考慮產品替代的競爭供應鏈物流外包決策

戴雙雙++張榮 +劉斌

DOI：10.13340/j.jsmu.2017.03.013

文章編號：1672-9498（2017）03007207

摘要：為研究考慮產品替代的競爭供應鏈物流外包決策，在雙寡頭競爭環境下，構建以兩家制造商為主導的兩條相互競爭的供應鏈模型，應用博弈論研究第三方物流（3PL）服務商的低成本效應和雙重邊際效應對供應鏈物流外包決策的影響，并給出最優物流策略建議。研究表明：3PL服務商的低成本效應和雙重邊際效應平衡的結果決定是否引入3PL服務商；產品替代性對供應鏈物流外包決策有重要影響；產品替代性越高，3PL服務商的低成本效應和雙重邊際效應對供應鏈的影響越小。通過數值算例對結論進行驗證。

關鍵詞：

物流策略； 博弈論； 產品替代； 低成本效應； 雙重邊際效應

中圖分類號： F274

文獻標志碼： A

Abstract：

In order to study logistics outsourcing decisions of competing supply chains considering product substitution， the model of two competing supply chains is developed， where two supply chains are dominated by two manufacturers respectively in the duopoly competition environment. The low cost effect and double marginal effect of 3rdParty Logistics （3PL） providers on logistics outsourcing decisions are studied by the game theory， and the optimal logistics strategy is given. Results show that： the balanced result between the low cost effect and the double marginal effect decides whether or not introducing 3PL providers； the logistics outsourcing decision is greatly influenced by product substitution； the higher the product substitution， the smaller the low cost effect and the double marginal effect of 3PL providers. The conclusions are verified through numerical examples.

Key words：

logistics strategy； game theory； product substitution； low cost effect； double marginal effect

0引言

隨著行業不斷走向成熟，市場上的產品趨于同質化，行業內企業之間的競爭加劇，處于寡頭地位的企業也面臨著嚴峻的競爭壓力，例如伊利與蒙牛、百事可樂與可口可樂、格力與美的等寡頭之間一直處于激烈的競爭狀態。作為企業價值鏈的基礎活動，物流是企業取得競爭優勢的關鍵。我國第三方物流（3PL）服務市場已趨于成熟，且物流外包作為企業整合資源的重要手段，國內許多企業選擇將物流業務委托給3PL服務商。目前，國美、蘇寧、沃爾瑪等一些寡頭企業，均將主要物流業務外包給3PL服務商。3PL服務商作為物流提供方，與物流需求方之間是一種長期互利的戰略合作伙伴關系[1]，企業如何選擇3PL服務已成為國內外學者研究的熱點。ANDERSON等[2]分析了供應鏈分散與垂直集成兩種情況下，不同價格競爭水平對供應鏈成員利潤的影響。LU等[3]考慮知識轉移成本和企業物流運作能力兩個因素，建立了供應鏈物流模式的決策模型，發現當知識轉移成本較低且企業物流運作成本較低時，企業更偏向于選擇物流外包。ZHANG等[4]和謝天帥等[5]從不同角度研究了單條供應鏈中3PL服務商的定價問題。公彥德等[6]在3PL服務商參與的閉環供應鏈系統中，研究了制造商與零售商之間分攤的正向與逆向物流費用比對供應鏈節點企業利潤的影響，并分析了非合作博弈的外包策略及步驟。陳曉旭等[7]考慮到零售商的訂購量對產品批發價格和物流服務價格同時具有敏感性，運用博弈理論研究了一個零售商主導下物流外包的供應鏈中各方的最優決策。

