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基于演化博弈模型的现代物流业与制造业协同合作研究

2016-04-07

商学研究 2016年1期
关键词:演化博弈制造业

孙 鹏

(湖南商学院工商管理学院,湖南长沙410205)



基于演化博弈模型的现代物流业与制造业协同合作研究

孙鹏

(湖南商学院工商管理学院,湖南长沙410205)

摘要:本文基于企业利益分配角度,运用演化博弈模型探讨了现代物流业与制造业协同合作的规律及动态变化过程;结果表明双方合作产生的额外收益、合作过程中制造企业提供给现代物流企业的激励、现代物流企业自身的运作成本以及制造企业对现代物流企业的依赖程度都对两者的协同合作程度有着重要的影响。因此,本文认为要促进两者的协同合作,必须基于影响因素建立相应的协同合作机制。

关键词:演化博弈;现代物流业;制造业;协同合作

一、引言

现代物流业作为一种先进的管理技术和组织形式,可以通过物流信息的共享改变制造业业务流程,实现供应链协同管理,提升制造业的竞争力;相反,制造业生产流程的变化以及跨地域的协作推动着现代物流业不断的进行组织、产品和服务模式的创新,协同对两大产业的发展越来越重要。近年来,我国物流业与制造业都得到了飞速发展,但作为社会物流需求主体的制造业却因缺乏有效的社会物流服务支撑体系,物流运作成本高、效率低;另一方面,我国现代物流服务业因制造业物流需求无法有效释放而找不到发展的动力和指引,致使现代物流服务供给能力与制造业物流需求严重失衡。随着传统的制造系统模式向协同生产方式的转变,现代物流业与制造业协同发展问题成为理论界和实践界关注的焦点。目前,美国、欧洲、日本等国在物流领域的研究多侧重于企业物流层面,主要从微观主体探讨制造企业物流与物流企业的关系整合,认为物流企业与制造企业的合作伙伴关系有利于增强物流企业和制造企业的核心能力(Taylor&Colleen,2007[1];Langley,2009[2];Lieb,2010[3])。此外,更多的研究涉及到供应链物流管理问题,认为物流协同是供应链协同的重要保障(T.P.Stank,2001[4]; Rohit Bhatnagar,2009[5]),而从中观层面研究物流业与其他产业关联问题,主要是大都认为物流活动归属于生产性服务活动,更多的是探讨生产性服务业与制造业的关联关系(Cohen&Zysman,1987;Rowthorn&Ramaswamy, 1999;Klodt,2000;Guerrieri&Meliciani,2003)[6]~[9]。2009年3月国务院确定了包括物流业在内的十大产业振兴规划,其中物流业和制造业的联动发展问题被单独提出,部分学者从定性的角度对制造业与物流业联动发展中的问题提出自己的观点和见解(陈畴镛等,2007;王佐,2009;彭本红等,2010)[10]- [12];刘秉镰,林坦(2010)[13]运用投入产出法论证了物流外包有利于提高制造企业的生产率;王珍珍,陈功玉(2010)[14]运用灰色关联模型对我国物流业与制造业不同行业的关联度与协调度进行了较为深入的研究。综上研究文献可以看出,目前对物流业与制造业互动的理论尚处于探索阶段,对现代物流业与制造业协同运作的动态过程研究的并不多。现代物流业与制造业的协同是两大产业主体在协同环境下以一定的协同关系按照协同机制实施协同行为,从而实现整个产业间协同运作的动态复杂过程。因此,本文将运用演化博弈模型探讨两大产业主体协同演化的内在机理、协同运作的规律及动态变化过程,以期为促进两者的协同发展提供决策参考。

二、现代物流业与制造业协同合作的演化博弈模型

演化博弈是研究博弈在特定环境下群体行为与策略的动态演化过程。演化博弈理论的基本思路是:从有限理性出发,以参与人群体为研究对象,假定各个主体之间进行重复博弈并且其行为相互影响,个体对信息的变化并不一定能立刻选择出最优行为,而是通过学习、模仿等动态调整,“寻找稳定策略”(ESS)的过程。适者生存是天然不变的法则,企业生存也是如此。根据演化博弈的原理,如果企业选择某种策略形成的支付比企业种群的平均支付高,那么这种策略就会在种群中发展,也就是说这种策略的增长率大于零,即可以用以下微分方程描述:

其中pmdt为增长率,pm代表一个种群采用策略m的比例, E (m, n)表示采用策略m时的适应度,E (n, n)表示平均适应度。下面以演化博弈理论为基础,从协同合作的利益分配博弈模型入手,对协同过程中协同主体的协同合作过程展开分析。

