网络外部性下考虑区块链技术采纳的平台供应链决策

高心雨,桂云苗

(安徽工程大学 经济与管理学院,安徽 芜湖 241000)

国家统计局数据显示,2022年全国网上零售额为13.79万亿元,同比增长4%。在平台经济增长过程中,一些商家存在售卖伪劣品行为。为维护消费者权益并赢得消费者信赖,京东、天猫等平台采用区块链技术打击伪劣品。区块链技术具有公开透明、不可篡改、可追溯性等特点[1],能有效提高消费者信任度和验真效率。例如:京东的智臻链防伪追溯平台已经联合NGTC、NJQSIC、GIC等11家黄金珠宝检测机构,为消费者打造放心的黄金珠宝购物环境;天猫国际全球溯源计划利用区块链技术,给每个跨境进口商品打上“身份证”,满足了消费者溯源需求。平台在考虑区块链技术吸引消费者的同时,也要考虑平台网络外部性的影响。平台是一种典型的双边市场,网络外部性是双边市场的重要特征。网络外部性指平台一端的用户数量增加会影响另一端用户的数量[2],即平台供应链中消费者数量增加,会促进更多制造商加入零售平台。以华为云、阿里巴巴等平台为例,平台采纳区块链技术后,消费者数量增加,吸引大量商家入驻并增加了平台供应链的利润。因此,在网络外部性下考虑区块链技术对平台供应链决策具有实际意义。

近年来,区块链技术对供应链决策影响的研究受到越来越多的关注。国内外学者主要关注绿色供应链、供应链金融等方面。Xu等发现,当制造商利用区块链技术产销绿色产品时,零售商和消费者增加对产品信任度的同时制造商也会获得更多的利润[3]。Liu等研究发现,使用大数据和区块链的供应链中各成员可以收获更多的利益[4]。Niu等研究发现,考虑区块链单位成本时,跨国公司会降低使用区块链技术的动机[5]。龚强等发现,当采用区块链技术的企业达到一定数量和质量时,银行可以为企业提供低成本且可行的融资服务[6]。少部分学者研究区块链技术对平台决策的影响。Chio等利用区块链技术帮助平台评估用户风险偏好,通过强调用户的风险态度来确定最佳的按需服务的定价[7]。桂云苗等发现,平台利用区块链技术提高产品的信息披露水平会获取更多利润[8]。

国内外学者研究网络外部性多集中于双边市场定价策略方面。Wei等研究发现,客户网络外部性强度越高,平台吸引顾客数量越多[9]。Kim等探讨网络外部性和技术差距如何影响竞争平台的战略决策[10]。Xu等研究发现,网络外部性会增强消费者的支付意愿,使集资发起人获取更高的利润[11]。李秋香等发现在不同营销策略下,网络外部性在一定范围内与平台和团长的产品需求、定价和利润呈正相关[12]。王玉燕等研究了在网络外部性和公平关切的双重影响下三级ESC的广告、服务与定价决策问题[13]。

通过对上述文献的梳理,在区块链技术对供应链决策的影响文献中,少有文章考虑网络外部性对平台供应链的影响。在平台双边市场相关文献中,较少有文献探讨区块链技术对双边市场影响的研究。基于此,研究网络外部性下区块链技术采纳对平台供应链的决策问题,参考梁喜等的研究[14],考虑区块链技术对消费者信任度和验真效率的影响,引入产品信任度和产品验真时间、真实性等参数,同时考虑网络外部性对平台供应链的影响,进一步引入网络外部性参数。根据平台是否采纳区块链技术分别构建分散决策和集中决策下4种模型,利用博弈论分析不同模型下的最优价格和利润,旨在为区块链技术在平台供应链中的应用提供参考建议。

一、模型描述与假设

(一)模型描述

模型考虑由一个制造商和一个零售平台构成的二级平台供应链。在分散决策时,Stackelberg博弈决策顺序如下:第一阶段,制造商先决策产品的单位批发价格;第二阶段,零售平台决策是否采纳区块链技术以及产品的单位销售价格;第三阶段,消费者对产品进行评估与检验后,决策是否购买该产品。平台供应链决策模型如图1所示。