市場中所銷售的產品大多存在一定的替代性，這在一定程度上決定了企業競爭的存在。ZHANG等[8]、HSIEH等[9]和顏波等[10]的研究表明，在競爭供應鏈中，產品替代度對供應鏈的渠道結構和穩定性具有重要影響。此外，顏波等[11]的研究表明，產品替代度會影響物流服務質量。因此，要研究替代性市場競爭供應鏈的決策問題，有必要考慮產品之間的相互替代程度。之前，對替代性市場競爭環境下的物流外包策略研究大多將產品視為同質化產品，忽視了產品替代性對供應鏈物流外包決策的影響。以往對企業物流外包決策的研究中，主要集中在3PL服務商的物流服務價格和服務水平方面[1213]，很少有學者研究3PL服務商的低成本效應和雙重邊際效應對供應鏈物流外包決策的影響。值得注意的是，供應鏈引入3PL服務商不僅會帶來低成本效應，同時也會帶來雙重邊際效應，這兩種效應對供應鏈及節點企業的利潤具有重要影響[14]。

基于以上分析，本文構建由寡頭制造商主導的競爭供應鏈模型。該模型考慮產品替代性因素，分析3PL服務商的低成本效應和雙重邊際效應對供應鏈決策的影響，并給出供應鏈物流外包決策的建議。endprint

1模型描述和假設

考慮制造商為主導者的寡頭市場的特點，寡頭制造商通過專營銷售渠道進行產品銷售，構建以寡頭制造商為主導者、其他成員為從屬者的兩條競爭供應鏈，見圖1。

若市場存在的具有一定可替代性的產品1和2分別由寡頭制造商M1和M2生產，M1（M2）將其生產的產品1（產品2）以單位批發價w1（w2）批發給零售商R1（R2），零售商R1（R2）再將產品1（產品2）以單位零售價p1（p2）銷售給最終消費者。R1和R2分別作為制造商M1和M2的專營零售商，不存在交叉采購產品1和2的情況。根據公彥德等[6]的研究并結合實際情況，設定產品從制造商到銷售終端的物流費用全部由零售商承擔。零售商可以選擇自營物流，也可將物流外包給3PL服務商。如果零售商選擇自營物流，則單位產品的物流成本費用為ce；若零售商將物流外包給3PL服務商，則零售商向3PL服務商支付的單位產品的物流服務費用為mi（i=1，2）；3PL服務商的物流服務邊際成本為cf（0

為方便研究，忽略生產成本和銷售成本的影響。假設兩條供應鏈對市場的影響力相同，供應鏈成員之間信息是相互對稱的，供應鏈的參與者均為獨立決策者，風險為中性的且完全理性，并以自身期望收益最大化為目標。

結合文獻[14]和[15]，設定產品的市場需求函數與產品可替代性相關，與自身產品售價成反比，與競爭產品售價正相關，則產品的市場需求函數為

qi=Q0-α（pi-θpj）， i=1，2； j=3-i （1）

式中：Q0為產品的最大市場需求量；q1，q2分別為產品1和2的實際市場需求量；α（α>0）為消費者對Ri所售產品價格的敏感系數；θ（0≤θ<1）為產品的可替代性，表示當某一產品價格變化時，另一產品對該產品的替代性，θ值越大可替代性越強，θ=0表示產品完全不可替代，θ→1表示產品1與2完全可替代。由于產品的市場需求量總是大于等于零的，因此qi≥0，i=1，2。

1.1競爭供應鏈自營物流模式

由寡頭制造商主導的兩條競爭供應鏈均采用自營物流模式時，零售商、制造商和供應鏈的期望收益分別為

πRRRi=（pi-wi-ce）（Q0-α（pi-θpj）），

i=1，2； j=3-i （2）

πRRMi=wi（Q0-α（pi-θpj）），

i=1，2； j=3-i（3）

πRRSi=πRRRi+πRRMi （4）

處于主導地位的制造商根據市場預測及競爭對手的反應確定產品批發價格，兩零售商根據批發價及競爭對手的反應確定產品最終零售價。采用逆向求解方式，兩零售商基于產品價格進行競爭，依據Bertrand博弈理論，在給定wi的情況下，令πRRRipi=0求出零售商Ri的產品零售價為

