考慮公平關切的航運物流區塊鏈平臺定價策略與契約協調

陳燕婷，李登峰

(1.福州大學 經濟與管理學院，福建 福州 350108；2.電子科技大學 經濟與管理學院，四川 成都 611731)

航運物流業需要加快實現數字化轉型發展，形成 “一站式”服務的新趨勢[1]。目前，許多航運物流企業正積極應用區塊鏈技術作為底層架構構建物流平臺，利用區塊鏈技術的去中心化、不可篡改、可追溯、集體維護、公開透明等特點[2]，解決航運物流中的物流信息不透明、物流貨品難溯源、物流信息的真實性難驗證等問題。作為航運物流重要環節的貨代公司也試圖應用區塊鏈技術來構建航運物流區塊鏈平臺去應對日益激烈的競爭。近年來，國內外學者對區塊鏈技術在供應鏈中的應用展開了廣泛的研究。Yadav 等[3]調查印度的農業供應鏈在應用區塊鏈技術時遇到的重大障礙，并使用ISM-DEMATEL方法進行建模。結果發現，政府監管缺失和農業利益相關者對使用區塊鏈缺乏信任是印度農業供應鏈采用區塊鏈時遇到的重要障礙。Zhong 等[4]研究集裝箱航運公司在集裝箱航運業應用區塊鏈技術時該如何決策的問題，研究結果可為集裝箱航運公司在區塊鏈引入初期提供決策建議。Orji 等[5]提出影響貨運物流行業應用區塊鏈技術的關鍵因素：技術-組織-環境 (TOE) 的理論框架，并使用網絡分析方法 (analytic network process, ANP) 對其進行優先排序。Liu 等[6]研究綠色農產品供應鏈中的投資決策與協調問題，研究發現區塊鏈成本要在一定的范圍內才會使供應鏈成員獲益。張令榮等[7]以政府投資構建區塊鏈技術應用平臺為背景，考慮政府補貼政策對供應鏈成員的影響，并考慮了區塊鏈平臺建設成本、應用成本對供應鏈的影響。

雖然已經有許多關于區塊鏈技術在供應鏈相關領域應用的研究，但其研究的前提假設條件為決策者是完全理性的，即決策者都以追求自身的利益最大化為目標。但決策者在實際生活中作出的決策不一定完全理性，因為他們在決策過程中除了關注自身的利益是否最大化，還會關注供應鏈中的其他參與者的利潤分配是否公平[8]。若決策者發現供應鏈上的利潤分配有失公平時，也許會采取損害自身利益的方式進行惡意競爭。因此，將公平關切理論引入到區塊鏈技術應用下的航運物流供應鏈研究非常有必要。關于決策者的公平關切行為對供應鏈的影響，學術界早已展開廣泛的討論。杜少甫等[9]使用Nash 討價還價博弈對零售商的公平關切行為進行討論。周艷菊等[10]對零售商考慮公平關切下的低碳供應鏈的“廣告合作-減排成本分擔”的契約協調所帶來的影響進行研究。李重蓮等[11]討論消費者渠道偏好下的雙向公平關切的問題。姜寶等[8]以航運供應鏈為研究對象，討論船公司進行品牌價值建設時的公平關切行為所帶來的影響。王玉燕等[12]以制造商和電商平臺為研究對象，討論電商平臺的公平關切行為對低碳E-閉環供應鏈的影響，并提出“收益共享聯合雙成本共擔”契約實現協調。

綜上所述，目前已有很多關于公平關切的供應鏈協調的研究，但鮮有文獻涉及供應鏈成員投資應用區塊鏈技術時所存在的公平關切問題。例如，若貨代公司構建航運物流區塊鏈平臺并投入使用時,“公平關切”必然會影響貨代公司的決策和收益。因為航運物流區塊鏈平臺的構建與應用需要投入巨大的區塊鏈成本。巨大的區塊鏈成本投入和船公司的“搭便車”會使貨代公司無法完全理性作出決策，他會關注構建航運物流區塊鏈平臺時的投資與回報的公平問題，尤其是與上游船公司進行利潤分配時存在的利益沖突，這將會對航運供應鏈中的成員和整體的最優決策造成影響?；诖?，本文借鑒姜寶等[8]的研究思路，以貨代公司投資構建航運物流區塊鏈平臺并投入應用為背景，討論航運物流區塊鏈平臺的公平關切行為對“船公司-航運物流區塊鏈平臺 (貨代公司) ”的航運供應鏈的影響。同時，為促進航運供應鏈中成員的合作共贏，進一步設計收益共享和區塊鏈成本共擔的契約來協調航運供應鏈，以期研究結論可為貨代公司投資構建航運物流區塊鏈平臺的具體實踐提供一定的指導。

