基于技术创新的资金约束供应链融资策略分析

蹇 明, 孙凡松

(1.西南交通大学 交通运输与物流学院，四川 成都 610031)

0 引言

互联网背景下的生产及销售技术的不断创新使新兴产业应运而生，在进入新型产业的过程中，需要有一部分供应链企业首先进行技术创新[1]。由Joseph技术创新理论曲线[2]可知技术创新的时间间隔以及技术更迭的速率会随时代的发展愈加迅速；技术发展S曲线[3]中阐述到在新技术的稳定发展期呈现指数型增长，逐渐替代传统旧技术，在生产[4]、物流[5]、库存管理[6]、成本改善[7]和服务水平[8]等方面均会对供应链产生改进，从而实现投资收益递增。由于技术创新本质上属于一种具有使用共享性的信息，可以被多人同时使用或反复使用，比如RFID技术[9]、自动推荐VAR系统[10]、AI深度自主学习技术[11]等；且由于技术水平的逐渐提升和完善，技术创新的成本(包括固定成本和变化成本)是随着时间的增长而逐渐下降[12]，假如供应链中的上下游企业共同享用技术创新带来的便利，那么在供应链技术创新的实施过程中下游企业往往会选择等待上游企业完成技术创新后以较小的代价坐享其成，这在经济学上被称“搭便车”现象[13,14]。该现象在目前冷链物流行业中的RFID技术上尤为明显，RFID技术因冷链物流行业需要更加高效的配送效率而得到青睐，其中上游进行RFID技术更新后，下游企业只需要更低的生产成本(共享RFID技术、采购RFID扫描设备等)便可以组建成一套完整流水线，实现现实中的“搭便车效用”，致使上游企业首先进行技术更新的动机会得到削弱；同时为了尽早占据新兴市场的市场份额，避免因技术老旧逐渐被市场淘汰，下游核心企业有激励促使上游企业尽早进行技术更新，通过采用和实施新的电子商务和供应链技术来同步，以满足自己保护市场份额、提高市场渗透率的同时提升期望收益。

供应链上下游企业技术更新方面的研究目前成果已较多：Fudenberg等[15]研究了在新技术研究与开发过程中优先权和意见分歧的均衡；Weed等[16]研究了供应链成员间对于最优技术更新时间的竞争与利润分配，指出与最优合作投资模式相比，当公司采取非合作行为时，供应链融资被拖延得更久；Kirk等[17]建立了影响供应链技术采纳的关键因素模型，从企业规模、组织结构、供应链战略、供应链伙伴压力等方面探讨了对技术更新速度的影响，指出供应链合作伙伴面临更大压力的组织将更可能采用供应链技术；Ngai等[18]采用实证研究的方式，对RFID新技术对于提前期改进、成本节约等方面的积极作用进行了阐述；Banksetal等[19]对新技术在更新采纳过程中的成本进行了细致的研究分类，并且做出了相应的实施成本树状图；Gary等[20]基于供应链伙伴之间没有对称分布的事实，根据市场的功率特性，分别研究了一个占主导地位的制造商和零售商的情况下，如何在供应链合作伙伴之间分配项目级RFID的成本，从而优化供应链利润；Scott等[21]用数据分析了RFID新技术对于库存水平的影响，并引入大数据进行了识别分析。

