契约约束和政府激励下生鲜电商供应链绿色投资合作行为演化博弈分析

摘

要：针对消费者对线上优质绿色生鲜农产品的巨大需求，构建由生鲜电商和冷链物流企业组成的生鲜电商供应链绿色投资合作行为决策演化博弈模型。分别研究在契约约束和政府激励下，考虑不同参数变化对双方行为选择的影响。为验证理论的准确性做了数值仿真。研究结果表明：双方或单方是否会进行绿色投资，与绿色投资收益率息息相关。系统双方的均衡策略，随着绿色投资收益率的变化而变化。同时，搭便车现象的存在，会抑制双方的绿色投资。政府激励能促使双方绿色投资，具体体现为：期初时政府采取绿色投资补贴效果快速显著，政府的绿色投资奖励基金更具可持续性，两种方式协同激励效果最优。研究结果对政府制定激励策略和供应链参与主体绿色投入具有一定启示。关键词：生鲜电商供应链;绿色投资;契约;激励0

引

言我国是世界上最大的生鲜农产品（主要是指蔬菜、水果、肉、蛋、奶等）生产大国，每年约有4万亿吨进入流通流域。伴随着互联网电子商务的迅猛发展，尤其深受新冠疫情的影响，生鲜电商呈现爆发式的增长[1]。生鲜农产品的易腐易耗的特点，需要全程冷链，冷链物流的服务质量是影响生鲜电商发展的关键因素[2]。同时，生鲜产品的品质和新鲜度是影响消费者购买的核心因素[3]。越来越多的消费者具有绿色偏好，愿意为绿色产品支付更高的价格[4]。此外，农业生产和流通中排放了巨量温室气体（甲烷、二氧化碳等），是碳排放的重要来源[5]。政府给予了相应的绿色投入进行补贴，持续推进农产品绿色供应链发展[6]。京东等电商巨头已进入生鲜电商领域，纷纷加大对冷链物流绿色投入力度，以获取可持续竞争优势。但由于冷链物流投资巨大，大多生鲜电商都会选择冷链物流外包，如阿里与“四通一达”合作。绿色投资是绿色生鲜农产品供给质量和新鲜度的保障，但生鲜电商和冷链物流企业组成的二级生鲜电商供应链是否进行绿色投资，不仅会考虑各自的成本投资收益，还可能会选择“搭便车”[7]。为促进双方对生鲜农产品在生产和流通中绿色投资合作，政府需适当的绿色投资激励。因此，研究双方绿色投资合作决策行为，并考虑政府调控的作用效果具有重要的现实意义。为保障生鲜电商供应链的合作稳定性，学者们研究主要从供应链契约协调的角度展开。徐广姝等[8]在生鲜宅配模式下，构建了生鲜电商企业与物流服务商之间“数量折扣+成本分担+收益共享”组合契约。王宗光等[9]在契约协调下，构建生鲜电商与第三方物流企业的道德风险动态演化博弈模型。刘墨林等[10]考虑保鲜努力与增值服务，构建“收益共享—双向成本分担”契约。同时也可以建立供应链合同关系，通过互惠投资、资产专用性投资来提高生鲜供应链合作稳定性和效率[11]。同时补贴政策已成为促进农业绿色可持续发展的一种普遍而重要的激励策略[12]。政府对农户种养殖补贴，可以提高农民的种植规模，实现更高成本回报[13]。补贴能有效地提高产品的绿色度，增加绿色供应链中参与主体利润[14]。同时绿色投资能够提高供应链绩效[15]。并且通过建立收益共享[16]、成本共担机制[17]能够实现各自投资效果的最大化。从农产品供应链的角度，Liu等[18]构建了考虑保鲜努力的冷链物流企业和生鲜电商企业的博弈模型，分析了参数变化对双方保鲜投资的影响。曲优等[19]考虑生产商风险规避的情况下，研究参与主体绿色投资策略选择问题。白世贞等[20]考虑谈判权利对农产品供应链绿色投资的影响，并设计了成本共担契约协调机制。但现有文献通常只讨论单周期合作投资，而本文则从演化过程的角度探讨农产品供应链长期纵向绿色投资合作问题。演化博弈是以有限理性为前提，参与主体通过环境的变化不断修改完善自身策略，最终达到系统演化稳定策略，被广泛应用于参与主体间行为互动选择问题。常乐等[22]针对企业失信经营行为，基于演化博弈研究监管机构、食品企业和消费者间行为互动选择问题。朱立龙等[23]研究了农产品质量检测机构、政府部门、生产加工企业间的农产品质量安全行为演化博弈模型。刘晓丽等[24]在关系契约的基础上，基于演化博弈分析农户与电商企业的合作行为。虽然上述文献提到了演化博弈在农产品供应链运营中的应用，但很少有文献在考虑搭便车行为的同时探讨长期供应链的绿色投资合作问题。综上所述，对生鲜电商供应链契约协调和投资决策的研究已经取得了较丰富成果，是本文重要的研究基础。但以往文献是以研究参与主体完全理性为假设，同时忽视了绿色投资中外部因素对参与者决策的影响。与已有文献相比，本文显著的不同是，分别基于演化博弈的角度从供应链内部契约约束和外部激励两方面，探讨了生鲜电商和冷链物流企业的绿色投资决策过程。在供应链内部契约协调方面，引用公平偏好理论，双方签订绿色投资合作协议，如一方不选择绿色投资，则需要给绿色投资的对方适当投资补贴激励。针对绿色投资合作具有正外部性，可带来“搭便车”动机，进一步引入政府外部的激励措施来分析对双方绿色投资行为的影响，以消除搭便车现象并激励共同投资。综合考虑不同参数变化对双方行为决策的影响以及演化稳定的实现条件，为验证理论的准确性，运用Matlab数值仿真模拟，以期为理论和实践提供参考。1

