基于个性化需求的产品竞争供应链结构选择

孟 炯， 张 杨，曾 波

(1.重庆工商大学管理学院，重庆 400067；2.重庆工商大学商务策划学院，重庆 400067)

1 引言

新兴信息技术(如大数据、物联网、云计算)的发展，为厂商吸收和整合消费者的创新知识和解决方案提供了技术支持[1]。新兴信息技术与先进制造技术(如3D打印制造技术、AI智能制造)深度融合，促进了“以设计师为中心”的产品设计模式向“以客户为中心”的产品设计模式转变，进而推动同质化产品制造向个性化产品定制变革[2-5]。

新兴信息技术下的产品制造模式变革引起了学界的高度关注。一方面，现有研究认为，消费者可以作为共同创造者，参与企业的产品设计和制造，以提高企业运作效率[1,6]。基于此，研究者考察工业4.0与第三次工业革命发现，以消费者创新为基础的个性化定制或将成为未来制造业发展的主流方向[7-8]，许多学者在这一重要研究领域进行了前期探索，如基于消费者视角的个性化定制模式创新[9-11]、基于厂商视角的个性化定制模式创新[12-13]、基于互联网+的在线个性化定制模式创新[14-15]、3D打印个性化定制模式创新[16-17]等等。另一方面，现有文献研究了新兴信息技术下企业战略选择[18]、新兴信息技术下传统企业再造[19]、新兴信息技术下的商业模式创新[20]、新兴信息技术下的供应链重构[21]、创造性破坏视角下的跨界经营[22]等组织变革问题。上述文献分析显示，工业4.0进程下，同质化产品制造模式向个性化产品定制模式变革的趋势业已明显，这一变革趋势将对相关产业现有供应链结构与运作产生强烈冲击。

在个性化产品定制模式下，传统供应链呈现出以下不足。首先，运作模式方面。传统供应链面向的是工业化大规模批量生产方案，难以针对每一位顾客的个性化需求自动为产品配以最优化的个性化定制方案[7,23]。其次，业务流程方面。个性化产品定制要求供应链管理业务流程为“零售—产品—配送”，传统供应链管理的“产品—配送—零售”业务流程无法有效服务产品个性化定制任务[23-24]。第三，组织结构方面。个性化产品定制要求供应链组织结构去科层化，传统供应链具有严格的科层设置，生产线远离销售中心，较长的供应链结构难以满足个性化定制需要[23-25]。总之，传统供应链的组织结构、业务流程与运作模式无法与个性化产品定制模式相匹配，迫切需要转型升级。在这方面，采用以产品为中心的供应链设计方法，可设计出能够降低成本、提高利润、对客户需求做出迅速反应的个性化产品供应链[26]。

综上所述，文献[1-5]指出了同质化产品制造模式向个性化产品定制模式变革的趋势；文献[6-22]认为传统产品制造模式向个性化产品定制模式变革的趋势，将对相关产业现有供应链结构与运作产生强烈冲击；文献[23-26]从组织结构、业务流程与运作模式三个方面入手，论述了传统供应链面对个性化产品定制模式的不足。上述文献为本文的研究提供了研究思路和理论支撑。基于此，本文将从“制销分离”与“定制一体”两种结构选择入手，构建个性化产品供应链处于非竞争与竞争两种环境下的博弈模型。进一步，将典型供应链转型升级案例引入算例仿真，对博弈均衡进行比较分析。

2 基本假设

受超前感知能力、创新收益、使用经验与知识水平等因素的限制，市场大众消费者通常无法直接参与产品个性化制造互动，而由领先用户代为实施，这是因为市场大众消费者的需求变化经常受到潮流的驱动，而领先用户处于市场潮流的前段，对市场大众消费者的需求具有较强的引导作用[27-28]。本文考虑一个由个性化产品供应链i、竞争供应链e、市场消费者(含领先用户、大众消费者)构成的产品市场竞争系统为研究对象，领先用户代表市场大众消费者实施产品个性化制造互动[5]，如图1所示。

图1 供应链i的结构选择及竞争环境

在图1中，个性化产品供应链i有两种结构选择：转型升级前的“制销分离”结构与转型升级后的“定制一体”结构。令个性化产品供应链i在转型升级前后均面临非竞争和竞争两种情景，则可对个性化产品供应链i处于以下四种情景中的博弈进行分析：非竞争环境与制销分离结构、非竞争环境与定制一体结构、竞争环境与制销分离结构和竞争环境与定制一体结构。为满足消费者的个性化需求，个性化产品供应链转型升级前，采用批发价格合同激励制造商提升产品个性化水平[29-30]。在实践中，制造商和分销商间的个性化水平批发价格函数，通常依赖于第三方个性化定制服务平台外生给定。例如：淘宝这一具有个性化定制特征的第三方交易平台，利用“生意参谋——搜索人群查询”给出个性化产品热销价格带；国外一些在线3D打印服务平台，如Shapeways、Quirky等公司也通过会员的投票、评分和评论为个性化产品的“创意点子”确定激励水平。为便于分析，作如下基本假设。