但在实际操作的过程中，更新时间、资金投入等因素均会对新技术的更新过程造成影响[22]，当技术更新的成本相对于非核心上游企业来讲过于昂贵，很多情况下不满足在最优更新时间范围内实施技术更新时，上游企业只能等待到自身的自有资金刚好满足技术更新条件时实施，这在一定程度上降低了供应链整体的效率。为了在供应链存在资金约束时提高供应链的整体效率，供应链融资作为一种有效的方法在近年来得到了广泛的关注：Kouvelis等[23]在零售商和供应商都受到资金约束的背景下，采用供应商提前支付折扣方案作为决策框架，从供应商的角度分析了最优构建贸易信用契约的提前支付的折扣批发价格决策和延迟支付的融资利率决策；Kasper等[24]通过仿真优化发现，付款条件的延长会导致供应商的非线性融资成本，而不仅仅是携带额外应收账款的机会成本，何娟等[25]采用CVaR-EVT的方法对供应链金融的质物组合进行了优化；Sebastian等[26]采用实证分析的方法鉴定了198份不良的RMS样本，指出财务困境下不良资产管理系统使用短期库存调整来释放现金，并从库存优化中获得长期收益；Nina等[27]设计了SCF的部分信用担保合同，将银行信贷融资(BCF)与制造商的商业信用担保相结合，分析了SCF的均衡融资策略，考察信贷担保系数对融资策略的影响；Wu等[28]指出供应商存在资金约束时，零售商有动机允许较高的采购价格以便利供应商贷款申请从而提高供应有效性；Sun等[29]在需求随机性与金融市场相关的情况下，针对那些面临随机需求和收益的风险厌恶再制造商，提出了一种基于金融套期保值的混合制造/再制造模型并将金融套期保值集成到混合生产系统；刘洪久等[30]从产业生命周期的视角分析了产业生命周期不同阶段并购期权价值的特点。而在供应链技术更新方面存在资金约束的背景下研究供应链融资的文章相对较少：Nalin等[31]对先进自动化项目的资金预算问题进行了综合分析，运用现代金融理论中资本资产定价模型，对组件现金流的风险进行评估，得出相应的贴现率，对新兴自动化项目投资上给与指导，但是没有分析供应链成员之间现金流的的融资策略；Whang在讨论最优采用时间的基础上，得到供应链上下游成员的最优更新时间点，并采用成本分担契约的方式来促使上下游企业间对于更新成本的分担，但是没有考虑上游企业存在资金约束情况下对更新时间以及融资策略的影响；Chen等[32]从并进供应链产品定价的角度分析了资金约束零售商的公平关注行为和初始预算对两成员的均衡策略有明显的影响，但是并未考虑从供应链融资的角度分析零售商初始预算对融资决策的影响。与上述供应链融资的研究不同，本文主要在weed和Whang研究结果的基础上，结合目前银行以及第三方金融机构对于融资借贷要求很高、上游企业无法轻易满足条件的背景，从供应链内部融资的角度，提出风险中性的下游企业作为供应链的核心企业时，可以向上游企业提供部分资金来推动上游企业提前进行技术和设备更新，在一定条件下可以提高供应链的整体效率，实现供应链的帕累托改进。

文章的贡献主要是以下几个方面：第一，本文在进行技术设备更新的实施过程中，建立了上游企业资金约束背景下的供应链模型，得到上下游企业进行供应链融资的激励。第二，本文通过对上游企业自有资金和下游核心企业融资利率的讨论，得出上下游企业间的最优融资策略，发现存在最优决策区间使供应链成员在尽早占据市场份额的同时得到帕累托改进，为现实中供应链成员在遇到技术创新瓶颈时的融资策略决策提供理论支撑，具有一定现实意义。第三，考虑上下游企业的分散决策，发现融资过程中上游企业存在隐藏自有资金的动机，参照博弈论信息甄别模型，提出激励合同，根据似然率和激励自由度的设定，诱使上游企业提供真实的自有资金状况，从而提高供应链的整体效率，为现实中供应链成员间的融资激励决策提供参考。

文章的结构如下：第二章建立了上游企业资金约束背景下的供应链模型，此时上下游企业之间未进行融资，下游企业根据上游企业的更新时间来制定自身的技术更新策略。第三章建立了上下游企业进行融资后的利润模型，并对上游企业的自有资金和下游企业提供的融资利率两个变量进行了分析，得到融资情况下上下游企业均得到帕累托改进的范围，揭示了上游企业此时隐藏自有资金的动机。第四章针对上游企业隐藏自有资金和下游企业设定的融资利率、供应链成员关系对融资策略的影响进行了进一步的扩展讨论。第五章对本文得到的基本结论进行了总结，提出了本文研究的不足之处，并为进一步的研究提出了方向。

1 基础模型

本文考虑由一个资金约束上游企业和一个资金充裕下游核心企业组成的两级供应链，上下游企业均为风险中性。在供应链技术设备更新的背景下，假定技术设备更新已经处在初步研发试验过程后，不存在技术上失败的风险，其成本包括固定成本和变化成本。参照上述文献的函数形式，收入流、变动成本、固定成本均随时间的增长严格指数递减，本文同样采用指数递减的形式来进行函数模型的构建。

1.1 资金约束时上游企业的期望利润

当上下游企业不存在资金约束时，设上游企业在时间t实施更新，此时上游企业的期望利润可以表示为：

(1)

(2)

即上游企业的期望利润是企业自有资金的增函数，资金约束的上游企业希望通过融资渠道增大现金流进而提高期望利润。

1.2 资金约束时下游企业的期望利润

(3)

(4)

(5)

(6)

故此时下游企业的期望利润可以表示为：

化简后得到：

(7)

2 融资策略分析

2.1 上游企业的融资策略

当下游企业向上游提供融资服务时，上游企业可以利用下游企业的资金提早完成技术设备的更新(图1)，此时上游企业需要弥补的资金缺口为：(e-(α+k)t-B)，下游企业向上游企业注入资金的同时需要索要合适的回款利息(利率需大于借款资金的无风险收益率)，此时的回款利息率设定为rΔT,此时上游的期望利润可以表达为：

