“農超對接”雙渠道生鮮農產品供應鏈協調研究
——基于不同主體保鮮努力視角

□ 周 濤 呂圓圓 周亞萍

(山東理工大學 管理學院, 山東 淄博 255012)

一、引 言

近年來隨著人們生活水平提升,對生鮮農產品數量和質量提出了更高層次的要求,而我國長年來農產品流通基礎設施薄弱,農產品流通過程中腐爛變質現象嚴重,僅2019年因保鮮和腐爛問題造成農產品直接損失高達2.75億噸,致使農產品高品質需求與低品質供給之間的矛盾遲遲得不到解決。究其原因,是由于農產品保鮮投入不足、保鮮投入主體不明確、保鮮投入后利益關系難以協調造成的。對此我國政府高度重視,2021年國辦發[2021]29號文件指出,鼓勵供銷合作社和其他社會資本合作建設農產品保鮮設施,減少農產品損耗[1]。經驗表明,產銷一體化“農超對接”模式在減少流通環節、提高流通績效、增加農民收入等方面展現出較強優勢,而“農超對接”模式中引入線上電商渠道又可以解決單一對接銷售模式下雙方合作不平等問題。因此,在“農超對接”+電商渠道的雙渠道模式下,考慮供應鏈不同主體保鮮努力水平投入情境,設計供應鏈契約協調機制,實現供應鏈總體與個體帕累托最優改善,對提升生鮮農產品供應鏈績效,滿足消費者高品質需求均具有重要意義。

二、國內外研究綜述

在“農超對接”雙渠道供應鏈研究方面,學者對供應鏈運作績效以及渠道結構等問題關注較多。浦徐進等[2]通過對單渠道和雙渠道“農超對接”模式比較分析,發現當合作社規模達到一定程度時,供應鏈在雙渠道模式下的運作效率會得到明顯改善;Cai[3]在此基礎上進一步指出,增設線上電商渠道不僅可使供應商和零售商受益,還可改善雙方的談判能力。在雙渠道結構下,王虹等[4]對超市自營電商平臺和超市提供平臺服務兩種運營模式進行對比分析,指出平臺服務模式對供應鏈績效提升效果更顯著;浦徐進等[5]在超市零售渠道和合作社線上銷售渠道并存下,探討了合作社短期銷售與長期銷售的最優策略。在生鮮農產品供應鏈研究方面,由于生鮮農產品具有易腐、易損的不穩定性,因此農產品新鮮度和保鮮努力水平兩指標備受學者關注。鄭琪等[6]在信息不對稱的單渠道“農超對接”模式下,通過構建含有新鮮度的利潤函數,發現農產品新鮮度與供應鏈利潤呈正相關關系;而Lodrcc[7]進一步指出農產品的新鮮度不僅會影響供應鏈的利潤,還會影響消費者的購買需求。唐潤等[8]設計了考慮新鮮度的“農超對接”雙渠道生鮮農產品市場需求函數,分析了不同折扣下供應鏈利潤優化問題。范林榜等[9]在考慮新鮮度的決策模型基礎上,探討了收益共享契約對雙渠道供應鏈的協調效果;Zhang等[10]則設計了由供應鏈主體共擔保鮮成本的契約模型來優化各主體利潤;而Cai等[11]研究了由第三方物流公司承擔保鮮成本的最優決策問題,并建立激勵機制[12]以實現供應鏈協調。

綜上所述,“農超對接”雙渠道生鮮農產品供應鏈研究主要集中在供應鏈運作績效以及運作模式方面,而考慮生鮮農產品新鮮度和保鮮努力投入的研究較少,已有文獻也多以單渠道“農超對接”供應鏈研究為主。現有生鮮農產品雙渠道供應鏈研究對農產品新鮮度進行了考量,而關于不同保鮮投入主體的研究還并不多。因此,本文研究的創新點主要體現在以下兩點:一是在“農超對接”雙渠道生鮮農產品供應鏈模式下,探討不同主體保鮮努力水平投入對供應鏈整體績效的影響,既豐富了“農超對接”雙渠道生鮮農產品供應鏈研究內容,又開辟了雙渠道生鮮農產品供應鏈研究新視角。二是通過對無主體保鮮努力水平投入、合作社保鮮努力水平投入、超市保鮮努力水平投入三種情境下集中式與分散式決策模型比較分析,提出了不同契約協調機制,為三種情境下有效解決合作社與超市利潤協調問題提供了創新方案。

