供應鏈管理中的若干復雜斯坦克爾伯格博弈問題研究.pdf

1、近年來，博弈論已經(jīng)成為了研究和解決供應鏈管理中多個相互關聯(lián)和影響的主體之間的、基于各自不同優(yōu)化目標的互動決策問題的一種基礎工具和方法。在一個典型的供應鏈中，不同的供應鏈成員間，如供應商、制造商、分銷商和零售商等，由于各自存在于該供應鏈的不同位置，因而在他們的相互博弈中常常扮演不同的角色。當這些不同角色的供應鏈主體（即博弈局中人）進行某些博弈時，有時會依據(jù)各自所處位置和條件按先后順序采取行動，而非同時出手。通常，我們將最先采取行動的博弈局

2、中人稱為領導者，而稱跟隨領導者的行動而采取應對策略的局中人為跟隨者，并稱這樣的一個由局中人領導者與跟隨者構成的博弈為斯坦克爾伯格博弈。在完全信息情況下的斯坦克爾伯格博弈中，博弈領導者會根據(jù)自身情況及自己對跟隨者應對策略的預測事先制定行動策略。當觀測到領導者的行動之后，跟隨者會根據(jù)自身情況及其觀測結果制定應對策略進行回應。到目前為止，斯坦克爾伯格博弈已經(jīng)被長期且廣泛地應用于供應鏈管理的各種研究當中，其中包括制造商和零售商之間的回購契約，收

3、益共享機制，批量折扣問題，渠道配置與管控，合作廣告等等。
　　 在本學位論文中，我們應用若干個復雜斯坦克爾伯格博弈研究供應鏈管理中的幾個新問題，其中包括:(1)存在上游供應競爭環(huán)境下易逝品的回購（回收）契約問題;(2)雙渠道雙貨源視角下的三層供應鏈的渠道設計問題;(3)聯(lián)合品牌推廣營銷的推廣努力水平，成本分攤機制和品牌伙伴選擇等運營問題的動態(tài)決策準則。
　　 (1)關于存在上游供應競爭環(huán)境下易逝品或短周期產(chǎn)品的回購契約問

4、題。Pasternack(1985，2008)在其關于回購契約問題的開創(chuàng)性研究中指出:在一個典型的由單個上游制造商或供應商和單個下游零售商組成的供應鏈的成員間的斯坦克爾伯格博弈中，制造商可以通過在產(chǎn)品銷售季末支付部分額度的回購價格從零售商那里買回收自己所有的未被賣出的產(chǎn)品來實現(xiàn)供應鏈協(xié)調及自身利益的最大化，在這樣的供應鏈協(xié)調中，作為博弈領導者的制造商其實可以通過設置合適的批發(fā)價及與之相對應的部分額度回購價來實現(xiàn)全供應鏈條利益在成員間的任

5、意分配。這里的部分額度回購價是指該產(chǎn)品制造商支付的未賣出產(chǎn)品的回收價格等于其收取的批發(fā)價格的一部分而非全部，因此小于這個批發(fā)價。其次，Pasternack的研究也表明，全額全款回購策略（即制造商回購全部未售出的產(chǎn)品，且其向零售商支付的剩余商品的回購價等于其事先收取的批發(fā)價）是一種次優(yōu)的選擇。然而有趣的是，Bandyopadhyay和Paul(2010)通過大量的實踐調研和行業(yè)訪談發(fā)現(xiàn):這種被Pasternack稱之為次優(yōu)的全額全款回購策

6、略在現(xiàn)實的行業(yè)和供應鏈條中卻普遍地被制造商所采用。據(jù)此，Bandyopadhyay和Paul(2010)提出了著名的“Pasternack悖論”，同時，他們試圖通過考慮供應鏈上游兩個供應商間的批發(fā)競爭來解釋“Pasternack悖論”。在Bandyopadhyay和Paul(2010)的模型中，作者考慮了兩層供應鏈中的兩個受資源（能力）約束的供應商，他們同時批發(fā)同一種產(chǎn)品給同一個零售商，并通過制定各自的批發(fā)價格和回購策略進行相互競爭。該