图1 平台供应链决策模型

(二)基本假设

假设1 在不采纳区块链技术模式下,制造商的单位生产成本为f。在采纳区块链技术后,制造商需收集和整理产品信息,单位生产成本变为F(F>f)。

假设2 产品单位批发价格为w(决策变量),单位销售价格为p(决策变量),考虑平台的有利可图性,故p>w>F>0。

假设3 不采纳区块链技术模式下,消费者验真时间为t;采纳区块链技术后缩短了消费者的溯源时间,此时验真时间变为T(t>T)。

假设4 在不采纳区块链技术模式下,消费者认为产品为正品的概率为k(0

假设5 采纳区块链技术模式下消费者信任度为γ。消费者信任产品时会增加一部分的潜在需求,消费者信任度对产品需求量的影响为R(γ),消费者对产品信任度越高,R(γ)越大,即R(γ)的一阶导数R′(γ)>0,不采纳区块链技术时需求量无额外增加,此时R(γ)=0。

参考颜锦江等关于网络外部性影响的研究[16],网络外部性对市场潜在规模有促进作用,用u表示影响程度。平台供应链中产品需求函数分别如下两种情况。

不采纳区块链技术模式下:

q=(1+u)a-βp-θ(1-k)-λt。

(1)

采纳区块链技术模式下:

q=(1+u)a-βp-λT+R(γ)。

(2)

模型的符号说明见表1。

表1 符号说明

二、模型构建与分析

(一)集中决策

1.不采纳区块链技术模式(D模型)

在不采纳区块链技术模式下进行集中决策时,平台供应链中产品需求函数为式(1),构建该模式下的平台供应链系统利润函数:

πD=(p-f)q。

(3)

2.采纳区块链技术模式(E模型)

在采纳区块链技术模式下进行集中决策时,平台供应链中产品的需求函数为式(2)。进而构建该模式下平台供应链系统利润函数:

(4)

证明:思路同定理1。

(二)分散决策

1.不采纳区块链技术模式(X模型)

在不采纳区块链技术模式下进行分散决策时,平台供应链中产品的需求函数为式(1),制造商和平台的利润函数分别为:

(5)

(6)

由定理3可知,市场潜在规模a增大时,价格以及产品需求量均增加。随着制造商单位生产成本f增加,产品的单位批发价格w和平台的单位销售价格p均增大,但消费者需求量q减小。当消费者对产品的验真时间t增加时,制造商和平台的价格以及产品需求均减小;当消费者倾向于认为产品是伪劣品,即k减小时,制造商和平台的价格以及产品需求也均减小。

由推论3可知,随着制造商单位生产成本f增大,平台、制造商和供应链的利润均减少。这表明产品的生产成本越高,对平台供应链越不利。当市场潜在规模a增大时,平台和制造商的利润均增加。当消费者的验真时间t增加时,制造商和平台利润均减小。当消费者更倾向于认为产品是伪劣品即k减小时,制造商和平台的利润均减少。这也意味着消费者验真时间越长,消费者越怀疑产品真实性,对平台供应链越不利。

2.采纳区块链技术模式(Y模型)

在采纳区块链技术模式下进行分散决策时,平台供应链产品需求函数为式(2),制造商和平台的利润函数分别为:

(7)

(8)

证明:思路同定理3。

在定理4中,平台采纳区块链技术时消费者信任度提升,额外增加了一部分产品的需求量。随着消费者信任度γ增加,产品的价格和需求量均增大。当市场潜在规模a增大时,制造商和平台的价格与产品需求量也均增大。随着制造商单位产品生产成本F增加,产品的批发价格和平台的销售价格均将增大,但产品的需求量将减少。当消费者对产品的验真时间T减少时,制造商和平台的价格以及产品需求量均增加。

