制造商创新决策下的零售商信息共享策略

（北京大学光华管理学院，北京 100871）

引 言

近年来，随着产品多样化趋势日渐明显，消费者的选择日趋灵活，下游市场的需求不确定性也随之增加[1]。对于制造商来说，传统意义上通过预测而组织大规模生产的方式已不再适用，如何准确把握市场信息成为关键。由于零售商更加靠近市场，其掌握的市场信息对于上游企业来说至关重要，下游信息的传递和共享因而具有深远意义。较多研究表明[2-4]，信息共享能够有效协调供应链成员间的目标冲突，降低信息不确定性，缓解 “牛鞭效应”，从而大大提高供应链效率。然而， 由于缺乏信任[5，6]、 信息泄露[7，8]、 传递成本[9]等主客观因素，愿意自发共享市场信息的零售商并不多见。Capgemlnl研究公司通过调查来自欧洲和北美11个国家的16家零售商发现，只有40%的零售商愿意与其制造商共享POS数据，而有超过40%的零售商更愿通过收费的方式进行[10]。

而在供应链实践中，自发的信息共享行为时常伴随着上游企业的创新活动发生。2017年，随着美的以85亿元的投入加大产品创新研发力度，同年国美成立大数据研究院，将反映消费需求的分析数据与美的共享；而后，苏宁易购上线 “数据易道”，对美的全面开放包括行业、单品、销售分析在内的全产品运营数据。

不难发现，上游制造商的产品创新活动与下游零售商的信息共享行为有着紧密联系。制造商需要精确的市场需求信息以制定合适的产品创新决策，通过零售商提供市场信息无疑提高了制造商决策的正确性；另外，制造商进行产品创新又能为零售商开拓市场，形成纵向溢出，由此提高零售商的销售利润。因此，将制造商产品创新及零售商信息共享行为联系起来，研究其内在的激励和影响十分必要。而目前，与之相关的研究尚在少数。王文隆等[11]发现当制造商成本降低、创新能力较强时，才能激励零售商自发共享信息，反之则需通过支付信息共享费用等方式获取市场信息。王桐远等[13]研究了存在溢出效应情况下，上游两个竞争制造商成本降低时，创新对零售商信息共享策略的影响。Ha等[12]研究了链间竞争下的零售商信息共享决策，发现当竞争激烈或制造商能够通过创新有效降低成本时，信息共享才会发生。

可见，现有文献主要立足于制造商降低自身生产成本，间接激励零售商共享市场信息的创新研发行为。事实上，相比于降低成本创新，产品创新活动往往具有更明显的正外部性[14]。制造商能否以此实现对零售商信息共享的更充分激励？零售商的共享信息又如何影响制造商的产品创新结果？本文将予以探究。

另外，目前已有文献主要分析了制造商创新对零售商信息共享的正向激励作用[11-13]，没有进一步考虑在共享信息后可能出现的信息泄露问题。较多研究表明[8，19，20]， 即使制造商承诺不主动外泄，共享的信息也往往会通过其制定的批发价格泄露给不参与信息共享的零售商，信息泄露难以避免。在制造商产品创新激励下，信息泄露所带来的负效应将如何影响零售商的信息共享决策？当零售商没有动机自发共享信息时，制造商又该采取何种措施？综合以上问题，本文构建了由单个制造商和两个零售商组成的供应链模型，分析了在制造商产品创新和信息泄露共同影响下，两零售商的信息共享决策；进一步研究了零售商缺乏信息共享动机时制造商的补贴措施，以期回答上述问题，并为制造商产品创新活动及零售商信息共享决策提供一定启示。

1 基本模型

考虑由一个制造商和两个零售商组成的二级供应链，上下游之间为Stackelberg博弈，下游两个零售商之间为古诺竞争。结合Zhang等[21]的研究，下游企业销售价格的需求函数为：

