供应链转型升级视角下的供应商研发决策研究

毛舜杰　董明

作者简介：毛舜杰，上海交通大学安泰经济与管理学院硕士研究生，研究方向：企业运营管理；董明，教授，博士生导师，研究方向：物流与供应链管理、运营管理。

文章编号：1005－9679（2023）03－0018－10

摘 要： 当现有产品处于不同的产品生命周期阶段时，面对下游制造商向市场导入新产品的情况，上游供应商独立开展的新产品零部件的研发决策会有所不同。考虑到在新产品导入初期，新产品和现有产品在市场上并存的情况，论文在Bass扩散模型的基础上，研究现有产品和新产品在产品生命周期中逐渐渗透到潜在市场的扩散路径，计算并比较整个生命周期内供应商在不同研发决策下的利润，从而确定供应商关于新产品零部件的研发决策选择。研究发现当新产品与现有产品差异较小时，新产品导入的时间越靠近现有产品生命周期的前端（即成长期），供应商更愿意选择研发新产品的配套零部件；当新产品与现有产品差异较大时，新产品导入的时间越靠近现有产品生命周期的后端（即衰退期），供应商越愿意选择研发新产品的配套零部件。

关键词： 供应链；研发决策；产品生命周期；Bass模型

中图分类号： F 274

文献标志码： A

Abstract： When the original product is in different stages of product life cycle， facing the situation that a downstream manufacturer introduces an innovative product to the market， the R & D decision of innovative product parts independently carried out by the upstream supplier will be different. Considering that an innovative product and an original product coexist in the market in the introduction stage of the new product， we study the diffusion path of an existing product and an new product in the product life cycle， then calculate and compare the supplier profits under different R&D decisions， so as to determine the supplier R&D decisions on new product components. The results show that when the innovation degree of the innovative product is small， the more the original product is in the front of the product life cycle （i.e. the growth period）， the more willing the supplier is to invest in the supporting parts of the innovative product. When the innovation degree is large， the later the existing product is in the product life cycle （i.e. recession period）， the more willing the supplier is to invest in R & D.

Key words： supply chain; R & D decision; product life cycle; Bass model

根據产品在市场中不同阶段的不同销售额可以把产品的生命周期划分为四个阶段：导入期、成长期、成熟期和衰退期。当现有产品处于产品生命周期的不同阶段时，现有产品的未来销售额变化趋势是不同的，此时下游制造商向市场导入新产品对现有产品的扩散过程和产品需求的影响也是不同的。所以，当现有产品处于产品生命周期不同阶段时，面临下游制造商向市场导入新产品的情况，供应商研发新产品配套零部件的决策也会有所不同。本文主要研究当下游企业向市场导入新产品时，上游供应商独立开展新产品零部件的研发决策。

黄敏镁（2010）针对由制造商与供应商构成的两层供应链系统，研究在长期的协同产品开发过程中，有限理性的制造商和供应商之间的合作机制。黄波等（2010）研究了存在技术风险的不确定环境下，研发联盟成员在不同市场环境、联盟结构和利益分配方式下的投资策略，找出了不同市场环境下的最优合作研发模式，设计了研发联盟成员的投资激励机制。吴文清等（2015）探讨了消费者学习和政府补贴对制造商和供应商合作研发时双方最优研发投入的影响。张华和顾新（2018）研究了权力均衡、上游企业领导、下游企业领导这三种合作创新的权力结构对知识创造和创新绩效的影响。余佳（2019）研究了两条供应链竞争情况下的供应链合作策略，其中一条供应链中的制造商是风险厌恶，其他主体均为风险中性，并比较了五种竞合模式下制造商的研发水平和供应链利润。张娟等（2020）分析了供应商和制造商组成的竞合供应链，针对供应商独立研发创新、供应商和制造商合作研发创新两种创新模式，研究了双方的研发投入博弈、供应商生产新产品时技术创新模式的选择，以及供应商自主创新能力在双方博弈中的作用。单而芳等（2021）以由供应商、制造商、分销商和零售商构成的四级供应链为研究对象， 对供应链上的参与者可能形成的八种创新联盟情形进行分析，发现供应链上所有的参与者均加入创新联盟时该供应链的总收益最大，且采用位置值进行联盟收益分配的方法最具合理性。现有文献大多聚焦在研究纵向供应链中供应商和制造商合作研发，只有较少的文献研究供应商独立开展研发的决策问题。而本文则是从上游供应商的视角出发，研究当下游产品发生变化时，供应商对于新产品零部件的独立自主的研发决策。

