考虑服务外包的产品服务供应链网络均衡决策

彭永涛，罗建强，许 丹，李丫丫

(1.江苏大学 管理学院，江苏 镇江 212013；2.江苏大学 财经学院，江苏 镇江 212013)

0 引言

随着新一轮科技革命的发展，以制造与服务相融合的服务型制造逐渐成为一种新型产业形态，是国内制造业转型升级的有效途径，并越来越成为制造企业高质量发展的战略取向[1]。服务型制造最显著的特点是能够拓展企业的制造与服务能力，有效提升为客户创造价值的能力[2]。随着先进服务型制造企业的不断涌现，如陕鼓集团、海尔集团及小米科技等，这些企业采取积极、主动的行为向服务环节延伸，并取得了骄人的绩效，其引领与示范作用引起了企业界的关注。

但随着服务型制造实践的深入，在衍生服务广度扩张的情形下，面对离散客户的服务提供成本剧增，制造企业选择将部分衍生服务外包给服务商，服务商与制造企业共同为客户提供产品服务组合及集成解决方案[3]。如海尔通过COSMOPlat平台将设计及售后服务等部分业务外包给第三方企业；西门子也将部分售后服务外包给当地服务商，二者协同为客户提供产品+服务，籍此实现多方的价值共创。但吕越等[4]认为将依托于产品的服务外包时，需充分考虑企业全要素生产率，服务外包再配置效应才能得以体现，外包的服务种类包括研发、设计、配送、安装、维护等;解季非[5]认为这些服务外包的决策取决于企业的资产和市场需求;另外，服务型制造企业的服务外包价格和利润与生产性服务企业(服务承包商)的数目直接相关[6]。因此，在服务型制造实施过程中，服务外包成为诸多制造企业关注的重点。服务型制造企业、多服务提供商以及离散客户构成了一个不同于传统供应链的复杂网络，其服务流对价值共创的作用较为显著。因此，网络中以三方利益均衡分配为目标，服务型制造企业如何决策服务生产量、外包量，服务承包商如何提供服务水平，客户如何参与获得最大效用，成为本文拟解决的关键问题。

由服务型制造企业、服务承包商及客户构成的供应链网络中既有产品流又有服务流，可将此类网络称为产品服务供应链网络[7]。当前，关于产品服务供应链的研究主要集中在网络结构框架[8]，商业模式[9]及定价协调[10-11]等方面，鲜有涉及产品服务供应链网络中的服务外包决策。而传统供应链网络所谓的服务外包主要集中在物流和IT服务外包等方面，如姚冠新等[12]探讨了农产品供应链中的物流外包激励机制问题；Ding等[13]分析了由燃煤电厂与污染减排服务商构建的服务供应链中的绿色服务外包价格与政府激励政策的关系，得到发电产销价格补贴的经济规模影响外包绿色服务价格，进而影响供应链利润的分配；欧阳智等[14]基于委托代理理论探讨了IT服务外包的供应链定价和协调问题。上述文献中供应链的服务与产品的紧密度不强，其外包问题关注了1个制造集成商与1个外包商的简单链条结构，并未考虑供应链网络中多个商家的外包决策问题。杨玉香等[15]虽然研究了供应链网络中多商家的外包均衡决策优化问题，但外包的对象为实物产品。在研究供应链网络均衡决策方法方面，目前以变分不等式最为常见，其由Nagurney等[16]率先分析了产品供应链网络成员利益关系，使得网络达到整个均衡;此后，Daultani等[17]讨论了带有运营风险和机会主义风险的多目标供应链网络均衡问题；Hamdouch等[18]研究了逆向闭环物流的供应链网络均衡问题；张桂涛等[19]探讨了库存能力约束下的多周期供应链网络的均衡问题。但变分不等式方法在产品服务供应链网络中的应用尚不多见。

综上所述，已有文献开始关注服务型制造背景下产品服务供应链网络问题，并指明这一供应链网络与传统供应链网络的明显区别，但并未提及产品服务供应链网络中的服务外包现象；在研究方法方面，现有文献对传统供应链网络中产品、物流服务及IT服务外包研究为本文研究提供了借鉴和参考。本文聚焦实施服务型制造的产品供应链网络，分析衍生服务外包如何影响产品服务供应链网络的均衡。对现有研究工作的拓展性表现在：

(1)构架由多个制造集成商(将实施服务型制造的企业统称为制造集成商)、多个服务承包商、多个需求市场组成的复杂产品服务供应链网络结构。

(2)考虑产品与服务的关系、服务水平、客户偏好等影响因素，探究衍生服务外包情形下产品服务供应链网络各层决策者的行为和均衡条件。

(3)调节不同决策因素的变化，分析衍生服务外包的产品服务供应链网络的均衡决策，为制造集成商和服务承包商提供建议参考。

1 问题描述与符号说明

服务型制造集成商在扩张服务到一定程度后，发现其所投入的服务资源并未给企业带来相应的收入和利润[20]，但因客户需求及市场竞争又不得不提供相应的服务，综合考虑客户距离因素[21]，结合当前发展状态并权衡服务提供的成本收益，制造集成商选择将部分衍生服务外包给服务承包商，此类服务依附产品功能的实现而体现价值。服务承包商与制造集成商以契约为准则，共同向需求市场提供产品服务集成解决方案，如图1所示。网络中的服务流包括：通过传感器等组件体现在线监测、远程监控等服务功能，以及服务人员的态度、能力等的服务质量水平。

