公平关切下基于政府补贴的港口供应链协调机制研究

杨波峰

（西南交通大学 交通运输与物流学院，四川 成都 610031）

公平关切下基于政府补贴的港口供应链协调机制研究

杨波峰

（西南交通大学 交通运输与物流学院，四川 成都 610031）

研究港口供应链参与者之间的关系不仅需要考虑利益问题，还需考虑公平问题。在多式联运的大背景下，建立了由港口、航运承运人和陆运承运人组成的三级港口供应链模型，三者之间存在Stackelberg博弈。通过分析三者各自的努力程度对于三者单位集装箱利润的影响，发现参与者之间存在不公平现象，即航运承运人和陆运承运人付出一定的努力，其利润的增加比例小于港口利润的增加比例；接着，分析了陆运承运人存在以航运承运人为参考点的公平关切以及航运承运人存在以港口为参考点的公平关切时，三者各自的单位集装箱利润最优值；最后，建立了基于政府补贴的协调机制，弥补了不公平，协调了供应链。

公平关切；政府补贴；三级港口供应链；Stackelberg博弈；协调机制

1 引言

港口作为连接水运和陆运的重要节点，在经济全球化进程中得到了极大的发展。根据The World Bank统计的数据［1］，2014年世界港口总吞吐量为6.79亿TEU，比上年增长4.6%。根据联合国贸易与发展会议发布的Review of Maritime Transport 2015［2］，2014年，中国内河与沿海港口完成124.5亿t的货物，比上年增长了5.8%。集装箱货物增长到2.02亿TEU，同比增长6.4%。此外，2014年发展中国家的港口吞吐量增长率为5.34%，高于上一年的增长率，也高于世界整体港口的吞吐量增长率。

供应链管理的研究始于20世纪80年代，而针对港口供应链的研究则是近十来年才开始的［3］。Christopher［4］

认为真正的竞争不在于企业与企业之间，而在于供应链与供应链之间。Meersman和Van de Voorde［5］首次提出竞争不是在单独的港口中展开的，而是在物流链中。Robinson［6］认为港口的价值是建立在价值群概念的基础上的。Paixão and Marlow和真虹［7-8］强调将敏捷策略运用到港口供应链管理中，以保证港口的竞争力。Carbone and De Martino［9］根据供应链管理的方法，强调了港口的重要性，并进一步阐述了供应链中港口和其他参与者之间的内在联系是决定港口竞争力的关键因素。Bichou and Gray［10］从供应链管理的角度将港口系统概念化，并提出港口是促进多式联运发展不可或缺的部分。张翠华等［11］首先回顾供应链协同管理提出的背景，然后从战略协同、策略协同和协同技术三方面对供应链协同管理的现状进行综述，并探讨了供应链协同管理的发展趋势。Tongzon等［12］从港口服务的提供者（港口运营商）和使用者（航运公司）的角度研究了港口供应链的导向。高洁、真虹等［13］分析了在供应链思想和非供应链思想下，港口与客户间互动关系的区别，并指出港口作为供应链中的一个环节，应该积极寻求供应链环境下发展的新途径。因此，港口供应链管理对港口竞争力研究非常重要。吴良成和郑宇劫［14］认为港口核心竞争能力正在发生深刻的变化。港口竞争力其优势应体现在提供优质增值服务的分拨配送能力、信息管理能力及所在区域供应链网络的竞争力上。De Martino等［15］把港口视作网络的参与者，物流资源和活动的聚集地，通过在供应链中促成一些相互依赖的关系来创造价值。Thomas等［16］认为，与二级供应链相比，三级供应链具有更为复杂的组织结构，因此也更容易引发成员之间的利害冲突。Lee［17-18］首次探索航运承运人、陆运承运人和港口之间的竞争博弈，并将多主从式博弈运用到了多级博弈中。之后，又构建了三者之间的合作模型，并通过实例分析证明了合作带来的利润并不一定比竞争大。

