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生鲜农产品三层电子商务供应链的决策与协调:
一个新的框架
子龙松1号，何世伟2号，徐光舒3号
1北京交通大学城市交通复杂系统理论与技术教育部重点实验室，北京10004
2北京交通大学交通运输学院，北京100044
3北京五子大学物流学院，北京101149
通讯作者:何世伟(shwhe@bjtu.edu.cn)
这部分工作是支持中国国家重点研发项目赠款2018 yfb1201402和2016 yfe0201700下,部分由中国国家自然科学基金资助61374202,和部分由中国铁路公司的研究项目拨款2017 x004-d和2017 x004-e。
摘要
在一个新的框架下，考虑生鲜农产品电子商务供应链由生产者、第三方物流服务商和生鲜农产品电子商务企业三层构成。市场对生鲜产品的需求受安全追溯系统可用性、生鲜程度、单位网上销售价格和随机因素的影响。针对不同的供应链决策场景，建立了相应的博弈模型。为了促进供应链的协调，提出了两种不同类型的合同，即单方成本分担合同和收益分担合同，以及合并回扣和收益分担合同。研究了市场偏好的变化对供应链决策、供应链利润和合同政策执行的影响。通过数值算例说明了理论推导和结果。本文在丰富相关文献的同时，也为生鲜农产品电子商务供应链的生产、经营和销售提供了实践指导。
指标术语
生鲜农产品、生鲜农产品电子商务企业、协调合同、供应链管理、安全追溯系统可用性。
- 简介
随着电子商务的发展，越来越多的个人逐渐养成了网上购物的习惯，生鲜农产品(FAPs)电子商务发展迅速。根据中国电子商务研究中心最近的一份报告，FAPs电子商务2017年在中国的总交易额约为人民币142.8亿，2018年有望达到更高水平。但目前，相应的市场渗透率仍然较低，不超过5%。这背后蕴藏着巨大的发展潜力。
在快速发展的FAPs电子商务环境中，消费者对FAPs的安全性和质量提出了更高的要求。由于FAPs的安全性和质量一直备受关注，因此产品的安全性和质量被认为是影响消费者购买决策的一个直接因素。FAPs供应链的各个环节往往影响着FAPs的质量安全与质量。供应链任何环节的问题都可能导致FAPs的安全性和质量问题。在这种情况下，在FAPs电子商务供应链中，确保FAPs的安全可以追溯，并且保证FAPs的质量是新鲜的就显得尤为重要。由于FAPs[3] -[6]具有特殊的易腐特性，在供应链过程中对其进行适当的控制尤为必要。在整个FAPs电子商务供应链中进行恰当的生产经营管理，不仅对供应链企业的发展具有重要意义，而且对人们的安全消费具有重要意义。
然而，在实际的供应链生产中，安全与质量问题不容乐观。手工染色的橙子、有毒的草莓、含有致癌农药的蔬菜等一系列消费安全事件，极大地影响了消费者的消费安全和信心。更严重的是，这也可能影响到供应链的布局，影响到一个地区的社会和谐稳定，影响到负责任国家的国际贸易。近年来，生鲜产品安全质量问题并未得到一定程度的缓解，但似乎更为严重。在过去的几年里，出现了一些新鲜农产品安全事件报告，如微生物危害[7]、农药残留[8]和重金属[9]。这也从侧面说明，在目前FAPs供应链的源头上，高质量、安全生产的理念是不够的。此外，在实际的供应链运作中，较低的保存水平也不利于FAPs的质量。易腐产品的损失率在发达国家高达15/100，在发展中国家高达30/100，给供应链、社会甚至国家[10]-[13]带来了巨大的损失。这些都从一个侧面反映了现实，即真正的FAPs供应链在生产和运营中存在着许多问题。
因此，提高FAPs的安全性和质量，减少FAPs的损失，需要供应链成员之间的密切协作。fap的供应链安全跟踪——能力系统可用性的投资生产者可以帮助提高他的安全可追溯系统的可用性,这不仅使它方便和及时的让消费者了解各个阶段的信息的农产品供应链的整个过程,同时也使供应链运营商能够快速发现食品安全事件中的相关环节，从而降低农产品质量带来的风险，提高FAPs的质量安全[14]。增加对安全跟踪能力系统的投资，还可以通过提高成型过程的可视性和对产品质量[15]的相应控制，为企业提供竞争优势。FAPs从农场到餐桌的安全可追溯性使消费者更加放心，尤其是在电子商务购物环境下。第三方物流服务商(TPLSP)在物流配送过程中的保鲜性可以帮助FAPs保持较高的新鲜度。生产者和TPLSP的这些措施通过影响消费者的体验和二次网购意愿，间接影响生鲜农产品电子商务企业的市场规模和效益。然而，这将分别给生产商和TPLSP带来相当大的成本。因此，如何在收益和成本之间找到最佳的平衡点，使总利润最大化，为目标市场提供更高质量、更安全的FAPs，是供应链三家成员所面临的关键问题。
本文的目的是在一个新的框架下研究考虑生产者安全可追溯系统效用性投资和TPLSP新鲜度的FAPs三层电子商务供应链的决策与协调。我们将解决以下研究问题:
bull;三个供应链成员，即在FAPs电子商务供应链的生产、运营和销售过程中，供应商、TPLSP和生鲜农产品电子商务企业是否能够自主决定安全追溯系统的可用性投资、生鲜保鲜性、单位网上销售价格?