考虑由M个制造集成商、N个服务承包商和K个需求市场构成的产品服务供应链网络(如图2)，同层成员间存在竞争关系，上下层成员间存在交易关系。产品服务供应链网络中各成员均以企业利润最大化为目标，网络整体目标为均衡各层决策者的利益，使网络达到一种平衡态。

为便于研究，本文假设：①所有制造集成商均属于服务型制造企业，通过依托实物产品衍生服务，向市场提供产品服务集成解决方案[22]，且以服务组件量化服务；②服务承包商承接制造集成商所衍生的与产品直接相关的服务；③市场对产品的需求受价格及服务水平影响，对服务的需求受到产品需求规模、服务价格及服务水平的影响；④涉及成本函数均为连续可微凸函数。相关符合与变量说明如表1～表4所示。

表1 基本参数

表2 决策变量

表3 内生价格变量

表4 函数表达式

2 模型构建

2.1制造集成商层的行为及均衡条件

根据假设条件1，服务型制造集成商除了制造实物产品外，还为客户提供以产品为载体的衍生服务，以此解决客户问题，进而实现自身价值的创造，该过程包括产品制造成本，服务嵌入成本。与此同时，当制造集成商依据自身资源及发展战略选择将部分衍生服务外包给第三方服务承包商时，将产生服务外包成本和交易成本；当制造集成商直接将生产的产品与服务提供给客户时，会得到一定的收益，同时产生相应的交易成本。因此，所有制造集成商的利润最大化目标函数可表达为式(1)：

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

2.2 服务承包商层的行为及均衡条件

服务承包商从制造集成商承包相应的服务并获得收益，同时承担衍生服务的嵌入成本、交易成本和向需求市场提供服务的提供成本。因此，所有服务承包商的利润最大化目标函数可表达为：

(8)

(9)

qmnk≥0,sn≥0∀m,n,k。

(10)

(11)

2.3 市场层的行为及均衡条件

需求市场的客户根据制造集成商提供的产品价格购买产品，根据制造集成商提供服务的类型、服务的价格及其对服务的偏好程度购买服务。利用消费者效用函数，需求市场的客户在购买产品与服务组件时，既要考虑价格，也考虑参与服务衍生的成本。客户购买混合产品的边界条件是给出价格等于制造集成商卖出价格与交易成本之和，若大于则不产生交易行为。

(12)

同样，制造集成商自营或外包的服务组件价格与客户参与成本之和等于客户给出的价格时，则客户愿意进行服务组件交易，否则不交易。

(13)

(14)

另外，需求市场发生产品交易时，客户需求的产品量等于制造集成商的产品销售量，并且客户对产品的需求规模受到价格和服务质量水平影响。

(15)

同时，需求市场发生服务交易时，有外包服务市场需求和自营服务市场需求。需求市场对企业自营服务需求规模受到产品与服务关联度[11,22]、自营服务市场价格、外包服务市场价格，服务水平及客户偏好[23]等影响。

(16)

需求市场对外包服务需求规模受到产品与服务关联度、自营服务市场价格、外包服务市场价格及服务水平等影响。

(17)

(18)

2.4 产品服务供应链网络均衡模型

服务外包下的产品服务供应链网络整体均衡条件为网络中所有决策者都达到利益均衡，即制造集成商利益均衡、服务承包商利益均衡与需求市场利益均衡之和。因此，式(7)、式(11)、式(18)联立，消去各层间的内生交易价格变量，得到整个产品服务供应链网络均衡条件，如式(19)所示。

Ω=ΩM×ΩN×ΩK。

(19)

(20)

(21)

(22)

(23)

2.5 模型求解

3 数值算例

考虑由2个制造集成商、2个服务承包商和2个需求市场组成的产品服务供应链网络。2个制造集成商与2个服务承包商之间存在衍生服务外包交易，2个制造集成商与2个需求市场之间存在产品和服务买卖关系，服务提供存在自营与外包两者方式，另外2个需求市场客户都有参与服务提供过程的机会。本文参考文献[11,15,19]，构建参数和各种函数如下：

fm(qm)=2.5qm2+qm+2;

dk(ρk,sm,sk)=100-2ρk+e(sm+sn);

