“农超对接”双渠道生鲜农产品供应链协调研究
——基于不同主体保鲜努力视角

□ 周 涛 吕圆圆 周亚萍

(山东理工大学 管理学院, 山东 淄博 255012)

一、引 言

近年来随着人们生活水平提升,对生鲜农产品数量和质量提出了更高层次的要求,而我国长年来农产品流通基础设施薄弱,农产品流通过程中腐烂变质现象严重,仅2019年因保鲜和腐烂问题造成农产品直接损失高达2.75亿吨,致使农产品高品质需求与低品质供给之间的矛盾迟迟得不到解决。究其原因,是由于农产品保鲜投入不足、保鲜投入主体不明确、保鲜投入后利益关系难以协调造成的。对此我国政府高度重视,2021年国办发[2021]29号文件指出,鼓励供销合作社和其他社会资本合作建设农产品保鲜设施,减少农产品损耗[1]。经验表明,产销一体化“农超对接”模式在减少流通环节、提高流通绩效、增加农民收入等方面展现出较强优势,而“农超对接”模式中引入线上电商渠道又可以解决单一对接销售模式下双方合作不平等问题。因此,在“农超对接”+电商渠道的双渠道模式下,考虑供应链不同主体保鲜努力水平投入情境,设计供应链契约协调机制,实现供应链总体与个体帕累托最优改善,对提升生鲜农产品供应链绩效,满足消费者高品质需求均具有重要意义。

二、国内外研究综述

在“农超对接”双渠道供应链研究方面,学者对供应链运作绩效以及渠道结构等问题关注较多。浦徐进等[2]通过对单渠道和双渠道“农超对接”模式比较分析,发现当合作社规模达到一定程度时,供应链在双渠道模式下的运作效率会得到明显改善;Cai[3]在此基础上进一步指出,增设线上电商渠道不仅可使供应商和零售商受益,还可改善双方的谈判能力。在双渠道结构下,王虹等[4]对超市自营电商平台和超市提供平台服务两种运营模式进行对比分析,指出平台服务模式对供应链绩效提升效果更显著;浦徐进等[5]在超市零售渠道和合作社线上销售渠道并存下,探讨了合作社短期销售与长期销售的最优策略。在生鲜农产品供应链研究方面,由于生鲜农产品具有易腐、易损的不稳定性,因此农产品新鲜度和保鲜努力水平两指标备受学者关注。郑琪等[6]在信息不对称的单渠道“农超对接”模式下,通过构建含有新鲜度的利润函数,发现农产品新鲜度与供应链利润呈正相关关系;而Lodrcc[7]进一步指出农产品的新鲜度不仅会影响供应链的利润,还会影响消费者的购买需求。唐润等[8]设计了考虑新鲜度的“农超对接”双渠道生鲜农产品市场需求函数,分析了不同折扣下供应链利润优化问题。范林榜等[9]在考虑新鲜度的决策模型基础上,探讨了收益共享契约对双渠道供应链的协调效果;Zhang等[10]则设计了由供应链主体共担保鲜成本的契约模型来优化各主体利润;而Cai等[11]研究了由第三方物流公司承担保鲜成本的最优决策问题,并建立激励机制[12]以实现供应链协调。

综上所述,“农超对接”双渠道生鲜农产品供应链研究主要集中在供应链运作绩效以及运作模式方面,而考虑生鲜农产品新鲜度和保鲜努力投入的研究较少,已有文献也多以单渠道“农超对接”供应链研究为主。现有生鲜农产品双渠道供应链研究对农产品新鲜度进行了考量,而关于不同保鲜投入主体的研究还并不多。因此,本文研究的创新点主要体现在以下两点:一是在“农超对接”双渠道生鲜农产品供应链模式下,探讨不同主体保鲜努力水平投入对供应链整体绩效的影响,既丰富了“农超对接”双渠道生鲜农产品供应链研究内容,又开辟了双渠道生鲜农产品供应链研究新视角。二是通过对无主体保鲜努力水平投入、合作社保鲜努力水平投入、超市保鲜努力水平投入三种情境下集中式与分散式决策模型比较分析,提出了不同契约协调机制,为三种情境下有效解决合作社与超市利润协调问题提供了创新方案。

