区块链采购模式的演化博弈分析

季春艺 全浩

摘  要：针对区块链平台采购过程中采购方和供应商之间的行为决策问题，构建区块链平台两种采购方式下采购方和供应商之间的演化博弈模型，该模型中引入质量容忍系数来表示采购过程中采购商对采购质量的容忍程度，并利用报童模型分析双方的利润函数。研究发现区块链采购方式下，采购企业和供应商在初始状态下有更大的可能性向着监督，诚实方向发展且违约惩罚、信誉损失和区块链技术创造的投资收益很大程度上影响着供应商策略的选择，即三者的值越大，将会有更多的供应商选择诚实行为，更多的采购企业将选择监督行为。

关键词：区块链技术;区块链平台;报童模型;进化博弈

  中图分类号：F253    文献标识码：A

Abstract： In view of the behavioral decision-making problem between the buyer and the supplier in the procurement process of the blockchain platform， the evolutionary game model between the buyer and the supplier under the two procurement methods of the blockchain platform is constructed， and the quality tolerance coefficient is introduced into the model. To express the purchaser's tolerance to purchase quality during the purchase process， and use the newsboy model to analyze the profit function of both parties. The study found that under the blockchain procurement method， purchasing companies and suppliers are more likely to develop in the direction of supervision and honesty in the initial state， and the penalty for default， the loss of reputation and the investment income created by the blockchain technology are very large. The above influences the choice of supplier strategy， that is， the greater the value of the three， more suppliers will choose honest behavior， and more purchasing companies will choose supervisory behavior.

Key words： blockchain technology; blockchain platform; newsboy model; evolutionary game

0  引  言

  隨着全球经济一体化进程的不断加速，信息传递与沟通的重要性越显突出。区块链技术作为一个新兴的分布式数据存储、共识机制的计算机应用模式，对采购流程中信息不对称、过程无法监控追溯等诟病有独特的解决方法。

  目前区块链的讨论侧重于如何将区块链技术融入到行业流程中，其中区块链技术的数据真实，效率提高和追本溯源等特点为探讨的中心。第一，数据真实方面。Francesco[1]， Zelbst[2]认为在供应链管理中应用区块链技术将会增加操作的透明度。例如，Alzahrani[3]将区块链技术应用到新产品防伪当中。张夏恒[4]则利用区块链技术探讨授信融资、区块链白条等融资方式。第二，在效率提高方面。由于智能合约的存在，订单的复核可能不再需要人工完成。Sachin[5]发现区块链技术可以缩短结算提前期，简化交易流程。Tönnissen[6]调查了十个区块链物流应用程序，表明其中没有中间化。新冠肺炎爆发之后，暴露了很多资源配置效率的问题，Yong[7]设计了一种区块链技术与疫苗的供应与监管相结合的智能系统，用于疫苗供应链中的疫苗监管。李旭东[8]、渠慎宁[9]在面对这次疫情也提出区块链是实现公益物资有效分配的有力保障。第三，在追本溯源方面，大多数研究都将目标集中在将区块链、物联网、射频技术等相结合的领域，RFID技术[10]和QR码[11]技术都有涉及。综上看来，区块链技术对于采购来说是有明显益处的[12]，但是成本[13]、技术不确定性、可扩展性和企业因素[14]决定了区块链技术的采用率。

  本文以区块链采购服务平台为基础，通过进化博弈分析方式研究了区块链采购服务平台对各成员的长期策略选择的影响。过程中引入了可接受的最大次品率[15]、容忍函数，分别反映采购企业对残次品的最大容忍程度和忍耐度变化情况;在此基础上，利用报童模型探讨不同情况下供应商和采购企业获益情况;进而通过进化博弈的结果分析两种采购模式下博弈双方演化均衡点的变化情况;最后通过数值仿真的方法探究区块链平台采购技术对博弈双方演化策略的影响。

1  区块链平台采购模式下的进化博弈

当采购企业和供应商加入第三方区块链平台，依靠平台提供的技术支持进行采购业务，采购流程如图1所示。

企业与供应商加入区块链信息共享平台，平台内供应商之间相互保密，供应商与企业之间信息共享;企业产生物料需求，将此需求信息发布到区块链网络;供应商根据自己的情况（库存等）选择接受时将此信息打包进区块，并生成智能合约①回传企业;企业在接收到的多家智能合约后，录入自己的预期价格，发货日期，数量等信息;在与某个合约满足后，合约要求企业将货款汇入平台，企业汇款后，该合约自动生成订单合同和智能合约①回传供应商，同时上链作为两者的交易证明;供应商接收到合同和合约②后，在合同签字，并按照合約②要求发货，信息上链作为发货证明，同时产生合约③;在此过程中企业将利用物联网传感器等设备对产品的仓储条件和运输过程进行实时监控，从而及时了解产品物流信息;企业接收到货物，录入接收货物的信息进合约③，满足条件将货款汇给供应商，交易结束。

