零售商主导型供应链采用RFID技术演化机理研究

潘新宇， 赵道致， 王文杰

(1.天津大学管理与经济学部， 天津 300072； 2.唐山学院会计系， 唐山 063000； 3.天津大学求是学部， 天津 300072)



零售商主导型供应链采用RFID技术演化机理研究

潘新宇1， 2， 赵道致1， 王文杰3

(1.天津大学管理与经济学部， 天津 300072； 2.唐山学院会计系， 唐山 063000； 3.天津大学求是学部， 天津 300072)

针对库存管理中商品损耗引起的库存不准确问题，研究了RFID技术应用在零售商主导型供应链中的演化机理。采用报童模型和演化博弈方法，建立了RFID技术应用前后博弈双方的收益模型及支付矩阵，分析了上下游企业短期和长期的演化稳定策略。研究表明，短期内零售商的收益不变，博弈双方均选择不引入RFID技术；当零售商的库存损耗率满足约束条件时，长期范围内双方的投资决策受RFID的标签成本、零售商的成本分担比例和惩罚成本的影响。

无线射频识别； 演化博弈； 零售商主导； 报童模型

物联网是面向信息社会的全球化基础设施，它使人们能够基于已有的和演化形成中的可共同操作的信息和通讯技术，通过物(实体的或虚拟的)的互联提供先进的服务[1]。无线射频识别(radio frequency identification)作为物联网的关键技术之一，自出现一直倍受企业界和学术界的关注。大型零售企业沃尔玛、乐购、麦德龙等已经着手推广RFID技术，以实现商品的快速转移交付[2]。

近年来，众多学者深入研究了RFID技术对供应链管理的协调和改善。Tajima[3]研究了RFID技术在削减成本、增加收益、改善流程和提高服务质量等方面的作用，指出RFID技术能够有效改善供应链系统中产品的可追溯性和可见性，以得到更加准确的信息，实现可靠、快速的操作过程。Tsan-Ming Choi[4]建立了有无RFID技术协助的零售商补货问题的供应链模型，探讨了供应链上下游的风险问题和供应链整体的期望收益问题，得出当RFID的标签成本较低时，引入RFID技术是提高期望收益、降低风险的有效手段。Seungjin Whang[5]以RFID技术的采用时间为决策变量，研究了动态博弈下上下游企业的均衡策略，指出技术合作和成本分担都可以改善RFID技术实施过程中的搭便车问题。Gary Gaukler[6]分析了零售商分担RFID技术的标签成本和安装成本时，缺货替代性对RFID的投资价值以及零售商和供应商之间利润分配的影响。研究结果表明，替代性越大RFID技术的潜在价值越低。

针对RFID能够消除库存信息不准确的研究中，Heese[7]在零售商和生产商的批发价格契约下，研究了库存信息不准确对双重边际化效应的影响，指出借助RFID技术可以实现上下游的信息共享，解决双重边际化问题。针对库存管理中商品错放问题的研究，Rekik[8]等利用报童模型研究了RFID对零售商利润的影响，并给出了可使利润提高的标签成本表达式。佟斌等[9]考虑了商品摆放错误对供应链利润的影响，研究了供应链企业应用RFID技术的投资决策问题。Iglehart和Morey[10]用数理分析模型解决了交易误差造成的库存信息不准确问题，研究了单一商品在一个重新订货点进行补货的库存系统。范体军等[11]同时考虑零售型供应链中的商品错放和损耗引起的库存不准确问题，采用回购契约对供应链进行协调，得出商品的单位生产成本、库存成本、商品错放率及损耗率越高，供应链企业投资RFID的意愿越强烈的结论。

综上分析，现有研究多集中在RFID技术对库存不准确问题的改善，进而对供应链收益的影响等方面，主要关注点仍为RFID技术的标签成本，并没有对RFID技术能否在供应链库存管理中成功应用的内在机理进行研究。本文以实际情况中较为常见的零售商强势的不对等供应链为研究框架，考虑了RFID技术对商品损耗问题的解决，应用博弈论分析了上下游企业实施该技术的演化机理。

一、 供应链及成员的收益模型

考虑由零售商和供应商组成，销售单一产品的两级分散决策供应链系统。由于零售商具有市场信息优势，因此拥有较强的谈判能力，使得零售商成为Stackelberg博弈的主导者。假设产品的市场需求为随机变量x(x>0)，概率密度函数为f(x)，分布函数为F(x)。模型仅考虑供应商的生产成本和零售商的库存成本。

1． 不采用RFID技术的供应链模型

零售商主导型供应链中，往往由于损耗(丢失、损坏等)、错放或操作失误等，造成库存信息与实际存储量不匹配的问题[12](在此仅考虑RFID技术对商品损耗这一问题的改善)。假设损耗商品在当期不能销售，且期末不存在任何价值，但消耗库存资源。则在不采用RFID技术时，零售商可用于销售的产品数量q=(1-e)Q0，零售商和供应商的期望收益函数分别为

(1)

(2)

式中：ω0表示应用RFID技术前产品的单位批发价格；h为零售商的单位库存成本；p为单位销售价格；Q0为零售商预测的市场需求，即向供应商订购的商品数量；v为零售商处剩余产品单位残值(v

(3)

(4)

(5)