其中pi为零售商i的零售价格，q1和q2分别为两零售商面临的市场需求量。考虑到同一种产品在不同零售商处的包装、售后等都不尽相同，因此两零售商的销售产品具有高度相关但不完全一致的特点，用b表示两零售商销售产品的替代系数，不失一般性，假设b的范围是0＜b＜1。u为确定性需求，θ表示随机需求（E（θ）＝0，Var（θ）＝σ2），σ体现了市场需求波动的大小。上游制造商远离市场，因此无法观测到θ，但是零售商i可以获得关于它的信号yi，其为θ的无偏估计量， 即E[yi｜θ]＝θ， 且（θ，y1，y2）的联合分布为公共知识。参照Zhang等[21]对于信息结构的线性假设：

A1：E（θ｜y1，y2）＝α0＋α1y1＋α2y2，αi为常数，y1和y2条件独立于θ；

A2：y1和y2同分布。

可以得出[19]：

其中：

为零售商对市场需求观测准确性的负指标，体现了零售商的信息观测能力。s越小，则零售商的信息观测能力越强，信息的准确性越高。零售商i可决定是否将市场信号yi共享给制造商，制造商根据零售商的信号共享情况决定相应的创新水平x。用kx2表示制造商用于产品创新的投资成本，创新投资系数k越小，制造商达到一定创新水平时所需的创新成本越低，其创新能力越高。由于存在纵向溢出效应，制造商进行产品创新时将在零售商处额外产生x的市场需求，此时需求确定性部分提高至u＋x。

综上所述，本文的供应链模型结构可由图1表示：

博弈顺序如下：

（1）制造商决定是否进行产品创新。记创新为D，不创新为U；

（2）两个零售商分别决定是否向制造商共享市场需求信号，制造商决定是否接受该观测值。记共享信号为S，不共享信号为N；

（3）零售商1、零售商2分别观测到市场需求信号y1、y2，制造商获得同意共享的零售商的观测信号；

（4）若进行产品创新，则制造商决定产品批发价格w以及创新水平x；若不创新，则制造商仅决定产品批发价格w；

（5）零售商1和零售商2分别决定各自订购量q1、q2。

2 模型求解

从制造商创新决策角度，有进行或不进行产品创新两种选择；从信息共享角度，有2个零售商均共享、仅1个共享和都不共享3种情况。下面分成6种情况讨论。

2.1 制造商不创新（U），两个零售商均共享信号（SS）

当两零售商均共享信号时，制造商可以获得零售商们对市场需求的观测值y1，y2。此时制造商的期望收益是：

由于存在信息泄露，两零售商均可获知对方的市场需求观测，因此零售商i的期望收益可表示为：

令

其中Ai（Aj）为两零售商批发量的确定性部分，Bi（Bj）、Ci（Cj） 为随机性部分的系数。 解得USS情形下批发量关于批发价格w的均衡结果是：

根据式（4）的结论，可得制造商和两零售商的无条件期望收益分别为：

2.2 制造商不创新（U），仅1个零售商共享信号（SN）

不失一般性，假设零售商1向制造商共享市场需求信号，而零售商2不共享（下文亦同）。则零售商1和零售商2的期望收益分别是：

制造商的期望收益是：

2.3 制造商不创新（U），零售商均不共享信号（NN）

当两零售商均不共享信号时，市场需求观测值为其各自的私有信息，此时零售商1的期望收益为：

制造商的期望收益为：

解得制造商和两零售商的无条件期望收益分别是：

2.4 制造商创新（D），2个零售商均共享信号（SS）

当制造商以x的创新水平进行产品创新时，其期望收益为：

零售商i因制造商产品创新而实现x的创新溢价，其期望收益表示为：

将q1（w，x，y1，y2）、q2（w，x，y1，y2） 代入式（16），求得制造商期望收益函数关于w和x的Hesse矩阵为，使该矩阵负定的条件是。无条件期望下，制造商和零售商的收益为：。

2.5 制造商创新（D），仅1个零售商共享信号（SN）

假设仅零售商1分享信号根据上文的分析，零售商1和零售商2的期望收益如下：

制造商的期望收益为：

参照上文关于q1、q2的信息结构假设及求解过程，可得制造商的无条件期望收益为， 零售商1和2的无条件期望收益分别为：

2.6 制造商创新（D），零售商均不共享信号（NN）

DNN情形下制造商和零售商1、2的期望收益为：

DNN下制造商和零售商1、2的无条件期望收益分别是：

3 产品创新与信息共享策略

定理1：下游市场的高竞争强度激励制造商产品创新。

定理1的证明过程略（如有需要可向作者索取），下文其他定理亦同。当下游两零售商之间的竞争性较强时，原产品的市场需求趋于饱和。此时制造商进行产品创新将有利于开拓新的市场，在缓和下游竞争的同时实现自身期望收益的提升。反之，当下游竞争强度较低时，制造商没有动机进行产品创新。因此，当制造商进行产品创新决策时，有必要考察下游市场的竞争情况，选择合适的创新时机。