以上是港口供应链中关于参与者竞合关系的研究。从港口供应链概念的引入到供应链参与者间关系的模型化，大部分研究关注的是利润的变化。受Lee［17-18］研究对象的启发，构建了港口、航运承运人和陆运承运人之间的三级Stackelberg博弈模型，并且分析发现三者之间存在不公平现象。接着，分析了陆运承运人和航运承运人各自存在公平关切时，三方及整体利润的变化。最后通过政府补贴策略弥补了不公平，协调了供应链。

2 模型构建

本文所研究的三级港口供应链由港口、航运承运人和陆运承运人组成，其结构如图1所示。在这三者构成的Stackelberg博弈中，港口作为连接航运和陆运的重要节点，往往担任着Leader的角色，而航运和陆运承运人担任着Follower的角色。本文中假设航运承运人先于陆运承运人制定策略，且港口、航运承运人和陆运承运人之间是在完全信息条件下进行的。

图1 三级港口供应链结构示意图

（1）参数设置

ep：集装箱港口的努力水平；

es：航运承运人的努力水平；

el：陆运承运人的努力水平；

p：港口供应链整体的单位集装箱的作业价格；

pp：港口单位集装箱作业价格；

ps：航运承运人单位集装箱作业价格；

pl：陆运承运人单位集装箱作业价格；

rp：港口的成本系数；

rs：航运承运人的成本系数；

rl：陆运承运人的成本系数；

α：潜在的最大市场规模；

β：港口供应链整体单位集装箱利润的弹性系数；

σ：环境不确定性；

θ：努力水平转化为箱量的系数。

（2）函数

其中，港口、航运和陆运承运人通过各自的努力，增加的集装箱吞吐量为

供应链整体的单位集装箱价格包括港口、航运承运人和陆运承运人各自作业单位集装箱的价格，即：p=pp+ps+pl。设σ=0。那么港口的吞吐量为：

总上，港口、航运承运人和陆运承运人收益函数如下：

3 不公平问题的发现

港口、航运承运人和陆运承运人之间符合Stackelberg博弈。在分散决策下，三者各自决定自身的单位集装箱作业价格。

结论1 港口、航运承运人和陆运承运人三者之间存在不公平。对于陆运承运人而言，其努力程度每增加一个单位，其本身的单位集装箱利润增加1/8个单位，而航运承运人的单位集装箱利润增加1/4个单位，港口的单位集装箱利润增加1/2个单位。对于航运承运人而言，其努力程度每增加一个单位，其本身的单位集装箱利润增加1/4个单位，而港口的单位集装箱利润增加1/2个单位。对于港口而言，其努力程度每增加一个单位，其本身的单位集装箱利润增加1/2个单位，航运和陆运承运人分别增加1/4个单位和1/8个单位。

证明：采用逆向求解法。首先对于陆运承运人而言，pl的一阶导数为：

令式（6）等于0，即得陆运承运人单位集装箱作业价格的最优值为：

将式（7）带入式（4）后，求得ps的一阶导数为：

令式（8）等于0，即得航运承运人单位集装箱作业价格的最优值为：

将式（7）和式（9）带入式（3）后，求 pl的一阶导数为：

令式（10）等于0，即得港口的单位集装箱作业价格的最优值为：

最后，将式（11）式带入式（9）得航运承运人的单位集装箱作业价格的最优值为：

将式（11）和式（12）带入式（4）得港口的单位集装箱作业价格的最优值为：

表1 ep、es、el一阶导数

分别对ep、es、el所在的行进行分析即可得到结论1。

4 公平关切下的单位集装箱利润最优值

4.1 陆运承运人存在以航运承运人为参考点的公平关切

在陆运承运人存在以航运承运人为参考点的公平关切情况下，则公平关切下陆运承运人的效用函数为：

港口、航运承运人和陆运承运人三者之间仍然存在Stackelberg博弈关系，于是同样采用逆向求解各自的最优单位集装箱利润值。

结论2 当陆运承运人存在以航运成员人为参考点的公平关切时，陆运承运人和港口的单位集装箱利润将增多，航运承运人的单位集装箱利润将减少，港口供应链整体的单位集装箱利润增多。