三、問題描述及模型假設

本文考慮以一個農業合作社和一個超市組成的兩級生鮮農產品供應鏈為研究對象,合作社占主導地位,擁有線下超市銷售和線上電商銷售兩個渠道。其中,超市以批發價格w從合作社訂購生鮮農產品,再以價格P2銷售給消費者;合作社以價格P1通過線上電商平臺將農產品銷售給消費者。線下銷售價格與線上銷售價格不同,且均對渠道需求量產生影響,如圖1所示。在生鮮農產品雙渠道銷售模式中,各渠道需求量不僅受渠道價格影響,還會受農產品新鮮度影響。由于生鮮農產品特性,其新鮮度會隨時間衰減,而保鮮努力水平投入可在一定程度延緩新鮮度的衰減。但由于受運輸時間、運輸距離、運輸產品等因素的影響,供應鏈各主體對保鮮努力投入偏好以及投入程度各有不同。合作社投入保鮮努力情境下,線上電商渠道最終農產品以及超市節點農產品新鮮度受保鮮努力水平影響,較自然衰減時農產品新鮮度更高。超市投入保鮮努力情境下,合作社到超市與合作社到消費者過程中農產品新鮮度隨時間自然衰減;超市到消費者過程中農產品新鮮度受保鮮努力水平影響,較自然衰減時農產品新鮮度更高。模型設計中相關參數具體含義見表1。

圖1 “農超對接”雙渠道生鮮農產品供應鏈模式

表1 模型參數設置

—表示分散式決策,下標L表示契約決策,* 表示最優解。

基于上述模型,做出如下假設:

假設1:將隨時間自然衰減的生鮮農產品新鮮度表示為:θt=θ0e-ηt,其中t∈[0,T]。參照文獻[13],將受保鮮努力水平影響的新鮮度衰減函數表示為:θt=θ0e-ηt+rb。由此可推算出不同主體投入保鮮努力水平時的新鮮度函數,如下表2所示。

表2 不同主體投入保鮮努力水平時的新鮮度函數

假設3:研究過程中不考慮生鮮農產品的質量損失與庫存影響,線上渠道和線下渠道擁有忠實顧客。線下超市零售渠道與線上電商渠道需求量主要受渠道價格和農產品新鮮度影響,函數表達式分別為:

D1=μa-P1+αP2+βθt

D2=(1-μ)a-P2+αP1+βθt

四、模型建立與求解

(一)供應鏈主體無保鮮努力投入模型

1.集中決策模型。無主體保鮮努力投入下,兩個渠道產品的最終新鮮度θ11=θ21。線上電商渠道與線下超市渠道的需求函數分別為:

D11=μa-P11+αP21+βθ11

D21=(1-μ)a-P21+αP11+βθ21

此時,供應鏈總利潤為電商渠道利潤和超市渠道利潤之和,即:

π1=(P11-c)(μa-P11+αP21+βθ11)+

(P21-c)[(1-μ)a-P21+αP11+βθ21]

求解供應鏈總利潤關于電商渠道銷售價格和超市渠道銷售價格的一階導數,令其為0。通過海瑟矩陣判定可求得電商渠道和超市渠道的最優銷售價格以及最優需求量分別為:

將所求最優解代入總利潤中,可得:

其中A=(1-μ)aα+μa,B=(1-μ)a+μaα。

A1=A-c(1-α2)+βθ11(1+α),
B1=B-c(1-α2)+βθ11(1+α)