2. 采用RFID技术的供应链模型

RFID技术能够实现对商品的实时监控和追踪，降低商品库存环节的丢失和损坏。因此，假设RFID技术能够完全消除库存损耗，即e=0。同时对供应商而言，RFID技术的实施造成了生产成本的增加，以t表示RFID技术的单位标签成本，则供应链采用RFID技术后，零售商的最优订货量、零售商和供应商的最大期望收益分别为

(6)

(7)

(8)

因此，供应链上下游实施RFID技术前后，零售商和供应商的最大期望收益变化量分别为

(9)

(10)

二、 供应链成员演化博弈分析

1． 演化博弈模型构建

表1 供应商和零售商的支付矩阵

2． 演化稳定策略(ESS)求解

设零售商中实施RFID的所占比例为α(0<α<1)，供应商中实施RFID的所占比例为β(0<β<1)。根据Malthusian方程[14]，分别可得零售商和供应商选择实施RFID的复制动态方程，即

(11)

(12)

为该供应链系统的鞍点。

进而通过矩阵J的行列式和迹的值和符号判断局部稳定性(见表2)，故该假设成立。

3． 演化博弈结果分析

表2 供应链系统的演化稳定结果

三、 演化稳定均衡点的影响因素分析

综上所述，长期范围内，零售商和供应商演化博弈的稳定策略为(实施RFID，实施RFID)和(不实施RFID，不实施RFID)，演化结果取决于零售商群体和供应商群体的初始状态。为促进双方均选择引入新技术，实现博弈的Pareto最优，可借助相位图(如图1)分析影响系统演化动态的主要因素。

图1 供应链系统演化相位

四、 数值分析

为检验零售商的两种激励机制对双方长期演化结果的影响，进一步通过算例进行验证和分析。假设p=20，c=10，h=1，gR=6，ν=4，ω0=12，ω1=13，e=0.1，θ=1，市场需求x服从N(2 000，5002)的正态分布，该假设与零售市场中低价产品的实际情况基本一致，具有一定的参考价值。

由假设4可知， 若惩罚成本为零，零售商的运营成本分担比例需满足0.514

五、 结 语

在信息完全对称情况下，零售商和供应商彼此了解对方的策略集，处于劣势地位的供应商根据零售商的决策选择最优批发价格以及是否实施RFID技术，但是经济环境中多为上下游信息不对称的情况，此时零售商和供应商双方如何决策是本文进行后续研究的方向之一。

[1] International Telecommunication Union. ITU-T-Recommendation-Y-2060：Overview of the Internet of Things[R]. Geneva: International Telecommunication Union ,2012.

[2] Murphy M, Lee H, Rice J. A real-world look at RFID[J].SupplyChainManagementReview, 2005,9(5):18-26.

[3] Tajima M. Strategic value of RFID in supply chain management[J].JournalofPurchasingandSupplyManagement,2007,13(4):261-273.

[4] Choi T. Coordination and risk analysis of VMI supply chains with RFID technology[J].TransactionsonIndustrialInformatics, 2011, 7(3):497-504.

[5] Whang S. Timing of RFID adoption in a supply chain[J].ManagementScience, 2010, 56(2): 343-355.

[6] Gaukler G. Item-level RFID in a retail supply chain with stock-out-based substitution[J].TransactionsonIndustrialInformatics, 2011,7(2):362-370.

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[9] 佟 斌，杨德礼，潘 新．RFID对供应链提前期压缩的影响及协调研究[J]．运筹与管理，2010，19(5)：52-58.

[10] Iglehart L,Morey C. Inventory systems with imperfect asset information[J].ManagementaScience,1972(18):388-394.

[11] 范体军，张 丽，李 琳，等．基于RFID技术的零售型供应链投资决策研究[J]. 管理学报，2013，10(8)：1230-1237.

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[13] 谢识予．经济博弈论[M] .上海：复旦大学出版社，2007.

[14] Cachon G. Supply chain coordination with contracts[C] //HandbooksinOperationsResearchandManagementScience. Supply Chain Management North-Holland, Amsterdam: The Netherlands, 2003: 229-339.

[15] Friedman D. Evolutionary game in economics[J].Econometric,1991,59(3): 637-666.

Evolutionary Mechanism of Using RFID Technology on Retailer-Led Supply Chain

Pan Xinyu1, 2, Zhao Daozhi1, Wang Wenjie3

(1. College of Management and Economics, Tianjin University, Tianjin 300072, China;2. Accounting Department, Tangshan University, Tangshan 063000, China;3. Qiushi Honors College, Tianjin University, Tianjin 300072, China)

Targeting at the inventory discrepancy problem caused by shrinkage in stock control, this paper conducted a research on evolutionary mechanism of RFID technology investment in a retailer-led supply chain. Using the newsvendor model and evolutionary game, the revenue model of supply chain and a pay-off matrix were constructed by considering two situations of adopting RFID and not adopting RFID, and evolutionary stable strategies of the upstream and downstream enterprises were analyzed in short and long term perspective. The result shows that the revenue of retailers is invariant, and both sides of game don’t install RFID technology. When the retailer′s inventory shrinkage rate meets the constraint condition, within the scope of long-term the investment decisions of both sides are influenced by RFID tag cost, the retailer′s cost share proportion and of the punishment cost.

radio frequency identification; evolutionary game; retailer-led; newsvendor model

2015-11-04.

国家自然科学基金资助项目(71472134).

潘新宇(1982— )，男，博士研究生.

王文杰，wangwenjie 9125@163.com.

F272

A

1008-4339(2016)03-211-06