Bass（1969）通过对11种耐用品的市场扩散趋势进行研究，提出了只考虑首次购买的扩散模型，即Bass模型。在此基础上，Bass等（1994）将价格和广告因素引入模型，提出了广义的Bass模型（GBM）。许多学者对Bass模型进行研究，把诸多不同的变量引入Bass模型，拓展了模型的应用范围。Debo等（2006）研究新产品和再制造产品组合的集成动态管理，确定了两种产品在产品生命周期中逐渐渗透到潜在市场的扩散路径。Tsai等（2010）放松了传统扩散增长模型中内部影响不变的限制性假设，把价格弹性引入Bass模型，研究液晶市场的演化。Akan等（2013年）运用产品生命周期模型研究了同时销售新产品和再制造产品的制造商的最优定价、生产和库存策略。曾玲（2018）将新产品定价和广告投入水平作为控制变量，建立竞争性新产品扩散控制模型，探讨了广告与价格对竞争性企业产品扩散行为的影响。翟东升（2020）将TRIZ理论的非线性技术演化规律引入专利研发投资的期权博弈模型中，分析了在技术演化时间轴上企业最优的投资时机选择。与上述研究相比，本文中产品价格只随着新产品需求的变化而变化，不是Bass扩散模型中的决策变量。

1 问题描述和模型假设

2 产品的扩散路径

由于潜在市场中产品实际购买比例qo（p）和qn（p）与上游供应商研发决策、新产品未来需求和产品价格有关，不是常数，会影响新产品和现有产品每一期的销售量，进而影响两种产品的扩散过程，使得目标函数式（7）比较复杂，难以求出解析解，所以采用数值仿真的方法研究两种产品扩散路径。本节通过数值仿真分析新产品市场需求和供应商研发决策对现有产品和新产品扩散的影响，并探讨一些参数对产品扩散路径的影响。

参考相关文献中参数设置，本文设置参数如下：1）创新系数α=0.01，模仿系数β=0.2表示产品缓慢扩散，模仿系数β=1表示产品快速扩散，β越大代表产品扩散速度越快。2）资金折现率γ=0.97。3）现有产品的价值δo=1，新产品的价值δn=1+θ，θ=0.135表示新产品与现有产品差异程度小的情况，θ=0.4表示新产品与现有产品差异程度大的情况。4）整个时间周期设定为100，令时期To=10，表示现有产品处于成长期时制造商向市场引入新产品。5）上游供应商研发成本系数k=2。

首先，分析市场上只存在现有产品的情况，研究现有产品在产品生命周期内的扩散，产品实际销售量见图1。市场上只存在现有产品，即下游制造商只向消费者提供现有产品，此时qo（p）=14。在图1（a）中，描述了模仿系数β=0.2时现有产品销售量变化趋势，并且根据销售量区分了单一产品生命周期的四个阶段：导入期、成长期、成熟期和衰退期。在图1（b）中，描述了模仿系数β=1时现有产品销售量变化趋势。比较图1中两幅图可以看到缓慢扩散和快速扩散两种产品扩散过程。快速扩散产品的生命周期更短，在单位时间内产品销售量变化更快，并且销售量的峰值比缓慢扩散产品高很多。所以，在快速扩散产品供应链中的上下游企业更需要做好产品需求的预测工作，要提前规划好产能，保证自身产能能够满足消费者需求。