2. 分散式決策模型。在分散式決策下,合作社利潤由電商渠道和線上渠道兩部分構成。超市僅通過將農產品銷售給消費者獲得利潤。則合作社與超市利潤函數為:

π11=(P11-c)(μa-P11+αP21+βθ11)+

(w-c)[(1-μ)a-P21+αP11+βθ21]

π21=(P21-w)[(1-μ)a-P21+αP11+βθ21]

分散決策下,合作社與超市之間進行Stackelberg博弈。采用逆向歸納法求解,可得最優電商渠道銷售價格、最優超市渠道銷售價格、最優批發價格以及最優總利潤為:

3.補償—分享契約協調模型

通過對集中式決策與分散式決策下供應鏈績效比較分析,可得命題1如下:

證明:

命題1表明:(1)分散式決策下供應鏈總利潤并非最優,需設計合理的契約協調機制對分散式決策下供應鏈利潤進行優化。(2)兩種決策模式對電商渠道定價未產生差別影響,但由于受超市渠道價格交叉影響,集中式決策下電商渠道需求量更低;而集中式決策較分散式決策超市渠道定價更低,銷量更大,更具競爭力。因此,設立如下契約協調機制:首先由超市按集中式決策制定線下銷售價格,而后合作社按每件產品銷售價格之差|ΔP21|給予超市補償;同時,合作社仍按照分散式決策定價在電商渠道銷售產品。契約補償后超市利潤變化Δπ21,合作社利潤變化Δπ11分別為:

[c(1-α)-c(1-α)]ΔP21=0

由此發現,實行補償契約后,超市獲得了一定的額外利潤,而合作社利潤無變化。為激勵合作社參與,保障補償契約實施,把超市增加利潤的λΔπ21,(0<λ<1)返還給合作社。此時超市與合作社的利潤分別為:

補償—分享契約協調后分散式決策下供應鏈總利潤為:

補償—分享聯合契約協調后,分散式決策總利潤得到改善,達到集中式決策最優總利潤水平,且供應鏈上合作社與超市個體利潤也均得到改善。

(二)合作社保鮮努力投入模型

合作社投入保鮮努力水平時,合作社線上銷售農產品的最終新鮮度為θ12,超市零售農產品的最終新鮮度為θ22。

1.集中式決策模型。此時雙渠道供應鏈總利模型為:

π2=(P12-c)(μa-P12+αP22+βθ12)+

同理,可求:

其中A=(1-μ)aα+μa,B=(1-μ)a+μaα。

通過對合作社保鮮努力投入決策模型與未考慮保鮮努力投入決策模型中總利潤、渠道需求量、渠道價格比較分析,可得命題2如下:

證明:

命題2表明:(1)在“農超對接”雙渠道生鮮農產品供應鏈中,合作社投入保鮮努力水平可實現供應鏈整體利潤的改善。(2)由于合作社保鮮努力水平的投入,到達消費者手中的最終農產品將保持較高新鮮度,使消費者購買意愿顯著增強,可帶來產品銷售價格和銷量普遍提升。

同理,求得:

3.保鮮成本分擔—補償契約協調模型

在合作社保鮮努力水平投入下,通過對集中式決策與分散式決策保鮮努力水平、渠道總利潤、渠道價格和渠道需求量比較分析,可得命題3如下:

證明:

命題3表明:(1)集中式決策下,合作社保鮮努力投入更大,兩渠道最終農產品新鮮度更高,市場競爭力更強,供應鏈總利潤更優。(2)集中式決策下,線上電商渠道農產品新鮮度水平高,致使其銷售價格更高;而線上渠道高價格對線下超市渠道需求量交叉影響顯著,使超市渠道需求量更高。為了使分散式決策下供應鏈整體利潤得到改善,采用保鮮成本分擔—補償契約進行協調。首先由超市按照比例φ對合作社產生的保鮮成本進行分擔,然后由合作社向超市提供利潤補償s。由于分散式決策下博弈模型采取逆向解法,且合作社占主導地位,此時線下超市利潤πL22以及合作社利潤πL12分別為:

假定合作社對超市的契約補償費用s

逆序求解可得批發價格及線上渠道價格為：

(三)超市保鮮努力投入模型

超市投入保鮮努力水平時,線上電商渠道銷售農產品的最終產品新鮮度為θ13,線下超市渠道銷售農產品的最終新鮮度為θ23。

1.集中式決策模型。此時雙渠道供應鏈總利潤模型為:

π3=(P13-c)(μa-P13+αP23+βθ13)+

同理,可得:

其中A=(1-μ)aα+μa,B=(1-μ)a+μaα。

通過對超市保鮮努力投入決策模型與未考慮保鮮努力投入決策模型中總利潤、渠道需求量、渠道價格比較分析，可得命題4如下：

證明:

命題4表明:(1)在“農超對接”雙渠道生鮮農產品供應鏈中,超市投入保鮮努力水平同樣可實現供應鏈整體利潤改善。(2)超市保鮮努力投入使線下超市渠道價格更高,線下超市渠道需求量更大;超市渠道價格上漲帶動電商渠道價格提升,對電商渠道需求量產生負向影響,而超市渠道更高銷售價格交叉作用對電商渠道需求量產生正向影響,綜合影響使電商渠道需求量未發生顯著變化。

同理可得:

3.兩部定價契約協調模型

超市保鮮努力水平投入下,通過對集中式決策與分散式決策保鮮努力水平、渠道總利潤以及渠道價格和渠道需求量比較分析,可得命題5如下:

證明:

命題5表明:與分散式決策相比,集中式決策下,超市保鮮努力投入更大,超市渠道最終農產品新鮮度更高,市場競爭力增強,供應鏈總利潤更優。當采用保鮮成本分擔——補償契約協調時,協調后各渠道銷售價格與保鮮努力水平最優解中含有協調因子參數,無法達到集中式決策下最優利潤。因此,在超市保鮮努力水平投入下,選擇采用兩部定價契約協調分散式決策下各主體利潤。首先,合作社采用集中式決策定價策略,使分散式決策下線上銷售價格達到最優水平;其次,依據合作社最優定價,超市制定線下銷售價格與保鮮努力水平。由逆序解法可得此時超市的最優定價及保鮮努力水平為:

此時合作社線上電商渠道定價策略為:

五、算例分析

為驗證結論的正確性,本文運用Matlab軟件進行數值分析。由于研究涉及的三種情境模型存在相似比較,因此主要分析集中決策下保鮮努力水平投入對生鮮農產品供應鏈整體績效的影響,以及合作社保鮮努力水平投入下,集中式與分散式決策對比關系和協調結果。模型中相關參數設置如表3。

表3 相關參數值表

情形1:集中式決策下不同主體保鮮努力水平投入對供應鏈績效影響分析

固定電商渠道市場占有率μ=0.6,新鮮度對需求的影響系數β=10,保鮮努力水平對保鮮成本的影響系數k=50,保鮮努力水平b以步長0.01從到1變動。

由圖2-1可知,在“農超對接”雙渠道生鮮農產品供應鏈集中式決策下,無論是合作社還是超市投入保鮮努力,其供應鏈總利潤均優于無主體投入保鮮努力情形,且隨著保鮮努力水平投入增加,總利潤逐步提升。

圖2-1 不同主體保鮮努力水平投入對供應鏈總利潤的影響

由圖2-2可知,隨著保鮮努力水平投入增加,無主體投入保鮮努力下兩渠道價格均保持穩定,合作社投入保鮮努力下兩渠道價格P12,P22呈遞增趨勢,且均優于無主體投入保鮮努力情形。超市投入保鮮努力情形同上。

圖2-2 不同主體保鮮努力水平投入對價格的影響

由圖2-3可知,隨著保鮮努力水平投入增加,無主體投入保鮮努力下兩渠道需求量均保持穩定,超市保鮮努力投入下電商渠道需求量D11=D13,合作社、超市投入保鮮努力下需求量D12、D22、D23呈遞增趨勢,且均優于無主體投入保鮮努力情形。

