供應鏈系統(tǒng)的部分合作博弈研究

1、第 10卷第 4期 2007年 7月工 業(yè) 工 程I ndustr i a l Eng i n eer i n g Journa lVol . 10No . 4July 2007收稿日期 :2006205209基金項目 :國家軟科學計劃項目 (2003DG Q2D090作者簡介 :趙道致 (19562 , 男 , 江蘇無錫人 , 教授 , 博士 , 主要研究方向為供應鏈與物流管理、 工程項目管理、 工業(yè)工程理論與實踐 .供應鏈系統(tǒng)的部分合作博弈研究趙道致 1, 沐 潮1, 2(1. 天津大學 管理學院 , 天津 300072; 2. 深圳職業(yè)技術(shù)學院 物流系 , 廣東 深圳 518029摘要

2、:針對供應鏈信息和知識共享過程中存在的由于信任機制欠缺和協(xié)議約束松弛而引發(fā)的合作障礙 , 運用合作博 弈思想提出了部分合作博弈理論 , 分析部分合作博弈的生成機理 , 設(shè)計了改善的部分合作博弈策略 , 轉(zhuǎn)換和優(yōu)化重 復博弈的動態(tài)結(jié)構(gòu) 。 給出了若干建議 , 力求獲取與加強誠信 、 提高供應鏈合作程度 。 關(guān)鍵詞 :供應鏈系統(tǒng) ; 重復博弈 ; 部分合作博弈 ; 合作關(guān)系中圖分類號 :F273. 7; F224. 32 文獻標識碼 :A 文章編號 :100727375(2007 04Research on Qua si 2Coopera ti ve e i SystemZ HAO 2(1. Sc

3、hool of ment, Tianjin 300072, China;2. Depart m I nstitute, Shenzhen 518029, China Abstract:A i the on obstacle existing in inf or mati on and knowledge sharing in supp ly chain due t o of trust mechanis m and slack of contract constraint, this paper puts f or ward the concep t of quasi 2cooperative

4、 ga me using cooperative ga me theory, analyses the generati on res ons of quasi 2coopera 2tive ga me, and then designs the i m p r oved quasi 2cooperative ga me strategy for transferring and op ti m izing the dyna m ic structure of repetitive ga me . Finally it p resents several suggesti ons in ord

5、er t o obtain and en 2hance trust and i m p r ove supp ly chain cooperati on .Key words:supp ly chain syste m; repetitive ga me; quasi 2cooperative ga me; cooperative relati onshi p 供應鏈管理是設(shè)計和保持一種良好的機制和模式 , 通過資源集成 , 借助合作企業(yè)的力量更好地發(fā)揮 自身的核心優(yōu)勢 , 使自身和整個供應網(wǎng)絡(luò)獲得競爭 優(yōu)勢的過程1。顯然 , 供應鏈管理目標的實現(xiàn)依賴 于結(jié)點企業(yè)的業(yè)務(wù)與能力的有效集成 , 而

6、集成的核 心則是供應鏈合作關(guān)系的實現(xiàn) , 合作與協(xié)調(diào)是供應 鏈管理的永恒主題 。供應鏈合作關(guān)系其實就是供應鏈節(jié)點企業(yè)在一 定時間內(nèi)的分享信息 、 共擔風險和共享利益的協(xié)議 。 然而 , 在企業(yè)個體利益最大化的理性假設(shè)和企業(yè)信 用普遍缺失的現(xiàn)實情況下 , 供應鏈合作關(guān)系的實現(xiàn) 是理論與實踐中的難題 。 因此 , 供應鏈合作關(guān)系形成 機理和途徑的研究 , 對于構(gòu)建與優(yōu)化供應鏈系統(tǒng) , 改 善與指導供應鏈運營具有重要的理論與現(xiàn)實意義。博弈論是研究供應鏈合作關(guān)系的主要工具之一 。 納什將博弈分為合作博弈與非合作博弈兩大 類 。 一般認為 , 合作博弈是局中人能夠交換信息且 合作協(xié)議具有強制性 , 而非

7、合作博弈則是局中人既 不能交換信息又不具有強制性約束協(xié)議2。假設(shè)供應鏈上供應商與經(jīng)銷商是理性的 , 那么支持合作博弈進行的是對博弈參與人的具有完全約 束力的協(xié)議和充分的溝通與信任。 原則上 , 條款完備 的協(xié)議以及充分溝通與信任的建立可以使局中人雙 方突破囚徒困境 , 實現(xiàn)帕累托均衡而進行合作博弈。目前 , 運用博弈分析體系 , 尤其是合作博弈理 論 , 研究供應鏈系統(tǒng)中成員企業(yè)之間既考慮個體理 性與成員企業(yè)的收益 , 又顧及供應鏈系統(tǒng)收益的互 動對策已有許多成果 。 有關(guān)供應鏈信息價值的大部 分研究肯定了信息共享具有價值 。 馬新安等3研究了通過激勵伙伴信息共享活動來提高供應鏈績效的 工 業(yè)