1 問題描述與基本假設

1.1 問題描述

本文以“船公司-航運物流區塊鏈平臺 (貨代公司) ”組成的兩級航運供應鏈為研究背景。當貨代公司投資構建航運物流區塊鏈平臺并應用時，代替了原有貨代公司的功能，成為航運供應鏈的中心環節。航運物流區塊鏈平臺的應用可為托運人和船公司提供更加智能化的服務。例如，航運物流區塊鏈平臺接收到托運人的貨運訂單后，可根據托運人的需求自動匹配合適的船公司預定艙位，船公司再根據托運人的需求信息發放合適的艙位給航運物流區塊鏈平臺。然而，航運物流區塊鏈平臺的投資和應用，需要貨代公司投入巨大的區塊鏈成本。因此，航運物流區塊鏈平臺不僅僅只關注航運供應鏈整體利潤的增加，還會關注供應鏈整體利潤分配的公平性。

1.2 基本假設

1) 假定船公司是航運供應鏈的主導者，航運物流區塊鏈平臺 (貨代公司) 是航運供應鏈的追隨者。

2) 航運物流區塊鏈平臺以海運運費w獲得船公司的航運服務，再向托運人提供總運費報價p。

3) 根據價值共創理論，航運物流區塊鏈平臺的應用在一定程度上提升了平臺價值。那么，平臺價值具體可體現為消費需求增加 (如托運人因物流信息的透明度和安全性增加了寄送貨物的數量) 和企業邊際利潤的提高。借鑒姜寶等[8]的研究，平臺的價值提升可設為hθ ，h表 示價值提升率，且h絕對值相對較??； θ 是航運物流區塊鏈平臺的應用價值。平臺可向船公司收取平臺使用費cbf。航運物流區塊鏈平臺的成本包括如下。1) 單位運營成本 φcft，其中， φ 為成本優化系數，即區塊鏈平臺的智能合約、數字認證及分布式賬本等功能提高了運營效率。2) 航運物流區塊鏈平臺的區塊鏈建設成本。借鑒姜寶等[8]研究，區塊鏈成本可設為，其中，β(β＞0)是構建航運物流區塊鏈平臺的成本系數，包括區塊鏈技術提供的數據存儲、驗證和提供透明化物流信息成本及區塊鏈平臺的維護成本。船公司的成本包括單位運營成本 φcst和支付給貨代公司的平臺使用費cbs，并包括利用區塊鏈技術的優勢獲取真實有效的市場信息及智能化單據，高效完成物流業務交易。由于本文只分析航運物流區塊鏈平臺和一個船公司作為平臺的參與者及使用者，暫不考慮其他參與者，故此處設cbf=cbs。

4) 借鑒姜寶等[8]對航運市場供需的假定，本文設航運市場的基礎需求為k， α 為市場總需求對航運物流區塊鏈平臺提供的價值 θ 變化的敏感系數，它反映了托運人的消費偏好。市場總需求為

1.3 利潤函數

船公司的利潤函數為

航運物流區塊鏈平臺的利潤函數為

2 模型的構建與求解

2.1 集中決策

航運物流區塊鏈平臺的應用加強了與船公司之間的合作，可看成一個航運供應鏈整體，形成集中決策。集中決策下的航運供應鏈的總體利潤為

對πsc分 別 關 于 θ 和p求 二 階 偏 導 數，當2β-(α+h)2＞0 時，πsc是 θ和p的嚴格聯合凹函數，存在唯一的 θ?和p?使 得πsc取得極大值π?sc。

對πsc分 別 關 于 θ和p求一 階 偏 導 數并 令 其等 于零，得

聯立方程組，解得

把式 (5) 和式 (6) 分別代入式 (1) 和式 (4)，可得

2.2 公平中性下的分散決策

在分散決策下，船公司和航運物流區塊鏈平臺之間博弈過程是典型的完全信息動態博弈。采用逆向歸納法依次求解平臺和船公司的均衡策略，用上標n 表示，求解可得

推論1

推論1 表明，在分散決策下，船公司利用在航運供應鏈主導權的優勢，在供應鏈中獲得較多的利潤，而航運物流區塊鏈平臺因在決策中是跟隨者，所以獲得較少的利潤。這說明在航運物流供應鏈中依然存在“誰主導系統，誰的利潤大”的結論，這與傳統供應鏈的研究結論一致[12]。而船公司和航運物流區塊鏈平臺利潤分配不公也是導致其在決策時會產生公平關切心理特征的主要原因。

