需求信息不对称下供应链中流程与产品创新模式选择研究

张梁梁, 张 盼

(1.长安大学 经济与管理学院,陕西 西安 710064; 2.海南大学 管理学院,海南 海口 570228)

0 引言

流程创新和产品创新被认为是制造企业获取持续竞争力的重要源泉。制造商进行流程创新是指制造商通过采用新的机器设备、新的制造技术、新的制造工艺等手段对企业的生产流程进行改进，从而提高生产效率降低生产成本。例如，通用汽车的一个车门铰链供应商，通过简化铰链工艺设计，使得该供应商成功节约了35%的制造成本[1]。制造商产品创新是指在产品研发过程中进行投资，改进现有产品的性能或开发现有产品的新功能，达到提高产品质量进而提高产品需求的目的，如华为和苹果等公司不断改进智能手机的相机像素。在“工业4.0”的时代背景下，制造商进行流程创新和产品创新更显得尤为重要。

在上述两种创新模式的供应链中，制造商和零售商的需求预测信息常常是不对称的。例如，依据一项权威调查发现，只有27%的零售商将自己的需求数据向制造商分享[2]。需求信息的不对称，不仅会加重市场不确定给制造商生产决策带来的困难，还会影响到制造商的流程创新水平和产品创新水平。因此，在上述两种创新模式的供应链中利用需求信息分享理论解决需求信息不对称问题是极具现实意义的。

鉴于此，本文主要探讨以下问题：(1)在两种创新模式的供应链中，零售商是否会自愿分享其需求预测信息？如果不愿意，是否可以通过Nash讨价还价模型设计一个激励机制促使零售商分享需求信息？供应链中的均衡信息分享策略是什么？(2)当制造商不能同时进行流程创新和产品创新时，制造商在什么条件下进行流程创新或产品创新更有利？

本文研究与供应链中流程创新、产品创新和需求信息分享研究紧密相关。在流程创新研究方面，学者们主要考察信息对称情形。如Yoon[3]考察制造商进行流程创新时，研究制造商开通网络渠道对供应链成员利润的影响；李晓静等[4]在竞争供应链中研究了流程创新溢出效应如何影响流程创新技术选择问题；Hu等[5]在两条竞争的供应链中研究了制造商流程创新模式选择问题；Jin等[6]考察供应商进行流程创新时，在两条竞争的供应链中研究了制造商整合供应商问题。在产品创新研究方面， Chen等[7]在一个供应商和两个零售商组成的供应链中，研究了合作质量创新决策问题； Chakraborty等[8]在两个制造商和一个零售商组成的供应链中，研究了零售商促进制造商质量改进的成本分担机制。本文在上述文献的基础上，考察了信息不对称问题。

目前，只有少数学者从信息不对称角度研究进行流程创新和产品创新的供应链。如刘克宁和宋华明[9]考察接包方(代理人)在产品研发努力决定产品研发成功概率，当接包方的研发努力成本信息是不对称时，发包方(委托人)如何设计合同菜单实现对接包方私有信息的揭露；曹滨和高杰[10]探讨工艺设计质量分别是制造商和供应商的私有信息时，制造商最优的质量激励合同设计问题。需要指出的是，这类文献考察的主要是实现信息甄别的激励合同设计问题，而本文考察的是需求信息分享问题。

在需求信息分享研究方面，一些学者仅考察零售商预测信息，如Shang等[11]在由两个制造商和一个零售商组成的供应链中，分别在生产规模经济和不经济情形下研究了供应链的均衡信息分享策略；Huang和Wang[12]分别在不同决策主体进行再制造的闭环供应链中，研究了零售商向制造商信息分享策略；Scheele等[13]以公司内的采购部门和销售部门为研究对象，为保证销售部门真实分享其需求信息，研究了采购部门的激励机制设计问题；慕艳芬等[14]在市场需求和成本信息不对称时，研究了零售商需求信息披露对制造商开通直销渠道的影响；毛小兵[15]在一个制造商和两个零售商组成的供应链中，研究当制造商策略的分享需求信号对零售商们决策和供应链成员利润的影响。王文宾和丁军飞[16]在制造商负责回收的闭环供应链中研究了信息分享对社会福利的影响，并探讨了促进信息分享的回收责任分担合同。还有一些学者同时考察供应链成员预测信息，如Mishra等[17]研究了备货型生产和订货型生产情形下供应链信息分享价值，并进一步探讨了促使信息分享的合同设计问题；Bian等[18]在供应链竞争的情形研究了供应链的均衡信息分享策略；肖群和马士华[19]在闭环供应链中，研究了备货型生产和订货型生产模式下信息分享对供应链成员最优决策和价值的影响。张盼和雷鸣宇[20]在制造商回收和零售商回收的闭环供应链中研究了制造商需求信息分享问题，并对两种回收模型进行了对比分析。值得指出的是，现有需求信息分享研究文献中还没有考察进行流程创新和产品创新的供应链。