8、 工 程 第 10卷 問題 。 石小法和楊東援 4研究了一個供應商和 n 個 零售商的兩級供應鏈模型 , 認為信息共享可以降低 供應商的存貨水平 , 降低供應商的期望費用 。但是 , 理論界對于供應鏈信息價值定量化的分析結(jié)果差異 甚大 。 D Amours 2Montreuil 2Lefrancois 2Soum is 5模型 揭示了供應鏈信息共享的程序直接決定了最優(yōu)的供 應鏈結(jié)構(gòu) 。但是 Cachon 2Fisher 6的模型認為 , 信息 共享可以降低供應鏈成本的 12. 1%。而 F . Chen 7的模型則指出信息共享對降低供應鏈費用的貢獻最 高達 9%。 萬杰等人 8的研究認為 ,

9、在市場需求不穩(wěn) 定 , 且零售商和生產(chǎn)商都采用固定間隔庫存策略時 , 供應鏈各方只是共享信息 , 并不能完全消除訂貨波 動 。 看來 , 理論界部分人士與供應鏈軟件供應商著 力推崇的信息共享 , 并非是解決供應鏈系統(tǒng)成員企 業(yè)博弈困境的最有效途徑競爭力的數(shù)據(jù) ,博弈的障礙 9, 供應鏈是動態(tài) 的 , 核心企業(yè)與其上下游企業(yè)在不斷追求優(yōu)越收益 分配中 , 一方面促進供應鏈結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定 , 另一方面卻 又要不斷優(yōu)化供應鏈 , 保持動態(tài)靈活性 。劉志學和 許澤勇 10在 3P L 的運作能力與努力水平均為非透 明信息的假設(shè)前提下 , 建立了 3P L 與其客戶之間的 合作博弈模型 , 利用最大值原理求

10、解得出博弈雙方 的合作策略 。李建標和武立東 11則認為合作博弈 與非合作博弈的區(qū)別主要在于主體的行為相互作用 時 , 當事人能否達成一個具有約束力的協(xié)議 , 如果 能 , 就是合作博弈 , 反之則為非合作博弈 。他們還認 為在供應鏈聯(lián)盟的構(gòu)建中 , 基于信任的合作是最根 本的理念 。上述有關(guān)供應鏈博弈的研究主要是基于合作博 弈理論來進行的 。 這些研究沒有涉及和揭示部分合 作前提的博弈 。事實上 , 在合作與非合作博弈之間 存在大量的中間狀態(tài)的博弈 , 此類博弈中的協(xié)議并 非都具有強制力 。并且 , 在博弈的某些階段可能存 在某些有強制力的協(xié)議 , 而其他階段這些協(xié)議的強 制力會弱化甚至消失

11、 , 也有可能會出現(xiàn)新的有強制 力的協(xié)議 12。 通常 , 供應鏈成員企業(yè)合作競爭關(guān)系 的博弈形式 , 一方面協(xié)議約束力不足 , 另一方面 , 博 弈雙方局中人為持有私有信息 , 缺乏信息共享的驅(qū) 動力 , 導致信任程度滯留在低水平 。對于合作與非 合作博弈之間狀態(tài)博弈產(chǎn)生的機理與演化途徑 , 至 今并沒有人給出進一步的研究與結(jié)論 。本文研究的焦點是在企業(yè)信任機制欠缺 、 協(xié)議 約束松弛的雙重影響下 , 供應鏈系統(tǒng)成員企業(yè)合作 的生成與改進 。1 部分合作博弈的存在與界定 在供應鏈管理實踐中牛鞭效應的產(chǎn)生表明 :供 應鏈成員企業(yè)之間 , 要么缺乏協(xié)議的約束 , 要么缺乏 通信與信任 , 甚至兩