证明：首先将式（14）中对于pl求一阶导数，并令其等于0，求解可得：

将式（15）带入式（4）后，对ps求一阶导数，并令其等于0，可求得：

将式（15）、式（16）带入式（3），对pp求一阶导数，并令其等于0，可求得港口的最优单位集装箱作业价格：

最后，将式（19）带回式（18）得航运承运人的最优单位集装箱作业价格：

将式（17）、（18）带回式（15）得陆运承运人的最优单位集装箱作业价格：

4.2 航运承运人存在以港口为参考点的公平关切

在航运承运人存在以港口为参考点的公平关切情况下，则公平关切下航运承运人的效用函数为：

同样，港口、航运承运人和陆运承运人三者之间任然存在Stackelberg博弈关系。

结论3 当航运承运人存在以港口为参考点的公平关切时，航运承运人的单位集装箱利润增多，港口的单位集装箱利润减少，陆运承运人的单位集装箱利润不变，港口供应链整体的单位集装箱利润增多。

证明：同结论2证明方法。求得港口的最优单位集装箱作业价格：

航运承运人的最优单位集装箱作业价格：

陆运承运人的最优单位集装箱作业价格：

5 基于政府补贴的供应链协调机制

地方政府在港口、航运承运人以及陆运承运人确定各自的单位集装箱利润之后，分别给予航运承运人和陆运承运人ss和sl的补贴以弥补结论1中的不公平。ss和sl分别满足以下两个式子：

其中，ξ1和ξ2为补贴系数。即政府按照航运承运人和陆运承运人各自的努力程度，分别给予航运承运人和陆运承运人每个标箱ss和sl的补贴。

结论4 在公平中性、陆运承运人以航运承运人为参考点的公平关切以及航运承运人以港口为参考点的公平关切三种情况下，通过分析，可以得到三种不同情况下政府补贴的策略，见表2。

表2 政府补贴策略汇总

证明：

（1）在公平中性的情况下，为了使航运承运人努力程度每增加一个单位，其利润增加的比例和港口利润增加的比例一致，所以，补贴ss需满足以下式子：

（2）在存在陆运承运人以航运承运人为参考点的公平关切情况下，给予航运承运人的补贴ss需满足以下式子：

给予陆运承运人的补贴sl需满足以下式子：

同理可得：

（3）在存在航运承运人以港口参考点的公平关切情况下，给予航运承运人的补贴ss需满足以下式子：

给予陆运承运人的补贴sl需满足以下式子：

同理可得：

6 结论与展望

本文在多式联运的大背景下，构建了三级港口供应链博弈模型。港口、航运承运人和陆运承运人作为参与者存在Stackelberg博弈。通过分析三者各自的努力程度对于三者单位集装箱利润的影响，发现存在不公平现象，即：航运承运人和陆运承运人付出一定的努力，其利润的增加比例小于港口利润的增加比例。

接着，分析了陆运承运人存在以航运承运人为参考点的公平关切以及航运承运人存在以港口为参考点的公平关切时，三者各自的单位集装箱利润最优值。通过分析发现：当陆运承运人存在以航运承运人为参考点的公平关切时，陆运承运人和港口的单位集装箱利润将增多，航运承运人的单位集装箱利润将减少，港口供应链整体的单位集装箱利润增多。当航运承运人存在以港口为参考点的公平关切时，航运承运人的单位集装箱利润增多，港口的单位集装箱利润减少，陆运承运人的单位集装箱利润不变，港口供应链整体的单位集装箱利润增多。

为了协调不公平，研究了基于政府补贴的协调机制。政府基于航运和陆运承运人的努力程度分别给予他们每个标箱一定的补贴。文章中，对应公平中性、陆运承运人以航运承运人为参考点存在公平关切、航运承运人以港口为参考点存在公平关切三种情况，分别给出了补贴的最小临界值。这对于地方政府制定补贴政策具有指导作用。

为了计算简便，在构建基本模型时没有考虑不同的航运承运人和陆运承运人之间的竞争，在以后的研究中可进一步完善。

［1］The World Bank.Container port traffic［EB/OL］.http：//data. worldbank.org/indicator/IS.SHP.GOOD.TU.