7、零售商所面對的采購問題實質上是一個報童決策問題。他們的研究結論表明，全額全款回購策略是供應商間的競爭的唯一可行的混合策略均衡，同時供應商間的競爭因素實際上超越了這些供應商協(xié)調供應鏈的動力，因而主導了商業(yè)實踐。然而，我們的研究發(fā)現(xiàn),Bandyopadhyay和Paul(2010)關于“Pasternack悖論”的結論和解釋是有問題的。我們首先從理論上指出Bandyopadhyay和Paul的模型中關于博弈混合策略均衡的證明是錯誤的，然后通

8、過反例，我們更進一步指出他們的結論也是不正確的。（見第二章）
　　 為了對“Pasternack悖論”做出合理的解釋，我們從更廣泛的零售商上游供應商間競爭的角度，首先建立了一個由兩個供應商和一個受資源約束的零售商構成的供應鏈的雙重二階段斯坦克爾伯格博弈模型來研究供應商的回購策略博弈，然后我們進一步考慮了一個由單個供應商和單個具有最低邊際利潤訴求的零售商間的二階段博弈問題。經(jīng)過文獻調研和行業(yè)調查我們發(fā)現(xiàn)，當前的供應鏈中出現(xiàn)更多的情

9、形是零售商的零售資源相對上游的眾多供應商是有限的，因此零售商上游的供應競爭不再局限于同種產(chǎn)品供應商間的批發(fā)競爭，而是各種產(chǎn)品供應商間更具普遍性的爭奪零售資源和渠道的競爭。我們的雙重博弈模型考慮了兩個供應商（或制造商），他們批發(fā)不同的產(chǎn)品給同一個零售商，并通過設計各自的恰當?shù)漠a(chǎn)品批發(fā)和回購合同競爭有限的零售資源，該零售商面對著報童采購模型和能力約束（如:貨架空間有限、采購預算有限等）。這里的雙重博弈包括供應商和零售商間的斯坦克爾伯格博弈和

10、競爭性供應商間的完美信息納什博弈。兩個供應商作為斯坦克爾伯格博弈的領導者，他們根據(jù)各自對零售商采購策略的預測和另一個競爭對手的策略首先同時制定各自的批發(fā)和回購合同進行納什博弈;零售商根據(jù)接收到的兩個供應商提供的合同制定自身的采購策略作為回應。我們的研究表明，供應商的任何一個給定的部分額度回購策略都會被某個全額全款回購策略所占優(yōu)剔除。因此，我們提出只有全額全款回購策略有可能成為供應商間博弈的均衡策略集，同時，我們也更進一步地給出了例子證明

11、在某些充分條件下，供應商間的博弈存在且唯一的完美納什均衡為全額全款回購策略。此外，我們發(fā)現(xiàn)供應商間爭奪零售資源的博弈會使得零售商利益最大化時的邊際利潤依然大于零。也就是說，零售商的大于零的邊際利潤實際上內生于其有限的零售資源所引發(fā)的供應競爭。因此，作為一種推廣，我們更進一步地研究了單個供應商和單個具有最低邊際利潤訴求的零售商間的二階段斯坦克爾伯格博弈問題。我們的研究證明了在此供應鏈中，全額全款回購策略依然是唯一可能存在的博弈均衡策略集。

12、更為有趣的是，我們的研究表明，在零售商有某一最低邊際利潤訴求的情況下，這一由單供應商和單零售商組成的供應鏈中存在某一特定的全額全款回購策略可以讓供應商協(xié)調整個鏈條利益。不過遺憾的是，這一協(xié)調供應鏈的全額全款協(xié)調策略無法讓供應商任意地分配整個供應鏈條的利益，因此不是供應商的最佳策略。在此供應鏈條中，供應商博弈均衡下的全額全款回購策略所設定的批發(fā)及回購價格會高于上述的協(xié)調供應鏈的全額全款協(xié)調策略的價格。至此，我們的模型從供應商競爭有限零售資