为简化分析,现假设有物流企业A和制造企业B,双方的策略集合都为{协同,不协同}。双方行为选择的标准是在协同过程能否产生预期的收益。若两个企业同时采取协同方案,则说明基于协同的策略是可取的,双方均能够获得自身利益的期望值;若双方选择不协同,则说明现代物流服务业与制造业都在自己的产业封闭状态下自行运作。博弈双方的支付矩阵如表1所示。

表1 现代物主体与制造业主体的支付矩阵

如表1所示,πi(i=A,B)表示第i个协同主体采取单独运作时获得的正常收益;C表示物流企业与制造企业为合作投入的初始成本;ω为协同主体之间所享受的共享资源,η为收益系数,ηAωB和ηBωA表现代物流企业A和制造企业B形成协同后所获得的超额收益;γiωi为现代物流企业和制造企业采取协同策略时所付出的经营成本;γi为现代物流企业和制造企业的协同风险系数,r为制造企业对物流企业的依赖程度;SA制造企业在合作过程中给现代物流企业所提供的激励。不失一般性,假设博弈双方都采取协同合作策略时,其获得的超额收益大于成本,即有ηAωB>(γAωA+CA)和ηBωA>(γBωB+CB)。

假设现代物流企业选择协同合作策略的概率为PA,则选择不协同合作的概率为(1- PA);制造企业选择协同策略的概率为PB,则选择不协同的概率为(1- PB),那么,现代物流企业选择协同策略时的收益为:

现代物流服务企业选择不协同策略时的收益为:

产业协同主体现代物流服务业的平均收益为:

同理,可得产业协同主体制造业的平均收益:

分别构造现代物流服务业与制造业的复制者动态方程如下:

运用雅可比矩阵方程对上述五个均衡点的稳定性进行一一对比分析(这里略去了计算过程),分析后的稳定条件如表2。

表2 现代物流服务业与制造业协同竞争的稳定性及条件

由表2中分析可以看出,五个均衡点中(0,0)、(1,l)、(l,0)、(0,l)和(P*A,P*B)分别代表不同的含义,其中只有(0,0)和(1,l)两点是系统演化的稳定策略,分别意味着双方都采取协同与不协同两种策略,而(l, 0)和(0,l)两点是不稳定均衡点,M(P*A,P*B)点是鞍点(图1)。图1中的O点和C点代表的是两种极端情况,即制造企业和现代物流企业都选择不协同或协同策略。从图中可以看出,制造企业和现代物流企业博弈的动态过程有两个不稳定的均衡点(D和B)和鞍点M,它们连成的折线形成了系统收敛于不同状态的临界线。这个临界线把制造企业和现代物流企业博弈的动态过程分成了四个不同的区域:

(1)折线的右上方(DMC)部分表明现代物流企业与制造企业更趋向于合作伙伴关系。

(2)折线的左上方(DMO)表示两者将趋于合作状态。

(3)折线的左下方(OMB)表示两者将趋于完全竞争状态。

(4)折线的右下方(BMC)表示两者将趋于不合作状态。

折线DMB是现代物流服务业与制造业博弈过程的两个稳定状态的临界线,但是现代物流企业与制造企业最终采取哪个策略还要看协同体的初始状态。当初始状态落在DMBC区域内时,现代物流企业与制造企业采取协同策略;当初始状态落在MDOB区域内时,现代物流服务业与制造业采取不协同策略,协同过程宣告失败。

在信息对称的情况下,当制造企业完全依赖现代物流企业时,双方处于合作状态;当制造企业完全不依赖现代物流企业时(即采取自营物流的方式),双方处于竞争状态。因此,O点和C点都是稳定点,但是O点和C点达到稳定状态的前提条件是要求信息对称。但是,博弈双方的信息往往是不对称的,制造企业和现代物流企业在M(PA,PB)点达到博弈的均衡状态。D点表示制造企业倾向于选择协同,但由于制造企业给出的激励机制让现代物流企业无法接受,因而采取不协同策略;B点表示现代物流企业选择协同,但由于制造企业对第三方物流企业(3PL)所提供的物流服务并不满意,因而选择不协同策略。由于现代物流服务业与制造业的合作双方都希望能通过合作使得自身利益最大化,因而D和B点是不稳定的,在这两种情况下协同合作失败。