定理2：若制造商不进行产品创新，任一零售商共享市场需求信息都会导致制造商期望收益增加，而自身期望收益下降。

定理2表明，当制造商不进行产品创新时，没有零售商愿意自发共享市场需求信息。显然，零售商的信息共享行为将使得制造商在制定批发价格的过程中更有优势，但信息泄露将导致该零售商在横向竞争中处于不利地位。综合以上两点分析，当制造商不进行产品创新时，零售商没有动机自发共享信息。

与现有文献的结论类似[6，9，12]， 一般情况下，零售商往往缺乏共享市场信息的激励。因此，制造商需采取一定的激励措施，下文将对此重点讨论。

定理3：若制造商进行产品创新：

Li等[19]曾指出，在信息泄露的影响下，没有零售商愿意自发共享市场信息，但其并未考虑制造商进行产品创新时的情况。定理3进一步表明，特定条件下的制造商产品创新能够激励零售商共享信息。而信息共享演化结果不仅受制造商创新决策的影响，还与其创新能力有关。创新能力较强的制造商可以获得零售商的信任，即使存在信息泄露的风险，两零售商依然愿意共享市场需求信息并实现各自利润的提升；反之，当制造商创新能力较弱时，即使进行产品创新，依然无法激励零售商自发共享信息。因此，制造商应不断提高自身的创新能力，获取零售商的充分信任；就零售商而言，应充分识别上游制造商的创新能力，谨慎做出信息共享决策。

基于定理3结论，可得制造商产品创新决策及零售商信息共享决策的演化过程，如图2所示。

图2 产品创新-信息共享决策演化过程（s＝1.5）

在DSN情形下，进一步比较零售商1和零售商2的期望收益，可得如下结论：

定理4：DSN情形下，共享市场信息的零售商期望收益总低于不共享信息的零售商期望收益，即

对于零售商而言，信息泄露将造成共享信息方在竞争中处于不利地位，导致其期望收益下降；而不共享信息方能够顺利 “搭便车”，既获得制造商产品创新所带来的纵向溢出，又获得竞争零售商的市场信息，因而更具竞争力。

结合定理3，当制造商创新能力达到一定水平时（演化结果为DSN），即使零售商1清楚信息泄露所带来的损失，也仍有动机向制造商共享市场需求信息。说明相比于信息泄露的损失，创新溢出给零售商带来的得益更大。

4 产品创新下的制造商期望收益分析

基于上文的分析，零售商信息共享决策既受到制造商创新决策的影响，也和制造商创新能力有关。而零售商通过信息共享又如何影响制造商的创新得益？本文将进一步研究制造商进行产品创新时，信息结构参数对其期望收益的影响。根据演化规律，有以下定义：

定理5：制造商期望收益随共享信息的零售商数量增加而提高，但增幅逐渐下降，即ΔMDNN→DSN＞ΔMDSN→DSS＞0。

定理5表明，当制造商进行产品创新时，零售商的信息共享行为总能提高制造商的期望收益。不难理解，随着共享信息的零售商数量增多，信息的准确性得到提升，制造商可以更高效地组织生产和创新活动。但当零售商1已共享信息时，零售商2进一步共享信息为制造商带来的期望收益增量低于零售商1单独共享信息为制造商带来的期望收益增量。其原因在于，制造商往往可以通过第1个零售商的观测信息较大程度上把握市场需求，随着共享信息的零售商数量的增多，信息的价值越来越小。因此，由信息共享产生的制造商收益存在边际效用递减规律[22]。