三、问题描述及模型假设

本文考虑以一个农业合作社和一个超市组成的两级生鲜农产品供应链为研究对象,合作社占主导地位,拥有线下超市销售和线上电商销售两个渠道。其中,超市以批发价格w从合作社订购生鲜农产品,再以价格P2销售给消费者;合作社以价格P1通过线上电商平台将农产品销售给消费者。线下销售价格与线上销售价格不同,且均对渠道需求量产生影响,如图1所示。在生鲜农产品双渠道销售模式中,各渠道需求量不仅受渠道价格影响,还会受农产品新鲜度影响。由于生鲜农产品特性,其新鲜度会随时间衰减,而保鲜努力水平投入可在一定程度延缓新鲜度的衰减。但由于受运输时间、运输距离、运输产品等因素的影响,供应链各主体对保鲜努力投入偏好以及投入程度各有不同。合作社投入保鲜努力情境下,线上电商渠道最终农产品以及超市节点农产品新鲜度受保鲜努力水平影响,较自然衰减时农产品新鲜度更高。超市投入保鲜努力情境下,合作社到超市与合作社到消费者过程中农产品新鲜度随时间自然衰减;超市到消费者过程中农产品新鲜度受保鲜努力水平影响,较自然衰减时农产品新鲜度更高。模型设计中相关参数具体含义见表1。

图1 “农超对接”双渠道生鲜农产品供应链模式

表1 模型参数设置

—表示分散式决策,下标L表示契约决策,* 表示最优解。

基于上述模型,做出如下假设:

假设1:将随时间自然衰减的生鲜农产品新鲜度表示为:θt=θ0e-ηt,其中t∈[0,T]。参照文献[13],将受保鲜努力水平影响的新鲜度衰减函数表示为:θt=θ0e-ηt+rb。由此可推算出不同主体投入保鲜努力水平时的新鲜度函数,如下表2所示。

表2 不同主体投入保鲜努力水平时的新鲜度函数

假设3:研究过程中不考虑生鲜农产品的质量损失与库存影响,线上渠道和线下渠道拥有忠实顾客。线下超市零售渠道与线上电商渠道需求量主要受渠道价格和农产品新鲜度影响,函数表达式分别为:

D1=μa-P1+αP2+βθt

D2=(1-μ)a-P2+αP1+βθt

四、模型建立与求解

(一)供应链主体无保鲜努力投入模型

1.集中决策模型。无主体保鲜努力投入下,两个渠道产品的最终新鲜度θ11=θ21。线上电商渠道与线下超市渠道的需求函数分别为:

D11=μa-P11+αP21+βθ11

D21=(1-μ)a-P21+αP11+βθ21

此时,供应链总利润为电商渠道利润和超市渠道利润之和,即:

π1=(P11-c)(μa-P11+αP21+βθ11)+

(P21-c)[(1-μ)a-P21+αP11+βθ21]

求解供应链总利润关于电商渠道销售价格和超市渠道销售价格的一阶导数,令其为0。通过海瑟矩阵判定可求得电商渠道和超市渠道的最优销售价格以及最优需求量分别为:

将所求最优解代入总利润中,可得:

其中A=(1-μ)aα+μa,B=(1-μ)a+μaα。

A1=A-c(1-α2)+βθ11(1+α),
B1=B-c(1-α2)+βθ11(1+α)

2. 分散式决策模型。在分散式决策下,合作社利润由电商渠道和线上渠道两部分构成。超市仅通过将农产品销售给消费者获得利润。则合作社与超市利润函数为:

π11=(P11-c)(μa-P11+αP21+βθ11)+

(w-c)[(1-μ)a-P21+αP11+βθ21]

π21=(P21-w)[(1-μ)a-P21+αP11+βθ21]

分散决策下,合作社与超市之间进行Stackelberg博弈。采用逆向归纳法求解,可得最优电商渠道销售价格、最优超市渠道销售价格、最优批发价格以及最优总利润为:

3.补偿—分享契约协调模型

通过对集中式决策与分散式决策下供应链绩效比较分析,可得命题1如下:

证明:

命题1表明:(1)分散式决策下供应链总利润并非最优,需设计合理的契约协调机制对分散式决策下供应链利润进行优化。(2)两种决策模式对电商渠道定价未产生差别影响,但由于受超市渠道价格交叉影响,集中式决策下电商渠道需求量更低;而集中式决策较分散式决策超市渠道定价更低,销量更大,更具竞争力。因此,设立如下契约协调机制:首先由超市按集中式决策制定线下销售价格,而后合作社按每件产品销售价格之差|ΔP21|给予超市补偿;同时,合作社仍按照分散式决策定价在电商渠道销售产品。契约补偿后超市利润变化Δπ21,合作社利润变化Δπ11分别为:

[c(1-α)-c(1-α)]ΔP21=0

由此发现,实行补偿契约后,超市获得了一定的额外利润,而合作社利润无变化。为激励合作社参与,保障补偿契约实施,把超市增加利润的λΔπ21,(0<λ<1)返还给合作社。此时超市与合作社的利润分别为:

补偿—分享契约协调后分散式决策下供应链总利润为:

补偿—分享联合契约协调后,分散式决策总利润得到改善,达到集中式决策最优总利润水平,且供应链上合作社与超市个体利润也均得到改善。

(二)合作社保鲜努力投入模型

合作社投入保鲜努力水平时,合作社线上销售农产品的最终新鲜度为θ12,超市零售农产品的最终新鲜度为θ22。

1.集中式决策模型。此时双渠道供应链总利模型为:

π2=(P12-c)(μa-P12+αP22+βθ12)+

同理,可求:

其中A=(1-μ)aα+μa,B=(1-μ)a+μaα。

通过对合作社保鲜努力投入决策模型与未考虑保鲜努力投入决策模型中总利润、渠道需求量、渠道价格比较分析,可得命题2如下:

证明:

命题2表明:(1)在“农超对接”双渠道生鲜农产品供应链中,合作社投入保鲜努力水平可实现供应链整体利润的改善。(2)由于合作社保鲜努力水平的投入,到达消费者手中的最终农产品将保持较高新鲜度,使消费者购买意愿显著增强,可带来产品销售价格和销量普遍提升。

同理,求得:

3.保鲜成本分担—补偿契约协调模型

在合作社保鲜努力水平投入下,通过对集中式决策与分散式决策保鲜努力水平、渠道总利润、渠道价格和渠道需求量比较分析,可得命题3如下:

证明:

命题3表明:(1)集中式决策下,合作社保鲜努力投入更大,两渠道最终农产品新鲜度更高,市场竞争力更强,供应链总利润更优。(2)集中式决策下,线上电商渠道农产品新鲜度水平高,致使其销售价格更高;而线上渠道高价格对线下超市渠道需求量交叉影响显著,使超市渠道需求量更高。为了使分散式决策下供应链整体利润得到改善,采用保鲜成本分担—补偿契约进行协调。首先由超市按照比例φ对合作社产生的保鲜成本进行分担,然后由合作社向超市提供利润补偿s。由于分散式决策下博弈模型采取逆向解法,且合作社占主导地位,此时线下超市利润πL22以及合作社利润πL12分别为:

假定合作社对超市的契约补偿费用s

逆序求解可得批发价格及线上渠道价格为：

(三)超市保鲜努力投入模型

超市投入保鲜努力水平时,线上电商渠道销售农产品的最终产品新鲜度为θ13,线下超市渠道销售农产品的最终新鲜度为θ23。

1.集中式决策模型。此时双渠道供应链总利润模型为:

π3=(P13-c)(μa-P13+αP23+βθ13)+

同理,可得:

其中A=(1-μ)aα+μa,B=(1-μ)a+μaα。

通过对超市保鲜努力投入决策模型与未考虑保鲜努力投入决策模型中总利润、渠道需求量、渠道价格比较分析，可得命题4如下：

证明:

命题4表明:(1)在“农超对接”双渠道生鲜农产品供应链中,超市投入保鲜努力水平同样可实现供应链整体利润改善。(2)超市保鲜努力投入使线下超市渠道价格更高,线下超市渠道需求量更大;超市渠道价格上涨带动电商渠道价格提升,对电商渠道需求量产生负向影响,而超市渠道更高销售价格交叉作用对电商渠道需求量产生正向影响,综合影响使电商渠道需求量未发生显著变化。

同理可得:

3.两部定价契约协调模型

超市保鲜努力水平投入下,通过对集中式决策与分散式决策保鲜努力水平、渠道总利润以及渠道价格和渠道需求量比较分析,可得命题5如下:

证明:

命题5表明:与分散式决策相比,集中式决策下,超市保鲜努力投入更大,超市渠道最终农产品新鲜度更高,市场竞争力增强,供应链总利润更优。当采用保鲜成本分担——补偿契约协调时,协调后各渠道销售价格与保鲜努力水平最优解中含有协调因子参数,无法达到集中式决策下最优利润。因此,在超市保鲜努力水平投入下,选择采用两部定价契约协调分散式决策下各主体利润。首先,合作社采用集中式决策定价策略,使分散式决策下线上销售价格达到最优水平;其次,依据合作社最优定价,超市制定线下销售价格与保鲜努力水平。由逆序解法可得此时超市的最优定价及保鲜努力水平为:

此时合作社线上电商渠道定价策略为:

五、算例分析

为验证结论的正确性,本文运用Matlab软件进行数值分析。由于研究涉及的三种情境模型存在相似比较,因此主要分析集中决策下保鲜努力水平投入对生鲜农产品供应链整体绩效的影响,以及合作社保鲜努力水平投入下,集中式与分散式决策对比关系和协调结果。模型中相关参数设置如表3。