2.3 航運物流區塊鏈平臺公平關切下的分散決策

航運物流區塊鏈平臺具有公平關切行為決策目標是公平效用Uf最大化，而船公司是公平中性，決策目標依然為利潤πs最大化。由推論1 可知，只需考慮航運物流區塊鏈平臺劣勢不公平情境，用上標b 表示。借鑒Fehr 等[13]的研究，船公司的效用函數仍為式 (2)，航運物流區塊鏈平臺的效用函數為

其中， λ (λ＞0) 是航運物流區塊鏈平臺的公平關切系數，表示航運物流區塊鏈平臺的公平關切程度。仍然采用逆向歸納法求解，可得

3 均衡結果分析

命題1

命題1 表明，集中決策能使航運物流區塊鏈平臺發揮最大價值。同時也表明隨著托運人的敏感系數增大，貨代公司會增加對航運物流區塊鏈平臺的投資來提高航運物流區塊鏈平臺的價值，而隨著區塊鏈成本的增加，也會使航運物流區塊鏈平臺的價值隨之減少。

命題2

命題2 說明，航運物流區塊鏈平臺的公平關切行為會降低海運運費。隨著公平關切程度提高，船公司傾向于保持相對較低海運運費。這說明航運物流區塊鏈平臺越關注公平，船公司作出的決策就越保守。

命題3當 α (h+α)＞β 時，p?＞pb?=pn?；當α(h+α)＜β 時，p?＜pb?=pn?。

命題3 表明，航運物流區塊鏈平臺的公平關切行為對總運費不產生影響。那么，從托運人的角度出發，航運物流區塊鏈平臺的公平關切行為不會對托運人的運費支出成本產生影響。在集中決策下，總運費的價格與區塊鏈成本系數 β(β＞0) 、托運人的消費偏好 α 、平臺價值提升率h之間的關系密切相關。

命題4

命題4 表明，若航運物流區塊鏈平臺的應用能夠促使航運供應鏈上下游企業形成縱向聯盟 (集中決策) 時，市場總需求會逐步提高。與公平中性的分散決策相比，當航運物流區塊鏈平臺具有公平關切行為時，市場總需求不會改變。

命題5

命題5 表明，航運物流區塊鏈平臺的公平關切行為會改變航運供應鏈中船公司與平臺的利潤分配。公平關切行為會對船公司產生不利影響，即公平關切下船公司的利潤小于公平中性下船公司的利潤，且公平關切系數越大，船公司的利潤越小。公平關切下平臺的利潤大于公平中性下平臺的利潤，且公平關切系數越大，平臺的利潤越大。從平臺的角度出發，公平關切行為會使其在供應鏈整體利潤中的分配占比提高，使平臺和船公司的利潤差距變小，從而改善航運物流區塊鏈平臺在航運供應鏈中的弱勢博弈地位。

命題6

命題6 表明，當航運物流區塊鏈平臺具有公平關切行為時，其決策目標由追求自身的利潤最大化轉為追求公平效用最大化，平臺為了滿足自身的公平需求則會爭取更多的利益。同時，隨著平臺公平關切程度的提高，會采取抗議的方式尋求更為公平的結果，使其在航運供應鏈上的利潤分配占比不斷提高。

命題7

命題7 表明，在分散決策下，公平關切行為會使船公司的海運運費降低，從而提升供應鏈整體利潤。集中決策下實現經濟效益的最優化使供應鏈整體利潤最高。這也進一步驗證了分散決策下，由于平臺與船公司追求自身利潤最大化，引起“雙重邊際效應”造成的航運供應鏈的運作效率的損失，尤其是當公平關切時，可能會加劇“雙重邊際效應”。但集中決策是理想化的決策模式，需要設計一個契約來協調航運供應鏈的成員之間的利益沖突。

4 航運物流區塊鏈平臺公平關切下的契約協調

為了便于發現契約協調的條件，借鑒姜寶等[8]研究，本節設h=0 。這是由于當船公司與航運物流區塊鏈平臺選擇供應鏈契約時，船公司和平臺的合作模式已趨于成熟。平臺利潤的增長大多源自于平臺應用下市場需求的擴張效應，而平臺的價值則會在某一較長時期內較為穩定，且隨著市場成熟，越來越接近于零。另外，考慮到船公司和平臺要利用供應鏈契約來協調二者合作后的利潤分配，故不考慮平臺服務費。此時分散決策下的船公司和航運物流區塊鏈平臺的利潤分別是

