□马 鹏 邢秀铭 曹 杰 孙明典
[1. 南京信息工程大学 南京 210044；
2. 徐州工程学院 徐州 221018]
激烈的全球竞争迫使许多企业在全球范围内建立供应链网络，以提高自身竞争力，从而达到降低成本、促进利润增长的目的。为了推动供应链的健康发展，采用何种技术能帮助供应链平稳运行显得尤为重要。供应链的全球化使得人们对他们的管理和控制变得更加困难。然而，区块链技术作为一种确保透明度、可追溯性和安全性的分布式数字账本技术，正显示出缓解一些全球供应链管理问题的前景[1]。区块链本质上是一台信任机器，利用加密技术和共识机制保证交易的安全性和有效性[2]。区块链允许数据、信息和交易可见并且透明，任何供应链成员在区块链中记录交易，以便所有其他供应链成员都可以可视化并跟踪所有行为、事务和活动[3]。因此，区块链技术提供的服务对于供应链的运营与管理具有积极作用。
一些学者将区块链技术引入供应链，研究供应链的优化问题。Min对新兴的区块链技术进行概念化，并讨论如何利用区块链技术在风险和不确定性增加的情况下增强供应链的弹性[4]。Nandi等基于新冠病毒大流行的环境，用区块链技术支持的循环经济原则促进供应链本地化、敏捷性和数字化的发展[5]。Wamba和Queiroz考虑了区块链在运营和供应链管理中的应用，且探讨了企业如何利用区块链创造和获取商业价值[6]。Esmaeilian等评估了工业4.0的可持续性能力，提出了区块链技术在四个主要领域开展的增强可持续性能力，并讨论了区块链在促进社会和环境可持续性方面的技术能力[7]。Venkatesh等开发了一个系统架构，将区块链的使用，物联网和大数据分析集成在一起，允许卖家可有效监控他们供应链的社会可持续性[8]。由上述研究可以发现，区块链技术对供应链的管理和优化具有积极影响。而在目前的研究中，很少有学者通过构建理论模型来研究区块链供应链优化决策问题。
在生活中，当自身利益与他人利益不对等时，会产生促使利益均衡的行为，即公平偏好行为。Fehr和Schmidt认为公平偏好行为普遍存在，即供应链成员不仅关注自身利益，还会比较供应链其他成员的利益[9]。一些学者基于公平偏好行为，研究了供应链的优化决策问题。例如，马鹏和王海燕研究了零售商公平偏好下考虑质量和营销努力的联合决策问题[10]。马晓平等考虑了不同担保模式，研究了产品担保模式及零售商公平偏好行为对闭环供应链定价及担保期决策、经济和环境效益的影响[11]。王玉燕等考虑了新旧动能转换政策，分析了新动能创新投入成本与公平偏好系数对闭环供应链的影响，并设计成本共担契约来协调该供应链[12]。孙嘉轶等分别建立了单渠道和双渠道下的闭环供应链决策模型，分析了消费者对再制造产品的接受程度以及公平偏好程度对成员决策及利润的影响[13]。李亚东等考虑了显性公平偏好与隐性损失厌恶双重行为偏好，研究了供应商主导型供应链的决策与协调[14]。王文隆等构建了包括普通制造商、低碳制造商与电商平台的平台供应链决策模型，对不同公平偏好情形下的均衡决策进行分析，并用服务成本共担契约来改进该供应链[15]。窦晓乐等基于公平偏好行为，研究了网络零售商店内推介策略选择问题[16]。Jian等在绿色闭环供应链中引入零售商的销售努力，分别考虑集中式与分散式模型，研究了公平偏好行为对零售商的销售努力、产品的绿色度、回收率，以及产品价格决策的影响[17]。Pan等考虑由一个主导零售商和两个制造商组成的供应链，研究了公平偏好系数对供应链成员的定价，利润和效用的影响[18]。Wang等分别构建了不考虑公平偏好的分散式模型、考虑公平偏好的分散式模型，以及考虑公平偏好的集中式模型，研究了政府补贴、企业社会责任系数，以及公平偏好行为对决策的影响[19]。Sharma等考虑零售商通过期权契约向供应商采购产品，研究该二级供应链中成员的公平偏好问题[20]。从以上研究可以看出，很多学者基于公平偏好行为探讨了供应链的定价决策或协调问题。这些理论与方法为本文结合区块链技术研究公平偏好行为下的供应链运营决策提供了较为清晰的思路。
