第四方物流作用下供应链定价决策与协调机制研究

文/范昌昌徐东明

针对供应链中的产品回收问题，研究构建了由制造商、销售商与第四方组成的供应链模型，在制造商主导的Stackelberg博弈模型下分别计算出集中、分散决策下供应链决策变量最优值，分析对比发现集中决策比分散决策整体效益更优，通过加入利益共享-费用分担契约对分散决策情形进行协调，使其达到了集中决策水平。进一步论证了模型的有效性和实用性，也为供应链中的管理者协调各方利益提供科学的理论依据。

0.引言

在供应链中，买卖双方被称为第一、第二方，专门为其提供运输、仓储等服务的物流公司被称为第三方，而向前三方提供供应链管理、物流咨询、培训等系统解决方案的企业，就是第四方物流。在互联网、物联网、大数据信息快速发展的时代，中国企业已经面临国际市场的激烈竞争，而通过发展第四方物流，整合和带动第三方物流的发展，达到人和设施的高效利用。作为整合供应链逆向物流的集成商，4PL近年来已成为提高物流业运营效率的重要焦点。国内学者对4PL的研究主要集中于其运作模式、路径优化和资源整合决策三个方向，在运作模式上孙永波[1]提出了第四方物流存在的三种运作方式并对其未来发展趋势进行研究。李肖钢[2]将4PL作为一种知识密集型服务机构嵌入集群网络，构建了基于4PL嵌入的产业集群升级模型。王勉[3]探讨了基于4PL的消费品逆向物流运作模式。在路径优化方面黄敏[4]采用改进的蚁群算法解决了带有随机运输时间和成本的4PL路径优化问题。李锐[5]设计混合蛙跳算法（SFLA）解决了多种运输方式的4PL多到多网络设计问题。在资源整合决策方面，丰佳栋[6]研究了4PL在供给侧改革背景下通过模块化创新构建高效灵活的服务创新模式。谢家平等[7]针对线上线下商家组成的闭环供应链系统进行研究，通过设计收益共享-成本共担契约来提高其逆向回收能力和渠道服务水平。彭甜[8]以戴尔公司为例，对供应链企业合作的激励机制展开研究，促进国内企业供应链设计与管理的全面发展。徐鹏等[9]构建了信息不对称情况下农产品供应链金融中第四方物流分别与银行和第三方物流双边讨价还价博弈模型。对以上研究分析，大多文献集中在宏观层面对4PL模式及其资源整合方面的研究。较少探索4PL的加入对整个供应链成员决策的影响。因此，本文从第四方负责整个供应链产品回收的角度出发，建立了由4PL掌控整个供应链逆向物流活动的模型，对比分析集中、分散决策两种情形下供应链各方利润。并通过加入利益共享—费用分担契约来协调分散决策下的供应链，以此来应对分散式供应链的“双重边际效应”，从而使供应链各成员利益得到帕累托优化。

1.模型描述与符号说明

1.1 模型描述

该供应链由制造商、销售商和第四方物流构成。该供应链模型如图1所示。在该模型中，4PL作为回收主体，回收整个供应链中的产品。基于以上供应链各节点之间的关系，4PL供应链中产品回收可以分为两个渠道：（1）销售商渠道：顾客可以先退给销售商，销售商再将产品退回给4PL。（2）消费者：4PL直接从一级消费者处进行回收。

图1 4PL作用下的供应链结构图

1.2 符号说明与基本假设

为了符合模型的建立，本文必须满足以下假设：

假设1制造商生产产品的成本高于4PL加工处理产品的成本，即cm>cf。假设2销售商给一级销售市场的销售价格高于4PL给二级销售市场的销售价格，即ps>pf。假设3销售商支付给消费者的退货价为as；4PL支付给一级消费者的退货价为af，且af>as。假设4 4PL模式下的基准情形，由制造商承担4PL的全部回收补偿费用，根据前人的研究假设一级市场需求函数为：Q1=a1-b1ps+γaf；二级市场需求函数为：Q2=a2-b2ps。其中a1、a2分别表示一级销售市场与二级销售市场的最大需求量，b1、b2表示需求对价格的敏感度。γ是需求对退货价格的敏感度。假设5假设销售商的回收量函数为：Ds=kas-saf；4PL的回收量函数为Df=kaf-sas：。其中k为消费者对产品回收价格敏感程度的弹性系数，k越大，表示回收量相对于自身回收价格越敏感；s为回收方之间回收竞争的弹性系数，s越大，表示自身回收量受其他方回收的竞争性越大，且有k>s>1。