从以上分析可以看出,现代物流业与制造业协同主体的长期均衡结果可能是完全协同,也可能是完全不协同。为了获取自身利益最大化,双方都很容易产生不利于对方的逆向选择行为,从而最终导致合作失败。但是,从长远角度来看,制造业的发展离不开物流服务的支撑,物流服务业也需要制造业释放物流需求,引导物流企业不断创新服务模式,因而双方都希望通过合作来谋求自身利益最大化,不可能一直处于完全不协同的状态。那么,现代物流服务业与制造业究竟会选择哪条路径到达哪种状态,一方面自然与博弈的支付矩阵息息相关,但另一方面初始状态对协同主体双方的选择有重要影响。因此,在现代物流服务业与制造业博弈的过程中,构成博弈双方支付函数的某些参数的初始状态的微小变动往往会导致博弈结果的完全不同,从而使协同合作状态收敛于不同的均衡点。

三、影响现代物流服务业与制造业协同程度的因素分析

根据上文对模型的均衡和稳定性分析可以看出,双方合作产生的额外收益ηAωB、ηBωA、合作过程中制造企业所提供给现代物流企业的激励S1、现代物流企业自身的运作成本γiωi以及制造业对现代物流企业的依赖程度都对现代物流企业与制造企业协同的合作程度r有着重要的影响,下面分别对这些参数进行讨论。

(1)合作产生的额外收益(ηAωB和ηBωA)与现代物流企业的物流运作成本γiωi。当ηAωB和ηBωA越大,M会越靠近O点,折线的右上方DMBC部分的面积增大,现代物流业与制造业演化的趋势收敛于C点的概率将增加,也就是说,越来越多的制造业与现代物流企业会选择协同策略。而现代物流企业的运作成本越低,M逐渐向O点逼近的速度越快,DMBC部分的面积也将增加,促使两者向C点收敛的概率也增加,同样越来越多的制造企业与现代物流企业趋向于选择协同策略。

图1 现代物流服务业与制造业协同合作演化路径

(2)制造企业对现代物流企业的依赖程度r和在协同合作过程提供的激励S1。首先假定r一定,增大S1,M点的轨迹将向纵轴越逼近,M向O点靠近速度越快,也将增大DMBC部分的面积,现代物流服务业与制造业演化的趋势收敛于C点的概率也将增加,也就是说,制造企业与现代物流企业选择协同合作策略的几率就越高。其次假定S1不变,逐渐增大制造企业对现代物流企业的依赖程度r,可以看到M点的轨迹也将向O点靠近,同样演化系统趋向于C点的概率也将增加,越来越多的制造企业与现代物流企业会更趋向于选择协同合作策略。从上述分析可以看到,制造企业对现代物流企业的依赖程度r实际上反应了制造企业选择协同的倾向;但是,制造企业提供给现代物流企业的激励条件S1是否合理将影响现代物流企业的选择,关键是要让现代物流企业选择该激励的时候所获得的收益大于他放弃合作激励所获得的收益。

(3)风险系数γi。风险系数越小,说明现代物流服务业与制造业越倾向于选择协同策略,折线上方DMBC的面积业将增加。影响风险系数γi的因素有很多,比如,物流服务企业的信誉,过去客户的满意度等等都会带来协同的不确定性。因此,要降低风险系数,首先要求现代物流服务业与制造业的协同是市场演化的结果,是博弈双方在市场中经过反复博弈之后的结果。因为只有这种合作才能更大程度地满足市场需求,保障合作的稳定性。

(4)可共享资源比例ωA和ωB。即随着现代物流服务业与制造业可共享资源的差距拉大,MDBC的面积变小了,说明协同主体选择协同策略的概率越小。这一点,在现代物流业与制造业协同发展的初期非常明显,也就是在初期协同系统的耦合度差;反之,随着现代物流业信息水平的提高,信息共享成为可能,MDBC的面积扩大,协同系统的耦合程度就越好。因此,协同主体能力匹配与资源匹配将直接影响到协同区域的扩张。

四、结论与政策建议

现代物流服务业与制造业的协同合作是现代物流企业与制造企业在协同环境下以一定的协同关系按照协同机制实施协同行为,从而实现两者协同运作的动态复杂过程。它是内外各种要素相互联系、相互作用的路径、方式和过程的综合体系。因此,基于上述影响因素的分析,本文认为需要从激励机制、物流成本控制、风险防范及有效的资源共享方面建立有效的协同合作机制。