综上所述，供应链中的关于流程创新、产品创新和需求信息分享研究已较多，但是很少有文献在进行流程和产品创新的供应链中，考察需求信息不对称并探讨需求信息分享问题。此外，现有文献还未涉及流程创新与产品创新的对比研究。基于此，本文以进行流程创新和产品创新的供应链为研究对象，考察供应链成员都能预测市场需求且零售商的需求预测信息是不对称时，探讨供应链中需求信息分享问题以及创新模式选择问题。

1 模型描述与假设

考虑一个由制造商和零售商组成的供应链，制造商生产产品，然后通过零售商销售给消费者，其中制造商的批发价和零售商的零售价分别为w和p。制造商可以通过创新进行流程改善降低生产成本(间记为流程创新模型)，或者进行产品改进提高产品质量(间记为产品创新模型)。当制造商选择进行流程创新时，市场需求函数D(p)=a-bp，其中a表示潜在市场需求，b表示需求对价格的敏感系数。制造商付出流程创新努力τ，可以使初始生产成本cm降低τ，相应的流程创新成本为η1τ2，其中η1表示流程创新成本系数，反映制造商的流程创新效率，当系数越高，表示制造商流程创新效率越低。制造商选择进行产品创新时，产品的质量会得到提高，进而提高产品的市场需求，当产品的质量水平达到q时，制造商付出的产品创新成本为η2q2，其中η2代表产品创新成本系数，反映制造商的产品创新效率。假设消费者为质量敏感型，且消费者对产品质量的敏感系数为k。此时，市场的需求函数D(p)=a-bp+kq。

制造商和零售商的博弈顺序如下：第一阶段，在制造商和零售商做出预测之前，他们就是否分享需求信息进行讨价还价机制。如果他们最终达成信息分享协议，他们将真实分享自己的预测信息。在第二阶段，制造商和零售商分别对市场需求信息进行预测并获得相应预测信息fm和fr。在第三阶段，在流程创新模型中，制造商决策流程创新努力和批发价，然后零售商决策零售价；在产品创新模型中，制造商决策产品创新努力和批发价，然后零售商决策零售价。采用逆向归纳法求解，首先分析流程创新模型，其次分析产品创新模型。

需要说明的是，由于制造商是领导者，首先进行决策，零售商可以通过制造商的决策推断出制造商的预测信息fm，这意味着制造商的需求预测信息实际对零售商来说是对称的。因此，本文只需要探讨零售商是否分享需求预测信息。

为方便下文分析，首先给出以下条件期望公式[2]：

(1)

(2)

(3)

2 制造商流程创新模型

2.1 信息不分享情形

当零售商不分享需求预测信息时，制造商仅拥有需求预测信息fm，而零售商同时拥有预测信息fm和fr。制造商和零售商的条件期望利润表达式如下:

基于制造商和零售商的上述最优决策，可以求得供应链成员的条件期望利润，如下:

引理1在流程创新模型中，当零售商信息不分享时，制造商和零售商的事前利润分别为:

2.2 信息分享情形

当零售商分享需求预测信息时，供应链成员都基于预测信息fm和fr最大化他们的期望利润。相应地，制造商和零售商的条件期望利润分别如下:

参照2.1节的求解方法，可得信息分享的情形制造商和零售商的最优决策及利润，见引理2。

引理2在流程创新模型中，对于信息分享情形，制造商和零售商的最优决策如下:

制造商和零售商的事前利润分别如下:

2.3 均衡信息分享策略

为分析第一阶段零售商的信息分享策略，接下来比较信息分享和不分享情形下的事前利润，可得信息分享对于供应链成员的价值，具体如下:

(2)当b/8<η1≤b/4时，零售商自愿分享其需求预测信息，当η1>b/4时，零售商在没有激励情形下不会分享其需求预测信息。

命题1表明信息分享总是使得制造商获利，这与现有文献的发现一致。命题1还表明当流程创新效率较高时(b/8<η1≤b/4)，零售商会从信息分享中受益，这与之前信息分享类文献相比是一个新的发现。原因在于当流程创新效率较高时，零售商分享需求信息后，会提高制造商的需求信息精度，从而会有更高的流程创新水平，会大幅降低生产成本，提高生产效率，进而会降低批发价，最终使零售商大幅受益，足够弥补失去信息优势的损失。

