供應鏈轉型升級視角下的供應商研發決策研究

毛舜杰　董明

作者簡介：毛舜杰，上海交通大學安泰經濟與管理學院碩士研究生，研究方向：企業運營管理；董明，教授，博士生導師，研究方向：物流與供應鏈管理、運營管理。

文章編號：1005－9679（2023）03－0018－10

摘 要： 當現有產品處于不同的產品生命周期階段時，面對下游制造商向市場導入新產品的情況，上游供應商獨立開展的新產品零部件的研發決策會有所不同。考慮到在新產品導入初期，新產品和現有產品在市場上并存的情況，論文在Bass擴散模型的基礎上，研究現有產品和新產品在產品生命周期中逐漸滲透到潛在市場的擴散路徑，計算并比較整個生命周期內供應商在不同研發決策下的利潤，從而確定供應商關于新產品零部件的研發決策選擇。研究發現當新產品與現有產品差異較小時，新產品導入的時間越靠近現有產品生命周期的前端（即成長期），供應商更愿意選擇研發新產品的配套零部件；當新產品與現有產品差異較大時，新產品導入的時間越靠近現有產品生命周期的后端（即衰退期），供應商越愿意選擇研發新產品的配套零部件。

關鍵詞： 供應鏈；研發決策；產品生命周期；Bass模型

中圖分類號： F 274

文獻標志碼： A

Abstract： When the original product is in different stages of product life cycle， facing the situation that a downstream manufacturer introduces an innovative product to the market， the R & D decision of innovative product parts independently carried out by the upstream supplier will be different. Considering that an innovative product and an original product coexist in the market in the introduction stage of the new product， we study the diffusion path of an existing product and an new product in the product life cycle， then calculate and compare the supplier profits under different R&D decisions， so as to determine the supplier R&D decisions on new product components. The results show that when the innovation degree of the innovative product is small， the more the original product is in the front of the product life cycle （i.e. the growth period）， the more willing the supplier is to invest in the supporting parts of the innovative product. When the innovation degree is large， the later the existing product is in the product life cycle （i.e. recession period）， the more willing the supplier is to invest in R & D.

Key words： supply chain; R & D decision; product life cycle; Bass model

根據產品在市場中不同階段的不同銷售額可以把產品的生命周期劃分為四個階段：導入期、成長期、成熟期和衰退期。當現有產品處于產品生命周期的不同階段時，現有產品的未來銷售額變化趨勢是不同的，此時下游制造商向市場導入新產品對現有產品的擴散過程和產品需求的影響也是不同的。所以，當現有產品處于產品生命周期不同階段時，面臨下游制造商向市場導入新產品的情況，供應商研發新產品配套零部件的決策也會有所不同。本文主要研究當下游企業向市場導入新產品時，上游供應商獨立開展新產品零部件的研發決策。

黃敏鎂（2010）針對由制造商與供應商構成的兩層供應鏈系統，研究在長期的協同產品開發過程中，有限理性的制造商和供應商之間的合作機制。黃波等（2010）研究了存在技術風險的不確定環境下，研發聯盟成員在不同市場環境、聯盟結構和利益分配方式下的投資策略，找出了不同市場環境下的最優合作研發模式，設計了研發聯盟成員的投資激勵機制。吳文清等（2015）探討了消費者學習和政府補貼對制造商和供應商合作研發時雙方最優研發投入的影響。張華和顧新（2018）研究了權力均衡、上游企業領導、下游企業領導這三種合作創新的權力結構對知識創造和創新績效的影響。余佳（2019）研究了兩條供應鏈競爭情況下的供應鏈合作策略，其中一條供應鏈中的制造商是風險厭惡，其他主體均為風險中性，并比較了五種競合模式下制造商的研發水平和供應鏈利潤。張娟等（2020）分析了供應商和制造商組成的競合供應鏈，針對供應商獨立研發創新、供應商和制造商合作研發創新兩種創新模式，研究了雙方的研發投入博弈、供應商生產新產品時技術創新模式的選擇，以及供應商自主創新能力在雙方博弈中的作用。單而芳等（2021）以由供應商、制造商、分銷商和零售商構成的四級供應鏈為研究對象， 對供應鏈上的參與者可能形成的八種創新聯盟情形進行分析，發現供應鏈上所有的參與者均加入創新聯盟時該供應鏈的總收益最大，且采用位置值進行聯盟收益分配的方法最具合理性?，F有文獻大多聚焦在研究縱向供應鏈中供應商和制造商合作研發，只有較少的文獻研究供應商獨立開展研發的決策問題。而本文則是從上游供應商的視角出發，研究當下游產品發生變化時，供應商對于新產品零部件的獨立自主的研發決策。