bull;如果没有，是否有不同类型的新合同可以协调供应链?
bull;FAPs的安全追溯系统可用性和新鲜度是否可以提高?
bull;市场变化的影响是什么，例如消费者对安全跟踪能力系统可用性、新鲜度、在线销售价格和边际努力系数的偏好的变化，对供应链决策和利润的影响?
bull;市场偏好的变化如何影响两项新合同策略的实施?在这种情况下，供应链是容易协调的，在这种情况下，供应链是不容易协调的?
为了回答这些问题，我们将分别开发并建立集中式、整体化和契约式FAPs供应链的数学模型。我们将探讨和确定最优决策的三个供应链各方在不同fap的供应链结构,并分析影响消费者的敏感安全可追溯系统的可用性、新鲜水平,在线销售价格,和边际努力系数——ficient供应链决策和利润。我们将设计和研究不同类型的新型合同机械，以协调这一特殊的供应链。此外，我们亦会探讨市场对新合约执行情况的偏好。这不仅有助于提高供应链的绩效，而且有助于为电子商务环境下的目标市场提供更安全、更优质的FAPs。
本文的其余部分组织如下。第二部分回顾相关文献。第三节给出了不同场景下的决策模型。在第四部分中，我们设计了两种新的不同类型的合同来协调供应链。第五节进行了数值分析，第六节给出了结论，并指出了今后的研究方向。附录(A-N)提供了本研究从头到尾的技术证明。
2.文献综述
渠道协调是供应链管理中的一个重要的前沿问题，是提高供应链绩效的必要条件。如何使供应链各节点的个体目标与系统目标趋于一致，是渠道协调中需要解决的问题。在[19]-[26]中有一种相关的研究已经得到了很好的报道。在这些研究中,供应链契约等批发合同[27],[28]数量折扣合同,收入共享共同束[29],[30]回购合同,销售回扣[31],灵活性合同[32],数量和两部分定价合同[33],期权合约[34]经常被学者作为激励措施促进供应链的协调。通过消除一定的渠道冲突，提高了相应的供应链绩效。然而，这些研究只关注了非易腐产品供应链的协调，并没有考虑到在协调FAPs的三层电子商务供应链时单方面的成本分担和收益分担合同，以及约定日期较长的回扣和收益分担合同。
随着FAPs供应链的发展及其在居民生活中的作用越来越重要，一些学者开始关注FAPs供应链的协调问题。近年来，一些相关文献的出现，为FAPs供应链的协调提供了一些开创性的研究。Caiet al.[10]考虑了一个由生产商和分销商组成的供应链，发现价格折扣共享和补偿方案可以实现整个系统的优化。Xiao和Chen[4]提出了一种固定库存 因素的策略，并证明了该策略对一个由生产商和分销商组成的生鲜产品供应链的帕累托改进。Sun[35]开发了一个具有供应中断的动态FAPs供应链模型，发现一次性收费可以激励供应商和零售商接受两部分关税合同。Wang和Chen[36]提出了批发价格和看涨期权组合契约来协调一个供应商-零售商新鲜农产品供应链，并表明供应商的最优期权定价政策与需求风险和批发价格之间不存在相关性。郑等人研究了由供应商和零售商组成的两层FAPs供应链，设计了一种组合契约，实现了双赢。Yang等人以双层FAP链为研究对象，证明了回购合同和数量折扣合同在一定条件下等价于收益分成合同。然而，以往的文献对FAPs电子商务供应链的协调研究普遍较少。考虑到FAPs电子商务供应链近年来的快速发展，重点研究了FAPs电子商务供应链的协调问题。
生鲜农产品电子商务企业所采用的第三方物流模式除了具有自营物流模式外，在减少固定资产投资、提供灵活多样的客户服务方面具有一定的优势。TPLSPs还拥有更专业的设施和提供FAPs保护的设施。由于TPLSP的决策将对其他渠道成员的决策产生一定的影响，因此考虑TPLSP参与决策将是一个有趣的问题。目前，虽然有一些文献考虑了TPLSP的参与，但这些研究主要是基于委托代理理论来研究如何提高企业效益或降低企业成本[38]、[39]。此外，文献并没有考虑到FAPs供应链，也缺乏对其契约机制的研究。部分文献关注双层FAP供应链，如[40]的研究工作。在我们的工作中，我们将TPLSP考虑在FAPs三层电子商务供应链物流配送的前半部分。