pi=（2+θ）Q0+2α（ce+wi）+αθ（ce+wj）α（4-θ2），

i=1，2； j=3-i （5）

將式（5）代入式（3）中，令πRRMiwi=0，可求出制造商Mi的最優定價：

wRR*i=（2+θ）（Q0-α（1-θ）ce）α（4-θ-2θ2），

i=1，2 （6）

將wRR*i代替式（5）中的wi，求出零售商Ri的最優定價：

pRR*i=2（3-θ2）Q0+α（2-θ2）ceα（2-θ）（4-θ-2θ2），

i=1，2（7）

將pRR*i和wRR*i代入式（2）～（4）中，求出零售商、制造商和供應鏈的最優收益，見表1。

1.2競爭供應鏈物流外包模式

考慮兩條供應鏈都采用物流外包模式，則零售商、制造商、3PL服務商和供應鏈的期望收益分別為

πLLRi=（pi-wi-mi）（Q0-α（pi-θpj）），

i=1，2； j=3-i（8）

πLLMi=wi（Q0-α（pi-θpj）），

i=1，2； j=3-i（9）

πLLLi=（mi-cf）（Q0-α（pi-θpj）），

i=1，2； j=3-i（10）

πLLSi=πLLRi+πLLLi+πLLMi， i=1，2（11）

在3PL服務商參與的競爭供應鏈中，同樣是兩制造商先決定各自產品的最優批發價，3PL服務商根據訂購量決定最優物流服務價格，零售商根據競爭對手的反應、產品批發價和物流服務價決定產品的零售價。同理，采用逆向求解法，可求出零售商、制造商、3PL服務商和供應鏈的最優定價和最優收益，見表1。

2競爭供應鏈的物流模式分析

2.13PL服務商的低成本效應和雙重邊際效應對供應鏈的影響

根據表1中物流外包和物流自營情況下的最優收益，可得

X∈{R，M，S}，如果cf滿足cf≤ΔX

ΔX=-（KX-1）Q0α（1-θ）-ce+ce，

X∈{R，M，S}

KR=16-2θ-18θ2+θ3+4θ48-9θ2+2θ4

KM=KR8-9θ2+2θ416-17θ2+4θ4

KS=KR2（3-θ2）（8-9θ2+2θ4）112-154θ2+63θ4-8θ6

在供應鏈的物流外包決策中，ΔX是一個重要的參數，與3PL服務商為供應鏈成員帶來的低成本效應和雙重邊際效應有關。為進一步分析3PL服務商帶來的低成本效應和雙重邊際效應對供應鏈成員的影響，參考文獻[14]中的假設：當mi=cf時，認為供應鏈僅受3PL服務商帶來的低成本效應的影響；當mi=ce時，認為供應鏈僅受3PL服務商帶來的雙重邊際效應的影響。

根據表1中物流自營和物流外包情況下零售商、制造商和供應鏈的最優收益的表達式，可得

πLL*Xi=1KX2Q0-α（1-θ）cfQ0-α（1-θ）ce2πRR*Xi，

X∈{R，M，S}；i=1，2 （12）

商所帶來的低成本效應和雙重邊際效應相等，物流外包使供應鏈成員（或供應鏈）的收益既不增加也不減少。當cf<ΔX時，3PL服務商所帶來的低成本效應大于雙重邊際效應，物流外包使供應鏈成員（或供應鏈）的收益增加。當cf>ΔX時，3PL服務商所帶來的雙重邊際效應大于低成本效應，物流外包使供應鏈成員（或供應鏈）的收益減少。

推論2ΔX（X∈{R，M，S}）是3PL服務商帶來的低成本效應與雙重邊際效應平衡的結果。

通過比較ΔR，ΔM和ΔS的大小，可得ΔR<ΔM<ΔS。當0<ΔR<ΔM<ΔS

圖3cf取值區間

推論3（1）若3PL服務商的成本cf在區間（0，ΔR]內，供應鏈引入3PL服務商使零售商、制造商和供應鏈的收益都增加，零售商應當將物流外包給3PL服務商。

（2）若3PL服務商的成本cf在區間（ΔR，ΔM]內，供應鏈引入3PL服務商使制造商和供應鏈的收益增加，但使零售商收益減小，零售商更傾向于選擇自營物流。若采取適當的供應鏈協調機制，為零售商提供不少于πRR*Ri-πLL*Ri的收益補貼，零售商可能會選擇將物流業務外包給3PL服務商。