［2］United Nations Conference on Trade and Development.Review of Maritime Transport 2015［R］.2015.

［3］姜泰元.信息技术、供应链协调、供应链整合与港口竞争力的关系研究［D］.杭州：浙江大学,2012.

［4］Christopher M.Logistics and Supply Chain Management-Strategies for reducing Cost and Improving Service［J］.International Journal of Logistics,1999,2（1）：103-104.

［5］Meersman H,Van de Voorde E.Cooperation and strategic alliances in the maritime sector and port industry［A］.in NAV amp; HSMV Conference Proceedings［C］.2001.［6］Robinson R.Ports as elements in value-driven chain systems：the new paradigm［J］.Maritime Policy and Management,2002,29（3）：21-40.

［7］真虹.第四代港口的概念及其推行方式［J］.交通运输工程学报,2005,（4）：90-95.

［8］Paixao A C,Marlow P B.Fourth generation ports a question of agility？［J］.International Journal of Physical Distribution and Materials Management,2003,33（4）：355-376.

［9］Carbone V,De Martino M.The changing role of ports in supply-chain management：an empirical analysis［J］.Maritime Policy and Management,2003,30（4）：305-320.

［10］Bichou K,Gray R.A logistics and supply chain management approach to port performance measurement［J］.Maritime Policy and Management,2004,31（1）：47-67.

［11］张翠华,任金玉,于海斌.供应链协同管理的研究进展［J］.系统工程,2005,（4）：1-6.

［12］Tongzon J,Chang Y T,Lee S Y.How supply chain oriented is the port sector？［J］.International Journal of Production Economics,2009,122：21-34.

［13］高洁,真虹,李建丽.港口与供应链的互动发展［J］.上海海事大学学报,2009,（3）：40-45.

［14］吴良成,郑宇劼.中国竟争力港口竟争力研究［M］.北京：中国经济出版社,2009.

［15］De Martino M,Marasco A,Morvillo A.Supply chain integration and port competitiveness：A network approach［J］.Fems Microbiology Letters,2011,268（2）.

［16］Thomas Y Choi,Kevin J Dooley.Manus Rungtusanatham,Supply networks and complex adaptive systems：control versus emergence［J］.Journal of Operations Management,2001,19（3）：351-366.

［17］Lee H S,Boile M.Theofanis S.Modeling carrier interactions in an international freight transportation system［J］.Journal of Information Systems and Supply Chain Management,2014,7（1）.

［18］Lee H,M Boile,S Theofanis,S Choo.Game theoretical models of the cooperative carrier behavior［J］.Ksce Journal of Civil Engineering,2014,18（5）：1 528-1 538.

Study on Port Supply Chain Coordination Mechanism Based on Government Subsidization with Fairness Concern

Yang Bofeng
（School of Transportation Logistics, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China）

In this paper, against the background of inter- modal transportation, we established the three- echelon port supply chainmodel composing of the port, maritime shipper and land shipper, among whom there existed the Stackelberg game. Through analyzing theinfluence of the effort level of the three on their unit container profit, we found the unfairness between the participants, that is, by the sameeffort level, the increased return rate of the maritime shipper and the land shipper was less than that of the port； next, we analyzed therespective optimal unit container profit for each of the three when the land shipper was concerned with the fairness with the maritime shipperas the point of reference and when the maritime shipper was concerned with the fairness with the port as the point of reference； and at the end,we established the government subsidization based interest coordination mechanism of the supply chain.

fairness concern； government subsidization； three-echelon port supply chain； Stackelberg game； coordination mechanism

F552.6；F274；F224

A

1005-152X（2016）09-0120-05

10.3969/j.issn.1005-152X.2016.09.025

2016-08-03

杨波峰（1991-），男，四川宜宾人，硕士研究生，研究方向：供应链管理。