证明:思路同推论3。

在推论4中,随着消费者信任度γ增加,制造商和平台的利润均增大。当制造商单位生产成本F增加时,平台和制造商的利润均减少。这意味着消费者信任度越大或产品的生产成本越小,对平台供应链越有利。当市场潜在规模a增大时,平台和制造商的利润均增大。当消费者验真时间T减小时,制造商和平台利润均增大。这表明当平台采用区块链技术时,消费者信任产品,验真时间减少,对平台供应链是有利的。

(三)网络外部性和区块链技术对平台供应链决策的影响

1.网络外部性对平台供应链决策的影响

命题1:产品的最优批发价格和最优销售价格、制造商和平台的最优利润以及平台供应链系统最优利润均随着网络外部性增加而增大。

命题1表明无论平台是否采纳区块链技术,网络外部性u对产品价格或制造商和平台的利润均产生影响,且与他们之间呈正相关关系。即产品价格和平台供应链中各成员利润随着网络外部性u的增加而增大。网络外部性增加使得产品需求量也增大。网络外部性强度增加时,吸引了众多消费者,提高了平台供应链的产品需求量,使得制造商和平台利润都增加,这是符合逻辑的。随着网络外部性强度增加,消费者和制造商之间会彼此影响各自的需求进而影响平台供应链的利润。

2.区块链技术对平台供应链决策的影响

命题2:产品最优需求量、产品的最优批发价格和最优销售价格、制造商和平台的最优利润以及平台供应链系统的最优利润均随着消费者对产品验真时间敏感度的增加而减少。

证明:思路同命题1。

命题3:产品最优需求量、产品最优批发价格和最优销售价格、制造商和平台的最优利润以及平台供应链系统的最优利润均随着消费者对伪劣品敏感度的增加而减少。

证明:思路同命题1。

命题2和命题3表明,平台无论是否采纳区块链技术,当消费者对产品验真时间敏感度λ增加时,制造商和平台的价格和利润以及产品需求量均减少,这表明消费者对产品进行反复检验和评估的行为对平台供应链是不利的。平台不采纳区块链技术时,消费者对伪劣品的敏感度θ增大,产品需求量、价格和平台供应链中各成员的利润均减少。这意味着当消费者极度怀疑产品真实性时,不利于平台供应链的发展。

(四)比较分析

1.X模型与Y模型比较

比较不采纳区块链技术和采纳区块链技术两种模式下制造商、平台以及供应链的产品价格和利润,得出以下命题。

命题4:平台采纳区块链技术时产品的最优批发价格和最优销售价格均大于平台不采纳区块链技术时的价格。

证明:由于wY*-wX*>0,pY*-pX*>0,易证wY*>wX*,pY*>pX*。

由命题4可知,在采纳区块链技术模式下,产品的单位批发价格和销售价格比不采纳区块链技术时价格更高。平台采纳区块链技术时,消费者验真时间缩短;制造商需记录和整理产品生产过程的信息,制造商的单位生产成本增大;消费者信任度提升,产品需求增加。这一系列原因导致平台采纳区块链技术时产品价格的增加。

由命题5可知,平台采纳区块链技术虽能有效鉴别产品真伪,提高消费者信任度,但也需要一定的成本以及制造商的积极参与。从平台供应链系统利润角度考虑,当区块链技术成本小于某一阈值时,平台才会选择采纳区块链技术对产品进行防伪溯源。当制造商单位生产成本变化影响的需求量小于平台采纳区块链带来的产品销售价格变化量时,制造商才愿意参与到区块链技术中,帮助平台记录和整理产品信息。

2.集中决策和分散决策比较

命题6:pX*>wX*=pD*,pY*>wY*=pE*,πD*>πX*,πE*>πY*。

证明:由定理1和3,易知pX*>wX*=pD*。同理,由定理2和4,易知pY*>wY*=pE*,因为πD*-πX*>0,πE*-πY*>0,故πD*>πX*,πE*>πY*。

