食品供应链中溯源信息共享的演化博弈分析

宋 焕，王瑞梅，胡 妤

·经济理论与经济建设·

食品供应链中溯源信息共享的演化博弈分析

宋 焕，王瑞梅，胡 妤

（中国农业大学经济管理学院，北京100083）

为满足消费者食品安全需求，防范食品安全风险，中国从2000年逐步推行可追溯体系，企业参与溯源信息共享的意愿决定了可追溯体系的推广程度。因此，构建了食品生产商和食品加工商的演化博弈模型，分析了二者在溯源信息共享中的稳定策略，并利用数值仿真演示了不同参数下模型的演化路径。结果表明：共享溯源信息的投入产出比，共享溯源信息所减少的损失值和“搭便车”收益的大小影响演化结果。最后，结合本研究的研究结论，为可追溯体系的发展提供相关建议。

食品供应链；信息共享；可追溯体系

引 言

中国食品安全事件不断爆发，引发了消费者对食品安全的担忧与关注［1］。食品不安全因素贯穿于生产、加工、包装、流通、消费等环节［2］。目前，中国食品安全事件产生的原因主要包括滥用食品添加剂、有害化学物质超标、微生物超标及掺杂掺假等［3］1－8。但从经济学视角分析，消费者与供应商之间的信息不对称是造成食品安全事件发生的根本原因［4］。可追溯体系通过对食品供应链中各环节信息进行监管，不仅为消费者提供食品的质量安全信息，而且具有识别食品安全问题发生环节和为实施产品召回提供依据的功能。因此，可追溯体系被认为是解决食品安全问题的有效途径［5］。中国的可追溯体系始于2000年，但主要集中在部分城市及有限品种，普及程度极低［6］。企业共享溯源信息时，增加的可追溯成本与预期产品收益之间存在巨大差异，从而降低了企业共享溯源信息的积极性。企业是否愿意共享溯源信息是推动可追溯体系建设及保障食品安全的关键。

目前，已有众多学者对可追溯企业的信息共享问题进行了探讨。主要集中在以下几个方面：一是可追溯体系实施效果的研究，可追溯体系对解决信息不对称具有重要作用［7］；二是可追溯企业的信息共享机理研究，学者们利用信号博弈对溯源信息共享机理进行分析，表明“优质”企业可通过披露足够的食品安全信息实现与“劣质”企业的分离，而“次优”企业则需发送过量溯源信息才能获取消费者的信任［8］；三是影响可追溯企业信息共享行为的因素研究，可追溯企业信息共享的成本、利润［9］及消费者对可追溯产品的偏好［10］等是影响企业决策的关键因素。进而众多学者实证分析了影响消费者购买可追溯产品的因素，主要包括消费者的个人特征［11］，对可追溯体系的认知程度［12］及信任程度［13］等。

综上所述，目前对供应链中可追溯企业信息共享问题的研究取得了一些进展，但也存在一定的局限性。主要包括：一是对供应链中参与主体的博弈分析多为完全理性的静态博弈，但是供应链中参与主体的决策行为多受局部最优及短期利益最大化的影响，往往为有限理性；二是目前，考虑单个供应链环节的溯源信息共享行为的研究较多，鲜少考虑多个供应链环节的溯源信息共享行为。因此，本文在参与企业有限理性的假设下，运用演化博弈理论，建立了供应链中食品生产商和食品加工商共享溯源信息的博弈模型，分析了不同参数对稳定策略的影响，目的在于得出影响企业共享溯源信息的因素，为中国可追溯体系的发展提出政策建议。

一、基本假设和模型构建

食品安全隐患贯穿于食品供应链的各个环节，通过研究发现约67%的食品安全事件发生在食品生产加工环节［3］8。因此本文考虑供应链中多个食品生产商与食品加工商作为演化博弈主体。食品生产商与食品加工商为有限理性，需要通过长期合作不断调整策略，直到达到均衡状态。食品生产商（m）和食品加工商（s）的行为策略为（共享溯源信息，未共享溯源信息）记为（Y，N）。假设条件如下：