接下来，研究下游制造商向市场导入新产品，在不同的新产品需求下，新产品和现有产品的联合扩散过程。图2显示了上游供应商在时期To=10选择研发新产品配套零部件，且ξ<0（新产品的需求较小）时，现有产品和新产品的扩散路径。在此产品扩散过程中，时期To=10之前，制造商只向消费者提供现有产品，qo（p）=14；时期To=10之后，制造商向消费者同时提供现有产品和新产品，qo（p）=-ξ4（δn-δo）， qn（p）=14+ξ4（δn-δo）。

在图2中，第一行两幅子图的参数θ=0.135，第二行两幅子图的参数θ=0.4，左边两幅子图的参数β=0.2，右边两幅子图的参数β=1。通过对比可知，新产品的需求较小时（ξ<0），新产品与现有产品的差异程度越大，新产品的销售量就越多，销售峰值越高，现有产品销售量所受影响越大，销售量减少得越多。同时，产品的扩散过程和整個生命周期内产品的销售量变化趋势主要受模仿系数β影响。

图3反映了上游供应商在时期To=10选择研发新产品配套零部件，且ξ>0（新产品的需求较大）时，现有产品和新产品的扩散路径。在此产品扩散过程中，时期To=10之前，下游制造商只向消费者提供现有产品，qo （p）=1/4；时期To=10之后，下游制造商向消费者同时提供现有产品和新产品，由于新产品深受消费者喜爱，新产品的需求较大，qo （p）=0， qn （p）=14+ξ4δn。与图2类似，图3中第一行两幅子图的参数θ=0.135，第二行两幅子图的参数θ=0.4，左边两幅子图的参数β=0.2，右边两幅子图的参数β=1。通过对比可知，新产品的需求较大时（ξ>0），即使下游制造商同时向消费者供应现有产品和新产品，但消费者对新产品更偏好，只选择购买新产品。现有产品没有完整的生命周期，在新产品出现后，被新产品替代而直接消失了，并且新产品的需求较大时，新产品与现有产品的差异程度对新产品的销售量影响不大。

通过图像发现，当上游供应商选择不研发，且新产品未来需求较小时，现有产品仍有完整的产品生命周期。与图2中现有产品的销售量相比，当上游供应商选择不研发时，上游供应商会降低现有产品的零部件价格，使得制造商对现有产品零部件需求增大，减少新产品引入市场对现有产品需求的影响。

当供应商在时期To=10选择不研发新产品配套零部件且新产品需求大时，现有产品和新产品的产品扩散路径与供应商在时期To=10选择研发且新产品需求大时的扩散情况类似，见图3，所以不再赘述。

3 供应商研发决策分析

本节主要探讨新产品导入市场时现有产品所处的产品生命周期阶段、新产品未来的需求、新产品与现有产品的差异程度对上游供应商的研发决策的影响。由于式（7）中的期望利润不方便计算，在本节中上游供应商的利润采用实际利润计算。

首先，研究了当上游供应商选择研发新产品零部件时，新产品导入时现有产品所处的产品生命周期阶段和新产品未来的市场需求对供应商实际利润的影响，见图5。图像中横轴t0表示新产品导入市场的时期To，纵轴ξ表示新产品未来的市场需求，竖轴表示供应商的实际利润。图5中子图（a）模拟参数θ=0.135，β=0.2时，下游制造商在时期To向市场引入新产品，上游供应商选择研发后，时期To和新产品市场需求对供应商实际利润的影响，子图（b）描述的是子图（a）在YOZ平面的投影，展示了新产品导入市场的时间和供应商实际利润之间的关系，不同颜色的曲线代表着不同的新产品需求。比如，子图（b）中上部的红色曲线代表新产品需求较大时（图中0.15<ξ<0.2部分），新产品导入市场的时间与供应商实际利润之间的关系。通过图像发现：（1）当现有产品处于导入期和成长期前端时，下游制造商向市场导入与现有产品差异程度小的新产品，供应商选择研发新产品的零部件，且新产品需求较小时，供应商的利润随着新产品需求的增加而减少。（2）当新产品与现有产品差异程度较小时，供应商选择研发后的利润随新产品需求变化而变化的浮动范围大；反之，差异程度大时，供应商的利润随新产品需求变化而变化的浮动范围小。（3）现有产品快速扩散时，新产品导入的时间处于现有产品的衰退期时，新产品的需求变化对供应商的实际利润影响最大；现有产品缓慢扩散时，新产品导入的时间处于现有产品的成长期，新产品的需求变化对供应商的实际利润影响最大。