在区块链技术的监督下，供应商对采购企业次品容忍度估计服从某一分布，该分布的概率密度为fα，分布函数为Fα，两者已知。

1.1  符号说明

模型符号及描述如表1所示。

1.2  模型构建与分析

分析四种情况下，供应商与采购企业的期望收益如表2所示。

从而可以得到供应商选择诚信的复制动态方程为：

Gx=x1-xyα

QPεα

-α

fαdα+1-

Fβ

QP

-CQ+g+A+B

-α

QPε              （1）

采购企业选择监督的复制动态方程：

Hy=y*1-y{x

P

-PQ1-

Fβ-1-

FβA+h1-

Fβ-λ

Qα

fαdα

-

P

-PQ1-

Fβ+1-

FβA-h1-

Fβ+λQαfαdα-D}

命题1  演化博弈过程中的平衡点为0，0，0，1，1，0，1，1;当1-

Fβ

QP

-C

Q+g+A+B-QPεαfαdα>0，且1-

Fβ

P

Q-PQ-A+h-λQαfαdα<-D时，

x，

y也是均衡点。

证明：令上述复制动态方程的一阶导数等于0，可以得到0，0，0，1，1，0，1，1四个均衡点;当满足1-

Fβ

QP

-C

Q+g+A+B-QPεαfαdα>0，且1-

Fβ

P

Q-PQ-A+h-λQαfαdα<-D时，式（3）极值点：

y=                          （3）

与式（4）极值点：

x=                              （4）

满足0<y<1，0<x<1，即

x，

y也是均衡点，证毕。

命题2  当1-

Fβ

QP

-C

Q+g+A+B-QPεαfαdα取不同的值时，供应商行为选择的演化过程将表现出三种不同的形式：

形式1：若-αQPε<1-

Fβ

QP

-C

Q+g+A+B-QPεαfαdα<0，供应商的演化策略为“不诚信”。

形式2：若1-

Fβ

QP

-C

Q+g+A+B-QPεαfαdα<-αQPε，供应商的演化策略为“诚信”。

形式3：若1-

Fβ

QP

-C

Q+g+A+B-QPεαfαdα>0，供应商的演化策略不确定，但是其演化中心是y。

证明：形式1：当-αQPε<1-

Fβ

QP

-C

Q+g+A+B-QPεαfαdα<0时，y>1，此时恒有y<y，x=0是进化稳定策略，供应商会趋向于“不诚信”。

形式2：当1-

Fβ

QP

-C

Q+g+A+B-QPεαfαdα<-αQPε时，y<0，此时恒有y>y，x=1是进化稳定策略，供应商会趋向于“诚信”。

形式3：当1-

Fβ

QP

-C

Q+g+A+B-QPεαfαdα>0时，0<y<1，此时分两种情况讨论：

（1）当y>y时， >0， <0，x=1是进化稳定策略，供应商会趋向于“诚信”。

（2）当y<y时， <0， >0，x=0是进化稳定策略，供应商会趋向于“不诚信”。

命题3  当1-

Fβ

P

Q-PQ-A+h-λQαfαdα>0取不同的值时，采购企业行为选择的演化过程将表现出三种不同的形式：

形式1：当1-

Fβ

P

Q-PQ-A+h-λQαfαdα>0，采购企业的演化策略为“不监督”。

形式2：当-D<1-

Fβ

P

Q-PQ-A+h-λQαfαdα<0，采购企业的演化策略为“监督”。

形式3：当1-

Fβ

P

Q-PQ-A+h-λQαfαdα<-D，采购企业的演化策略不确定，但是其演化中心是x。

证明：形式1：当1-

Fβ

P

Q-PQ-A+h-λQαfαdα>0时，x>1，此时恒有x<x，  <0，  >0，y=0是进化稳定策略，即企业趋向于“不监督”。

形式2：当-D<1-

Fβ

P

Q-PQ-A+h-λQαfαdα<0时，x<0，此时恒有x>x，  >0，  <0，y=1是进化稳定策略，即企业趋向于“监督”。

形式3：当1-

Fβ

P

Q-PQ-A+h-λQαfαdα<-D时，0<x<1此时分两种情况讨论：

（1）当x>x，  <0， y=1是进化稳定策略，即企业趋向于“监督”。

（2）当x<x，  <0， y=0是进化稳定策略，供应商会趋向于“不监督”。

1.3  复制动态演化图

将供应商与采购企业复制动态趋势合并，分析0<x<1，0<y<1的情况。

当初始状态落在A区域

x<x，

y<y时，供应商选择不诚实，采购企业选择不监督;当初始状态落在D区域

x>x，

y>y时，供应商选择诚实，采购企业选择监督;当初始状态落在B、C区域，进化稳定策略受到双方学习的影响。

1.4  复制动态演化分析

为了对比区分，本文将传统采购模式与区块链采购模式进行对比，如图3所示，传统采购模式为图3中为虚线;区块链平台采购模式为图3中为实线。

区块链模式下x、y都较传统模式下x、y小，说明区块链采购模式时，x、y都会向原点靠近，使得D区域增大，初始状态落入D区域的可能性增大，即随时间的发展，最终状态为供应商诚信、企业监督的可能性增大。D区域的增大务必会使A区域的面积减少，即随时间的发展，最终状态为供应商不诚信、企业不监督的可能性减小。对于B、C区域，其面积的变化是不确定的，当位置位于B、C区域时，采购商要根据供应商之前的信誉记录等信息进行调整自己的策略。