契约约束下演化博弈基本假设和模型1.1

基本假设1.1.1

博弈主体与行为策略生鲜电商供应链系统由生鲜电商和冷链物流企业组成。双方都是有限理性且在互相作用中不断调整自身策略，不断学习，最终系统达到稳定均衡。两群体的策略都有绿色投资，不绿色投资，以经济利益最大化为目标。绿色投资是指投资用于生鲜农产品生产、物流过程中，为保障产品质量，保持新鲜度，提高资源利用率同时改善环境的行为。引入公平偏好理论，根据“成本共担，收益共享”原则，如一方选择绿色投资，对方不进行绿色投资，需根据合同约束给予投资方适当补贴。由于存在信息不对称，对绿色投资收益率的认知，是一个不断加深的过程，最终趋向稳定。1.1.2

模型假设与参数假设1

在初始群体中，进行绿色投资的生鲜电商的比例为x0≤x≤1，则不进行绿色投资的比例为1-x;进行绿色投资的冷链物流企业的比例为y0≤y≤1，则不进行绿色投资的比例为1-y。假设2

若生鲜电商与冷链物流企业均未在农产品生产和流通过程中确保供应链绿色化而增加绿色投资，则双方的收益分别为R，R，R>0，R>0。假设3

生鲜电商与冷链物流企业分别在农产品生产和流通中增加绿色投资，农产品市场需求增大导致收益增加。双方的收益分别为R+aR-C+W，R+bR-C+W，aa>0，bb>0表示各自的增量投资收益回报率。CC>0，CC>0表示各自的增量投资成本，W，W分别表示双方绿色投入产生协同效应对各自额外的增量收益值。假设4

当只有生鲜电商绿色投资，冷链物流企业不投资，市场需求也会适度增加。但冷链物流企业需给生鲜电商投资补贴S。双方收益分别为R+aR-C+S，0<a为冷链物流企业搭便车的获益。反之，只有冷链物流企业绿色投资，消费者市场需求也会适度增加，生鲜电商不投资。冷链物流企业获得投资补贴。此时双方收益分别为r-s，表示生鲜电商搭便车时获益。<p=""></a为冷链物流企业搭便车的获益。反之，只有冷链物流企业绿色投资，消费者市场需求也会适度增加，生鲜电商不投资。冷链物流企业获得投资补贴。此时双方收益分别为r-s，表示生鲜电商搭便车时获益。<>1.2

模型构建根据假设，可知生鲜电商与冷链物流企业间演化模型双方支付矩阵。如表1所示。生鲜电商绿色投资的期望收益、不绿色投资的期望收益和平均期望收益分别为：（1）根据Malthusian方程，得到生鲜电商的复制动态方程为：同理可得，冷链物流企业的复制动态方程：1.3