Bass（1969）通過對11種耐用品的市場擴散趨勢進行研究，提出了只考慮首次購買的擴散模型，即Bass模型。在此基礎上，Bass等（1994）將價格和廣告因素引入模型，提出了廣義的Bass模型（GBM）。許多學者對Bass模型進行研究，把諸多不同的變量引入Bass模型，拓展了模型的應用范圍。Debo等（2006）研究新產品和再制造產品組合的集成動態管理，確定了兩種產品在產品生命周期中逐漸滲透到潛在市場的擴散路徑。Tsai等（2010）放松了傳統擴散增長模型中內部影響不變的限制性假設，把價格彈性引入Bass模型，研究液晶市場的演化。Akan等（2013年）運用產品生命周期模型研究了同時銷售新產品和再制造產品的制造商的最優定價、生產和庫存策略。曾玲（2018）將新產品定價和廣告投入水平作為控制變量，建立競爭性新產品擴散控制模型，探討了廣告與價格對競爭性企業產品擴散行為的影響。翟東升（2020）將TRIZ理論的非線性技術演化規律引入專利研發投資的期權博弈模型中，分析了在技術演化時間軸上企業最優的投資時機選擇。與上述研究相比，本文中產品價格只隨著新產品需求的變化而變化，不是Bass擴散模型中的決策變量。

1 問題描述和模型假設

2 產品的擴散路徑

由于潛在市場中產品實際購買比例qo（p）和qn（p）與上游供應商研發決策、新產品未來需求和產品價格有關，不是常數，會影響新產品和現有產品每一期的銷售量，進而影響兩種產品的擴散過程，使得目標函數式（7）比較復雜，難以求出解析解，所以采用數值仿真的方法研究兩種產品擴散路徑。本節通過數值仿真分析新產品市場需求和供應商研發決策對現有產品和新產品擴散的影響，并探討一些參數對產品擴散路徑的影響。

參考相關文獻中參數設置，本文設置參數如下：1）創新系數α=0.01，模仿系數β=0.2表示產品緩慢擴散，模仿系數β=1表示產品快速擴散，β越大代表產品擴散速度越快。2）資金折現率γ=0.97。3）現有產品的價值δo=1，新產品的價值δn=1+θ，θ=0.135表示新產品與現有產品差異程度小的情況，θ=0.4表示新產品與現有產品差異程度大的情況。4）整個時間周期設定為100，令時期To=10，表示現有產品處于成長期時制造商向市場引入新產品。5）上游供應商研發成本系數k=2。

首先，分析市場上只存在現有產品的情況，研究現有產品在產品生命周期內的擴散，產品實際銷售量見圖1。市場上只存在現有產品，即下游制造商只向消費者提供現有產品，此時qo（p）=14。在圖1（a）中，描述了模仿系數β=0.2時現有產品銷售量變化趨勢，并且根據銷售量區分了單一產品生命周期的四個階段：導入期、成長期、成熟期和衰退期。在圖1（b）中，描述了模仿系數β=1時現有產品銷售量變化趨勢。比較圖1中兩幅圖可以看到緩慢擴散和快速擴散兩種產品擴散過程?？焖贁U散產品的生命周期更短，在單位時間內產品銷售量變化更快，并且銷售量的峰值比緩慢擴散產品高很多。所以，在快速擴散產品供應鏈中的上下游企業更需要做好產品需求的預測工作，要提前規劃好產能，保證自身產能能夠滿足消費者需求。

接下來，研究下游制造商向市場導入新產品，在不同的新產品需求下，新產品和現有產品的聯合擴散過程。圖2顯示了上游供應商在時期To=10選擇研發新產品配套零部件，且ξ<0（新產品的需求較?。r，現有產品和新產品的擴散路徑。在此產品擴散過程中，時期To=10之前，制造商只向消費者提供現有產品，qo（p）=14；時期To=10之后，制造商向消費者同時提供現有產品和新產品，qo（p）=-ξ4（δn-δo）， qn（p）=14+ξ4（δn-δo）。

