零售商主导的竞争供应链物流外包决策与协调

戴双双，张荣，刘斌

(1. 上海海事大学 物流研究中心，上海 201306；2. 上海海事大学 经济与管理学院，上海 201306)

近年来随着我国现代物流业的快速发展，第三方物流服务市场逐渐走向成熟，许多3PL服务商现已具备低成本、高效的专业化服务能力。越来越多的企业选择将物流业务外包给3PL服务商，国内工商企业物流业务中，物流业务外包比例超过63%，在欧洲及日本物流外包比例占物流市场的 76%以上，美国财富500强企业有80%的企业与3PL服务商有长期的合作关系[1]。国内一些零售企业，比如苏宁、国美、沃尔玛、天猫、亚马逊等，尤其是电商零售企业，都将全部或部分物流业务外包给了3PL服务商。物流业务外包被认为是实现资源整合的有效途径，不仅能使企业有效降低成本，还可使企业将人力、财力和物力放在核心业务上，利于建设企业的核心竞争力。当下，物流外包已成为一种普遍的物流模式，3PL服务商作为企业的重要战略伙伴，如何选择合适的3PL服务商是企业面临的现实问题。在市场竞争环境中，零售商作为供应链中最接近顾客的一环，在以消费者为中心的市场中占据越来越重要的地位，从而使得原来以制造商为主导的供应链模式转向了以零售商为主导的供应链模式[2]，而云计算、大数据技术等使得零售商能够更精确地掌握客户需求，进一步增加了零售商的主导权。研究零售商主导的供应链物流外包决策与供应链协调问题，可为零售商主导情境下的供应链决策分析提供理论参考。物流作为企业重要的竞争点，供应链物流外包决策和3PL服务商参与下的供应链协调问题受到国内外诸多学者的关注。陈晓旭等[1]构建了零售商主导下的三级供应链模型，发现零售商可以通过控制产品批发价和物流服务价敏感性系数，抑制造商和3PL服务商提高产品批发和物流服务价。Aguezzoul等[3−4]通过文献综述方法，分别研究了企业选择 3PL服务商的方法和标准及3PL服务商的质量与服务范围的关系。Maria等[5]参考以往文献中涉及的第三方物流绩效指标，构建了一种3PL服务商绩效评价指标体系。Patricia等[6]用多目标规划法构建了一个逆向物流供应商的选择模型。WU等[7]考虑时变需求变质品特点，研究了3PL服务商对供应链决策和效率的影响，研究表明3PL服务商服务水平可有效改善供应链的效率。公彦德等[8]分析了制造商主导且物流外包、制造商主导且物流自营、销售商主导且物流外包、销售商主导且物流自营，4种组合下的企业决策及供应链稳定性，并从制造商和销售商总利润的视角给出了4种组合方式的优劣。零售商作为供应链的主导者时，通常会选择与多家制造商合作，制造商的竞争程度会影响供应链成员的决策结果[9−10]。由于企业首先考虑的是自身的利益，使得供应链存在“双重化边际”效应。供应链引入 3PL服务商时，不仅会代来低成本效应，同时也会带来双重边际效应[11]。供应链引入3PL服务商后，供应链系统结构发生改变，供应链上成员决策结果也会有所不同。由于零售商和制造商的主导地位不同，由零售商选择物流外包时，其决策结果对制造商可能并不是有利的。上游制造商为了增加在供应链决策中的影响力、避免利润的损失，可能会与竞争对手进行合作，零售商作为渠道主导者必然会对制造商联合决策后的行为作出反应。虽然，以往的文献有对零售商主导的物流外包决策与供应链协调做了一些研究，但大都是针对单个制造商和零售商组成的供应链系统进行分析，很少有考虑上游的竞争情况对供应链的影响，且没有分析3PL服务商的低成本效应和双重边际效应对供应链决策的影响。基于此，本文以零售商为主导者和供应链物流外包的决策者，构建一个零售商和2个竞争制造商组成的供应链系统，考虑产品替代性因素，分析供应链引入3PL服务商后带来的低成本效应和双重边际效应对供应链成员的影响，给出供应链物流外包决策的建议，并对供应链引入3PL服务商后，制造商可能存在联合决策情况及供应链协调问题做了分析。