假设1：当个性化产品供应链选择“制销分离”结构时，在制造商与分销商的博弈中，制造商为Stackelberg领导者，制造商首先选择产品个性化制造互动，分销商选择市场需求。

假设2：产品i和产品e为同类产品，消费者将综合考虑产品个性化水平和价格两个因素来选择购买。

假设3：竞争供应链e为“定制一体”结构。

模型中涉及到的参数和变量如表1所示。

表1 模型中涉及到的参数及变量的定义

续表1 模型中涉及到的参数及变量的定义

3 模型的构建与求解

本部分针对个性化产品供应链i转型升级前后的结构选择，分析其处于非竞争与竞争两种环境下的博弈均衡。

3.1 非竞争环境与制销分离结构

个性化产品供应链i转型升级前为制销分离结构。当个性化产品供应链i处于非竞争环境时，市场上仅销售产品i。因此，为激励制造商i的产品个性化制造行为，可采用批发价格合同

ω(υi)=ω+xυi。市场可由下列需求函数定义：

(1)

记ω0=ω-ci，A=ai-ω。那么，分销商i的期望收益为：

(2)

制造商i的期望收益为：

(3)

由式(2)可知分销商i对qi的反应函数为：

qi=(A+ευi-xυi)/κ

(4)

将式(4)代入式(3)，则：

(5)

制造商i的期望收益对υi的一阶条件为：

则：

(6)

将式 (6) 代入式(4)可得：

(7)

3.2 非竞争环境与定制一体结构

个性化产品供应链i转型升级后为定制一体结构。当个性化产品供应链i处于非竞争环境时，市场上仅销售产品i。令J=ai-ci，则供应链i的整体期望利润为：

(8)

进一步，对Ti求qi的最优一阶导数：

(9)

同理，对Ti求υi的最优一阶导数：

(10)

联立求解式 (9)与式(10)可得：

(11)

(12)

3.3 竞争环境与制销分离结构

转型升级前，个性化产品供应链i处于竞争环境时，市场上同时销售产品i和产品e。为激励制造商i的产品个性化制造行为，可利用批发价格合同ω(υi)=ω+xυi。由于产品i的部分市场被产品e抢占，因此消费者对产品i的基本需求转移了z(0≤z<1)到产品e。那么，市场可由下列需求函数定义：

(13)

(14)

令B=ae-ce，则分销商i的期望收益为：

Ri

(15)

制造商i的期望收益为：

(16)

供应链e的整体期望收益为：

(17)

分销商i的最优反应函数为：

(18)

供应链e的最优反应函数为：

(19)

联立求解式(18)和式(19)可得：

(20)

(21)

将式(20)代入式(16)，则：

(22)

将式(20)和式(21)代入式(17)，则：

(23)

+(2Ex-2Hx2-mi)υi

=0

(24)

+(εE2+σPE-me)υe

+(σE2-Eλ-σEHx)υi

=0

(25)

为简化分析，记

那么，联立求解式(24)和式(25)可得：

(26)

(27)

将式(26)和式(27)代入式(20)可得：

(28)

将式(26)和式(27)代入式(21)可得：

(29)

3.4 竞争环境与定制一体结构

转型升级后，个性化产品供应链i处于竞争环境时，市场上同时销售产品i和竞争产品e。

个性化产品供应链i的期望收益为：

(30)

竞争供应链e的总期望收益为：

(31)

则个性化产品供应链i的最优反应函数为：

(32)

同理，竞争供应链e的最优反应函数为：

(33)

(34)

(35)

将式(34)和式(35)代入式(30)，则：

(36)

将式(34)和式(35)代入式(31)，则：

(37)

+(κEG+σEG-aiE-εG-σPG)z+(2εE+2σPE-κE2-mi)υi+(εP+σP2-λE-κPE+σE2)υe=0

(38)

+(aiE-σEG+εG+σGP-κGE)z+(σE2+σP2+εP-κEP-λE)υi+(2σPE+2εE-κE2-me)υe=0

(39)

为简化分析，记

以及

则式(38)和式(39)可化简为：

(40)

(41)

联立求解式(40)和式(41)得：

(42)

(43)

将式(42)和式(43)代入式(34)可得：

(44)

将式(42)和式(43)代入式(35)可得：

(45)