由命题6可知,不管平台是否采纳区块链技术,只要在相同模式下,分散决策下的产品批发价格都与集中决策下的产品销售价格相等,且两者都小于分散决策下的产品销售价格。集中决策下平台供应链系统利润与分散决策相比更大,这说明分散决策下的平台供应链系统利润没有达到最优。因此,接下来应考虑用契约进行协调,让平台供应链达到帕累托最优状态。

(五)供应链协调分析

在采纳区块链技术模式下,为了使分散决策下平台供应链系统利润达到集中决策水平,实现平台供应链内部双向优化,采用收入共享契约进行协调。即平台将售卖产品获得的收入以一定比例η(收入共享因子)分给制造商。此时,制造商和平台的利润函数分别为:

(9)

(10)

三、数值仿真分析

为进一步验证模型结论的正确性,利用MATLAB进行数值仿真。

(一)网络外部性对决策变量和利润的影响

依据孙中苗等的研究[18],取u∈[0,1],a=100,F=1.2,f=1,k=0.5,t=2,T=1,c=20,β=5,θ=30,λ=40,γ=0.9,R(γ)=40γ2,绘制网络外部性对决策变量和利润的影响图形,如图2—4所示。

图2 网络外部性对价格的影响

图3 网络外部性对制造商和平台利润的影响

由图2—3可知,制造商、平台的价格和利润存在Y模型>X模型。由图4可知,平台供应链系统利润存在如下关系:E模型>Y模型>D模型>X模型。由图2—4可以看出:第一,当平台采纳区块链技术时,无论是制造商和平台的价格还是制造商、平台和供应链的利润均比不采纳区块链技术时更大;第二,无论平台是否采纳区块链技术,集中决策时的平台供应链系统利润都比分散决策时更大;第三,分散决策时制造商的利润始终大于平台的利润,这是因为制造商在平台供应链中占主导地位,网络外部性增加会先影响制造商利润再影响平台利润;第四,无论平台是否采纳区块链技术,制造商和平台的利润均随网络外部性强度增加而增大。由此可见,制造商和平台会分别通过提高产品质量和加强监管力度等手段提升平台供应链利润。

(二)验真时间和伪劣品的敏感度对决策变量和利润的影响

取θ∈[0,40],λ∈[0,40],a=100,F=1.2,f=1,k=0.5,t=2,T=1,c=20,u=0.5,β=5,γ=0.9,R(γ)=40γ2,绘制验真时间和伪劣品的敏感系数对决策变量和利润的影响图形,如图5—8所示。

图5 分散决策下产品批发价格比较

由图5可知,批发价格存在如下关系:Y模型>X模型。由图6可知,平台产品定价一般存在如下关系:Y模型>E模型>X模型>D模型。所以,从图5—6可以看出:第一,产品批发价格和销售价格均随消费者对验真时间和伪劣品的敏感度增加而降低;第二,采纳区块链技术模式下,产品的批发价格和销售价格均高于不采纳区块链技术时的价格;第三,从下降幅度可以看出,相比集中决策,分散决策时价格受到消费者对验真时间和伪劣品的敏感度的影响更大。

图6 4种模型的销售价格比较

由图7可知,制造商和平台的利润存在如下关系:Y模型>X模型。由图8可知,平台供应链系统利润存在如下关系:E模型>Y模型>D模型>X模型。由图7—8可以看出:第一,无论平台采纳区块链技术与否,制造商和平台利润都随消费者对验真时间和伪劣品的敏感度增加而下降,这说明消费者对验真时间和伪劣品敏感性的增加会对平台供应链各成员利润产生影响;第二,采纳区块链技术时,与平台相比,制造商利润增大得更明显,制造商在享有区块链技术带来利润时并没有承担区块链技术的固定成本;第三,采纳区块链技术模式下平台供应链系统利润高于不采纳区块链技术的利润,这意味着消费者对验真时间和伪劣品敏感度的减少有利于平台供应链的发展。