推论1：当制造商进行产品创新时，零售商自发的信息共享总能实现供应链各成员期望收益的Pareto改进。

结合定理3、定理4，当制造商创新能力较强时，两零售商都有动机共享市场信息以提高自身期望收益；当制造商创新能力一般时，单一零售商的信息共享行为也能实现自身期望收益及竞争零售商期望收益不同程度的提高。定理5进一步表明，零售商的信息共享行为总能保证制造商期望收益的提升，因此零售商自发的信息共享行为总能实现供应链各成员期望收益的Pareto改进。

定理6：当有零售商共享市场信息时，制造商增加的期望收益随需求波动水平的增大而提高，即∂ΔMDNN→DSN／∂σ＞0，∂ΔMDSN→DSS／∂σ＞0。

定理6表明，市场需求波动越大，信息共享为制造商带来的期望收益增量也越大。其原因在于，制造商产品创新所面临的不确定性随市场需求波动的上升而提高，此时信息共享对制造商绩效的促进效果更显著。就制造商而言，当市场需求波动较大时，零售商的市场观测信息显得尤为重要。反之当不存在波动时，市场需求仅为确定性部分，制造商可以完全掌握市场规律，零售商的信息共享行为不能提高制造商期望收益。

定理7：当时， 有∂ΔMDSN→DSS／∂S＞0；当时， 有∂ΔMDSN→DSS／∂s＜0。 总有∂ΔMDNN→DSN／∂s＜0。

定理7表明，当观测准确性较低（s较大）时，零售商共享信息后制造商期望收益的增量总能随信号观测准确性的提高而得到增加。而当零售商1的观测准确性较高，零售商2进一步共享信息时，其带来的期望收益增量却随观测准确性的提高而下降。其原因在于，信息观测的准确性越高，零售商1共享的信号观测值越接近于真实的市场需求，这时制造商已能充分把握市场规律，所以零售商2进一步共享信息的作用也就越小。

5 激励零售商信息共享的补贴策略

当零售商没有动机自发共享市场需求信息（演化均衡为DNN或UNN）时，制造商可尝试支付一定的信息共享费用[11]，补贴零售商因信息泄露造成的损失，形成激励。基于上文的分析，第1个共享信息的零售商往往能给制造商带来较大的期望收益提升。因此，本文将进一步探讨制造商如何通过有效的补贴措施，激励下游至少1个零售商共享市场信息。

定理8：当零售商信号观测准确性较高，即时， 有：

定理8说明，当零售商信息观测准确性较高时，其通过信息共享给制造商带来的期望收益大于信息泄露给自身带来的损失。此时，制造商可以通过补贴的方式与下游某零售商形成信息共享联盟，实现双方期望收益的Pareto改进。纯策略演化均衡DNN及UNN下补贴的信息共享费用SD、SU需分别满足以下条件：

由式（25）～（26） 可得定理9：

定理 9：当时， 制造商在演化均衡DNN、UNN下可分别通过支付信息共享费用SU、SD激励零售商共享信息，其中：

定理9表明，制造商是否愿意共享信息费用与零售商的信息观测能力有关。当零售商信息观测能力较强、信息准确性较高时，制造商才有动机通过一定的信息共享费用予以补贴，形成激励。而补贴的费用既与零售商信息观测能力有关，也受到市场波动的影响。不难证明，市场波动水平σ越大，制造商愿意提供的最低信息共享费用相对越高。其原因在于，市场波动越大，需求的不确定性越高，制造商愿意通过更高的费用换取市场信息，避免损失。而费用的具体取值往往需要通过双方的谈判确定，当制造商面临两个具有相同信息观测能力的零售商时，选择议价能力较低的零售商形成信息共享联盟是一种较好方式。

6 算例分析

根据上文所求均衡可知，当制造商进行产品创新时，供应链成员的期望收益既受到市场环境因素（市场竞争水平b、需求波动水平σ）的影响，也受到自身能力因素（制造商创新能力k、零售商信息观测能力s）的影响。为清晰展现上述影响机理并说明模型的有效性，本文将通过具体算例进行分析。参考Ha等[12]的研究，取u＝5、k＝1.5、s＝1.5、σ＝10、b＝0.5， 在此参数设定下讨论供应链成员的期望收益。