1　模型描述与假设

为了方便研究，假设零售商向2家制造(M1和M2)采购具有一定替代性的产品i(i=1, 2)，产品i(i=1,2)的批发价为wi(i=1, 2)，2产品边际生产成本相同为零售商将产品i(i=1, 2)以零售价pi(i=1, 2)销售给消费者，其边际销售成本同为 cr。产品从制造商到消费者的物流费用全部由零售商承担，零售可选择自营物流也可以将物流外包给3PL服务商。若零售商自营物流，零售商需要花费单位产品的物流成本费用为ce，如图1所示，此时供应链是由两制造商和一个零售商组成的二级供应链系统。若零售商将物流外包给3PL服务商，零售商需向 3PL服务商支付单位产品的物流费用为m，3PL服务商的边际物流服务成本为cf≤m)，如图2所示，此时供应链是由2个制造商、1个3PL服务商和1个零售商组成的三级供应链系统。。

假设供应链上的成员具有完全信息，且供应链上成员均为理性决策者，以自身利润最大化为目标。

结合文献的研究[11−12]，采用线性需求函数，设产品的需求与自身售价成负相关，与替代产品的售价成正相关，则产品i(i=1, 2)的需求

其中：Q0为产品的基础市场规模；α为消费者对产品自身售价的敏感性系数；β为替代产品的价格敏感性系数。通常消费者对产品自身价格的敏感性要比替代产品的价格敏感性大，因此设定 α ＞β＞0。β的的值越趋近于α，2产品的替代性越高，上游制造商的竞争越激烈。由于实际产品需求不可能为负，因此

图1　供应链自营物流Fig. 1　Supply chain without a 3PL provider

图2　供应链物流外包Fig. 2　Supply chain with a 3PL provider

2　非合作情况下供应链物流外包决策

2.1　供应链物流外包模型

零售商将物流外包给3PL服务商且供应链分散决策时，根据假设零售商、制造商和3PL服务商及整个供应链的利润函数为

非合作情况下，供应链的成员分散决策，通过自已可控制的变量以获得最大利润。此时，供应链的博弈分为3个阶段。首先，零售作为渠道的主导者，根据市场预测及两制造商和3PL服务商的反应确定产品 i(i= 1 ,2)的零售价；其次，3PL服务商根据市场行情和产品零售价确定单位产品的物流服务价格；最后，制造商根据产品的零售价和物流服务价及竞争对手的反应确定产品的批发价。

设零售商对产品 i(i= 1 ,2)的单位预期收益为ui(i= 1 ,2)，则产品的零售价和批发价及物流服务价之间的关系满足将其代入式(4)中。依据博弈理论，采用逆向归纳法求解均衡解，求得产品批发价

则

将式(8)代入式(7)，则产品零售价

表1　物流外包分散决策情况下的最优定价和最优利润Table 1　Optimal solutions of decentralized supply chain with a 3PL provider

2.2　供应链自营物流模型

零售商自营物流且供应链分散决策时，根据假设零售商、制造商和供应链的利润函数为

此时，供应链企业间的博弈分为2个阶段。首先，零售商根据市场预测及2制造商的反应确定产品的零售价；其次，2制造商根据产品的零售价和竞争对手的反应决定产品的批发价。

表2　物流自营分散决策情况下的最优定价和最优利润Table 2　Optimal solutions of decentralized supply chain without a 3PL provider

2.3　物流外包决策分析

为了方便分析3PL服务商的低成本效应与双重边际效应对供应链成员利润的影响，根据 JIANG等[11]研究中的假设，可认为当m=cf时供应链成员仅受3PL服务商低成本效应的影响，当m=ce时供应链成员仅受3PL服务商双重边际效应的影响。

当 m=cf时，可求得零售商的最优利润为商的低成本效应影响，物流外包使其最优利润增加Rγ倍；制造商的最优利润为*DLMiπ=商受3PL服务商的低成本效应影响，物流外包使其最优利润增加 γMi(i= 1 ,2)倍。

当m= ce时，求得零售商的最优利润为则零售商受3PL服务商的双重边际效应影响，物流外包使其的最优利润降低1/γR倍；制造商的最优利润为则制造商受3PL服务商的双重边际效应影响，物流外包使其最优利润降低1。

根据以上分析，可以得出推论1。

推论1：供应链物流物流外包时，零售商(制造商)的最优利润可以由下式表示：

其中：γX表示3PL服务商的低成本效应对供应链成员X利润的影响因子；1/γX表示3PL服务商的双重边际效应对供应链成员X利润的的影响因子。

通过表1和表2中供应链物流外包与物流自营情况下零售商、制造商的最优利润，可以验证推论1的正确性。

根据式(14)可以得出推论2。

比较表1和表2中物流外包和物流自营情况下零售商、制造商的最优利润可得出：

推论4：当2产品替代性越高，即上游企业竞争越激烈时，3PL服务商带来的低成本效应对供应链成员的影响越小，而3PL服务商带来的双重边际效对供应链成员的影响与上游企业的争程度无关。