第一，市场上为理性消费者，消费者愿意为可追溯食品支付更高的价格；

第二，若食品生产商与食品加工商都未共享溯源信息，此时双方的初始收益为πm与πs，食品安全事件发生的概率为r（0＜r＜1），食品安全事件发生时企业的损失为Qn，包括企业面临的罚款及消费者信誉损失等。若食品生产商与食品加工商联合共享溯源信息，则保证了食品生产加工过程中信息的透明性，从而减少食品安全事件发生造成的损失，且减少的损失值为△Qn，共享溯源信息的成本为C，包括采集信息、管理信息及传递信息的成本等，且双方约定的成本分担比例为β、1－β。食品生产商和食品加工商共享溯源信息的收益增加比分别为a和b；

第三，若食品生产商单独共享溯源信息，在生产环节降低了食品安全隐患，最终提供了可追溯食品，此时减少的损失值为△Qm，而食品加工商未共享溯源信息，但享受了食品生产商共享溯源信息的收益Ts(Ts＞πs)，出现了“搭便车”现象。若食品加工商单独共享溯源信息，在加工环节降低了食品安全隐患，最终提供了可追溯食品，此时减少的损失值为△Qs，而食品生产商未共享溯源信息，但享受了食品加工商共享溯源信息的收益Tm(Tm＞πm)，出现了“搭便车”现象。具体的参数设置如表1所示。

表1 设定参数的定义

根据以上假设，建立食品生产商与食品加工商博弈的支付矩阵，见表2所示。

表2 单个食品生产商与单个食品加工商的支付矩阵

二、食品生产商和食品加工商的演化博弈分析

（一）演化过程的均衡点分析

假设食品生产商中采用“共享溯源信息”策略的比例为x（0≤x≤1），则采用“未共享溯源信息”策略的比例为1－x；食品加工商中采用“共享溯源信息”策略的比例为y（0≤y≤1），则采用“未共享溯源信息”策略的比例为1－y。

食品加工商选择“共享溯源信息”策略与“未共享溯源信息”策略的期望收益及平均期望收益分别为U

若某一均衡点满足雅克比矩阵的行列式（de⁃tJ）大于零且迹（trJ）小于零，则复制方程的均衡点记为局部稳定，即为演化稳定策略（ESS）［14］。

（二）均衡点及稳定性分析

本文结合参数a和b的取值范围，分析五种不同情景下均衡点成为ESS的可能。

一是当食品生产商和食品加工商共享溯源信息的收益增加比a和b的值较小，即a＜时，如表3所示，（0，0）为ESS，（0，1）和（1，0）为鞍点，（1，1）为不稳定点，即食品生产商和食品加工商都未共享溯源信息是演化稳定策略。可追溯体系的宽度越大、深度越深、精度越高，其提供的可追溯信息将越全面，但企业的成本投入随之越高［15］。若投资成本超过其参与可追溯所能带来的收益，则食品生产商和食品加工商共享溯源信息的动机较小。系统相应的演化相图如图1（见下页）所示。

食品生产商与食品加工商的复制动态方程分别为F（x）和F（y）：

令F（x）＝0，F（y）＝0，该系统的均衡点为（0，0），（0，1），（1，0），（1，1），（x∗，y∗），其中x∗＝

对式（7）和式（8）依次求x，y的偏导数，可得系统的雅克比矩阵：

表3 情景1的局部稳定性分析

图1 情景1的演化相位图

表4 情景2的局部稳定性的分析

图3 情景3的演化相位图

图2 情景2的演化相位图

表5 情景3的局部稳定性的分析

四是当食品生产商和食品加工商的收益增加比分别为，如表6（见下页）所示，（0，0）和（1，1）为ESS，（0，1）和（1，0）为不稳定点，（x∗，y∗）为鞍点。

图4 情景4的演化相位图

此时的演化稳定策略为食品生产商与食品加工商都不共享溯源信息或食品生产商和食品加工商都共享溯源信息，但是系统演化到哪一种状态与其原始状态和食品生产商和食品加工商的支付矩阵相关。如图4（见上页）所示，由（0，1）、（x∗，y∗）和（1，0）的连接线构成了两个状态的临界线。系统相应的演化相图如图4所示。