均衡点与稳定性分析根据微分方程理论，令=0;=0，可以得到系统5个局部均衡点，分别为：O0，0;A0，1;B1，0;C1，1;Dx，y。其中：x=;y=，且0<x<y<1。<=""p=""></x根据Friedman法，用微分方程描述的群体系统动态演化稳定策略ESS可以用系统雅可比矩阵的局部稳定分析得出。雅可比矩阵如下：当均衡点满足迹trJ=a+a<0，且行列式detJ=aa-aa>0，系统将趋向于局部演化稳定状态ESS。因稳定点Dx，y的迹trJ=0，Dx，y不是演化稳定点。系统各均衡点的trJ和detJ值，如表2所示。以上4个均衡点有可能是演化稳定均衡点ESS，取决于a，a，b，b参数数值在区间范围内的变化。结合表2，可得如下结论。（1）当a<，b<，a<，b<时，系统存在唯一的演化稳定策略0，0。（2）当a<，b>，a<，b>时，系统存在唯一的演化稳定策略0，1。（3）当a>，b<，a>，b<时，系统存在唯一的演化稳定策略1，0。（4）当a>，b>，a>，b>时，系统存在唯一的演化稳定策略1，1。（5）当a<，b<，a>，b>时，系统存在演化稳定策略0，1或者1，0。2

政府激励下演化博弈基本假设和模型对生鲜电商或冷链物流企业来说，对生鲜农产品供应链进行绿色投资，对双方都有明显的经济效益的提升。但当R-S>R+aR+W-C>R，R-S>R+bR+W-C>R时，投资收益回报率低或者选择不投资获得的利益更大，那么两者选择不进行绿色投资。以此，在两者签订协议的情况下，政府对绿色投资方，给予一定的补贴和适度奖励，以刺激双方选择绿色投资合作。假设5

政府给予绿色投资方成本补贴，则生鲜电商平台和冷链物流企业获得的补贴数值分别为KC，KC，K为补贴系数。同时，绿色投资具有显著的社会正效益，为鼓励供应链企业间进行绿色投资合作，设立奖励基金λT（λ为社会效益系数，T为奖金基数）。奖励基金在两者间的分配系数为β。双方的演化博弈矩阵建立如表3所示。此时系统的复制动态方程组为：（4）令=0;=0，可以得到系统5个局部均衡点，系统平衡点的迹和行列式的符号如表4所示。由表4可知，在政府激励下系统的演化相位图，如图1所示。系统的演化稳定点有0，0和1，1。演化路径取决于系统的初始状态和鞍点位置，最终收敛于哪个稳定点取决于四边形区域SS和区域SS面积的大小。S=+命题1

在政府激励下，生鲜电商和冷链物流企业随着政府补贴系数的增大，双方选择进行绿色投资合作的概率增加。证明：因=+<0，故S是K的单调减函数。随着K的增大，S的面积逐步减小，系统向1，1演化的概率增大。表明生鲜电商和冷链物流企业随着政府对其绿色投资补贴力度的增加，双方都选择进行绿色投资合作的概率增大。命题2

在政府激励下，政府加大对双方联合绿色投资产生社会效益的奖励力度，双方选择进行绿色投资合作的概率增加。证明：由=+，可得<0，同理<0，故S是T，λ的单调减函数。随着T，λ的增大，S的面积逐步减小，系统向1，1演化的概率增大。说明政府加大对双方联合绿色投资产生社会效益的奖励力度，双方都选择进行绿色投资合作的概率增大。3

数值仿真3.1

契约约束下数值仿真分析3.1.1

绿色投资回报率对博弈双方演化的影响在契约约束下，设置各项参数：R=18，R=16，C=5，C=8，R=22，R=20，W=1，W=1，S=3，b=0.7，b=0.4。以生鲜电商为例，进行比照分析，设置绿色投资回报率，当a=0.7，a=0.4;a=0.5，a=0.4时，此时R+aR+W-C>R-S，R+aR-C+S>R-S，即生鲜电商单独绿色投资或绿色投资合作的收益都高于本身不进行绿色投资，此时生产电商选择绿色投资。但是当a=0.4，a=0.1;a=0.3，a=0.1时，结果是呈现相反的情况，此时R+aR+W-C<r-s，即不投资的收益大于其进行绿色投资的收益，生鲜电商选择不进行绿色投资。同理可分析对冷链物流企业的影响。上述表明，随着各自的绿色投资回报率的增加，双方进行绿色投资的积极性不断增加，双方最终会选择优势互补进行绿色投资合作。反之，当双方进行绿色投资的收益率较低，抵消不了成本投入和对方所给补贴之和，双方都会选择不进行绿色投资。仿真结果如图2所示。<=""p="">3.1.2