集中決策的利潤函數為

求解可得

航運物流區塊鏈平臺公平關切時分散決策的船公司和平臺的利潤分別為

航運物流區塊鏈平臺的公平效用為

借鑒供應鏈協調的相關研究[10-11,14]，本文擬設計“收益共享區塊鏈成本共擔”契約，實現航運物流區塊鏈平臺應用下的航運供應鏈協調。

4.1 公平中性下的收益共享和區塊鏈成本共擔契約

本文提出的收益共享區塊鏈成本共擔的契約(用上標m表示)協調機制{w,ρ,η} 如下。航運物流區塊鏈平臺的區塊鏈成本比例為ρ(0≤ρ≤1)，則船公司分擔區塊鏈成本比例為1-ρ。航運物流區塊鏈平臺保留總運費收益的比例η(0≤η≤1)，將總運費收益比例的 ( 1-η) 轉移給船公司。因此，船公司和航運物流區塊鏈平臺的利潤分別為

求解過程與2.1 節類似，可得

4.2 航運物流區塊鏈平臺公平關切下的收益共享和區塊鏈成本共擔契約

在該階段，航運物流區塊鏈平臺不僅考慮利潤，還會考慮公平關切效用，此情景用上標t 表示。船公司、航運物流區塊鏈平臺的利潤函數和公平效用分別是

求解過程與2.3 節類似，求解可得

航運物流區塊鏈平臺的公平效用為

5 數值仿真分析

進一步探討當航運物流區塊鏈平臺具有公平關切行為時，如何調整收益共享和區塊鏈成本共擔契約比例使協調更為高效。協調后的各主體利潤應分別大于協調前對應的分散決策情形，即由于契約協調前后航運供應鏈的各主體利潤函數較復雜，將采用數值仿真對最佳契約協調區間進行討論。借鑒文獻[13]，采用控制變量法得出最佳的收益共享比例區間，從而討論最佳的區塊鏈成本共擔比例區間。為此，本節運用Matlab R2017a 軟件進行仿真分析，以此來驗證契約對航運物流供應鏈協調的有效性。借鑒文獻[11]，對文中的基本參數設定如表1 所示。

表1 參數設置Table 1 Parameter settings

5.1 公平中性下的收益共享和區塊鏈成本共擔協調契約分析

在 η ∈[0,1]區 間 分 別 取 η =0.01 , 0.5 , 0.99 ，討 論區塊鏈成本共擔比例 ρ 對平臺和船公司利潤的影響。由圖1 (a) 可知，航運物流區塊鏈平臺的利潤隨區塊鏈成本共擔比例 ρ 的增大而提高。且當ρ ∈[0.15,1]時，無論 η 為何值，航運物流區塊鏈平臺的利潤一定高于相應的分散決策情形，且在同一區塊鏈成本分擔比例下， η 越小則平臺利潤越高。這表明，當ρ ∈[0.2,1]時，契約協調下的船公司獲得的利潤共享比例越小，則平臺所獲利潤越高。由圖1 (b) 可知，船公司利潤隨 ρ 增大而減少，卻隨 η 增大而明顯提高。雖然這與平臺隨 ρ 的變化趨勢相反，但當η ∈[0.5,0.99]時，協調后的船公司利潤始終高于或等于協調前對應的分散決策情形。這是因為海運運費的讓利所引起的船公司獲得的利潤共享能極大地彌補船公司支付給航運物流區塊鏈平臺的區塊鏈成本共擔的成本。

圖1 公平中性下的區塊鏈成本共擔比例 ρ 對平臺和船公司利潤的影響趨勢Figure 1 The impact of blockchain cost-sharing ratio ρ on profits of the platform and ship companies with fairness neutrality

綜合圖1 (a) 和圖1 (b) 可知，當 η ∈[0.5,0.99]和ρ ∈[0.15,1]時，供應鏈中的航運物流區塊鏈平臺和船公司的收益均大于對應的分散決策的情形，那么，航運供應鏈的收益共享和區塊鏈成本共擔能使航運供應鏈實現協調優化。

