基于非合作博弈的城市食品冷链共同配送定价
陶文钊, 卫振林, 李宝文
北京交通大学 交通运输学院,北京 100044

第一作者:陶文钊(1992—),男,黑龙江尚志人,硕士.研究方向为物流系统工程.email: 1261602245@qq.com.

摘要

城市消费者对保鲜、冷冻食品的需求日益激增,对配送的效率与质量也提出了很高的要求,但当前冷链物流过高的配送成本很大程度上限制了生鲜电商市场的发展.在对城市食品冷链物流发展现状及瓶颈分析的基础上,提出了城市食品冷链2B/2C业务融合共配模式,建立了第三方物流企业与生鲜电商定价博弈模型,得出通过定价折扣策略可以提高博弈双方的收益的结论.可以为第三方物流与生鲜电商开展冷链B2C配送业务提供参考.

关键词: 物流工程; 共同配送; 定价博弈; 冷链物流; 生鲜电商
中图分类号:F506 文献标志码:A 文章编号:1673-0291(2017)03-0028-06
Pricing of urban food cold chain joint distribution based on non-cooperative game
TAO Wenzhao, WEI Zhenlin, LI Baowen
School of Traffic and Transportation, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044,China
Abstract

In recent years, city consumer demand for fresh and frozen food is soaring, which also put forward high demands on the efficiency and quality of distribution.However, the distribution costs of current cold chain logistics are too high, largely limiting the development of fresh food e-commerce market. Based on the development analysis and bottleneck analysis of the cold chain logistics, this paper puts forward the joint distribution pattern of 2B/2C business for city food cold chain. A pricing game model between the third party logistics enterprises and fresh food e-commerce,is established. And through the pricing discount strategy,profits of both parties in the game could be improved. It will provide references for the third party logistics and fresh e-commerce to develop B2C distribution business in cold chain.

Keyword: logistics engineering; joint distribution; pricing game; cold chain logistics; fresh electricity suppliers

随着经济发展和人们生活水平提高, 人们的饮食观念逐渐发生转变, 食品的安全与营养日渐受到消费者的重视.近年来电子商务飞速发展, 2015年电商市场规模达16万亿, 其中生鲜电商市场交易规模达542亿元, 较2014年增长87%, 人们对保鲜、冷冻食品的需求日益激增[1].生鲜电商需要冷链物流保证生鲜商品的安全、营养与新鲜, 但我国冷链物流发展相对落后, 冷链物流成本、货损率居高不下,

导致2015年接近4000家生鲜电商, 其中仅有1%能够盈利, 7%有巨额亏损, 88%略亏, 4%盈亏持平, 高额的冷链物流成本很大程度上限制了生鲜电商市场的发展[2].

我国城市冷链2B配送市场经过多年发展, 已发展出相对成熟的冷链2B配送模式, 逐渐成为大多数第三方冷链物流企业的主营业务, 但由于商超收货时间、客户个性需求、交通管制等因素的限制, 冷链配送车辆的装载率不高, 有一定空余运载空间未被利用.

我国城市冷链2C配送业务刚刚起步, 当前冷链宅配市场还未发育成熟, 配送需求一般较分散且单位配送需求规模有限, 加之需使用冷藏车、冰袋、泡沫箱以保证商品品质, 导致对2C冷链商品进行单独配送效率较低、成本较高.冷链宅配市场由于其与传统物流、2B冷链物流具有一些较明显的差别, 现阶段运用传统的物流配送模式或冷链2B业务配送模式运营冷链宅配业务往往成本极高、利润较低.

在学术界, 冷链物流共同配送模式还处于探索阶段, 研究多集中于冷链物流发展现状与发展策略、路径优化等方面[3, 4, 5, 6, 7].很多学者对城市B2B冷链物流共同配送作了相关研究, 如文献[8]基于城市冷链物流企业进行合作开展共同配送, 考虑企业经营投入、收益、风险等因素关系, 建立了城市冷链物流共同配送演化博弈模型并引入风险因子, 采用Shapley法对共同配送整体收益做了分配.文献[9]构建了城市冷链物流共同配送的动态复制演化博弈模型, 模拟了两家企业参与冷链物流共同配送的合作竞争博弈的过程.但对城市B2C冷链物流共同配送模式的研究较少, 研究多集中在B2C冷链物流“ 最后1 km” 配送优化、路径优化等方面, 还鲜有关于结合B2B、B2C冷链共同配送模式的研究.