(1)建立有效的激励机制,促进双方的合作意愿从上述利益博弈模型可以看出,作为现代物流业与制造业协同发展的微观主体,现代物流企业与制造企业的协同合作是基于双赢基础上的合作。作为独立的利益主体,现代物流企业与制造企业之间会为协同合作带来的利益分配而展开竞争。由于信息的不完全对称,在现代物流企业与制造企业的协同合作会存在一定的非效率现象;而且两者的协同是多阶段的、长期的;所以激励机制的设计显得尤为重要。由于现代物流企业的利润来源主要是为制造企业提供物流服务获得的报酬,其激励机制的设计主要包括协同过程中的价格转移机制和利润分配机制。其次,在现代物流业与制造业的协同过程中,现代物流企业经常需要为制造业添置专用性资产,因此,还应建立适当的补偿机制。

(2)创新现代物流运作模式,降低物流供给成本在现代物流企业与制造业的博弈过程中,现代物流企业不断创新的服务模式引发的运作成本越低,对制造业的价值创造影响就越大,将越有利于双方协同区域的增加。从物流服务供给角度来说,现代物流服务业主要是为商品的实体运动服务,与其他产业一样属于一个竞争性较强的第三产业。目前,我国物流供给市场是以低端物流服务为主,客观上造成了我国物流市场集中度低、低端物流服务领激烈竞争和高端物流市场发育不全的局面,社会物流运作成本居高不下。因此,为促进现代物流服务业与制造业的协同合作,一方面必须提高物流市场集中度,降低物流成本;另一方面还需形成一个公平、公正、有序竞争的物流供给市场体系。

(3)建立信任与风险防范机制,降低合作的风险系数

信任是现代物流企业与制造企业协同合作的基础,决定了两者之间协同合作的长期性。目前,我国物流市场中的诚信问题非常突出,特别是很多物流企业缺乏诚信度,在提供物流服务的同时给制造业带来了很多损失,同时也极大地影响了制造企业释放物流需求的意愿。因此,为促进现代物流业与制造业的协同合作,应该建立一套信任评估体系,能对合作伙伴的信任行为进行长期、持续、动态的评审,形成物流服务诚信度标准体系;其次,应构建完善的内部协调机制,加强现代物流企业与制造企业之间的联系与沟通,以降低风险系数。

(4)搭建信息共享平台,提高资源的共享度。

资源的共享包括有形资源和无形资源的共享,而当今的竞争环境要求企业进行跨组织的信息共享以实现共同目标;因此,充分的信息共享是现代物流业与制造业协同合作的支撑平台。特别是因产品流动而产生的POS数据、订单、需求预测、以及库存补充决策等物流信息的传递、交流与共享,成为制造企业实现按需生产、大规模定制等重要生产方式的保证。可见,物流信息的共享可以使制造企业能够更好的获取合作伙伴的相关信息,成为制造企业辅助决策层、运作层的重要来源。因此,在供应链管理环境下,现代物流企业在提供物流服务的同时,担任着供应链中成员之间信息衔接的作用,以物流信息平台为核心而形成的有效的信息共享平台,可以提高信息的共享度,将有利于促进现代物流企业与制造企业之间的协同合作。

参考文献:

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[13]刘秉镰,林坦.制造业物流外包与生产率的关系研究[J].中国工业经济,2010(9):35- 39.

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(执行副主编:张汉江,责任编辑:周小红)

Research on Collaboration between Modern Logistics Industry and Manufacturing Industry Based on Evolutionary Game Model

SUN Peng
(School of Business and Management,Hunan Universityof Commerce, Changsha,Hunan 410205)

Abstract:Based on evolutionary game model, this paper discusses the regularity and dynamic process of collaboration between modern logistics industry and manufacturing industry. The results show that many factors, such as additional revenue, incentive supplied to modern logistics enterprise by manufacturing enterprises, the manufacturing enterprises’dependence on modern logistics enterprises as well as the operating costs of the modern logistics companies, have an important impact on the level of the collaboration.Therefore, the establishment of effective coordination mechanism based on the factors is very important for regulating the collaboration between the modern logistics and manufacturing.

Key words:evolutionary game;modern logistics industry;manufacturing industry; collaboration

作者简介:孙鹏(1975—),女,湖南邵阳人,湖南商学院工商管理学院副教授,博士;主要研究方向:物流管理。

项目基金:湖南省社会科学基金项目(13YBB118),湖南省情与决策咨询研究课题(201011BZZ54)。

收稿日期:2015-12-28

中图分类号:F253

文献标识码:A

文章编号:1008- 2107(2016)01- 0046- 05

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