3　包含3PL服务商的制造商联合决策

通过推论3可知，供应链采取分散决策时，当3PL服务商的成本 Δ2＜ cf＜Δ1时，若零售商将物流业务外包给3PL服务商，零售商的利润增加而2制造商的利润减小，2制造商可能进行合作以增加上游制造商的主导权，减少利润损失。现实中，零售商为渠道主导者时，出于防止零售商过度压低产品批发价及其他原因考虑，上游制造商常存在合作的情况。

3.1　制造商联合决策模型

若上游制造商进行合作采取联合决策，则零售商、制造商 、3PL服务商及整个供应链的利润函数为

此时，供应链上的企业只存在纵向竞争，设零售商对产品 i的预期收益其为 ui，则将其代入式(17)中，依据Stackelberge博弈理论，采用逆序法求解均衡解，令，求得产品批发价

表3　制造商联合决策时的最优定价和最优利润Table 3　Optimal solutions of manufactures-centralized supply chain with a 3PL provider

3.2　制造商联合决策对供应链成员的影响

比较表1和表3中零售商、制造商和3PL服务商的最优利润，可得：

根据以上分析，可得推论5。

推论5：零售商主导的包含3PL服务商的竞争供应链中，相比于供应链分散决策情况下，上游制造商联合决策将使制造商的最优利润增加，而零售商和3PL服务商的最优利润减小。随着产品替代性的提高，制造商获得的利润增加量增大，零售商和3PL服务商的利润损失量也增大。

因此，零售商为主导者时，上游制造商可以通过企业间的合作增加上游企业的利润，有效遏制零售商对上游企业的控制。尤其是在上游企业产品替代性较高、竞争激烈时，上游企业之间的联合决策可以有效的增加上游企业的利润。零售商要巩固自己在供应链上的主导地位及保障自己的利益，必须与供应链上成员保持稳定的协作伙伴关系，通过协调供应链上成员各方利益，提高自身的利润并使整体效益达到最大化[2]。

4　包含3PL服务商的供应链协调

4.1　供应链集中决策

3PL服务商参与的供应链采用集中决策时，可将2个制造商视为零售商的附属企业，供应链上成员围绕着核心企业以整个供应链的利润最大化为目标[13−14]，则供应链的利润函数为

最优定价：

比较供应链分散决策、制造商联合决定和供应链集中决策情况下，产品的零售价和供应链整体的最优利润可得显然，在供应链采取集中决策时产品的零售价最低，供应链的整体收益最大、效率最高。制造商联合决策时，产品的零售价最高、供应链整体的收益最低，可见制造商联合决策不仅损害零售商和3PL服务商的收益，同时也降低了整个供应链的效率。

然而，无论供应链分散决策或2制造商联合决策，供应链均存在双重化边际化效应，制造商和3PL服务商以高于产品批发价和物流服务成本价将产品和物流服务提供给零售商，相对于整个供应链而言，零售商的成本高于供应链的实际边际成本，从而导致供应链收益低于最佳收益[15]。主导零售商可以通过建立相应的协调合作机制来促进整个供应链的协调，从而给双方都带来协同收益，并使相互之间的供应链关系得到巩固和发展。

4.2　供应链协调策略

两部收费契约是一种常用的供应链协调契约，两部收费契约可以效削弱双重边际化效应[16−17]、提高供应链效率，有效降低产品价格并提高企业的利润[18]。借鉴两部收费契约协调理论，协调供应链成员之间的收益，可实现供应链成员最优利润的帕累托改进。

采用两部收费契约协调供应链时，零售商为了获得较低产品的批发价和物流服务价，除了按购买产品和服务的数量支付费用外，另向 2制造商和3PL服务商支付一部分固定费用。设零售商向3PL服务商支付的固定费用为2T1，向2制造商各支付的固定费用为T2，则此时零售商、3PL服务商和制造商的利润函数为

采用两部收费契约协调供应链时，若使供应链获得最大利润，则供应链的最优利润为产品零售价为i= 1 ,2，由此可得到推论6。

推论6：单位物流服务价和产品批发满足

整个供应链可获得最大利润。

即当单位产品的批发价和物流服务价等于其边际生产成本和边际物流服务成本时，采用两部定价契约可使供应链获得最大利润，此时零售商、3PL服务商和制造的最优利润为

若促使供应链成员长期合作，实现供应链成员最优利润帕累托改进，采用两部收费契约协调供应链后，零售商、3PL服务商和制造商的利润应当满足

通过式(32)求解T1和T2值，可得

令实数λ1和λ2的取值区间为Ω，

5　算例分析

为了进一步分析3PL服务商带来的低成本效应和双重边际效应对零售商和制造商利润的影响，以及产品替代性对供应物流外包决策与供应链协调的影响。设产品的需求函数为 qi= 1 30- 1 0pi+βpj， cm= 8 ， cr=6.5， ce= 6 。