表3 相关参数值表

情形1:集中式决策下不同主体保鲜努力水平投入对供应链绩效影响分析

固定电商渠道市场占有率μ=0.6,新鲜度对需求的影响系数β=10,保鲜努力水平对保鲜成本的影响系数k=50,保鲜努力水平b以步长0.01从到1变动。

由图2-1可知,在“农超对接”双渠道生鲜农产品供应链集中式决策下,无论是合作社还是超市投入保鲜努力,其供应链总利润均优于无主体投入保鲜努力情形,且随着保鲜努力水平投入增加,总利润逐步提升。

图2-1 不同主体保鲜努力水平投入对供应链总利润的影响

由图2-2可知,随着保鲜努力水平投入增加,无主体投入保鲜努力下两渠道价格均保持稳定,合作社投入保鲜努力下两渠道价格P12,P22呈递增趋势,且均优于无主体投入保鲜努力情形。超市投入保鲜努力情形同上。

图2-2 不同主体保鲜努力水平投入对价格的影响

由图2-3可知,随着保鲜努力水平投入增加,无主体投入保鲜努力下两渠道需求量均保持稳定,超市保鲜努力投入下电商渠道需求量D11=D13,合作社、超市投入保鲜努力下需求量D12、D22、D23呈递增趋势,且均优于无主体投入保鲜努力情形。

图2-2 不同主体保鲜努力水平投入对价格的影响

情形2:合作社保鲜努力水平投入下集中式与分散式决策比较分析

考虑合作社保鲜努力水平投入时,固定新鲜度对需求的影响系数β=5,保鲜努力水平对保鲜成本的影响系数k=150,电商渠道市场占有率μ以步长0.01从到0.75变动。

由图3-1可知,合作社保鲜努力投入下,无论μ如何改变,集中式决策供应链总利润高于分散式决策,且当μ>0.5时,两者间差额更小。当0<μ<0.75时,集中式决策保鲜努力水平投入要高于分散式决策,呈递增趋势,且随着电商渠道市场占有率μ增大,分散式决策下保鲜努力水平逐渐接近集中式决策。

图3-1 电商渠道市场占有率μ对总利润和保鲜努力水平的影响

由图3-2可知,当0<μ<0.75时,集中式决策电商渠道价格和超市渠道需求量均高于分散式决策,且电商渠道价格呈递增趋势,超市渠道需求量呈递减趋势。与分散式决策相比,集中式决策下合作社保鲜努力水平投入更大,最终农产品新鲜度更优,电商渠道销售价格更高,受其交叉影响,超市渠道需求量更大。

图3-2 电商渠道市场占有率μ对价格和需求量的影响

在保鲜成本分担——补偿契约协调下,补偿费用s与保鲜成本分担比例φ存在相关关系,因此固定μ=0.5,绘制图3-3,图中阴影部分为补偿费用s的取值范围。随着保鲜成本分担比例φ增大,可供协调的补偿费用s的取值方案数量无显著变化,取值区间逐渐减小,且当超市分担的保鲜成本比例越高,其对合作社的利润补偿也就越小。成本分担比例以及补偿费用的选择取决于合作社与超市之间的协调策略。

图3-3 保鲜成本分担比例φ对补偿费用s的影响

六、总 结

研究构建了无主体投入、合作社投入和超市投入保鲜努力水平三种情境下的利润决策模型,通过对三种情境下集中式决策水平比较以及不同情境下集中式决策与分散式决策纵向比较,得出以下几点结论:

1.在“农超对接”双渠道生鲜农产品供应链集中式决策下,不同主体保鲜努力水平投入时供应链绩效较无主体均有所提升,且供应链总利润、渠道价格、渠道需求量均与保鲜努力水平呈正相关关系。

2.保鲜努力水平投入三种情境下,供应链集中式决策总利润均优于分散式决策,保鲜努力水平投入未对该利润关系产生改变性影响。

3.三种情境下存在不同契约协调机制使分散式决策供应链总利润实现帕累托最优改善。无主体投入保鲜努力水平时,采用价格补偿利润分享契约对分散式决策供应链利润进行协调,解决了价格补偿后合作社利润驱动不足问题;合作社投入保鲜努力水平时,采用保鲜成本分担——利润补偿契约对分散式决策供应链利润进行协调,解决了超市分担保鲜成本带来的利润损失问题;超市投入保鲜努力水平时,采用两部定价契约对分散式决策供应链利润进行协调,解决了总利润优化后渠道利润损失与补偿问题。

基于以上结论可知,在“农超对接”双渠道生鲜农产品供应链模式下,通过倡导供应链主体加大保鲜努力水平投入,可有效解决农产品新鲜度低、市场需求难以激发问题;通过加强供应链主体间协调合作,可有效解决分散式决策下供应链不同主体间利润冲突问题。研究引入电商渠道,考虑保鲜努力水平投入对“农超对接”供应链利润优化和协调问题进行了创新探讨,但文中关于不同主体投入以及共同投入情境下供应链利润孰优问题仍缺乏进一步理论验证。□