略與竄貨行為的博弈研究[J]. 中國管理科學，2021，29（2）：78-88. [2]? Ma X L， Wang J， Bai Q G， et al. Optimization of a three-echelon cold chain considering freshness-keeping efforts under cap-and-trade regulation in Industry 4.0[J]. International Journal of Production Economics， 2020，220：107-121. [3]? Avinadav T， Chernonog T， Lahav Y. Dynamic pricing and promotion expenditures in an EOQ model of perishable products[J]. Annals of Operations Research， 2017，248（1）：75-91. [4] 唐躍武，范體軍，劉莎. 考慮策略性消費者的生鮮農產品定價和庫存決策[J]. 中國管理科學，2018，26（11）：105-113. [5]? Tunuguntla V， Basu P， Rakshit K， et al. Sponsored search advertising and dynamic pricing for perishable products under inventory-linked customer willingness to pay[J]. European Journal of Operational Research， 2019，276（1）：119-132. [6] 馮穎，王遠芳，張炎治，等. 隨機產出下商務模式對生鮮農產品供應鏈運作的影響[J]. 系統工程理論與實踐，2020，40（10）：2631-2647. [7]? Zheng Q， Zhou L， Fan T J， et al. Joint procurement and pricing of fresh produce for multiple retailers with a quantity discount contract[J]. Transportation Research Part E， 2019，130：16-36. [8] 劉墨林，但斌，馬崧萱. 考慮保鮮努力與增值服務的生鮮電商供應鏈最優決策與協調[J]. 中國管理科學，2020，28（8）：76-88. [9] 浦徐進，金德龍. 生鮮農產品供應鏈的運作效率比較：單一“農超對接”vs雙渠道[J]. 中國管理科學，2017，25（1）：98-105. [10]? Yang L， Tang R H. Comparisons of sales modes for a fresh product supply chain with freshness-keeping effort[J]. Transportation Research Part E， 2019，125：425-448. [11] 唐潤，李倩倩，彭洋洋. 考慮質量損失的生鮮農產品雙渠道市場出清策略研究[J]. 系統工程理論與實踐，2018，38（10）：2542 -2555. [12] 曹曉寧，王永明，薛方紅，等. 供應商保鮮努力的生鮮農產品雙渠道供應鏈協調決策研究[EB/OL]. （2021）[2021-04-01]. https：//doi.org/10.16381/j.cnki.issn1003-207x.2017.0489. [13]? Tao F， Fan T， Lai K K， et al. Impact of RFID technology on inventory control policy[J]. Journal of the Operational Research Society， 2017，68（2）：207-220. [14] 江秋陽，陶峰，范體軍，等. 基于RFID技術的雙供應鏈投資決策研究[J]. 中國管理科學，2020，28（11）：120-129. [15] 張李浩，劉斌. 供應鏈企業投資RFID技術的博弈均衡研究[J]. 中國管理科學，2018，26（10）：132-139. [16]? Dai B， Nu Y， Xie X， et al. Interactions of traceability and reliability optimization in a competitive supply chain with product recall[J]. European Journal of Operational Research， 2021，290（1）：116-131. [17]? Sunny J， Undralla N， Madhusudanan P V. Supply chain transparency through blockchain-based traceability： An overview with demonstration[J]. Computers & Industrial Engineering， 2020，150：106-115. [18]? Ranjbar Y， Sahebi H， Ashkan J， et al. A competitive dual recycling channel in a three-level closed loop supply chain under different power structures： Pricing and collecting decisions[J]. Journal of Cleaner Production， 2020，272：556-572.