面对当前冷链2C市场发展的困境, 除了政府、生鲜电商、冷链物流企业积极培育冷链市场外, 还需积极探索新的冷链2C配送模式, 创新优化配送流程.本文作者基于当前城市2B、2C食品冷链物流发展瓶颈与共同配送需求, 提出了城市食品冷链2B/2C业务融合共配模式, 并建立了第三方物流企业与生鲜电商定价博弈模型, 解决当前冷链2C市场有限情况下配送成本过高的问题.

1 冷链2B/2C融合共配模式设计
1.1 2B冷链配送发展现状分析

冷链2B配送业务主要指为商超、餐馆、食堂等企事业单位进行冷藏、冷冻食品的配送业务.冷链2B配送市场经过多年发展, 已发展出相对成熟的冷链2B配送模式, 冷链2B配送业务已成为大多数第三方冷链物流企业的主营业务, 冷链2B配送的需求与配送路线也都相对稳定, 每天都需为特定的商超等企事业单位进行冷链商品配送.

由于作为冷链2B配送业务主要服务对象的商超, 对收货时间有着严格的要求, 收货时间多仅为每天早晨5:00~8:00, 因此在其他时间冷链配送车辆普遍存在一定运力闲置的情况.由于送货时间、客户需求、交通管制等因素的限制, 冷链配送车辆的装载率多为60%~70%, 有一定空余运载空间未被利用.

1.2 2C冷链配送发展瓶颈分析

冷链2C配送业务主要是指服务于生鲜电商为消费者配送冷链商品的冷链宅配业务, 冷链2C宅配主要配送肉、禽、蛋、海鲜、有机蔬菜、冰激凌、进口饮料、进口酒等高端、进口食品, 这类商品具有较高的价值与附加值, 同时, 这类食品对储存运输条件也有较高的要求, 一旦脱离其保存温度就极易发生变质.对于生鲜电商而言, 最终到达消费者手中的生鲜食品的质量很大程度上取决于冷链物流的质量, 而高质量的冷链物流又会导致较高的物流成本、较高的商品销售价格, 这直接抑制了消费需求的产生, 因此物流配送成本过高是2C冷链配送、生鲜电商市场发展的主要瓶颈.

由于当前冷链宅配市场配送需求一般较分散且单位配送需求规模有限, 冷链宅配商品存在储存运输要求高、不宜长时间储存等原因, 因此在短时间内一个区域的冷链宅配商品需求量远不足以装满配送车辆, 配送车辆的装载率往往较低, 这大大增加了配送成本.同时为保证冷链宅配商品品质, 需在冷链配送环节全程使用冷藏车运输, 同时一般也会用冰袋、泡沫箱为商品保温, 这些都提高了冷链宅配的成本.

目前还未形成成熟的冷链2C业务配送模式, 冷链物流企业大多沿袭已较为成熟的传统物流配送模式或冷链2B业务配送模式, 但冷链2C业务与传统物流、冷链2B业务相比在配送对象、配送商品特性、配送要求等方面皆存在一些明显的差别, 现阶段传统物流配送模式或冷链2B业务配送模式并不适用于冷链宅配业务的健康运营.2C冷链配送成本过高极大影响了冷链物流企业的盈利情况, 同时配送成本过高也会抑制消费者对冷链生鲜宅配商品的购买热情, 如何减少冷链宅配成本是当前亟待解决的问题.

1.3 共同配送模式设计

开展共同配送是整合物流资源、提高物流效率的有效途径[10], 按日本运输省的定义, 共同配送是指“ 在城市里, 为了使物流合理化, 在几个有定期运货需求的货主的合作下, 由一个卡车运输者, 使用一个运输系统的配送” [11].本文中的共同配送是指一家冷链物流企业内部冷链2B业务与冷链2C业务的共同配送.

对于大多数冷链物流企业而言, 目前2B冷链配送业务是其主营业务, 每日2B冷链配送量较大, 需要配送的地点也较为稳定, 且有空余运载空间与空闲配送时间可供支配; 而2C冷链配送市场虽具有较好的发展前景, 但其配送需求分散且单位规模较小, 较高的配送成本既影响冷链物流企业的盈利情况, 也限制了生鲜电商市场的发展.

因此, 可结合冷链物流企业的2B冷链配送业务, 在保证2B冷链配送服务的前提下, 利用2B冷链配送车辆空余运载空间搭载数量较少的2C冷链配送货物, 在进行2B冷链配送的过程中, 顺道将2C冷链配送货物运送至2B配送线路沿途各个末端冷链配送集散点和末端冷链自提点, 再利用空闲配送时间将2C冷链配送货物运至其他配送地点, 最终由各个末端冷链配送集散点和末端冷链自提点完成“ 最后1 km” 配送.通过冷链2B/2C货物的共同配送, 有效利用冷链物流企业空闲运力, 可有效提高2C冷链物流配送效率, 降低配送成本.