综上，目前尚没有学者将公平偏好行为引入区块链供应链中来研究其运营决策问题，不同供应链成员的公平偏好程度对该情形下供应链运营决策影响等都是值得关注的问题。鉴于此，本文假定制造商为供应链中的主导者，考虑供应链成员存在公平偏好行为的不同情况，基于区块链投资来构建相应的供应链模型，并找出最优的运营决策。进而研究公平偏好行为对供应链决策、供应链成员利润、制造商服务努力水平的影响。本文的主要贡献在于：（1）将区块链投资与公平偏好行为相结合。国内外很多学者考虑了公平偏好行为对供应链决策的影响，例如研究成本共担和收益共享契约模型，或是考虑公平偏好系数对定价决策与供应链绩效的影响，但是尚缺乏将区块链投资与公平偏好行为结合的相关研究。（2）基于博弈论对区块链供应链进行决策优化。不同于国内外很多学者基于定性方法来研究区块链供应链，本文采用数学建模的方法进行定量化分析。
假设一个由单一制造商和单一零售商组成的两级供应链模型（如图1所示），且该供应链使用区块链技术平台来进行管理。制造商是供应链中的领导者，零售商是供应链中的跟随者，零售商向制造商采购产品的批发价格为、采购的产品数量为，然后以零售价格将产品卖出去。
图1 供应链结构
类似于Giovanni[3]的研究，假设市场需求为：D=αQ-βp+θS ，为产品合格率，代表市场潜力，零售商卖出产品的数量小于或等于。是消费者对价格的敏感度。反映了消费者对在线服务的敏感度，
表1为本文的部分参数设置：
表1 参数设置
零售商和制造商的利润函数，分别为：
假设 w -cM-cB>0，否则，当通过区块链完成交易时，制造商的边际收益为负。
零售商与制造商通过建立契约进行合作生产，当供应链上成员一方的利润低于另一方时，利润低的一方会产生嫉妒心理，利润高的一方会产生同情心理，从而对供应链整体决策产生影响。参考Fehr和Schmidt[9]建立的公平偏好模型：
本文考虑制造商为供应链的主导者，因此，零售商和制造商分别具有嫉妒偏好和同情偏好的情况，重新记其效用函数分别为[21]：
接下来，分别研究不存在公平偏好（模型I）、仅零售商存在嫉妒偏好（模型Ⅱ）、仅制造商存在同情偏好（模型Ⅲ），以及零售商和制造商均存在公平偏好（模型Ⅳ）等四种模型。
（一）不存在公平偏好（模型Ⅰ）
首先，考虑不存在公平偏好的情况，即供应链各成员在决策时均以获得自身最大利润为目标，研究该情形下供应链的最优决策模型。
命题1说明在区块链供应链中，期权价值越高，制造商提供的服务努力越多，但若使用区块链的相关边际成本越高，制造商提供的服务努力则越少。期权价值代表了供应链成员获得的认可和信任，当制造商获得的期权价值较多时，它在服务上投资更多，供应链上其他成员高度信任和相信制造商的行为，并表示出在未来合作的额外意愿。区块链的使用激发了更高的服务努力，但随着区块链使用成本增加，服务努力会减少。
命题2说明随着期权价值增高，零售商和制造商的利润越多；
采用区块链技术的成本越高，零售商和制造商的利润越少。
（二）仅零售商存在嫉妒偏好（模型Ⅱ）
本部分考虑仅零售商存在嫉妒偏好行为，即当零售商相较于制造商利润较低时，产生提高利润，与制造商均衡的自利行为。
命题3说明仅零售商存在嫉妒偏好时，嫉妒偏好系数越大，零售商从制造商处购买的产品数量越少，产品销售价格越低，市场需求量越少。
证明：通过计算，可得：
命题4说明嫉妒偏好系数越大，零售商利润越多，而制造商利润越少。
（三）仅制造商存在同情偏好（模型Ⅲ）
本部分考虑仅制造商存在同情偏好行为，即当制造商利润高于零售商时，制造商产生利他行为。
由于制造商主导该供应链，且仅制造商存在同情偏好，那么零售商不存在任何公平偏好，将模型Ⅰ中零售商效用最大化时的最优决策代入，如式（11）（12）。