4 案例与仿真

由于均衡结果的表达式较为复杂，直接进行比较分析较为困难。因此，本部分在引入红领个性化产品供应链转型升级案例的基础上，对模型的均衡结果进行仿真分析。

4.1 典型案例

红领创立之初，主要为国外服装企业代工。随着劳动力、生产、流通等成本的增加，红领的盈利空间越来越小。

面对困境，红领开始尝试服装个性化定制，在青岛和济南的两个样板店平均每天可接收八十余件订单。与此同时，红领积极抢占国外定制市场，并成为服装个性化定制公司MTM的定点供应商。接下来，红领进行品牌整合，构建了集研发、生产、销售于一体的制销分离供应链运营模式。然而，由于组织结构、业务流程与运作模式等方面的不足，红领的制销分离供应链运营模式无法解决个性化定制工业化规模生产的矛盾，这直接导致红领的产品个性化制造水平和供应链的运营绩效低下、产品竞争力较弱，这一供应链运营模式迫切需要转型升级。2003年5月，红领尝试解决个性化定制工业化规模生产的矛盾。首先，对传统制造的信息化和数字化改造，实现了服装智能制造；其次，利用RCMTM平台，积累了规模庞大的大数据，迭代出大数据驱动的个性化定制模式；第三，客户可通过C2M个性化定制平台参与产品设计、提交需求、上传数据，实现了基于个性化制造互动的商业模式创新。通过十余年努力，红领找到了集“价值共创互动—大数据收集—智能制造—消费者服务”于一体的整体解决方案，达成了个性化定制目标，供应链转型升级为定制一体结构。转型升级后，红领供应链运营绩效显示：销售收入同比增长了130%，库存成本为零，利润率超过了25%，产品生产周期由原来的3个月缩短至10天。红领个性化产品供应链转型升级后，产品个性化制造水平、市场需求、供应链的运营绩效与竞争力等指标均得到了改善，如表2所示。