以上符号及其代表的含义如表1所示：

表1 符号及其代表含义

2.模型建设与求解

根据上述符号说明与假设，制造商、销售商、第四方物流以及供应链系统的利润分别表示为：

其中cm

2.1 集中决策（情形C）

集中决策下，供应链各方利益者作为一个整体，以整个供应链的利润最优为目标来进行决策，供应链整体目标利润函数如下：

对（5）式目标利润函数求关于ps、as、pf和af的一阶偏导，可得海塞矩阵为：

集中决策情形下，当4b1（k2-s2）-kγ>0时，供应链有最优定价决策（psc，asc，pfc，afc）为：

2.2 分散决策（情形D）

分散决策下，制造商、销售商和4PL分别考虑自身利益最大化进行决策，处于供应链领导地位的制造商首先决定批发价格w和回收补偿价格am，其次销售商根据制造商决策决定销售价格ps，然后4PL决定其回收价格af和销售价格pf，最后销售商根据pf决定其回收价as。根据供应链各方的目标利润函数为：

3.利益共享-费用分担契约协调机制（情形T）

供应链各成员的目的往往是追求自身利润最大化而非系统的整体最优化。此种情形下，采用利益共享—费用分担契约{w，am，α，β}来协调分散式供应链，制造商与销售商共同分享销售利润，销售商分享α比例的销售利润，制造商获得（1-α）比例的销售利润；制造商与第四方共同承担回收成本，第四方承担β比例的回收成本，制造商承担（1-β）比例的回收成本。其中α，β（0，1）。协调后的供应链各方利润函数可表示为：

在契约机制下，令asT=asc，afT=afc，psT=psc。使用逆向归纳法进行求解可得在契约机制{w，am，α，β}情形下，供应链定价决策

4.算例分析

为了明确的展示三种情形下模型的最优解，本文根据产品制造及回收相关数据，选取符合前文假定的市场参数进行仿真。具体参数取值如表2所示。

表2 参数取值

在利益共享—费用分担契约{w，am，α，β}机制下，两个协调参数α，β取值必须满足πmT≥πmD、πsT≥πsD、πfT≥πfD，在表2取 值 的 基 础 上，经 计 算 可 得α∈（0.17，0.73）、β∈（0.238，0.25）。在协调参数范围内选取两组数据，形成的两个协调机制均与集中决策下的供应链总利润相等，即供应链总利润达到最大化，且协调参数取值不影响供应链总利润。因此本文选取，α=0.2，β=0.25通过计算，比较集中决策、分散决策与协调机制下的决策变量及最优利润，结果如表3所示。

表3 三种情形下各决策变量的最优解

通过表3可以看出协调机制下供应链各方利润较分散决策均得到显著提高，且供应链整体利润达到集中决策水平，说明利益共享—费用分担契约可以有效协调供应链各方利益，并使其整体利润最大化。证明了利益共享—费用分担契约的有效性。

5.结论

本文构建了由第四方负责整个供应链逆向物流活动的供应链决策模型，探究了制造商主导供应链定价与协调问题。通过利益共享-费用分担契约对供应链进行协调，使其各方面达到集中决策水平。研究结果表明：加入利益共享-费用分担契约后，供应链整体利润与集中决策水平一致。此契约既可以使供应链整体达到最优，又可使各方利润达到均衡。

引用出处

[1]孙永波,王道平.我国第四方物流运作模式及其发展趋势研究[J].北京工商大学学报：社会科学版,2007,22(6):85-90.

[2]李肖钢,李秋正.基于4PL嵌入的产业集群升级理论模型与案例研究[J].科技进步与对策,2016,33(7):69-73.

[3]王勉,周洁.基于4PL的消费品逆向物流运作模式探讨[J].商业经济研究,2014(34):30-31.

[4]黄敏,任亮,王兴伟,等.带有随机运输时间和成本的4PL路径优化问题[J].系统工程学报,2019,34(01):82-90+101.

[5]李锐,孙福明.多种运输方式的4PL多到多网络设计模型与算法[J].计算机工程与应用,2018(1):229-234.

[6]丰佳栋.供给侧改革下第四方物流模块化服务创新模型设计[J].中国流通经济,2017,31(03):71-78.

[7]谢家平,梁玲,杨光,等.互补型闭环供应链的收益共享与成本共担契约协调优化[J].中国管理科学,2018,26(08):94-105.

[8]彭甜.供应链企业合作的激励机制研究[J].商业经济,2021(02):59-60.DOI:10.19905/j.cnki.syjj1982.2021.02.021.

[9]徐鹏,陈晓旭,黄胜忠,等.基于农产品供应链金融的物流作业承接双边讨价还价博弈[J].系统管理学报,2019,28(03):569-578.