将式（11）（12）代入式（6），可得：
（四）零售商和制造商均存在公平偏好（模型Ⅳ）
本部分考虑供应链成员均存在公平偏好行为。由于制造商为供应链主导者，当两者同时存在公平偏好时，先将零售商效用最大化时的最优决策代入，如式（23）（24）。
将式（23）（24）代入式（6），可得：
命题6 零售商最优的采购数量、零售商最优的零售价格、最优的市场需求，以及零售商和制造商的最优利润分别为：
参考Giovanni[3]以及Talat和Giovanni[22]等研究，假设η =0.5,ρ =0.5,v=1,F=1,α =0.9,β =1,θ=1,w=0.8,cM=0.02,cR=0.02,cB=0.02。
图2对比了不存在嫉妒偏好与存在嫉妒偏好时的零售商利润，图3对比了不存在嫉妒偏好与存在嫉妒偏好时的制造商利润。研究发现：基于模型Ⅰ和模型Ⅱ，零售商的最优利润与嫉妒偏好系数呈正相关；
制造商的最优利润与嫉妒偏好系数呈负相关。
图2 零售商嫉妒偏好系数对零售商利润的影响（模型ⅠVS模型Ⅱ）
图4给出了仅制造商存在同情偏好的情形。由图4可得，当 γ <0.4514时，制造商利润较高；
当γ>0.4514时，零售商利润较高，零售商的利润随着同情偏好系数增加而增加，制造商的利润则随着同情偏好系数增加而减少。结合图2及图3可知，公平偏好行为有利于平衡供应链成员利润，促进供应链长期稳定发展。在现实中，企业可以基于自身，寻找供应链成员获得利润较为平衡的情况，以达到供应链整体优化，平稳发展的目的。
图3 零售商嫉妒偏好系数对制造商利润的影响（模型ⅠVS模型Ⅱ）
图4 制造商同情偏好系数对制造商和零售商利润的影响
此外，分别考虑服务成本系数 η =0.5和η=1.5时，仅存在制造商同情偏好的情形，如图5所示。图5描述了不同服务成本系数下制造商同情偏好对制造商服务努力水平的影响。可以看出：服务成本系数相对较小时的服务努力水平高于服务成本系数相对较大的情形。
图5 不同服务成本系数下制造商公平偏好对服务努力水平的影响
所得结果如图6所示。图6描述了零售商和制造商公平偏好系数分别对制造商服务努力水平的影响，并呈现出了两种系数对于服务努力水平影响程度的比较。可以看出制造商服务努力水平关于制造商同情偏好系数递减，但不受零售商嫉妒偏好系数影响。也就是说，制造商服务努力水平仅对制造商同情偏好程度敏感。
图6 零售商和制造商公平偏好对服务努力水平影响的比较
本文联合考虑区块链投资与公平偏好行为，以二级供应链为研究对象，分析了公平偏好行为在不同情况下的最优服务努力水平、零售价格，零售商的采购量和利润，研究了公平偏好系数对供应链成员利润以及制造商服务努力水平的影响。研究发现：首先，零售商的利润随着零售商嫉妒偏好系数的增大而增大，随着制造商同情偏好系数的增大而增大；
制造商的利润随着零售商嫉妒偏好系数的增大而减小，随制造商同情偏好系数的增大而减小。其次，制造商服务努力水平关于制造商同情偏好系数递减，但不受零售商嫉妒偏好系数的影响。也就是说，制造商服务努力水平仅对制造商同情偏好程度敏感。
在制造商主导的供应链中，利益也往往向制造商倾斜，但是零售商嫉妒偏好和制造商同情偏好行为限制了制造商获取更多利益的情况，有利于制造商和零售商同时获益。使用区块链带来的服务努力仅受制造商影响，制造商过度的同情偏好行为不利于在供应链中发挥区块链技术的优势。制造商需要基于实际情况，与零售商合作共赢。
本文分析了制造商为供应链领导者的情形，但现实中也存在零售商主导的供应链，基于此条件考虑公平偏好行为的影响，还有待研究。此外，本文基于二级供应链进行建模分析，后续可以将模型推广到闭环供应链，或者结构更为复杂的供应链系统进行研究。
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