（3）若3PL服務商的成本cf在區間（ΔM，ΔS]內，供應鏈引入3PL服務商使供應鏈整體的收益增加，但使零售商和制造商的收益減少，此時零售商不會將物流業務外包，若采用適當的供應鏈協調機制，零售商可能會將物流業務外包給3PL服務商。

（4）若3PL服務商的成本cf在區間（ΔS，ce]內，物流業務外包使零售商、制造商和供應鏈收益都減少，供應鏈應當選擇自營物流。

2.2產品替代性對供應鏈決策的影響

供應鏈1與2具有對稱性，以下的研究僅針對供應鏈1進行分析。

由于rX1θ<0，（1/X1）θ<0，X∈{R，M，S}，則隨著θ增大，rX1和1/X1的值均逐漸減小，由此可得出推論4。

推論4隨著產品替代性θ的增大，3PL服務商帶來的低成本效應和雙重邊際效應對零售商、制造商和整個供應鏈收益的影響逐漸減小。

當θ1（=0.87）≤θ<1時1/X1≤1，對任意cf∈（0，ce）有rM1>1，則rM1>1/M1；當θ2（=0.82）≤θ<1時1/S1≤1，對任意cf∈（0，ce）有rM1>1，則rS1>1/S1。

綜合分析產品替代性及3PL服務商的低成本效應和雙重邊際效應對供應鏈物流外包決策的影響，比較不同θ和cf取值下rR1與1/R1的大小，可以得出推論5.

推論5（1）對于零售商，當0≤θ<1時：若01/R1，此時πLL*R1>πRR*R1，零售商的最優物流策略為物流外包；若0<ΔR

（2）對于制造商，當θ1≤θ<1時，對任意cf∈（0，ce）有rM1>1/M1，此時πLL*M1>πRR*M1，物流外包使制造商的最優收益增加。當0≤θ<θ1時：若01/M1，此時πLL*M1>πRR*M1，物流外包使制造商的最優收益增加；若0≤ΔM

（3）對于供應鏈，當θ2≤θ<1時，對cf∈（0，ce）有rS1>1/S1，此時πLL*S1≥πRR*S1，物流外包使整個供應鏈的最優收益增加。當0≤θ<θ2時：若01/S1，此時πLL*S1>πRR*S1，物流外包使整個供應鏈的最優收益增加；若0<ΔS

表2給出不同cf和θ取值范圍內，從零售商、制造商和整個供應鏈的角度考慮所應選擇的最優物流模式。

通過表2可看出，從不同角度考慮供應鏈的最優物流決策，零售商、制造商和整個供應鏈的最優物流決策存在不一致的情況，物流外包使制造商和整個供應鏈收益增加時，零售商的收益可能減少，若零售商選擇自營物流，制造商可能更愿意與物流外包的零售商合作。因此，供應鏈的物流外包決策可能會影響供應鏈的穩定性。

3算例分析

通過算例進一步分析產品可替代性及3PL服務商帶來的低成本效應和雙重邊際效應對供應鏈最優收益及物流決策的影響。設產品的需求函數為qi=100-10（pi-θpj）（i=1，2；j=3-i），零售商自營物流成本ce=10。

3.1低成本效應和雙重邊際效應的分析

取θ=0.45可求得ΔR=2.88，ΔM=7.45，ΔS=8.26。

當cf=ΔR=2.88時，可求得πLL*R1=πLL*R2=πRR*R1=πRR*R2=27.53。

當cf=ΔM=7.45時，可求得πLL*M1=πLL*M2=πRR*M1=πRR*M2=58.17。

當cf=ΔS=8.26時，可求得πLL*S1=πLL*S2=πRR*S1=πRR*S2=85.68.