在圖2中，第一行兩幅子圖的參數θ=0.135，第二行兩幅子圖的參數θ=0.4，左邊兩幅子圖的參數β=0.2，右邊兩幅子圖的參數β=1。通過對比可知，新產品的需求較小時（ξ<0），新產品與現有產品的差異程度越大，新產品的銷售量就越多，銷售峰值越高，現有產品銷售量所受影響越大，銷售量減少得越多。同時，產品的擴散過程和整個生命周期內產品的銷售量變化趨勢主要受模仿系數β影響。

圖3反映了上游供應商在時期To=10選擇研發新產品配套零部件，且ξ>0（新產品的需求較大）時，現有產品和新產品的擴散路徑。在此產品擴散過程中，時期To=10之前，下游制造商只向消費者提供現有產品，qo （p）=1/4；時期To=10之后，下游制造商向消費者同時提供現有產品和新產品，由于新產品深受消費者喜愛，新產品的需求較大，qo （p）=0， qn （p）=14+ξ4δn。與圖2類似，圖3中第一行兩幅子圖的參數θ=0.135，第二行兩幅子圖的參數θ=0.4，左邊兩幅子圖的參數β=0.2，右邊兩幅子圖的參數β=1。通過對比可知，新產品的需求較大時（ξ>0），即使下游制造商同時向消費者供應現有產品和新產品，但消費者對新產品更偏好，只選擇購買新產品?，F有產品沒有完整的生命周期，在新產品出現后，被新產品替代而直接消失了，并且新產品的需求較大時，新產品與現有產品的差異程度對新產品的銷售量影響不大。

通過圖像發現，當上游供應商選擇不研發，且新產品未來需求較小時，現有產品仍有完整的產品生命周期。與圖2中現有產品的銷售量相比，當上游供應商選擇不研發時，上游供應商會降低現有產品的零部件價格，使得制造商對現有產品零部件需求增大，減少新產品引入市場對現有產品需求的影響。

當供應商在時期To=10選擇不研發新產品配套零部件且新產品需求大時，現有產品和新產品的產品擴散路徑與供應商在時期To=10選擇研發且新產品需求大時的擴散情況類似，見圖3，所以不再贅述。

3 供應商研發決策分析

本節主要探討新產品導入市場時現有產品所處的產品生命周期階段、新產品未來的需求、新產品與現有產品的差異程度對上游供應商的研發決策的影響。由于式（7）中的期望利潤不方便計算，在本節中上游供應商的利潤采用實際利潤計算。

首先，研究了當上游供應商選擇研發新產品零部件時，新產品導入時現有產品所處的產品生命周期階段和新產品未來的市場需求對供應商實際利潤的影響，見圖5。圖像中橫軸t0表示新產品導入市場的時期To，縱軸ξ表示新產品未來的市場需求，豎軸表示供應商的實際利潤。圖5中子圖（a）模擬參數θ=0.135，β=0.2時，下游制造商在時期To向市場引入新產品，上游供應商選擇研發后，時期To和新產品市場需求對供應商實際利潤的影響，子圖（b）描述的是子圖（a）在YOZ平面的投影，展示了新產品導入市場的時間和供應商實際利潤之間的關系，不同顏色的曲線代表著不同的新產品需求。比如，子圖（b）中上部的紅色曲線代表新產品需求較大時（圖中0.15<ξ<0.2部分），新產品導入市場的時間與供應商實際利潤之間的關系。通過圖像發現：（1）當現有產品處于導入期和成長期前端時，下游制造商向市場導入與現有產品差異程度小的新產品，供應商選擇研發新產品的零部件，且新產品需求較小時，供應商的利潤隨著新產品需求的增加而減少。（2）當新產品與現有產品差異程度較小時，供應商選擇研發后的利潤隨新產品需求變化而變化的浮動范圍大；反之，差異程度大時，供應商的利潤隨新產品需求變化而變化的浮動范圍小。（3）現有產品快速擴散時，新產品導入的時間處于現有產品的衰退期時，新產品的需求變化對供應商的實際利潤影響最大；現有產品緩慢擴散時，新產品導入的時間處于現有產品的成長期，新產品的需求變化對供應商的實際利潤影響最大。

其次，探討了當上游供應商選擇不研發新產品零部件時，現有產品所處的產品生命周期階段和新產品未來的市場需求對供應商實際利潤的影響。參數θ=0.4，β=0.2的實際利潤變化情況與圖6（a）類似，參數θ=0.4，β=1的實際利潤變化情況與圖6（b）類似。從圖像中發現，當上游供應商選擇不研發新產品零部件時，供應商的實際利潤隨著新產品需求的增加而減少。