(8)

图1 资金约束供应链上下游企业融资策略效果示意图

(9)

令Δπup(v1,rΔT)=πup2-πup1，将(2)、(9)式代入Δπup(v1,rΔT)得到：

(10)

命题2给定融资策略f(B,rΔT)，不考虑还款风险的情况下，上下游的融资策略会使上游企业得到帕累托改进，且随上游企业自有资金的增大，下游企业的利率阈值rΔT1会逐渐减小；在上下游企业财务不透明的前提下，存在下游企业的融资利率区间使上游企业有隐藏真实资金状况的动机以期获得更低的融资利率。

(11)

(12)

求Δπup1(B,rΔT)关于rΔT的零点，在不影响结论正确性的前提下为了模型计算的简便，设定a=k，进而得到：Δπup1(B,rΔT)是关于rΔT的二次函数，且Δ>0在R范围内有两个不相等的实根，进而得到：

=2Aakv2+ckv2+2Aakv2rΔT-2Aa2v2-acv2

2.2 下游企业的融资策略

(13)

其中rf为下游的无风险收益率(比如存银行、购买理财产品等等)，对(13)式求一阶导数，得到下游此时的最优采用时间：

(14)

(15)

对(15)利用软件计算得，f′(rΔT)=0,存在三个实数根，同样为了计算简便，我们设定a=k，当0≤rΔT≤1期间内，得到唯一的实数根rΔT4，将rΔT=0代入f′(0)>0，故可以得到：在(0,rΔT4)期间，f(rΔT)随rΔT的增加而增加；在[rΔT4,1]期间，f(rΔT)随rΔT的增加而减小；对f(rΔT)进一步分析得到，rΔT4的数值是上游企业自有资金B的减函数，故下游企业更加有意愿给自有资金更低的上游企业提供融资服务，定理得证。

(16)

(17)

定理2上下游融资与否对下游企业的决策点不产生影响，但是通过上下游融资，上游企业的最佳决策点受到利率rΔT的影响。

由于rΔT5=f(B)，上游企业的自有资金B会对利率rΔT5产生影响，对利率rΔT5=f(B)进一步分析后得知存在下游企业所知的上游企业的最优自有资金B*，当B*≤B≤A即上游企业资金较为充裕时，πdown4随rΔT的增加单调递减，此时由于rΔT的变化带来的时间效应强于直接带来的利润效应；当B

2.3 资金约束供应链整体的融资策略

(18)

(19)

3 模型扩展

3.1 自有资金B的隐藏

在上述模型中可以看出，上游企业的最佳更新时间点和无融资情况下的更新时间点会对上下游的利率形式产生影响，在分散决策的前提下，上游有可能会通过隐瞒自有资金B来最大化自身的利润，这种情况下有可能对下游产生不利的影响；为尽量减小上述情况所带来的影响，类比博弈论中不完全信息静态博弈的信息甄别模型，可以在提供的融资契约中增加一个基于上游企业自有资金B的自由度变量ξ限制上游企业自有资金的隐藏动机，从而提高供应链的整体效率。

考虑到供应链上游有可能会通过隐瞒自有资金B来最大化自身的利润，下游企业可以通过优化向上游企业提供的融资契约来进行改进：将资金充裕的下游企业当做委托人，资金约束的上游企业当做代理人，此时委托人采取激励合同s(π)诱使代理人选择委托人希望的行动，在Δπdown1和Δπdown2中，设定上游企业隐藏自有资金时谎报的资金为Bl，真实的自有资金为B，当下游企业不采取应对措施的时候，谎报资金Bl时上游企业的最佳融资策略选择，使用分布函数的参数化模型方法，有上述分析可知：当上游企业选择隐藏自身的自有资金时：

3.2 供应链成员关系对融资策略的影响

(20)

4 算例分析

4.1 无融资情况

函数模型所需要满足的基本条件如下(所有参数均>0)：

表1 模型基本条件表

由表1可知：在其他变量不变的情况下，对B的设定需要分为两种情况。鉴于上述条件，本文设置相关参数如表2所示：

表2 模型相关参数表

当上游企业存在资金约束时，得到模型的运算结果如表3所示。

表3 资金约束供应链模型运算结果表

4.2 有融资情况下的供应链成员融资策略

当上下游企业间进行融资后，分别取B=50、B=100、B=140三种不同的资金状况进行分析，得到函数图形如图2：

图2 不同资金状况下上游企业期望利润示意图

由图2可知，当B=140时，随着下游企业提供的利率的增加，上游企业的期望利润反而增加，此时说明通过上下游融资的行为所推动上游企业提前进行更新带来的时间效用大于此时所需要偿还下游企业借款本息的效用；当B=100时，上游企业的期望利润先减后增，在rΔT=0.578时刻达到最小值，此时在下游企业提供较低利率时带来的时间效用刚好覆盖此时需要偿还下游企业的本息；当B=50时，此时由于向下游企业借款数额较多，上游企业提前进行更新带来的时间效用无法覆盖偿还下游企业的本息。