在回顾关于多层FAPs电子商务供应链协调的文献时，我们发现对于多渠道成员之间的FAPs供应链协调的研究相对较少，部分原因是可能的合同相关的困难。据我们所知，只有少数学者考虑过与两个以上FAPs供应链参与者的协调契约。例如，Cai等人[41]提出了一个多通道成员的供应链，发现批发市场清仓和批发价格折扣共享契约可以降低运输和销售过程中的风险。Fenget al.[42]考虑了一个三层供应链，并开发了一个供应商主导的博弈模型。在此基础上，设计了一个复合契约来实现供应链的协调。这些学者的著作给了我们很大的启发。然而，他们的作品只考虑了一种契约合作机制，没有电子商务背景。而且他们没有考虑到安全追溯系统的可用性、新鲜度和网上销售价格敏感的随机需求。我们的模型将研究在安全可追溯系统可用性、新鲜度和在线销售价格敏感随机需求下，不同类型的合同对协调所提出的FAPs电子商务供应链的影响。
除了受到零售价格的影响，FAPs的市场需求还受到其他因素的影响，如新鲜度[41]、价格促销[43]、销售力度[44]、安全可追溯系统可用性等;然而，研究多种因素对市场需求影响的学者较少。通过对文献的梳理，我们发现，考虑到生产者安全可追溯系统的可用性、TPLSP的保鲜性、生鲜农产品电子商务企业的网上销售价格等因素，且随机因素也非常稀少。现有文献主要研究零售价格和新鲜度对FAPs市场需求的影响。Wang和Dan[45]考察了考虑零售商保存的FAPs供应链的协调，证明保存成本和收益共享契约可以实现供应链协调，提高消费者的整体效用。Wang和Dan[46]研究了一个FAP供应链与供应商保存度的关系，发现当零售商处于强势地位时，基于产品新鲜度契约的采购价格可以使供应链更加盈利。这些研究很好地描述了较少因素对供应链需求的影响。然而，他们只关注由供应商和零售商组成的两级供应链，没有同时考虑生产者的安全追溯系统的可用性、TPLSP的保鲜性、生鲜农产品电子商务企业的在线销售价格和随机因素。这些多重因素如何影响三个渠道成员的决策和利润?在这种情况下，如何设计新的合同协调机制?这也是我们要研究的一个方面。
以上的文献从不同的角度给了我们一定的启发。从以上文献综述中可以发现，FAPs供应链协调是一个相对较少研究的领域。没有人探索协调复杂的fap的三层供应链电子商务提出了tak -荷兰国际集团(ing)同时考虑所有这些场景,比如fap特点、多层供应链,内生价格,TPLSP的参与,和电子商务环境,尤其是考虑到3月,刃对fap的需求是影响安全traceabil,系统可用性、新鲜,单位在线销售——荷兰国际集团(ing)的价格,随机因子，同时。此外，虽然已有学者将契约作为研究FAPs供应链协调的工具，但就我们的理解而言，同时考察不同类型协调契约的文献还不多。准确地说，在FAPs三层电子商务供应链协调问题的研究中，现有文献还没有同时考察单边成本分担和收益分担合同(CSamp;RS)和合并回扣和收益分担合同(CRamp;RS)。这在一定程度上推动了我们对FAPs供应链新契约协调问题的研究。
本文正是基于这样的现实背景和理论背景进行研究的。将上述案例整合到一个新的供应链框架中，首次尝试研究复杂FAPs三层电子商务供应链的渠道协调问题。也就是说，我们将首次同时考虑安全追溯系统的可用性、新鲜度、在线销售单价和随机因素对FAPs需求的影响。并考虑到TPLSP参与决策和生鲜农产品电子商务企业的送货上门模式，同时考虑供应链的所有决策变量都是内生的。在此基础上，我们将描述和表征不同供应链情景下的决策，并开发新的和不同类型的渠道协调策略(CSamp;RS;CRamp;RS)，以提高供应链的绩效为第一个这样的努力。我们的研究可以通过协调这样一个供应链来帮助填补研究空白，补充现有的文献。这将有助于更好地理解在不同场景下，这种特定的FAPs供应链的最优决策，以及不同类型的新提出的契约机制在改善供应链绩效方面的协调效果。因此，无论在现实背景还是理论背景下，这都是一个有趣的话题。
图1所示。考虑FAPs的供应链。
3.决策模型
A.符号和假设
表1显示了用于开发模型的符号。
我们考虑一个由生产者、TPLSP和生鲜农产品电子商务企业组成的三层电子商务FAPs供应链，如图1所示。FAPs生产厂家以一定的成本生产FAPs，提供了满足用户需求的供给功能。生鲜农产品电子商务企业通过电子商务平台发布FAPs信息，展示商品，为消费者解答问题，为消费者提供个性化的体验。作为终端用户，消费者可以在方便的网络和在线平台上随时随地选择购买自己喜爱的FAPs。当订单出现时，生鲜农产品电子商务企业会
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