其次，探讨了当上游供应商选择不研发新产品零部件时，现有产品所处的产品生命周期阶段和新产品未来的市场需求对供应商实际利润的影响。参数θ=0.4，β=0.2的实际利润变化情况与图6（a）类似，参数θ=0.4，β=1的实际利润变化情况与图6（b）类似。从图像中发现，当上游供应商选择不研发新产品零部件时，供应商的实际利润随着新产品需求的增加而减少。

通过比较图5和图6，研究当现有产品处于不同的产品生命周期阶段时，面对下游制造商导入新产品，上游供应商独立开展的新产品零部件的研发决策。为方便比较两种研发决策下的供应商实际利润，把图5（b）和图6（b）的投影图整合在一起，形成图7（a），同理形成图7中其他子图。图7（a）表示在参数θ=0.135，β=0.2，ξ∈［-0.2，0.2］时，不同的新产品导入市场的时间和供应商实际利润之间的关系，不同颜色的曲线表示不同的新产品需求。在图7中，图像上半部分的橙色区域代表上游供应商选择研发后，新产品导入市场的时间和供应商利润之间的关系；图像下半部分蓝色区域代表上游供应商选择不研发后，新产品导入市场的时间和供应商利润之间的关系。通过图像发现：（1）当新产品与现有产品差异较小时，新产品导入的时间越靠近现有产品生命周期的前端（即成长期），供应商选择研发的利润越高于选择不研发的情况，供应商更愿意选择研发新产品的配套零部件。（2）当新产品与现有产品差异较大时，新产品导入的时间越靠近现有产品生命周期的后端（即衰退期），供应商越愿意选择研发新产品的配套零部件。（3）当新产品的未来需求不确定，且新产品与现有产品的差异小时，上游供应商会选择研发新产品的零部件；反之，当新产品的未来需求不确定，且新产品与现有产品的差异较大时，上游供应商会选择不研发新产品的零部件。（4）当新产品与现有产品差异较大时，新产品的未来需求不确定性越高，上游供应商越可能选择研发新产品的零部件。

这主要是因为新产品与现有产品差异较小时，供应商投入的研发成本较少。现有产品越处于产品生命周期的前端，供应商可以越长时间同时从现有产品和新产品零部件中获益，供应商选择研发的利润高于选择不研发的利润，所以供应商更愿意选择研发。新产品与现有产品差异较大时，供应商投入的研发成本会很高，此时若新产品需求小，则新产品的零部件收益较小，不足以覆盖供应商的研发投入，所以供应商更愿意选择不研发。同时，现有产品越处于产品生命周期的前端，企业研发成本的时间价值越大，对供应商利润影响越大。当新产品的需求不确定性高时，意味着未来新产品也许需求量很大，也许很小。当新产品的需求量很大，且新产品与现有产品差异大时，新产品的价格也高，那么上游企业可以从中获得高額的回报；需求很小时，上游企业的新产品零部件收益很少，但仍然可以从现有产品零部件的销售中获取收益。综合考虑这两种情况，为了未来能获得高额回报的机会，上游企业还是更愿意选择研发，来获得更高的期望利润。