13、源的角度解釋了“Pasternack悖論”為何會廣泛地存在于商業(yè)實踐中。此外，我們還通過數(shù)值結果在一定程度上例證了供應鏈協(xié)調契約相對于某些非協(xié)調結果的低效率性，因而從更一般意義上提出了對供應鏈協(xié)調契約進行再審視的必要性。（見第三章）
　　 (2)關于雙渠道雙貨源視角下的三層供應鏈的渠道設計問題。我們分析了一個由單個制造商、兩個分銷商（分銷商1和2）和單個零售商構成的三層供應鏈。制造商通過兩個分銷商將產(chǎn)品批發(fā)給同一個零售商。對于制

14、造商而言，兩個分銷商控制并構成了其產(chǎn)品批發(fā)的兩個渠道，因此是一個雙渠道問題;對于零售商而言，兩個分銷商通過不同的合約向其提供同一種產(chǎn)品，因此是一個雙貨源問題。這些供應鏈成員的各自利益最大化決策構成了一個三階段雙重博弈問題:外重博弈是一以制造商為領導者的三階段斯坦克爾伯格博弈，內重博弈則是兩個分銷商之間由批發(fā)競爭引發(fā)的完美信息納什子博弈。這里零售商的采購問題是帶有不確定性需求的報童問題，我們的模型中考慮的分銷商1和2是通過差異化服務下的不

15、同批發(fā)價格進行競爭，其中分銷商1（如，全國性的分銷商或供應商等）由于具有完善的分銷網(wǎng)絡體系和較強剩余產(chǎn)品處理能力，向零售商提供剩余產(chǎn)品回收服務，即為分銷商1的每個未售出的產(chǎn)品支付一個固定的回購價格進行回收;分銷商2（如，本地的單純進出口商等）由于受自身分銷網(wǎng)絡和剩余產(chǎn)品處理能力的限制，未向零售商提供剩余產(chǎn)品回購服務。在這個三階段博弈模型里，我們首先解出博弈跟隨者零售商依據(jù)其所接收到的分銷商的批發(fā)合同而制定的最優(yōu)采購策略;然后在均勻分布的

16、基礎上，我們求解了兩個分銷商根據(jù)各自競爭對手的反應和基于其預計到的零售商的采購策略進行納什博弈的均衡結果;最終，基于對這些跟隨者反應的預估，我們解出了博弈領導者制造商的最優(yōu)批發(fā)策略。
　　 我們的博弈均衡結果表明，制造商的批發(fā)策略和兩個分銷商的價格競爭策略是依據(jù)該供應鏈系統(tǒng)所面對的市場需求的不確定性展開的。當市場需求的不確定性比較小的時候，分銷商2會僅專注于滿足市場需求的確定性部分而將不確定性部分的需求交由分銷商1來提供，而當市

17、場需求的不確定性大于某個閾值時，分銷商2會與分銷商1共同競爭市場需求的不確定性部分。通過與兩個單渠道供應鏈系統(tǒng)（即:制造商→分銷商1→零售商系統(tǒng)和制造商→分銷商2→零售商系統(tǒng)）的比較，我們證明了在該系統(tǒng)中制造商可以通過擴大銷售量獲益，而零售商則可以通過增加銷量及取得更低的批發(fā)報價來獲益。至此，我們從雙渠道和雙貨源視角分別回答了為什么制造商要引進這樣一種渠道配置和為什么零售會采用這樣一種貨源采購策略。此外，令人驚喜的是，我們發(fā)現(xiàn)在所有參與

18、者都只想最大化自身利益的前提下，當市場需求的不確定性處在某個既不是特別小也不是非常大范圍里時，引進一個新的分銷商來與原來存在的單一的壟斷性的分銷商進行競爭可以讓所有博弈參與者的利益獲得帕累托改進。這種改進是制造商為促進兩個分銷渠道間進行有效供應競爭而采取的大幅降價行為所帶來的。事實上，當市場需求的不確定性處于相對適中的范圍里時，一方面制造商的這種大幅降價行為可以有效地鼓勵兩個分銷商進行充分的批發(fā)競爭，從而更大幅度地提高這個渠道的銷售量而