表6 情景4的局部稳定性分析

区域A和区域B的面积大小决定了系统最终会收敛于哪个状态，分别用SA和SB表示两个区域的面积。当SA＞SB时，双方选择（共享溯源信息，共享溯源信息）的概率大于（未共享溯源信息，未共享溯源信息）的概率；当时SA＜SB，双方选择（共享溯源信息，共享溯源信息）的概率小于（未共享溯源信息，未共享溯源信息）的概率；若SA＝SB时，双方选择（共享溯源信息，共享溯源信息）与（未共享溯源信息，未共享溯源信息）的概率相等。SA的面积为：

进一步讨论几个参数对系统演化的影响：

第一，食品生产商和食品加工商“搭便车”收益Tm和Ts：SA是Tm和Ts的单调减函数，随着搭便车收益不断减少，SA的面积就越大，此时该系统收敛于（1，1）的概率不断增大，双方选择（共享溯源信息，共享溯源信息）策略的概率增大。

第二，食品生产商和食品加工商联合共享溯源信息减少的损失值△Qn：SA是△Qn单调增函数，随着联合共享减少的损失值不断增大，SA的面积就越大，该系统收敛于（1，1）的概率不断增大，双方选择（共享溯源信息，共享溯源信息）的概率增大。

第三，食品生产商和食品加工商单独共享溯源信息减少的损失值△Qm和△Qs：SA是△Qm和△Qs的单调减函数，随着食品生产商和食品加工商单独共享溯源信息减少的损失值不断减少，SA的面积不断增大，该系统收敛于（1，1）的概率不断增大，此时双方选择（共享溯源信息，共享溯源信息）的策略增大。

表7 情景5的局部稳定性分析

图5 情景5的演化相位图

三、仿真模拟

本文利用Matlab对演化博弈模型进行仿真分析，分析了随着食品生产商和食品加工商的“搭便车”收益Tm和Ts、联合共享溯源信息减少的损失值△Qn、单独共享溯源信息减少的损失值△Qm及△Qs变化时的演化趋势。首先，设定参数初始值：Tm＝60，πm＝40，a＝0．25，Ts＝70，πs＝50，△Qn＝8，△Qs＝2，△Qm＝2，β＝0．4，b＝0．3，C＝15。

一是食品生产商和食品加工商联合共享溯源信息减少的损失值对演化结果的影响。讨论了联合共享溯源信息减少的损失值的不同演化路径，如图6所示，随着食品生产商和食品加工商联合共享溯源信息减少的损失值不断增大，食品生产商和食品加工商趋向共享溯源信息；随着食品生产商和食品加工商联合共享溯源信息减少的损失值不断减小，食品生产商和食品加工商趋向未共享溯源信息。此外，受到初始收益大小的影响，食品生产商趋向共享溯源信息的速度快于食品加工商趋向共享溯源信息的速度，而食品加工商趋向未共享溯源信息的速度快于食品生产商趋向未共享溯源信息的速度。

图6 食品生产商和食品加工商联合共享溯源信息减少的损失值对演化结果的影响

二是食品生产商和食品加工商单独共享溯源信息减少的损失值对演化结果的影响。讨论了单独共享溯源信息减少的损失值的不同演化路径，如图7所示，随着食品生产商和食品加工商单独共享溯源信息减少的损失值不断减小，食品生产商和食品加工商趋向共享溯源信息。

图7 食品生产商和食品加工商单独共享溯源信息减少的损失值对演化结果的影响

三是食品生产商和食品加工商“搭便车”收益对演化结果的影响：讨论了不同“搭便车”收益情况下的演化路径，如图8（见下页）所示，随着食品生产商和食品加工商“搭便车”收益不断减小，食品生产商和食品加工商趋向共享溯源信息。此外，“搭便车”的收益越小，则趋向共享溯源信息的速度就越快。