4 总结

本文主要研究了当现有产品处于产品生命周期的不同阶段时，面对下游制造商向市场引入新产品以及新产品未来需求不确定的情况，上游供应商独立开展新产品零部件的研发决策，同时分析了新产品与现有产品的差异、新产品未来的市场需求对供应商研发决策的影响。研究发现：（1）当新产品与现有产品的差异较小时，新产品导入的时间越靠近现有产品生命周期的前端（即成长期），供应商选择研发的利润越高于选择不研发的情况，供应商更愿意选择研发新产品的配套零部件。（2）当新产品与现有产品的差异较大时，新产品导入的时间越靠近现有产品生命周期的后端（即衰退期），供应商越愿意选择研发新产品的配套零部件。（3）当新产品的未来需求不确定，且新产品与现有产品的差异小时，上游供应商会选择研发新产品的零部件；反之，当新产品的未来需求不确定，且新产品与现有产品的差异较大时，上游供应商会选择不研发新产品的零部件。（4）当新产品与现有产品的差异较大时，新产品的未来需求不确定性越高，上游供应商越可能选择研发新产品的零部件。

本文在广义Bass模型的基础上，研究了现有产品和新产品在产品生命周期中逐渐渗透到潜在市场的扩散路径，进而分析了供应商独立开展的新产品零部件研发决策，拓展了供应商研发策略的研究方法，给供应商的研发决策也提供了一些参考。本文假设下游制造商向市场引入新产品，上游供应商同时决定是否进行新产品零部件研发，未来可以考虑探讨随着新产品进入市场，新产品的市场需求逐渐确定，供应商在新产品扩散过程中研发时机的选择。

参考文献：

［1］ BOOZ－ALLEN， HAMILTON. New product management for the 1980s［M］. New York：Booz－Allen & Hamilton，Inc.

［2］ 黄敏镁.基于演化博弈的供应链协同产品开发合作机制研究［J］.中国管理科学，2010，18（6）：155－162.

［3］ 黄波，孟卫东，李宇雨，等.不确定环境下研发联盟成员投资激励机制研究［J］.管理工程学报，2010，24（4）：58－65.

［4］ 吴文清，刘晓英，赵黎明.消费者学习与政府补贴下的制造商－供应商合作研发［J］.系统工程，2015，33（10）：1－7.

［5］ 张华，顾新.合作创新的领导权博弈与利益协调研究［J］.系统工程理论与实践，2018，38（12）：3109－3123.

［6］ 余佳，游达明.考虑风险厌恶特征的供应链竞合模式比较研究［J］.系统工程理论与实践，2019，39（8）：2091－2104.

［7］ 张娟，王子玷月，余菲菲.纵向供应链中新产品技术创新模式选择［J］.管理学报，2020，17（11）：1697－1705.

［8］ 单而芳，吴美慧，吕文蓉，等.基于位置值的四级供应链创新联盟及收益分配［J］.工业工程与管理，2021，26（1）：36－43.

［9］ BASS F M. A new product growth for model consumer durables［J］. Management Science， 1969，15（5）： 215－227.

［10］ BASS F M， KRISHNAN T V， JAIN D C. Why the Bass model fits without decision variables［J］. Marketing Science， 1994，13（3）： 203－223.

［11］ DEBO L G， TOKTAY L B， WASSENHOVE L N V. Joint life－cycle dynamics of new and remanufactured products［J］. Production & Operations Management， 2006， 15（4）：498－513.

［12］ TSAI B H，  LI Y，  LEE G H. Forecasting global adoption of crystal display televisions with modified product diffusion model［J］. Computers & Industrial Engineering， 2010， 58（4）：553－562.

［13］ AKAN M， ATA B， SAVASKAN－Ebert R C. Dynamic pricing of remanufacturable products under demand substitution： a product life cycle model［J］. Annals of Operations Research， 2013， 211（1）：1－25.

［14］ 曾玲.競争性企业产品扩散机理及其仿真分析［D］. 南京：南京邮电大学， 2018.

［15］ 翟东升，李梦洋，何喜军，等.非线性技术演化条件下的专利研发决策研究［J］.中国管理科学，2021，29（12）：168－178.

［16］ NIU B， CHEN K， FANG X， et al. Technology specifications and production timing in a co－opetitive supply chain［J］. Production and Operations Management， 2019， 28（8）：1990－2007.

［17］ YIN S， RAY S， GURNANI H， et al. Durable products with multiple used goods markets： product upgrade and retail pricing implications［J］. Marketing Science， 2010， 29（3）：540－560.