绿色投资成本对博弈双方演化的影响a=0.7，b=0.7，a=0.4，b=0.4，C=5，C=8，C=12，C=14时，以生鲜电商为例。当C=5，C=8时，R+aR+W-C>R-S，R+aR-C+S>R-S，即生鲜电商的绿色投入的收益能够抵消成本投入，且大于不投资的收益。生鲜电商选择绿色投资。但当C=12，C=14时，R+aR+W-C<r-s，即当绿色成本逐渐增大时，不进行绿色投资带来的收益优于其进行绿色投资的收益，生鲜电商选择不进行绿色投资。同时图中还表明，绿色投资成本越小，系统趋向投资演化时间越短;反过来，绿色成本投入越高，系统趋向不进行绿色投资的演化时间越短。仿真结果如图3所示。<=""p="">3.1.3

双方间投资补贴对博弈双方演化的影响a=0.7，b=0.7，a=0.4，b=0.4，S=3，S=7，S=9，S=12时，以生鲜电商为例。当S=3，S=7时，R+aR+W-CR-S，即冷链物流企业给生鲜电商的绿色投资补贴给它带来收益不如选择不进行绿色投资带来的收入，此时，生鲜电商选择不进行绿色投资。当S=9，S=12时，R+aR+W-C>R-S，R+aR-C+S>R-S，说明当补贴超过阈值，随着绿色投资补贴的增大，生鲜电商选择绿色投资，且绿色投资所需时间减少，补贴激励效果显著。仿真结果如图4所示。3.2

政府激励下数值仿真分析3.2.1

政府绿色投资激励基金对系统双方演化结果的影响不考虑政府绿色投资补贴系数，设β=0.5，λ=1，其他参数设置不变，考虑当政府奖励基金分别取T=3、T=6、T=9、T=10时，仿真结果如图5所示，可以看出，当政府为鼓励生鲜电商供应链参与主体绿色投资合作而给予的奖励基金逐渐提高时，系统逐渐由不绿色投资转变为绿色投资合作。政府设置激励基金的阈值在9～10之间，如奖励金额过小，不能激励双方都进行绿色投资。3.2.2

政府绿色投资成本补贴系数对系统双方演化结果的影响同样，不考虑政府奖励基金，其他参数不变，当政府的绿色补贴系数，分别取K=0.1、K=0.4、K=0.5、K=0.6时。仿真结果如图6所示，可以得出随着政府对系统绿色补贴力度的增加，系统转变为绿色投资合作。此外还看出绿色补贴系数的阈值在0.4～0.5之间。说明要激励双方进行绿色投资合作，政府要科学合理设置补贴系数，才能起到激励双方进行绿色投资的效果。比照图5与图6，适当补贴和奖励都能实现政府之意，但当补贴或奖励基金超过阈值，期初补贴演化至稳定速度更快，所用时间更短，短期效果更好。但从社会、生态和环境效益看，政府的奖励基金更具有可持续性。因此，政府要合理利用这两种方法，协同激励，产生更大的经济和社会效益。为此，进一步考虑，政府同时运用两种方式，对系统演化稳定的影响。当k=0.1，分别取T=3、T=6、T=9、T=10，可以看出相比单一的政府基金激励，此时政府激励基金的阈值T减少到6以下，同时，系统的收敛至绿色投资合作的速度更快。相较单一的补贴，T=3时，系统趋向于不绿色投资演化稳定所需时间增加。以上表明合理联合激励效果比单一激励更优，更能够推动生鲜电商供应链绿色可持续发展。4

结论及建议本文运用演化博弈分析工具，构建契约约束下和政府激励下，由生鲜电商和冷链物流企业组成的生鲜电商供应链绿色合作投资行为策略动态演