12、者皆有缺失 。牛鞭效應還反映弈 。 但是 ,徹底瓦解 , , 成 ,。 一定程度的合作始終與 。全合作亦非完全非合作博弈 , 而是處于兩者之間的一 種博弈。 供應鏈合作伙伴之間的博弈其實是在一個 類似半閉半開區(qū)間 非合作博弈 , 合作博弈 兩極之間 某一點上的博弈。 當供應鏈系統(tǒng)牛鞭效應發(fā)生的初 始條件具備時 , 供應鏈成員企業(yè)的合作關(guān)系迅速衰 減 , 之后需要經(jīng)過長時間的庫存消化與信用重建 , 供 應鏈成員企業(yè)之間關(guān)系向合作博弈演進。 當然 , 如果 成員企業(yè)之間合作關(guān)系徹底破裂 , 就會在半閉半開區(qū) 間 非合作博弈 , 合作博弈 上移動到非合作博弈。 在此 , 筆者將處于部分強制力協(xié)議約束

13、或 (與 一定程度信任支持的博弈稱為 “ 部分合作博弈 ” 。參 與人在博弈中的合作受到合作協(xié)議所具有的約束力 和局中人相互的信任程度的綜合影響 。真實的供應 鏈合作博弈實際上是在由這兩個因素組成的空間中 某一點的博弈 , 如圖 1所示 。圖 1 部分合作博弈區(qū)間組合2 部分合作博弈可能會這樣演化 :當部分合作博 弈處于協(xié)議有約束力與有相互信任二者之一或二者 均較低的狀態(tài)時 , 就會導致部分合作博弈退化 。 典 型的導致退化的行為包括濫用協(xié)議約束松弛以獲得 額外收益和降低對另一方的信任程度以避免風險 等 。 任何導致合作退化的行為與策略的運用都可能 使合作博弈退化并收斂為非合作博弈 。而不斷采

14、取 促進合作的進化行為與策略會促進部分合作博弈所 處的位置趨向圖 1右上方的合作博弈 。在供應鏈系統(tǒng)中 , 制造商 (以下簡稱甲 與零部 件供應商 (以下簡稱乙 的交易是一種博弈 , 博弈局 中人本質(zhì)上是異質(zhì)且相互依賴的 。在此 , 假設(shè)博弈 局中人的博弈地位與權(quán)力等同 。甲乙的策略行動空 間是 (C, D , C 表示彼此相互完全信任 , D 表示簽訂 具有完全嚴格約束力的協(xié)議 ,條款松弛 。 。甲 C D, 0, 6 6, 0,圖 2 期望支付矩陣 博弈協(xié)調(diào)均衡在 (C, C 與 (D, D 實現(xiàn) , 即完全 的信任或完全的協(xié)議約束力都會導致均衡 。但是具 有完全約束力的協(xié)議達成 , 需要

15、較高交易成本的投 入 , 而造成雙方期望收益的降低 。在供應鏈系統(tǒng)中 , 制造商與零件供應商之間的 博弈是重復博弈 , 博弈的歷史可被觀察到 。在此 , 將 甲乙雙方重復博弈表示為 G =I, S, , I 是參與者 集合 , S 是所有參與者策略空間 , 是所有參與者的 收益函數(shù) 。 如果重復博弈只進行 T 次 , 就是有限重 復博弈 , 用 G (T 表示 ; 如果重復博弈進行了無窮多 次 , 就是無限重復博弈 , 用 G ( 表示 。用 g (T 表 示第 T 次博弈 。在供應鏈系統(tǒng)的部分合作博弈中 , 完全和完美 信息一般難以獲取 , 而無論預先制訂怎樣周詳?shù)膮f(xié) 議 , 動態(tài)且持續(xù)的博

16、弈環(huán)境都始終存在著約束松弛 。 因此 , 圖 2中 (C, C 或 (D, D 協(xié)調(diào)均衡在供應鏈實 踐中是難以實現(xiàn)的 。在部分合作博弈狀態(tài)中 , 博弈雙方的行動或策 略組合遠遠超過 (C, C 或 (D, D 兩種 。在策略空間 內(nèi)存在一個所有部分合作策略組合構(gòu)成的集 M 。令 E 是具有部分約束力協(xié)議與部分信任組合的策略組 合集 。 在現(xiàn)實世界中 , VM I 、 J I T 以及預付訂金等供應 鏈運營模式 , 都屬于不同程度約束力協(xié)議與信任的 組合的部分合作博弈 , 都可以應用于 M 中的某個組 合點 。 對圖 2所示的博弈進行改造 , 在甲乙雙方局 中人行動空間中插入某個具體的行動 E

17、M , 得到圖 3所示博弈 。乙C E DD0, 65, 1, 1, 46, 04, 1,圖 3 部分合作博弈第一階段期望支付矩陣 在此 , 引入博弈合作度指標 0, 1 來衡量部 分合作博弈不同策略組合實現(xiàn)的合作程度 :各階段博弈帕累托收益之和。假設(shè)在重復博弈 G ( 前兩個階段博弈 G (2 中 , 彼此不知道對方的類型 , 只有在第一個階段博弈 中識別對手行動并進而斷定其類型 , 在下一個階段 博弈中調(diào)整策略 。 如果在第一階段博弈中雙方信用 類型匹配 , 下一階段博弈繼續(xù)維持 ; 否則 , 損失方在 第二階段會采用“ 徹底的 ” 針鋒相對策略 (Tit f or tat strateg