6.1 均衡策略DNN下各成员期望收益

当制造商进行创新，两零售商均不共享市场信息时，市场环境因素及能力因素对供应链各成员期望收益的影响如图3、图4所示。

图4 能力因素对期望收益的影响（DNN）

（1）相较于制造商，零售商期望收益受市场环境因素的影响更明显。这说明当没有零售商为制造商提供市场信息时，产品创新所面对的市场风险主要由更靠近市场的零售商承担。特别是当零售商信息观测能力较弱时，其期望收益往往低于制造商期望收益。

（2）当需求波动水平较高且市场竞争水平较低时，零售商的期望收益高于制造商。对于较高的市场需求波动，具有市场信息观测能力的零售商往往可以及时调整订货策略，实现自身期望收益最大化；而制造商无法得到市场观测信息，导致其期望收益相对较低；另外，较低的市场竞争水平降低了零售商间恶性价格竞争的可能性，保证了零售商较高的期望收益。

6.2 均衡策略DSN下各成员期望收益

图5、图6展现了DSN均衡策略下市场环境及能力因素对供应链成员期望收益的影响。

图5 市场环境对期望收益的影响（DSN）

图6 能力因素对期望收益的影响（DSN）

（1）对比图3、图4可知，通过零售商共享市场信息，各供应链成员期望收益均得到了提升，其中制造商的获益最大。且在特定的市场环境及能力因素下，制造商的期望收益高于任一零售商的。因此，当零售商没有动机主动分享市场需求信息时，制造商通过补贴方式进行激励是有必要的，供应链整体利润也将因此得到改进。而由于信息泄露的原因，共享信息的零售商期望收益总低于不共享信息的零售商期望收益，符合定理4。

（2）不共享市场信息的零售商期望收益随信息观测能力的上升先升后降，符合定理7。本文假定两零售商的信息观测能力相同，在该假设下，观测能力较强且自发共享信息的零售商可以帮助制造商实现高效的产品创新过程，从而实现双方期望收益的提高；而不共享市场信息的零售商无法影响制造商的创新过程，导致其期望收益下降。

6.3 均衡策略DSS下各成员期望收益

当制造商进行创新，且两零售商均向其共享市场信息时，市场环境及能力因素对供应链各成员期望收益的影响如图7、图8所示。

图7 市场环境对期望收益的影响（DSS）

图8 能力因素对期望收益的影响（DSS）

在均衡策略DSS下，供应链各成员期望收益受到市场环境及能力因素的影响同上文结论类似。对比图3、图4可知，当两零售商都共享市场需求信息时，其期望收益的增加并不明显，而制造商的期望收益增加幅度更大。这说明零售商的信息共享决策主要有利于制造商。进一步对比图5、图6发现，随着共享信息的零售商数量增加，制造商期望收益的提高相对更小，符合定理5。

7 结 语

本文通过构建一个具有产品创新能力的制造商及两个具有市场需求观测能力的零售商所组成的供应链，研究了存在纵向溢出及信息泄露情况下的零售商信息共享策略，并进一步研究了上下游决策的相互作用。

研究发现，当制造商进行创新且创新能力达到一定程度时，零售商在面临信息泄露的情况下依然有动机向制造商共享市场信息。而零售商信息共享决策的演化结果与制造商的创新能力有关，制造商能力越强，愿意共享市场需求信息的零售商越多，最终制造商的期望收益也越高。因此，创新能力较强的制造商可通过产品创新激励零售商信息共享，并实现供应链各成员期望收益的Pareto改进。

当制造商不进行产品创新或创新能力较弱时，没有零售商愿意自发共享信息。此时，制造商需进一步考察零售商的信息观测能力，提供适当的信息共享费用，激励零售商信息共享。本文给出了考察标准和该费用的合理范围，实现了制造商和信息共享零售商期望收益的Pareto改进。

相较于目前的研究成果，本文进一步探索了横向信息泄露和纵向溢出效应对零售商信息共享决策的综合影响，为制造商激励零售商共享信息提供了指导。事实上，产品创新的过程往往面临巨大风险，本文未考虑制造商的创新风险偏好，也未考虑两零售商的信息观测能力可能存在差别，以上问题均有待更深入的研究。

注释：

①该条件亦为DSN、DNN情形下的负定条件。如未特殊说明，下文均在k＞1／（4＋2b）的前提下进行讨论。