表5 服务与产品关联度r的变化对供应链网络均衡状态的影响

表6 客户偏好因子τ的变化对供应链网络均衡状态的影响

表7 产品对服务水平的敏感系数e的变化对供应链网络均衡状态的影响

续表7

(1)服务与产品关联度r的变化对供应链网络均衡状态的影响 服务与产品的关联度增加时，制造集成商自营服务和外包服务数量发生了变化。观察表5，当r≤0.5时，自营服务组件比外包服务组件数量少，即当企业所提供的服务与产品关联度低时，服务提供可以不完全依托于产品，如安装、维修、检测等这类服务不再是制造企业的核心业务，为制造企业创造的利润有限，但又必不可少。因此，制造企业可将此类服务外包于第三方服务承包商，同时制造企业又根据自身战略发展，向客户提供必要的少量服务，如一些知名的家电、电子类制造厂商在自身设有售后服务中心的同时，同时与京东、苏宁以及实体电器、电子销售服务提供商进行合作，由他们提供外包服务。当服务与产品的关联度特别低时，制造企业完全可以将这类服务外包，仅关注自身的核心业务的发展，如物流、金融服务等。当r>0.5时，自营服务数量大于外包服务数量，即当服务与产品的关联度较高时，服务由实物产品衍生而来，此类服务嵌入于产品，企业将向客户提供如研发设计、个性化定制、产品升级、在线监测等服务。此类服务可以为企业产生高利润、高回报，诸多制造企业会选择自营，同时顾及服务提供距离，选择将小部分的服务外包。另外，由于制造企业能力和资源限制，也会选择与第三方服务承包商合作向客户提供集成解决方案。最后，表5还表明，随着服务与产品关联度的提高，服务承包商的服务水平逐渐下降，可能的原因是服务与产品关联度趋高时，服务提供所需的专业知识，以及对技术和创新能力的要求越高。

(2)客户偏好因子τ的变化对供应链网络均衡状态的影响 服务需求函数中的客户偏好因子τ只影响自营服务需求，从表6可观测，当产品服务关联度为0.3时，随着客户偏好因子的增加，自营服务需求量一直大于外包服务需求量，自营服务价格与外包服务价格之间的差值也随偏好因子增加而增大，但未对产品需求量、自营和外包服务质量水平产生影响。引起这一现象的原因是客户对自营服务忠诚度和质量水平认可度高，而对外包服务质量水平持怀疑的态度。因此，制造企业可以根据客户偏好适当提高自营服务的广度，但不能盲目扩张。若制造企业依据客户偏好大量投入服务资源，而不考虑服务与产品关联，将容易陷入“服务悖论”的困境，导致制造企业绩效下滑。客户选择企业自营服务的另一个原因是，服务承包商与制造企业间存在服务质量水平方面的差距，如表6中自营服务水平为1.114 4，外包服务水平为0.491 0。因此，服务承包商若想有效承接外包服务，应提高服务质量水平，使得客户逐渐认可并接受第三方服务承包商提供的服务，由此方可实现产品服务供应链网络中制造企业、第三方服务承包商与客户间的价值共创。

(3)产品对服务水平的敏感系数e的变化对供应链网络均衡状态的影响 市场中的产品需求量受服务质量水平敏感系数影响而发生变化。观察表7，在服务水平一定的条件下，当敏感系数趋高时，产品需求量也逐渐增加，如汽车销量就受服务水平敏感性的影响，4S店高质量的售后服务直接影响着汽车的销售规模，其通过改善服务等待时间、维修场所和人员规模等服务水平可提高汽车的销售量。由此可见，服务水平的高低与产品销量存在正相关，产品对服务水平敏感系数越高，则产品的销售量就越大。

4 结束语

衍生服务外包作为支撑服务型制造实施的重要策略，已得到了学术界和企业界的广泛认同与实践。制造集成商在决策衍生服务外包时，涉及自身、服务承包商和客户之间的利益均衡问题，否则不存在外包合作的基础。因此，本文架构了制造集成商、服务承包商与需求市场三方为主体的产品服务供应链网络，借助变分不等式探讨了网络各层决策者的最优行为和均衡条件，分析了产品服务关联度、客户异质性偏好和服务水平的变化对网络中产品流、自营和外包服务流、以及价格决策的影响，研究表明：①制造企业受自身资源与能力的约束，以及战略发展的考虑，选择将部分衍生服务外包给第三方服务承包商，并与服务承包商共同为客户提供产品服务组合，由此实现三方的价值共创。②产品与服务之间的依存关系影响着制造企业的服务外包决策。服务型制造集成商一般会选择将与产品关联度低的服务外包，因为此类服务获利空间有限；将与产品关联度高的服务自营，此类服务展现的价值创造能力较强，是制造企业未来创收的主要来源。③客户根据自身偏好选择制造企业提供的服务，但制造企业不能因客户偏好而盲目扩展服务广度，应通过提高服务承包商的服务质量水平，使得客户逐渐接受服务承包商提供的服务项目。

本文聚焦于产品服务关联度和客户偏好，研究了服务外包存在情形下的网络均衡决策，随着服务型制造实践的逐步深入，未来围绕这一议题值得深究之处还有：客户服务需求的多样性以及外包服务能力限制对网络均衡决策结果的影响；若制造企业通过衍生服务实现了与客户关系的长期自然绑定，在多周期实物产品需求下网络均衡的变化。