四、结论与政策建议

基于演化博弈理论研究了供应链中食品生产商和食品加工商之间的溯源信息共享问题。研究结果表明：第一，食品生产商和食品加工商的策略选择与双方共享溯源信息收益增加比密切相关，当双方共享收益增加比不断发生变化时，出现不同的演化结果。第二，食品生产商和食品加工商联合共享溯源信息减少的损失值越大，单独共享溯源信息减少的损失值越小，则双方共享溯源信息的概率增大。第三，若“搭便车”收益较大，食品生产商和食品加工商共享溯源信息的积极性会大大降低。根据以上结论，本文对建立有效的可追溯体系，实现信息共享提出以下建议：

图8 食品生产商和食品加工商“搭便车”收益对演化结果的影响

一是建立合理的可追溯成本分担机制。可追溯成本的不合理分担，导致最优供给与生产者公益的不一致性［16］，降低了企业共享溯源信息的收益增加比。因此，政府应实施鼓励政策，对可追溯企业进行财政补贴，减轻企业共享溯源信息的成本压力；同时可追溯企业应该加强对追溯体系及食品的宣传，制定相关的推广战略，提升消费者对可追溯体系及可追溯食品的信任度，提高消费者的支付意愿，实现可追溯成本的合理分摊，进而提高企业共享溯源信息的意愿。

二是完善不同食品种类的追溯标准规范。中国的可追溯体系建设“各自为阵”，缺乏统一的标准，降低了追溯体系的运行效率，未能减少可追溯企业的风险损失值。因此，应针对不同食品种类的生产流通特点，制定相应的可追溯标准，统一不同供应链环节的数据采集指标、信息记录及传输标准等，同时整合中国不同部门的可追溯平台，建立国家统一的可追溯管理平台，消除供应链中各环节溯源信息的共享障碍，提升可追溯体系的运行效率，减少可溯源企业的食品风险损失值，进而提高企业共享溯源信息的意愿。

三是加大监管力度。对不安全企业监管的缺乏导致了企业“搭便车”行为产生。因此，政府部门应提高责任意识，加强对食品企业安全生产的监督检查，充分发挥政府督促引导作用。同时第三方监管有助于企业更加重视食品安全问题，在一定程度上也有利于政府监管部门履行监管职能［17］，因此应建立以政府监管为主，第三方监管为辅的协同监管模式，促使单一的政府监管模式向政府与第三方协同监管模式的转变，进而提高对不安全企业的监管成功率，杜绝“搭便车”行为发生，引导企业参与可追溯体系建设。

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Evolutionary Game Analysis of Traceable Information Sharing among Enterprises in Food Supply Chain

SONG Huan，WANG Rui⁃mei，HU Yu
（College of Economics and Management，China Agricultural University，Beijing 100083，China）

In order to meet consumers＇demand for safer food and avoid food safety incidents，government departments have already implemented food traceability system in different cities since 2000．And whether the promotion of traceability system is successful or not inherently depends on the food enterprises＇willingness to share traceable information．Therefore，the paper was composed to build the model of manufacturers and pro⁃cessors on the evolutionary game．This paper explored the evolutionary stable strategies in traceable information sharing and the evolutionary equilibrium with respect to different parameters between manufacturers and pro⁃cessors．The result illustrated that the traceable information sharing of both manufacturers and processors are related to the ratios of input－output．The loss of information sharing and the reward of“free rider”behavior had also a certain impact on evolutionary game result respectively．Lastly，on the basis of the above analysis，the paper proposed some associative suggestion for the development of the food traceability system．

food supply chain；information sharing；food traceability system

F274；F224．32

：A

：1009－1971（2017）02－0111－08

［责任编辑：王 春］

2016－12－20

国家科技支撑计划项目“村镇服务业协同发展关键技术研究”（2014BAL07B05）；教育部人文社科项目“食品可追溯体系中参与主体的行为特征及其影响因素研究”（13YJCZH182）

宋焕（1988—），女，河北唐山人，博士研究生，从事信息管理与电子商务研究；王瑞梅（1973—），女，吉林长春人，教授，博士，从事信息管理与电子商务研究；胡妤（1992—），女，河南郑州人，博士研究生，从事信息管理与电子商务研究。