5.2 航運物流區塊鏈平臺公平關切下收益共享和區塊鏈成本共擔協調契約分析

由圖2 (a) 可知航運物流區塊鏈平臺公平關切下的契約協調中的利潤隨 ρ 的變化趨勢。當ρ ∈[0.4,0.6]， η ∈[0.5,0.99]時，協調后平臺的利潤大于協調前的分散決策情形。當 η 增大到一定值時，ρ越大，平臺所獲利潤也越大。這符合市場運行情況。由于航運物流區塊鏈平臺初期需投入大量的區塊鏈成本 (如平臺建設和維護等)，若貨代公司獨自承擔，將面臨巨大的壓力。如果船公司能夠分擔區塊鏈成本，同時還能以優惠的海運運費價格讓利給平臺，那么平臺的收益共享能維護契約的穩定，也能使平臺獲得更大的利益。由圖2 (b) 可知公平關切下契約協調中船公司的利潤隨 ρ 的變化趨勢。當ρ ∈[0,0.5]， η ∈[0.01,0.5]時，協調后船公司的利潤大于協調前的分散決策情形。當收益共享比例η=0.5時，船公司的利潤隨 ρ 的增加而減少，且當ρ ∈[0,0.5]，協調后的船公司利潤一定大于對應的分散決策情形。

圖2 航運物流區塊鏈平臺公平關切下的區塊鏈成本共擔比例 ρ 對平臺和船公司利潤的影響趨勢Figure 2 The impact of blockchain cost-sharing ratio ρ on profits of the platform and ship companies with fairness concerns

綜合圖2 (a) 和圖2 (b) 可知，當 η =0.5 和ρ ∈[0.4,0.5]時，公平關切下收益共享和區塊鏈成本共擔能使航運供應鏈實現協調優化。另外，相比公平中性下的契約協調比例，航運物流區塊鏈公平關切下收益共享和區塊鏈成本共擔的契約協調比例有所縮小。

6 結語

在航運市場競爭日趨激烈的大環境下，貨代企業寄希望于應用新技術進行數字化升級改造，以期能夠提高自身的競爭力。因此，本文以貨代公司投資構建航運物流區塊鏈平臺并投入使用為背景，考慮航運物流區塊鏈平臺公平關切對航運物流供應鏈的影響，得出如下研究結論。

航運物流區塊鏈平臺的應用有助于加強與船公司的合作，從而有助于實現航運物流供應鏈的縱向聯盟。如前文所述，航運供應鏈的集中決策 (縱向聯盟) 能使平臺和船公司獲得最大的收益，形成供應鏈的良性循環。這也從側面解釋了為什么當前市場中的許多企業都在積極布局區塊鏈平臺建設?；趨^塊鏈技術的數字運輸解決方案TradeLens 平臺，已經吸引了全球五大航運公司參與，為航運物流供應鏈提供更強的信任度、更高的透明度和更大的協作力度。

貨代公司投資構建航運物流區塊鏈平臺并應用的過程中，船公司所獲得的利潤可能會大于航運物流區塊鏈平臺所獲得的利潤，那么則會產生公平關切問題。在此背景下，航運物流區塊鏈平臺的公平關切行為會使其在航運供應鏈中的分配占比提高，縮小與船公司的利潤差距。同時，航運物流區塊鏈平臺為追求物流利潤分配公平性，在決策時會受到公平關切心理的影響，也許會采取犧牲部分自身收益的行為來懲罰船公司。因此，船公司在關注自身收益的同時，也要關注供應鏈其他成員的收益，防止供應鏈上的其他成員因公平關切心理造成供應鏈效率的損失。船公司若想應用區塊鏈技術所帶來的優勢，在制定海運運費和區塊鏈成本分擔時，應充分考慮平臺的盈利水平，充分調動貨代公司投資構建航運物流區塊鏈平臺的積極性，實現雙贏。

“收益共享區塊鏈成本共擔”契約協調可以使航運物流區塊鏈平臺和船公司實現“共贏”，推動區塊鏈技術在航運物流鏈中的應用。無論是公平中性還是公平關切下的“收益共享區塊鏈成本共擔”的契約協調都可以實現成員利潤的帕累托改進，實現航運物流供應鏈的協調。但公平關切行為會使契約的最佳協調區間的范圍縮小，其契約協調比例比公平中性下的契約協調比例更苛刻。

總之，航運物流區塊鏈平臺的公平關切行為不僅會影響貨代公司是否愿意在航運物流業務中應用區塊鏈技術的行為決策，也會影響船公司及供應鏈整體的收益。因此研究航運物流區塊鏈平臺公平關切下航運供應鏈的協調問題，是對行為經濟學理論的拓展和檢驗，也有利于深刻揭示區塊鏈技術應用在航運物流鏈的運作模式及如何促進物流企業合作的方式。本文的實踐價值不僅可為航運物流鏈的成員如何構建和應用航運物流區塊鏈平臺提供理論解釋，還為考慮公平關切時如何設計航運物流契約協調提供理論依據。