2 2C冷链配送博弈定价模型
2.1 建模思路

本模型由一家第三方物流企业与一家销售n种商品的生鲜电商所组成, 第三方物流企业确定物流收费, 生鲜电商确定商品销售价格, 市场需求符合市场需求函数.为研究问题方便, 给出以下假设条件:①不考虑货损与退货导致的损失.②不考虑库存.

定价决策过程如下:第三方物流企业率先给定生鲜电商各种商品的物流收费价格, 生鲜电商根据商品的购置成本、物流成本, 基于自身利益最大化确定各种商品销售价格, 由于需求满足供需规律(需求函数), 给定商品销售价格下对应的市场需求量便能确定, 生鲜电商将商品配送量信息反馈给第三方物流企业, 第三方冷链物流企业确定一个对其最优的物流收费价格.反复这样的过程, 直到双方不再改变各自定价.

通过城市食品冷链2B/2C业务融合共配模式的使用, 利用现有的2B运力搭载配送2C冷链货物, 可以有效降低物流配送成本, 扩大了第三方冷链物流企业的盈利空间.在此基础上, 第三方冷链物流企业可给予生鲜电商一定的2C配送服务费用折扣, 由于物流配送费用的降低, 生鲜电商可在保证自身利益的基础上降低商品的销售价格, 刺激市场需求, 提高销售量.在此情况下, 有可能通过降低销售价格、刺激市场需求、提高销售量, 最终提高第三方冷链物流企业与生鲜电商的收益与总收益, 达到最优.

2.2 现有条件下的博弈定价模型

第三方冷链物流企业向生鲜电商第i种商品收取的的单位配送费用为wi元, 生鲜电商第i种商品的单位销售价格为pi元, 第三方冷链物流企业为生鲜电商第i种商品的配送量为qi, 其值等于生鲜电商第i种商品的市场需求量Di=Di(pi).第三方冷链物流企业为生鲜电商第i种商品的单位配送成本为c1i元, 生鲜电商第i种商品的单位购置成本为c2i元.其中, c1ic2i为固定参数, 结合企业具体成本设定, wipi为待求变量.

第三方冷链物流企业的利润为

C1(wi)=i=1n(wi-c1i)qi(1)

生鲜电商的利润为

C0(pi)=i=1n(pi-wi-c2i)qi(2)

现有条件下的第三方冷链物流企业与生鲜电商定价双层规划模型如下

maxwiC1(wi)=i=1n(wi-c1i)qi(3)

maxpiC0(pi)=i=1n(pi-wi-c2i)qi(4)

s.t.  i=1nqiQ̅(5)

wi-c1ia(6)

pi-wi-c2ib(7)

qi=Di(pi)(8)

其中: 式(5)表示第三方冷链物流企业的总配送量要小于其配送能力上限 Q̅; 式(6)表示第三方冷链物流企业配送单位每种商品都至少要获得a元的利润; 式(7)表示生鲜电商销售单位每种商品都至少要获得b元的利润; 式(8)表示第i种商品的配送量qi等同于其需求量Di, 是生鲜电商单位商品销售价格pi的函数.

2.3 融合共配模式下的非合作博弈定价模型

为了提高物流配送效率、降低物流配送成本, 本文针对已提出的2B/2C融合共配的模型, 分析开展城市冷链2B/2C融合共配模式中第三方冷链物流企业与生鲜电商的定价博弈过程, 综合考虑2B、2C的实际问题特征, 利用Stackelberg博弈思想, 建立冷链2B/2C融合共配模式下的非合作博弈定价模型.

通过城市食品冷链2B/2C业务融合共配模式的使用, 利用现有的2B运力搭载配送2C冷链货物, 可以有效降低物流配送成本, 第三方冷链物流企业的单位2C商品配送成本可降低c3元, 第三方冷链物流企业为生鲜电商第i种商品的单位配送成本为(c1i-c3)元.在原定单位商品配送收费wi元的基础上, 第三方冷链物流企业给予生鲜电商第i种商品单位配送费用折扣ri元, 生鲜电商根据新的单位商品配送费用(wi-ri)与购置成本c2i制定新的单位销售价格pi', 配送量qi'.其中, c1ic2iwic3为固定参数, riqi'为待求变量.