图3 不同资金状况下上游企业期望利润差示意图

表4 基本参数设置表

由图3可知，融资与否所带来的利润差随利率的增大先减后增；由Table 4可知，随着上游企业自有资金的充裕程度的增加，图形的极小值点逐渐减小；取资金相对充裕354.5为比较基准，得到如下的函数图像：

图4 不同资金状况下上游企业相对资金充裕时期望利润差示意图

图4说明通过上下游企业之间的融资，存在一定利率范围内使得上游期望利润得到增加，使得上游企业期望利润增加的利率范围随着上游企业自有资金的充裕程度的增加而增加(r4>r3>r2>r1)；在上下游均为理性人的条件下，上游企业有动机隐藏自身的自有资金，从而获取下游企业更小的利率取值范围，命题2得到算例验证。

表5 三种情况下函数模型表

根据表5，得到图5所示函数图形：

图5 在(0,1)范围内不同资金状况下游企业期望利润示意图

图6 在(0.08,0.75]范围内固有资金B和利率rΔT对上游期望利润影响示意图

表 6 利润随资金与利率变化关系表

4.3 资金约束供应链整体融资策略

当上游自有资金过少时，下游企业会对上游企业借款的动机以及资质产生怀疑(不考虑征信影响的情况下会出现卷款而逃的类似风险，)故在实际的操作中要求上游企业具备一定的挤出资金(这里设置为50)，故上游资金约束时自有资金的范围可以设置为(50,150)，当0.01

图7 在(0.01,0.08]范围内固有资金B和利率rΔT对上下游期望利润差的影响示意图

图8 在(0.08,0.75]范围内固有资金B和rΔT利率对上下游期望利润差的影响示意图

当B与rΔT均大于满足上述方程的3B与rΔT4时，Δπdown<0，由Δπdown图像可知，存在极大值线簇：(40rΔT+90)3B-128000000rΔT+12262400=0，上游自有资金B随rΔT的增加单调递减，即此时下游企业会有意增加给上游企业提供的利率rΔT，上下游企业间存在B与rΔT的博弈。

当0.75

图9 在(0.75,1]范围内固有资金B和rΔT利率对上下游期望利润差的影响示意图

此时Δπup的图像形式与0.01<Δπup≤ 0.08相同，此时Δπdown随着rΔT的增加单调递减，与此时的Δπup的趋势相仿，故这个阶段上游企业故意隐藏自有资金的情况下，下游企业会默许而不进行验证追究。

5 结论

本篇文章研究了在零售商资金约束供应链中上下游企业的融资策略。考虑到零售商的资金约束和下游企业在技术更新过程中的搭便车问题，下游企业有激励向上游企业提供部分资金促使上游企业提前进行技术更新，以便于提前搭便车获得更低的单位生产成本、尽早占据新兴市场的市场份额。在充分的市场调研后假定新技术的面世基本不存在破产、失败的风险，在此背景下上游企业在下游企业提供的适当的融资利率下可以达到帕累托改进，但是有通过隐藏自有资金的方式来获得更低融资利率、更高期望利润的动机，同时供应链成员间的关系也会对融资决策产生影响；下游企业的期望利润是融资利率的单峰凹函数，利率的设置不仅仅通过影响上游企业的最佳决策点影响下游的期望利润，也对下游企业的期望利润产生直接影响。存在最优的融资利率使得下游企业的期望利润达到最大，但是最优的融资利率受上游自有资金的影响，上游企业的自有资金和下游企业提供的融资利率共同对上下游企业的期望利润产生影响。此时上下游企业间存在斯坦科尔伯格博弈，针对上游企业隐藏自有资金的可能性，本文向下游企业提供了一种基于博弈论信息甄别的激励契约，来均衡上游企业隐藏自有资金情况下上下游企业的期望利润。当然本文也有一些模型处理和变量设置的限制，在后续的研究中会尽力进行相应的提高与突破。

未来继续拓展研究的工作方向是：(1)将上下游之间的供应链融资关系扩展到第三方的金融机构，在资金约束供应链中进行内部融资与通过供应链关系影响的外部融资之间的策略分析；(2)正对于上游企业隐藏自有资金的可能性，进行更加深入和细致的风险规避分析和供应链契约设计，以期适应更多产业背景和不同的市场情况；(3)结合细分市场下供应链成员的风险规避和风险追逐倾向，进一步研究投资和合同期限对期望利润的影响。