18、y , 采用行動 D, 而獲利方則會采取對應策略 D, 以爭取保留價值 , 即 :若 g (1 的策略組合是 (C, C , g (2 仍選 C, G (2 可能實現(xiàn)策略組合為 (C, C , (C, C , 其總 期望支付值是 (10+10 , (8+8 =20, 16。 若 g (1 的策略組合是 (E, E , g (2 仍選 E, G (2 可能實現(xiàn)行動組合 (E, E , (E, E , 其總期 望支付值是 14, 14。若 g (1 的策略組合是 (D, D , g (2 仍選 D, G (2 可能實現(xiàn)行動組合 (D, D , (D, D , 其總期 望支付值是 6, 4。若 g

19、(1 的策略組合是 (C, E 或 (C, D (策略組 合中前者是一方的策略 , 后者是另一方的策略 , g (2 為 (D, D 。 前兩個階段博弈 G (2 可能實現(xiàn)的 行動組合 (C, E , (D, D 或 (C, D , (D, D , 其總期望支付值相應為 4, 7或 3, 8。若 g (1 的策略組合為 (E, D 或 (E, C , g (2 為 (D, D , G (2 可能實現(xiàn)行動組合 (E, D , (D, D 或 (E, C (D, D , 其總期望支付值相應為 4, 6或 8, 3。若 g (1 的策略組合為 (D, E 或 (D, C , g (2 為 (D, D

20、 , G (2 可能實現(xiàn)行動組合 (D, E , (D, D 或 (D, C (D, D , 其總期望支付值相應為 7, 3或 9, 2。由上述分析可得圖 4“ 徹底的 ” 針鋒相對策略的 G (2 的兩階段總期望支付矩陣 。乙C E D甲 CE D , 4, 73, 88, 39, 27, 3, 圖 4 “ 徹底的 ” 針鋒相對策略的 G (2 的總期望支付矩陣 這種獎懲機制規(guī)定 , 如果局中人雙方初始階段 博弈的策略行為是信任程度匹配的 , 下一階段博弈 將重復進行這個行動組合 ; 如果初始階段信任程度 不匹配 , 則下一階段博弈將退化到嚴格的協(xié)議約束 策略 (D, D , 而百分之百嚴格

21、的協(xié)議約束 (D, D 是 需要付出契約制定成本的 。這個機制是 G (2 的納 什均衡 。 在這樣的納什均衡自執(zhí)行機制作用下 , 考 察 G (2 初始階段博弈采用三種不同初始策略而導 致的策略組合合作度 發(fā)生的變化 : 假設(shè)該重復博弈每個階段博弈都重復采取 (D, D , 選擇完全互不信任 , 使用完全約束力協(xié)議來規(guī)范博弈 , 得到的策略組合合作度為 20+1618。假設(shè)該重復博弈每個階段博弈都重復采取 (C, C , 選擇完全誠信合作 , 得到的策略組合合作度是 =1。后者是達到階段博弈的帕累托均衡收益 。由上 述分析得到重復博弈 G (2 的策略組合合作度區(qū)間是 18, 1。再考察重復

22、博弈 G ( 前兩個階段博弈 G (2 的初始階段采用 3種不同策略而導致策略組合合作 度 發(fā)生的變化 :g (1 為 (D, D , g (2 采取 (D, D , 則 DD =18, 策略組合合作度 DD 處于區(qū)間下限 , 博弈的合作程度 較低 ;g (1 為 (C, C , g (2 采取 (C, C , CC =1, 策略 組合合作度 CC 處于區(qū)間上限 , 這是一種完全合作博 弈 , 合作程度最高 ;g (1 為 (E, E , g (2 采取 (E, E , EE =9, 策略 組合合作度 EE 處于區(qū)間中游 , 合作程度明顯高于第 一種情況 。在 g (1 中 , (C, C D