圖2-2 不同主體保鮮努力水平投入對價格的影響

情形2:合作社保鮮努力水平投入下集中式與分散式決策比較分析

考慮合作社保鮮努力水平投入時,固定新鮮度對需求的影響系數β=5,保鮮努力水平對保鮮成本的影響系數k=150,電商渠道市場占有率μ以步長0.01從到0.75變動。

由圖3-1可知,合作社保鮮努力投入下,無論μ如何改變,集中式決策供應鏈總利潤高于分散式決策,且當μ>0.5時,兩者間差額更小。當0<μ<0.75時,集中式決策保鮮努力水平投入要高于分散式決策,呈遞增趨勢,且隨著電商渠道市場占有率μ增大,分散式決策下保鮮努力水平逐漸接近集中式決策。

圖3-1 電商渠道市場占有率μ對總利潤和保鮮努力水平的影響

由圖3-2可知,當0<μ<0.75時,集中式決策電商渠道價格和超市渠道需求量均高于分散式決策,且電商渠道價格呈遞增趨勢,超市渠道需求量呈遞減趨勢。與分散式決策相比,集中式決策下合作社保鮮努力水平投入更大,最終農產品新鮮度更優,電商渠道銷售價格更高,受其交叉影響,超市渠道需求量更大。

圖3-2 電商渠道市場占有率μ對價格和需求量的影響

在保鮮成本分擔——補償契約協調下,補償費用s與保鮮成本分擔比例φ存在相關關系,因此固定μ=0.5,繪制圖3-3,圖中陰影部分為補償費用s的取值范圍。隨著保鮮成本分擔比例φ增大,可供協調的補償費用s的取值方案數量無顯著變化,取值區間逐漸減小,且當超市分擔的保鮮成本比例越高,其對合作社的利潤補償也就越小。成本分擔比例以及補償費用的選擇取決于合作社與超市之間的協調策略。

圖3-3 保鮮成本分擔比例φ對補償費用s的影響

六、總 結

研究構建了無主體投入、合作社投入和超市投入保鮮努力水平三種情境下的利潤決策模型,通過對三種情境下集中式決策水平比較以及不同情境下集中式決策與分散式決策縱向比較,得出以下幾點結論:

1.在“農超對接”雙渠道生鮮農產品供應鏈集中式決策下,不同主體保鮮努力水平投入時供應鏈績效較無主體均有所提升,且供應鏈總利潤、渠道價格、渠道需求量均與保鮮努力水平呈正相關關系。

2.保鮮努力水平投入三種情境下,供應鏈集中式決策總利潤均優于分散式決策,保鮮努力水平投入未對該利潤關系產生改變性影響。

3.三種情境下存在不同契約協調機制使分散式決策供應鏈總利潤實現帕累托最優改善。無主體投入保鮮努力水平時,采用價格補償利潤分享契約對分散式決策供應鏈利潤進行協調,解決了價格補償后合作社利潤驅動不足問題;合作社投入保鮮努力水平時,采用保鮮成本分擔——利潤補償契約對分散式決策供應鏈利潤進行協調,解決了超市分擔保鮮成本帶來的利潤損失問題;超市投入保鮮努力水平時,采用兩部定價契約對分散式決策供應鏈利潤進行協調,解決了總利潤優化后渠道利潤損失與補償問題。

基于以上結論可知,在“農超對接”雙渠道生鮮農產品供應鏈模式下,通過倡導供應鏈主體加大保鮮努力水平投入,可有效解決農產品新鮮度低、市場需求難以激發問題;通過加強供應鏈主體間協調合作,可有效解決分散式決策下供應鏈不同主體間利潤沖突問題。研究引入電商渠道,考慮保鮮努力水平投入對“農超對接”供應鏈利潤優化和協調問題進行了創新探討,但文中關于不同主體投入以及共同投入情境下供應鏈利潤孰優問題仍缺乏進一步理論驗證。□