表2 红领个性化产品供应链转型升级前后各项指标对比

资料来源：作者整理。

应当指出，红领个性化产品供应链转型升级案例，与本文研究模型的应用情景完全吻合。

4.2 算例仿真

接下来，将红领个性化产品供应链转型升级案例引入算例仿真，对博弈均衡进行比较分析。令模型所涉及的参数取值如表3所示。

表3 算例仿真各参数取值

算例1：在竞争环境下，固定批发价格激励因子(x=0.5)，比较分析红领个性化产品供应链转型升级前后均衡结果的变化。

(1)红领供应链处于“制销分离”和“定制一体”两种结构下，市场需求转移因子取值变化对产品均衡个性化水平的影响。如图2所示。

图2 z值变化对和的影响比较

图2显示：在竞争环境下，与“制销分离”结构相比，红领选择“定制一体”结构能显著促进产品个性化制造互动、提升产品的均衡个性化水平。

(2)红领供应链处于“制销分离”和“定制一体”两种结构下，市场需求转移因子取值变化对个性化产品均衡市场需求的影响。如图3所示。

图3 z值变化对和的影响比较

图3显示：在竞争环境下，与“制销分离”结构相比，红领选择“定制一体”结构能显著提升个性化产品的均衡市场需求。

(3)红领供应链处于“制销分离”和“定制一体”两种结构下，市场需求转移因子取值变化对个性化产品供应链整体均衡绩效的影响。如图4所示。

图4 z值变化对和的影响比较

图4显示：在竞争环境下，与“制销分离”结构相比，红领选择“定制一体”结构能提升个性化产品供应链的整体均衡绩效。

综合分析图2、图3和图4可得出以下结论。

结论1：与制销分离结构相比，个性化产品供应链选择定制一体结构，有利于匹配产品个性化制造、提升产品个性化水平和市场需求、增加供应链的期望收益。

算例2：在“制销分离”结构下，固定竞争环境下的市场需求转移因子(z=0.2)，比较分析竞争对批发价格合同激励的影响。

(1)比较分析红领个性化产品供应链处于非竞争与竞争两种环境下，激励因子取值的变化对制造商实施产品个性化制造互动、提升产品个性化水平的影响。如图5所示。

图5 x值变化对和的影响比较

图5显示：在“制销分离”结构下，红领个性化产品供应链采用批发价格合同激励机制能够促进产品个性化制造互动、提升产品个性化水平。

(2)比较分析红领个性化产品供应链处于非竞争与竞争两种环境下，激励因子取值的变化对个性化产品的均衡市场需求的影响。如图6所示。

图6显示：在“制销分离”结构下，红领个性化产品供应链采用适度批发价格合同激励机制能够更好满足消费者个性化需求，但过度激励将导致消费者对个性化产品需求的下降。

图6 x值变化对和的影响比较

(3)比较分析红领个性化产品供应链处于非竞争与竞争两种环境下，激励因子取值的变化对制造商均衡绩效的影响。如图7所示。

图7 x值变化对和的影响比较

图7显示：在“制销分离”结构下，红领个性化产品供应链采用批发价格合同激励机制能够显著提升制造商的均衡绩效。

(4)比较分析红领个性化产品供应链处于非竞争与竞争两种环境下，激励因子取值的变化对分销商均衡绩效的影响。如图8所示。

图8 x值变化对和的影响比较

图8显示：在“制销分离”结构下，红领个性化产品供应链采用适度的批发价格合同激励机制能够提升分销商的均衡绩效，当激励力度过大时分销商不得不做出适度让利。

(5)比较分析红领个性化产品供应链处于非竞争与竞争两种环境下，激励因子取值的变化对供应链整体均衡绩效的影响。如图9所示。

图9 x值变化对和的影响比较

图9显示：在“制销分离”结构下，红领采用批发价格合同激励机制能够提升个性化产品供应链的整体均衡绩效。

综合分析图5、图6、图7、图8和图9可得出以下结论。

结论2：适度的批发价格合同激励能够促进产品个性化制造互动、提升产品个性化水平与市场需求、改善供应链及其各成员的运营绩效，分销商适度让利加大激励力度可显著促进产品个性化制造互动、提升产品个性化水平。

算例3：红领个性化产品供应链处于四种情景下，比较分析竞争对博弈均衡结果的影响。

首先，基于算例1分析如下。由图2可知，竞争将消减个性化产品供应链的产品个性化水平，但选择定制一体结构可促进产品个性化制造互动、提升产品个性化水平；由图3可知，竞争将消减个性化产品的均衡市场需求，但选择定制一体结构能够更好满足消费者的个性化需求；由图4可知，竞争将消减个性化产品供应链的整体均衡绩效，但选择定制一体结构能够改善个性化产品供应链的整体均衡绩效，提升其竞争力。

其次，基于算例2分析如下。由图5可知，与非竞争环境相比，竞争将消减均衡产品个性化水平；由图6可知，与非竞争环境相比，竞争将消减均衡产品市场需求；由图7可知，与非竞争环境相比，竞争将消减制造商的均衡绩效；由图8可知，与非竞争环境相比，竞争将消减分销商的均衡绩效；由图9可知，与非竞争环境相比，竞争将消减供应链的整体均衡绩效。

综上，可以得出以下结论。

结论3：竞争将消减个性化产品供应链的运营绩效，但选择定制一体结构可显著提升竞争力。

5 结语

工业4.0变革初期，随着新兴信息技术与先进制造技术的深度融合，制造企业可以与消费者进行积极的产品个性化制造互动，以满足消费者个性化需求。由于在运作模式、业务流程、组织结构方面存在不足，传统供应链无法支撑个性化智能制造。因此，迫切需要设计出与产品个性化制造相匹配的供应链结构。基于此，本文应用博弈论的基本思想，对基于个性化需求的产品竞争供应链结构选择进行研究。首先，对本文的研究进行了基本假设；其次，构建与求解了个性化产品供应链处于“非竞争环境与制销分离结构”、“非竞争环境与定制一体结构”、“竞争环境与制销分离结构”、“竞争环境与定制一体结构”四种情景下的博弈模型；最后，将典型供应链转型升级案例引入算例仿真，对博弈均衡进行比较分析。研究得出了重要结论：与制销分离结构相比，个性化产品供应链选择定制一体结构，有利于匹配产品个性化制造、提升产品个性化水平和市场需求、增加供应链的期望收益；个性化产品供应链选择制销分离结构时，适度的批发价格激励能够提升产品个性化水平、更好满足消费者个性化需求、改善供应链的运营绩效，分销商适度让利加大批发价格激励力度可显著促进产品个性化制造互动、提升产品个性化水平；竞争将消减个性化产品供应链的运营绩效，但选择定制一体结构可显著提升竞争力。本文的研究结论为《中国制造2025》和习近平总书记提出的“制造强国”战略提供了重要的理论支撑。特别地，研究结论可为个性化产品供应链的转型升级与竞争提供决策参考：首先，研究结论为红领个性化产品供应链的成功转型升级提供了理论支撑，证实了红领个性化产品供应链转型升级案例的示范性和可借鉴性；其次，研究结论给出了个性化产品供应链的竞争策略；第三，针对尚不具备转型升级条件的个性化产品供应链，研究结论提出了相应的批发价格激励机制。

领先用户与企业间关于产品个性化制造互动问题未能在本文中得到分析，需进一步研究。