23、, D (E, 這三種策略組合 中 , 。這里引入一個 系統(tǒng)平均合作 0, 1,兩個端點分別表示完全不 合作和完全合作 。用 G (T 匹配 表示信任程度相互匹 配的重復博弈 , 其初始博弈是以相等概率采取 (C,C 、 (D, D 、 (E, E 3種策略組合 , 則 G (2 匹配 的平均 合作度為(G (2 匹配 =3(DD +CC +EE 54。 顯然 , 此時供應鏈系統(tǒng)的完全合作未能實現(xiàn) 。在 g (1 中 , 假設(shè)雙方局中人以等概率采取每一 個策略組合 , 即不管初始階段雙方的信任是否匹配 , 在徹底的針鋒相對機制下 , G (2 的系統(tǒng)平均合作度 為徹底 (G (2 =9(DD

24、+CC +EE +CE +CD +EC +ED +DC +D E =54。 由以上兩式可知 , 系統(tǒng)平均合作度 徹底 (G (2 明顯低于 (G (2 匹配 。由此可見 。供應鏈的系統(tǒng) 平均合作度不僅與初始階段博弈局中人雙方采取的 誠信是否匹配有關(guān) , 而且與雙方誠信的匹配水平也 相關(guān) 。由以上分析可得結(jié)論 :在供應鏈系統(tǒng)中 , 制造商 與供應商雙方如果采取了高度誠信的匹配來進行試 單交易 , 將有利于供應鏈系統(tǒng)維持較高的合作程度 ; 如果信任程度不匹配 , 在第二階段博弈中 , 雙方都會 投入成本以加強協(xié)議約束力 , 從而導致合作度降低 ; 如果信任程度低水平匹配 , 下一階段博弈會重復這

25、種匹配 , 系統(tǒng)平均合作度將保持在一起低水平 。2 部分合作博弈的策略改進無名氏定理13認為 , 在無限重復博弈 G ( 第 4期 趙道致 , 沐 潮 :供應鏈系統(tǒng)的部分合作博弈研究 中 , 如果貼現(xiàn)因子 充分接近 1, 則 G ( 存在合作 解的子博弈完美均衡 , 這個合作解不是階段博弈的 納什均衡 。 在無限重復博弈 G ( 中 , 有合作解存 在的可能 , 這種合作解能夠?qū)崿F(xiàn)比采用階段博弈更 高的平均收益 , 但是也并不可能實現(xiàn)階段博弈的帕 累托收益 。 因為只要在 G ( 中某個階段博弈有部 分信任缺失 , 即有個別或部分階段博弈沒有采取策 略組合 (C, C , G ( 平均收益就會

26、低于階段博弈的 帕累托收益 , 整個 G ( 就會處于部分合作狀態(tài)而 成為部分合作博弈 。在 G ( 中 , 針鋒相對策略所描述的重復的或 隨機的信任缺失 , 使得部分合作博弈的合作程度更 為低下 。 因為 , 針鋒相對策略不僅會降低信任程度 , 而且在信任缺失模式被識別后 , 本來天真的對手會 通過學習變得老練 。如果要恢復有限合作 ,罰背叛的局中人為條件 上 ,合 (C, D 或 (D, C (C, C 假設(shè)在第 t -1階段博弈中 , 局中人甲采用判斷 策略 D 。 甲在第 t 次階段博弈中悔過 , 采用策略 C, 而乙方則會采用懲罰策略 D, 形成策略組合 (C, D 。 老練的乙方在

27、 t +1次階段博弈中 , 并不一定會選擇 合作 C, 甚至也不采用部分合作策略 E, 而且懲罰先 前信任缺失者甲方多次 , 即從第 t 階段博弈開始持續(xù) 懲罰 t +i 次 , 局中人乙才予甲方以有限合作 , 恢復采 用 E 或 C 。 這就是所謂的“ 延遲的針鋒相對策略 ” 。 這是更為老練的策略 , 對于先背叛而后又希望合作 的局中人 , 這是艱難的考驗 , 考驗的艱難程度與懲罰 的次數(shù) i 相關(guān) 。 在考驗的第 1到 i 次過程中 , 甲有可 能再度信任缺失 , 甚至在了解對手堅持采用“ 延遲的 針鋒相對策略 ” 后 , 甲方干脆不悔過 , 保持信任缺失 。 實踐表明 , 供應鏈系統(tǒng)中老的核心企業(yè) , 通過進化學 習 , 運用 “ 延遲的針鋒相對策略 ” , 降低供應鏈系統(tǒng)的 合作程度 , 導致系統(tǒng)收斂到非合作博弈的可能性增 加 , 最終使得 G ( 的系統(tǒng)平均合作度 (G ( 大 為降低 。避免系統(tǒng)合作程度的降低 , 需要重點研究 。筆 者在上述分析的重復博弈 G ( 前兩個階段博弈 G (2 中 , 設(shè)計一種“ 有限程度 ” 的報復機制 (或稱諒 解機制 , 以求獲取較好的系統(tǒng)合作程