通過比較圖5和圖6，研究當現有產品處于不同的產品生命周期階段時，面對下游制造商導入新產品，上游供應商獨立開展的新產品零部件的研發決策。為方便比較兩種研發決策下的供應商實際利潤，把圖5（b）和圖6（b）的投影圖整合在一起，形成圖7（a），同理形成圖7中其他子圖。圖7（a）表示在參數θ=0.135，β=0.2，ξ∈［-0.2，0.2］時，不同的新產品導入市場的時間和供應商實際利潤之間的關系，不同顏色的曲線表示不同的新產品需求。在圖7中，圖像上半部分的橙色區域代表上游供應商選擇研發后，新產品導入市場的時間和供應商利潤之間的關系；圖像下半部分藍色區域代表上游供應商選擇不研發后，新產品導入市場的時間和供應商利潤之間的關系。通過圖像發現：（1）當新產品與現有產品差異較小時，新產品導入的時間越靠近現有產品生命周期的前端（即成長期），供應商選擇研發的利潤越高于選擇不研發的情況，供應商更愿意選擇研發新產品的配套零部件。（2）當新產品與現有產品差異較大時，新產品導入的時間越靠近現有產品生命周期的后端（即衰退期），供應商越愿意選擇研發新產品的配套零部件。（3）當新產品的未來需求不確定，且新產品與現有產品的差異小時，上游供應商會選擇研發新產品的零部件；反之，當新產品的未來需求不確定，且新產品與現有產品的差異較大時，上游供應商會選擇不研發新產品的零部件。（4）當新產品與現有產品差異較大時，新產品的未來需求不確定性越高，上游供應商越可能選擇研發新產品的零部件。

這主要是因為新產品與現有產品差異較小時，供應商投入的研發成本較少?，F有產品越處于產品生命周期的前端，供應商可以越長時間同時從現有產品和新產品零部件中獲益，供應商選擇研發的利潤高于選擇不研發的利潤，所以供應商更愿意選擇研發。新產品與現有產品差異較大時，供應商投入的研發成本會很高，此時若新產品需求小，則新產品的零部件收益較小，不足以覆蓋供應商的研發投入，所以供應商更愿意選擇不研發。同時，現有產品越處于產品生命周期的前端，企業研發成本的時間價值越大，對供應商利潤影響越大。當新產品的需求不確定性高時，意味著未來新產品也許需求量很大，也許很小。當新產品的需求量很大，且新產品與現有產品差異大時，新產品的價格也高，那么上游企業可以從中獲得高額的回報；需求很小時，上游企業的新產品零部件收益很少，但仍然可以從現有產品零部件的銷售中獲取收益。綜合考慮這兩種情況，為了未來能獲得高額回報的機會，上游企業還是更愿意選擇研發，來獲得更高的期望利潤。

4 總結

本文主要研究了當現有產品處于產品生命周期的不同階段時，面對下游制造商向市場引入新產品以及新產品未來需求不確定的情況，上游供應商獨立開展新產品零部件的研發決策，同時分析了新產品與現有產品的差異、新產品未來的市場需求對供應商研發決策的影響。研究發現：（1）當新產品與現有產品的差異較小時，新產品導入的時間越靠近現有產品生命周期的前端（即成長期），供應商選擇研發的利潤越高于選擇不研發的情況，供應商更愿意選擇研發新產品的配套零部件。（2）當新產品與現有產品的差異較大時，新產品導入的時間越靠近現有產品生命周期的后端（即衰退期），供應商越愿意選擇研發新產品的配套零部件。（3）當新產品的未來需求不確定，且新產品與現有產品的差異小時，上游供應商會選擇研發新產品的零部件；反之，當新產品的未來需求不確定，且新產品與現有產品的差異較大時，上游供應商會選擇不研發新產品的零部件。（4）當新產品與現有產品的差異較大時，新產品的未來需求不確定性越高，上游供應商越可能選擇研發新產品的零部件。

本文在廣義Bass模型的基礎上，研究了現有產品和新產品在產品生命周期中逐漸滲透到潛在市場的擴散路徑，進而分析了供應商獨立開展的新產品零部件研發決策，拓展了供應商研發策略的研究方法，給供應商的研發決策也提供了一些參考。本文假設下游制造商向市場引入新產品，上游供應商同時決定是否進行新產品零部件研發，未來可以考慮探討隨著新產品進入市場，新產品的市場需求逐漸確定，供應商在新產品擴散過程中研發時機的選擇。

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