图7 分散决策下制造商和平台利润比较

图8 4种模型的平台供应链系统利润比较

(三)信任度对决策变量和利润的影响

取γ∈[0,1],a=100,F=1.2,f=1,k=0.5,t=2,T=1,c=20,u=0.5,β=5,θ=30,λ=40,R(γ)=40γ2,绘制信任度对决策变量和利润的影响图形,如图9—10所示。

图9 消费者信任度对价格的影响

由图10可知,供应链利润存在如下关系:E模型>Y模型。由图9—10可知:第一,当平台采纳区块链技术时,产品的批发价格和销售价格均随消费者对产品信任度的增加而增大;第二,随着消费者对产品信任度的增加,制造商和平台利润以及平台供应链系统利润均增大。这说明当消费者对产品非常信任时,消费者更愿意购买该产品,平台供应链利润也因此增加。

图10 消费者信任度对利润的影响

(四)验证收入共享契约的有效性

下面验证收入共享契约的有效性,参考卢亚丽等的研究[19],取η∈[0,1],a=100,F=1.2,f=1,k=0.5,t=2,T=1,c=20,u=0.5,β=5,θ=30,λ=40,γ=0.9,R(γ)=40γ2,分析采纳区块链技术模式下契约协调前后供应链成员收益的变化关系,具体如表2所示。

表2 平台供应链契约协调结果

从表2中供应链成员收益变化可知,契约协调模型的平台供应链系统利润高于分散决策模型的利润。为实现平台供应链协调,设计收入共享契约。当0.50<η<0.75时,协调后的制造商和平台利润相比协调之前均有所提升,并且协调后平台供应链系统利润等于集中决策下平台供应链系统利润,故收入共享契约使平台供应链各成员实现帕累托改进。

四、结论

互联网技术的飞速发展使得区块链技术应用于平台供应链成为大势所趋。在考虑平台网络外部性的同时,采纳区块链技术是提高平台供应链效益的重要手段。因此,在考虑网络外部性下,根据平台是否采纳区块链技术分别建立在集中决策和分散决策下的4种模型,并对比分析4种模型下的平台供应链中各成员的最优定价和利润。在此基础上,设计收入共享契约来实现平台供应链协调,并通过数值仿真得到相关研究结论。第一,无论平台是否采纳区块链技术,网络外部性对产品的价格和需求以及制造商、平台和供应链的利润均产生影响。第二,集中决策的销售价格与分散决策的产品批发价格相同。与集中决策相比,分散决策下的产品销售价格较大,平台供应链系统利润较小。第三,随着消费者对产品检真时间和伪劣品的敏感度增大,产品的价格和需求以及制造商、平台和供应链利润都将减小。但消费者信任度增加时,产品的价格和需求以及制造商、平台和供应链的利润均增加。第四,当区块链技术成本小于某一阈值时,采纳区块链技术模式下平台供应链系统的利润高于不采纳区块链技术的利润。

根据以上结论,得到5条管理启示。第一,制造商应与平台一起采取措施来增大网络外部性强度。平台可以利用区块链技术,对产品进行验真,从而提高消费者黏性和信任度。制造商可以通过改善产品质量和完善售后服务等措施,增大消费者数量,从而实现平台供应链上各方收益的增加。第二,平台应积极鼓励制造商参与使用区块链技术。采纳区块链技术所带来的增益是双向的,所以平台在考虑利用区块链技术的同时,应积极吸引制造商参与其中。比如,平台可采用收入共享的方式促进制造商的积极性,使其愿意主动地提高产品质量和收集整理产品生产信息。第三,制造商和平台应建立长期合作关系来应对复杂的社会环境。现如今,平台经济迅速发展,平台供应链中各节点企业应考虑整体利益,在合作中实现共同发展。第四,平台在对区块链技术进行选择时,应先慎重考虑再做决策。平台采用区块链技术是需要成本的,应从供应链系统利润的角度,考虑是否采纳区块链技术对产品进行防伪溯源。

基于内容分析的有限性,未来研究应在以下几个方面进行拓展:考虑多个平台间竞争的情形;探讨有关区块链技术的动态投资决策;深入细分销售渠道或消费者类型。