5.1　供应链物流外包决策参数分析

取β=4.5，可求得物流自营情况下供应链及成员的最优利润和最优定价。供应链物流外包决策参数 Δ1= 4 .70， Δ2= 2 .86。

随着3PL服务商成本的增加，供应链物流外包与物流自营情况下，零售商和制造商的利润函数如图3和图4所示。

图3　物流外包对零售商的影响Fig. 3　Influence of outsourcing logistics on retailer

图4　物流外包对制造商的影响Fig. 4　Influence of outsourcing logistics on manufactures

取3PL服务商的物流服务成本 cf= 2 .5，令β从4增加到10时，图5和图6给出了函数图像。随着β增大，γR和γMi的值逐渐减小，的值不变，即上游制造商竞争越激烈，3PL服务商带来的低成本效应越来越小，而双重边际化的影响不受产品竞争激烈程度的影响。

图5　β的值对γR和1/γR的影响Fig. 5　Influence of β on γR and 1/γR

5.2　不同决策方式下供应链效率分析

取3PL服务商的物流服务成本 cf= 2 .5，表4和表5给出了不同β取值下，物流外包分散决策情况下与物流外包制造商联合决策情况下，零售商、制造商和3PL的最优定价和最优利润。从表1和表2中数据可以看出，制造商联合决策时产品批发价和零售价高于制供应链分散决策时的价格。

图6　β的值对γMi和1/γMi的影响Fig. 6　Influence of β on γMi and 1/γMi

表4　物流外供应链包分散决策Table 4　Solutions of decentralized supply chian with a 3PL provider

表5　物流外包制造商联合决策Table 5　Solutions of muancufaures-centralized supply chian with a 3PL provider

比较2种决策情况下零售商、制造商和3PL服务商的利润差值，如表6所示。相比于制造商分散决策时，制造商联合决策使得两制造商的利润增加，零售商、3PL服务商及整个供应链的利润减少，且β值越大，制造商可获得的收益增加量越大，零售商和3PL服务商的损失越多。对于整个供应链，制造商联合决策时，抬高了产品的批发价，且上游制造商可能会选择降低产品的质量来降低产品的生产成本，从而使得整个供应链的效率降低。

表6　制造商联合决策与分散决策情况下供应链成员利润的差值Table 6　Contracted outcome between decentrialzed and manucfarues-centralized supply chian

取β=4.5，cf= 2 .5，供应链集中决策情况下，产品的零售价，供应链的利润若采用两部收费契约协调供应链，使供应链效率最高则可求得参数λ1，供应链分散决策情况下，零售商、制造商和3PL服务商的利润各自增加了 117.00%，76.01%和23.99%，整个供应链的利润增加了84.81%；相比于制造商联合决策情况下，零售商、制造商和3PL服务商的利润各自增加了 180.00%，61.17%和59.98%，整个供应链的利润增加了128.57%。

6　结论

1) 分析零售商主导的竞争供应链物流外包决策问题，并针对供应链物流外包时制造商联合决策的情况进行分析，最后采用两部收费契约协调供应链集中决策时各成员的利益，实现了供应链成员最优利润的帕累托改进。

2) 分散决策情况下供应链引入3PL服务商时，3PL服务商的低成本效应使零售商和制造商的利润增加，但3PL服务商带来的双重边际效应使零售商和制造商的利润减少，且上游企业竞争越激烈，3 PL服务商带来的低成本效应影响越小。供应链物流外包对零售商或制造商是否有利，取决于2种因素平衡的结果。2因素平衡的结果存在3种情况：①对零售商和制造商均有利，零售商选择物流外包；②对零售商有利而对制造商不利，零售商选择物流外包；③对零售商和制造商均不利，零售商自营物流。不同于文献[11]的研究结果，零售商主导情况下，物流外包决策结果会影响供应链的稳定性。零售商作为渠道主导者，在做物流外包决策时应当考虑上游制造商的利益，防止制造商联合决策损害自己及整个供应链的利益。

3) 供应链成员联合决策是提高企业收益和供应链稳定性的有效方式，采用两部收费契约协调供应链可以有效降低双重边际化效应的影响，提高供应链成员和供应链整体的收益。制造商竞争激烈，供应链的协调难度增加。零售商在选择产品制造商合作时，既要考虑制造的竞争激烈程度对产品价格的影响，也要考虑对供应链协调难度的影响。

4) 本文是在供应链成员之间信息对称情况下的研究，现实中供应链企业间信息多存在不对称性，不对称信息情况下零售商主导的竞争供应链的物流外包决与协调问题需要进一步探讨。

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