2  算例分析

为了更加清楚地观察两种模式的演化博弈过程，本文通过Python软件，对上述的演化过程进行仿真分析。假设仿真过程中，供应商所提供的货物的残次品比例α∈0，1，采购企业对于残次品的最大容忍率β∈0，0.15，其他参数的数值为P=10，C=5，ε=0.2，B=1 000，B=800，A=1 000，Ce=20，P=15，Q=100，λ=0.8，K=20，g=h=20，区块链采购模式下[16]，供应商对采购企业次品容忍度的估计Fx=edx。

令供应商所提供的货物的残次品比例α=0.08，进行仿真分析，如图4所示。区块链采购模式下的D区域面积总是大于传统采购模式;随着采购企业对于残次品的最大容忍率β的增大，两条曲线都是一种递增的状态。说明在D区域内，初始点都会向着（监督，诚实）的状态发展，在区块链采购模式下，更多的初始点会最终稳定在1，1最终状态;采购企业对于残次品的最大容忍率β增大时，更多的企业会选择监督策略，更多的供应商会选择诚实策略。

令采购企业对于残次品的最大容忍率β=0.1，如图5所示。区块链采购模式的曲线始终在传统采购模式之上;随着货物的残次品比例α的增加，D区域的面积呈现递减状态。说明初始状态下，区块链采购模式的D区域面积总是大于传统采购模式;当供应商提供的货物质量逐渐变差时，D区域面积小，这可以理解为供应商的不诚实行为将会导致采购企业选择终止交易。

在货物的残次品比例α和采购企业对于残次品的最大容忍率β的雙重影响下进行分析，结果如图6所示。可容忍的最大次品率β的增加确实会导致D区域面积的增加，但是增加量甚微。产品中次品比例的增加会导致D区域面积的大幅度减少。

3  结论与展望

3.1  结  论

根据以上研究发现，对于供应商而言，惩罚成本A、信誉损失B和区块链带来的再投资收益g很大程度上影响着其决策。信誉损失B的增大和区块链带来的再投资收益g使y下移，使更多的供应商

y

-y1-

x更倾向于诚实的选择。而对于采购企业，在信息不共享的环境下，供应商对采购企业可接受的最大次品率的估计很大程度上影响着采购企业的决策选择，当供应商不诚实行为被发现的概率1-Fβ和采购企业利用区块链带来的再投资收益h更大时，x趋近于0的速度将会更快，这会使更多采购企业

x

-x1-

y更倾向于监督的选择。

  综上所述，区块链采购模式可以使D区域面积增大，在初始状态下选择诚实策略的供应商比例会增大，这对采购企业来说无疑是至关重要的，同时采购企业为了保证原材料的质量，愿意付出监督成本。在两种采购模式的比较中，惩罚成本A、信誉损失B和区块链带来的再投资收益g对供应商的决策有很大的影响;供应商对不诚实行为被发现的概率1-Fβ的估计和采购企业利用区块链带来的再投资收益h影响着采购企业的决策。

3.2  建议与展望

  通过前文的分析，区块链采购平台的采购模式相较于传统采购模式有优势，但是优势的大小受采购企业态度和采购企业与供应商之间契约的影响。

（1）采购企业要积极利用区块链技术，对供应商守约行为进行信誉奖励，对违约行为实行严厉的惩罚。区块链技术对供应商是积极友好的，一方面，区块链的追本溯源功能使采购企业可以时刻关注自己原材料的状态。另一方面，区块链技术的透明机制使得供应商的违约行为无所遁形，采购企业在谈判上处于主动地位。最后，区块链采购过程效率更高，耗时更短，资金周转更快，让采购企业实现更大的收益。根据前面的分析，采购企业对违约行为应该设定高的惩罚成本使供应商选择诚实行为，同时给供应商的诚实进行激励，例如可以自费通过区块链平台对供应商的守约行为进行宣传，通过区块链的放大效应对供应商进行信用激励。

（2）采购企业要保证自己采购的原材料质量，降低供应商的投机行为。供应商对采购企业可接受的最大次品率的估计很大程度上影响着采购企业的决策。采购企业对外展现出对于材料质量严格的要求，降低供应商对投机行为的预期，对违约行为进行严格的惩罚并将其公布于区块链之上，形成良性的循环。在这种情况下，初始位置位于D区域采购企业可以适当采取由普查监督过渡为抽查监督的措施，因为此状态下供应商趋向于诚实，抽查形式可以减少采购商的监督开支。

对于供应商而言，区块链技术是一项严峻的挑战。一方面在于自己的违约行为将会被放大，使自身处于被动的地位。另一方面，平台的交易费用是一项额外产生的成本。但是区块链技术带来的好处也是不容忽视的。对于废品率低的供应商，交易历史将会永久的记录在区块链上，供应商的信誉也会被放大，会产生更多的合作机会。另外，供应商应该采取更加高效的残次品处理方式。

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