使3PL服務商的物流服務成本cf從0增加到10，圖4～6分別給出了物流外包和物流自營情況下零售商、制造商和供應鏈收益的函數圖像。通過圖4～6可以看出，隨著cf的增大，物流外包給零售商、制造商和供應鏈帶來的收益逐漸減少。當cf>2.88時，物流外包將使零售商的收益減少；當cf>7.45時，物流外包將使制造商的收益減少；當cf>8.26時，物流外包將使整個供應鏈的收益減少。

由表3可以看出：隨著產品替代性的提高，物流外包使零售商的收益損失增大，使制造商和整個供應鏈的收益損失先增大后減??；當產品具有較強的替代性時，物流外包時制造商和整個供應鏈的收益大于物流自營時的收益。

在產品替代性及3PL服務商低成本效應和雙重邊際效應的共同影響下，θ∈[0，1.0）時ΔX（X∈{R，M，S}）關于θ的函數圖像見圖7，虛線、點劃線

和實線曲線分別為ΔR，ΔM和ΔS的函數圖像。ΔX（X∈{R，M，S}）關于θ的曲線將0

通過計算可得θ和cf的取值在曲線ΔX（X∈{R，M，S}）上時，rXi=1/Xi（i=1，2），此時πLL*Xi=

πRR*Xi；在區域Ⅰ內，rRi>1/Ri（i=1，2），此時

πLL*R1=πLL*R2>πRR*R1=πRR*R2；在區域Ⅰ和Ⅱ內，rMi>1/Mi（i=1，2），此時πLL*M1=πLL*M2>πRR*M1=πRR*M2；在區域Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ內，rSi>1/Si（i=1，2），此時πLL*S1=πLL*S2>πRR*S1=πRR*S2；在區域Ⅳ內，rXi<1/Xi（i=1，2），此時πLL*Xi<πRR*Xi，即對于Xi，當3PL服務商帶來的低成本效應大于雙重邊際效應時，物流外包將使Xi的收益增加，當低成本效應小于雙重邊際效應時，物流外包將使Xi的收益減少。

從圖7可看出，隨著產品替代性θ的增加，ΔR的值逐漸減小，說明隨著產品替代性增強，零售商選擇物流外包時對3PL服務商的要求會更加苛刻。當產品可替代性非常高時，物流外包將使制造商和供應鏈的收益增加，但使零售商的收益減少，零售商會選擇自營物流，此時作為主導者的制造商可能更傾向于選擇與物流外包的零售商合作，供應鏈存在不穩定性。制造商作為供應鏈的主導者，在做決策時應考慮零售商的利益，采用適當的供應鏈協調機制來協調各方的利益，促使整個供應鏈獲得最大收益。

4結束語

在產品替代性及第三方物流（3PL）服務商帶來的低成本效應和雙重邊際效應的共同影響下，供應鏈的物流外包決策不僅受3PL服務商的低成本效應和雙重邊際效應的影響，同時也受產品替代性的影響。產品替代性越高3PL服務商的低成本效應和雙重邊際效應對供應鏈及其成員的影響越小。3PL服務商的低成本效應與雙重邊際效應平衡的結果，決定了供應鏈的最優物流策略。當產品替代性非常高時，兩條供應鏈之間的競爭更為激烈，使得供應鏈的效率更高，從而弱化了雙重邊際效應的影響，這時供應鏈將物流業務外包給3PL服務商有利于提高制造商和供應鏈的整體收益。由此可見，在進行供應鏈物流外包決策時產品替代性是不可忽視的重要影響因素，且受3PL服務商帶來的雙重邊際效應影響，并非3PL服務成本低于自營物流成本時，物流外包就有利于供應鏈（鏈上成員）收益的增加。在制造商為供應鏈主導者時應考慮零售商的收益，物流外包使制造商和整個供應鏈收益增加，但使零售商收益遭受損失，此時應適當采取供應鏈協調機制，促使零售商將物流外包給3PL服務商，以使制造商（整個供應鏈）獲得更多收益并保證供應鏈的穩定性。研究結論可為替代性產品市場企業的物流外包決策提供實踐指導，同時也為非對稱供應鏈情況下和多條供應鏈競爭環境下的供應鏈物流外包決策研究提供參考。

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（編輯趙勉）endprint