命题2表明，当制造商选择流程创新时，信息分享和不分享都可能是均衡结果，且均衡结果依赖于制造商的流程创新效率。当流程创新效率较高和较低时，信息分享和不分享分别是均衡结果。当流程创新效率处于中间水平时，如果制造商不采取任何激励机制，信息不分享将是零售商的均衡策略。而如果制造商采用讨价还价机制补偿零售商的受损利益，信息分享将是均衡结果，此时，供应链成员都能从信息分享中获益，实现共赢。

3 制造商产品创新模型

3.1 信息不分享情形

此时，供应链成员条件期望利润如下：

参照之前的求解方法，当η2>k2/8b时，可得如下均衡决策:

进而可求得造商和零售商获得需求预测信息前的事前利润，如下。

引理3在产品创新模型中，当零售商不分享需求信息时，制造商及零售商的事前利润分别为:

3.2 信息分享情形

在此情形下，供应链成员的条件期望利润如下:

引理4在产品创新模型中，当零售商分享需求信息时，制造商及零售商的均衡决策分别如下:

制造商和零售商的事前利润分别如下:

3.3 均衡信息分享决策

通过对制造商和零售商获得的事前利润进行比较，可以得到信息分享对于供应链及其成员的价值，进而可得如下结论。

(2)当k2/8b<η2≤k2/4b时，零售商自愿分享其预测信息，当η2>k2/4b，零售商在没有激励情形下不会分享其预测信息。

通过对比命题3和命题1可以发现，在两种创新模式下，信息分享对于供应链成员的影响类似，即制造商总能从信息分享中受益，当创新效率较高时零售商和供应链也可以从中获益，否则，零售商和供应链的利润都会受损。尽管两种创新模式下的主要结论相似，但是内在原因却有所不同。在流程创新模式中，零售商能从信息分享中获益主要是因为信息分享能够改进制造商的流程创新水平，提高制造商流程创新水平和生产效率，进而会使制造商降低批发价，最终使零售商获益。而在产品创新模式中，零售商能从信息分享中获益主要是因为信息分享能够优化制造商的产品创新决策，提高产品的质量水平，进而提高市场需求，最终使零售商从销售收益增加中获益。

接下来，对产品创新模型中的信息分享策略进行归纳可得如下结论。

对比命题2和命题4可以发现，在两种创新模型中， 均衡的信息分享结果类似，且都与创新的效率相关。不同的是，在产品创新模型中，消费者对产品质量的敏感系数也是影响均衡结果的重要因素。

4 比较分析

第二节和第三节分别分析了两种创新模式中供应链成员的事前利润以及信息分享价值。本节主要上述两种模型中的部分结果进行对比分析。为简化分析，假设两种创新模式具有相同的创新效率，即η1=η2。对比两种创新模式下信息分享对于供应链成员的价值，通过作差分析可得如下结论。

命题5反映出两种创新模式中信息分享价值的大小，取决于消费者对质量和价格的敏感程度。当消费者对质量更敏感时，产品创新模式中信息分享对于供应链成员的价值都更高，反之，流程创新模式中信息分享对于供应链成员的价值更高。这表明，当消费者对质量(价格)更敏感时，制造商在产品创新(流程创新)模式中更有动力设计讨价还价机制以促进零售商分享需求信息。

对比分析两种创新模式信息分享与不分享时供应链成员的事前利润，可得如下结论。

命题6揭示了制造商和零售商对创新模式偏好的条件。可以看出，消费者对质量和价格的敏感程度同样影响着制造商和零售商的创新模式偏好。当消费者对质量更敏感时，制造商选择产品创新模式不仅可以使自己获得更多利润，还可以使零售商获得更高利润。此时，制造商选择产品创新模式可以使供应链成员达到双方共赢。反之，当消费者对价格更敏感时，制造商选择流程创新模式可以使供应链成员达到双方共赢。

5 结语

本文在一个需求不确定的市场中，考察制造商进行流程创新和产品创新的供应链，研究当零售商的需求预测信息是不对称时，如何利用信息分享理论解决信息不对称导致的管理问题，进而探讨了创新模式选择问题。

研究发现，在两种创新模式的供应链中，当制造商创新效率较高时，零售商会自愿分享需求信息。当制造商创新效率处于中间水平时，信息分享会使零售商利益受损而使供应链受益。此时，本文设计了Nash讨价还价机制，促进零售商分享需求信息，最终实现了帕累托改进。当制造商创新效率较低时，信息不分享是供应链中均衡结果。此外，通过对比两种模型发现，信息分享对于两种创新模式中供应链成员的价值以及供应链成员的创新模式偏好受消费者对质量和价格的敏感差异影响。当消费者对质量(价格)更敏感时，产品创新(流程创新)模式中信息分享对于供应链成员的价值都更高，且制造商和零售商更偏好产品创新模式(流程创新)。