19、圖利制造商和零售商，另一方面制造商的大幅降價所帶來的利益可以抵消并超過原有的壟斷分銷商因引進新競爭者而被分食部分市場份額所帶來的損失，因而也給分銷商帶來利益上的帕累托改進。更有趣的是，我們發(fā)現(xiàn)在市場需求的不確定性非常大的情形下，雖然當所有參與者只尋求自身利益最大化時引進新的競爭者渠道無法圖利現(xiàn)有的壟斷分銷商，但是若制造商能恰當?shù)卦O定一個非自身利益最大化的批發(fā)價格，引進新的競爭性分銷商依然可以為所有參與者的利益帶來帕累托改進。另外，分銷商

20、1的剩余產(chǎn)品處理能力作為提高其競爭優(yōu)勢的一個因素，對分銷商1來說是一個有利的條件，因此越大越好。我們的研究也肯定了這一點，同時，直覺也告訴我們，對于分銷商2來說，分銷商1的這一剩余產(chǎn)品處理能力是削弱分銷商2相對競爭能力的一個因素，因此分銷商1的這一能力越大對分銷商2就越不利。然而，令人意外的是，我們的研究結果表明分銷商1的剩余殘品處理能力對于分銷商2來說并非始終不利的。事實上，當市場需求的不確定性在某個適度的范圍內時，為防止因分銷商1的

21、剩余產(chǎn)品處理能力的增強而造成的兩個不對稱分銷渠道間競爭程度的弱化，制造商會采取適當幅度的減價行動以抵消渠道間競爭的減弱，從而更促進有效的分銷渠道競爭，并最終也給分銷商2帶來利益。（見第四章）
　　 (3)關于聯(lián)合品牌推廣營銷的推廣努力水平，成本分攤機制和品牌伙伴選擇等運營問題的動態(tài)決策準則。聯(lián)合品牌推廣營銷作為一種常用的市場營銷手段，經(jīng)常會在其某一個或一序列產(chǎn)品的市場推廣活動中使用兩個乃至更多個品牌的品牌元素，如英特爾和電腦制造

22、商戴爾、惠普、聯(lián)想等的品牌嵌入(“Intel inside”)廣告計劃，迪士尼和麥當勞聯(lián)合推出的快樂兒童套餐(“Happy Meal”)品牌聯(lián)盟計劃等。然而，現(xiàn)有的關于聯(lián)合品牌推廣營銷的文獻多數(shù)屬于實證性或實驗性的研究，且這些研究多集中于驗證聯(lián)合品牌推廣營銷的各種效應。雖然有少數(shù)的幾篇理論性文章關注了聯(lián)合品牌推廣營銷問題，但是他們主要在于探索何時及何種條件下品牌所有者應該采取聯(lián)合品牌推廣營銷以及采取何種形式的推廣策略。到目前為止，仍未有

23、任何文章探討過如何制定一個最優(yōu)的聯(lián)合品牌推廣努力投入水平，如何分攤聯(lián)合品牌推廣營銷的成本等運作層面的具體問題。此外，雖然有實證文章研究了關于聯(lián)合品牌推廣營銷的品牌伙伴選擇問題，但有趣的是，我們發(fā)現(xiàn)在不同的研究里，作者多數(shù)只關注于品牌伙伴的某一特性上的差異，而忽略其他方面的不同，因而得出了一些不一致乃至相互矛盾的品牌伙伴選擇準側?；诖耍覀儽静糠值难芯恐荚谟趶睦碚撋咸接懥寺?lián)合品牌推廣營銷的最優(yōu)動態(tài)推廣努力投入水平及相應的聯(lián)合推廣成本分攤

24、機制等新問題，并從更廣泛的角度給出品牌合作伙伴選擇準則。
　　 我們建立了一個斯坦克爾伯格微分博弈模型來研究兩個品牌合伙人之間的自我品牌和聯(lián)合品牌推廣營銷的最優(yōu)動態(tài)推廣努力投入水平及成本分攤機制。我們的模型考慮了兩個不同的品牌通過推出一個聯(lián)合品牌產(chǎn)品進行合作并對該產(chǎn)品采取聯(lián)合品牌推廣營銷。我們將兩個組成品牌中直接控制及運營聯(lián)合品牌產(chǎn)品的那個參與品牌稱為母體品牌(brand header)，而將另一個不直接運營聯(lián)合品牌產(chǎn)品但其自身

25、品牌對聯(lián)合品牌產(chǎn)品的品牌形象起到修飾作用的參與品牌稱為修飾品牌(brandmodifier)，例如，迪士尼和麥當勞聯(lián)合推出的快樂兒童套餐品牌中，麥當勞為母體品牌，而迪士尼則為修飾品牌。雖然修飾品牌不直接決定聯(lián)合品牌產(chǎn)品的推廣努力投入水平，但是其可以通過提供一定比例的聯(lián)合品牌推廣努力成本補貼（即:聯(lián)合品牌推廣參與程度）來影響母體品牌的決策。在母體品牌和修飾品牌的微分博弈中，修飾品牌作為斯坦克爾伯格博弈的領導者，會根據(jù)自身對跟隨者母體品牌的

26、決策行為的預測，首先確定自己的自我品牌的推廣努力投入水平和聯(lián)合品牌推廣努力的參與程度。當觀測到領導品牌的決策后，母體品牌會制定最優(yōu)的自我品牌和聯(lián)合品牌推廣努力投入水平作為應對。我們的均衡解表明，兩個參與品牌的自我品牌推廣努力都是他們各自市場銷售狀態(tài)變量的反饋解，而與此不同的是，他們的聯(lián)合品牌推廣努力投入水平和參與程度卻不依賴于他們的銷售狀態(tài)變量。我們的這一結果盡管有些奇特，但是卻符合我們觀測到的行業(yè)現(xiàn)實。例如，在迪士尼和麥當勞的例子中，

27、兩合作品牌各自投入于自我品牌推廣的預算會依市場狀態(tài)及時做出調整，而他們關于“快樂兒童套餐”聯(lián)合品牌推廣的投入水平在十年合作期間每年基本保持不變。關于聯(lián)合品牌推廣努力的成本分攤機制問題，我們的研究發(fā)現(xiàn)，品牌修飾者有時會通過分擔一定比例的聯(lián)合品牌推廣成本來參與聯(lián)合品牌推廣營銷，有時它卻讓我們意外地會通過向母體品牌收取一定比例費用的形式來參與聯(lián)合品牌推廣。我們發(fā)現(xiàn)聯(lián)合品牌會以何種形式參與聯(lián)合品牌推廣營銷在很大程度上取決于聯(lián)合品牌推廣活動分別給

28、兩個參與品牌帶來的效益的相對比較情況。更進一步地，我們發(fā)現(xiàn)聯(lián)合品牌推廣營銷給兩個參與品牌帶來的效益主要取決于三方面的因素，當我們對這三方面的因素進行分析時，我們發(fā)現(xiàn)上述的貌似有悖直覺的聯(lián)合品牌成本分攤機制卻可以很好地解釋我們觀測到的但未被統(tǒng)一解釋過的、存在于英特爾與電腦制造商的品牌嵌入廣告計劃和迪士尼與麥當勞的品牌聯(lián)盟計劃間的兩種完全不同的聯(lián)合品牌成本分攤機制。在品牌合作伙伴選擇問題上，我們的模型可以通過綜合權衡影響聯(lián)合品牌推廣效益的三

29、方面因素，從而統(tǒng)一地解釋已有文獻中關于品牌合作伙伴不一致的選擇準則，并給出更一般性的選擇準則。最后，我們通過與兩個特例（即:兩個品牌只有自我品牌推廣努力而無聯(lián)合品牌推廣努力和兩個品牌只有聯(lián)合品牌推廣努力而無自我品牌推廣努力）進行對比，更進一步地分析了自我品牌推廣努力和聯(lián)合品牌推廣努力的關系。（見第五章）
　　 我們的研究表明，上述所討論的幾個復雜斯坦克爾伯格博弈能夠幫助我們較好地刻畫和模擬我們所想討論的幾個供應鏈管理中未被探討過