第三方冷链物流企业的利润为

C1(wi-ri)=i=1n[(wi-ri)-(c1i-c3)]qi'(9)

生鲜电商的利润为

C0(pi')=i=1n[pi'-(wi-ri)-c2i]qi'(10)

在非合作条件下, 双方追求各自利益最大化, 定价双层规划模型如下

maxriC1(wi-ri)=i=1n[(wi-ri)-(c1i-c3)]qi'(11)

maxpi'C0(pi')=i=1n[pi'-(wi-ri)-c2i]qi'(12)

s.t.  i=1nqi'Q̅(13)

ri< wi(14)

(wi-ri)-(c1i-c3)a(15)

pi'-(wi-ri)-c2ib(16)

maxriC1(wi-ri)> maxwiC1(wi)(17)

maxpi'C0(pi')> maxpiC0(pi)(18)

qi'=Di(pi')(19)

其中:式(13)同式(5); 式(14)为折扣价约束; 式(15)表示第三方冷链物流企业配送单位每种商品都至少要获得a元的利润; 式(16)表示生鲜电商销售单位每种商品都至少要获得b元的利润; 式(17)表示采取配送价格折扣策略后, 第三方冷链物流企业的利润需大于采取折扣策略前的利润; 式(18)表示在第三方冷链物流企业采取配送价格折扣策略、生鲜电商调整商品销售价格后, 生鲜电商的利润需大于调整商品销售价格前的利润.

3 算例分析

设计以一家第三方物流企业为销售3种商品的生鲜电商提供配送服务作为算例进行分析, 其中第三方物流企业主要经营2B冷链物流业务, 也承接2C冷链物流业务, 为博弈中生鲜电商最多提供 Q̅的2C冷链物流配送服务; 生鲜电商主要销售的3种生鲜食品全部交给一家第三方物流企业进行冷链宅配.

通过网上调查的电商商品销售规律, 与其他销售行业一般数据设定参数如下, 已知 Q̅为500件, a为3元, b为6元, 三种商品物流配送成本c1i分别为每件8元、12元、11.5元, 商品销售成本c2i分别为每件20元、12元、11.5元, 需求量即配送量qi分别为(1500-40p1)件、(2000-37p2)件、(2700-56p3)件.

现有条件下的博弈定价模型设定如下

maxw1, w2, w3C1(wi)=(w1-8)(1500-40p1)+(w2-12)(2000-37p2)+(w3-11.5)(2700-56p3)(20)

maxp1, p2, p3C0(pi)=(p1-w1-20)(1500-40p1)+  (p2-w2-12)(2000-37p2)+  (p3-w3-11.5)(2700-56p3)(21)

q1+q2+q3500w1-83w2-123w3-11.53p1-w1-86p2-w2-126p3-w3-11.56(22)

利用Matlab计算得到最优解如表1所示.

2B/2C融合共配模式下的非合作博弈定价模型设定如下

maxr1, r2, r3C1(wi-ri)=(w1-r1-6)(1500-40p1')+(w2-r2-10)(2000-37p’ 2)+(w3-r3-9.5)(2700-56p’ 3) (23)

maxp1', p2', p3'C0(pi')=(p1'-w1+r1-20)(1500-40p1')+(p2'-w2+r2-12)(2000-37p2')+(p3'-w3+r3-11.5)(2700-56p3')(24)

s.t.

q1'+q2'+q3'500r1< 12.7r1< 18r3< 16.8(w1-r1)-(8-2)3(w2-r2)-(12-2)3(w3-r3)-(11.5-2)3p1'-(w1-2)-206p2'-(w2-2)-126p3'-(w3-2)-11.56(25)

因使用2B/2C融合共配模式, 物流成本下降, 若第三方物流独自享有物流成本降低所带来的利润空间, 即r1r2r3都为0, 物流收费与商品售价都不改变, 则第三方物流收益升高而电商收益不变.

表1 现有条件下定价博弈结果 Tab. 1 Pricing game results under current conditions

如果第三方冷链物流企业给予生鲜电商一定的2C配送服务费用折扣ri, 则可能通过降低售价、刺激消费, 提高销售量、配送量, 使第三方物流与生鲜电商的收益都得到提高.

利用Matlab计算, 得到共同配送模式下使用折扣策略前后的最优解如表2所示.

表2 共同配送模式下使用折扣策略前后结果对比 Tab.2 Comparison results of before and after using the discount policy under joint distribution mode

通过结果可以看出, 使用2B/2C融合共配模式后第三方物流2C冷链配送成本降低, 使第三方冷链物流企业获得更大的利润空间.此时如果第三方冷链物流企业不改变其物流收费价格, 独自享有物流成本降低所带来的利润空间, 物流企业提高了37.3%, 但生鲜电商盈利未有改变; 而使用折扣策略后, 虽然物流收费与商品售价都有所降低, 但商品销售量提高了20.8%、15.2%、18.4%, 第三方冷链物流企业与生鲜电商的利润反而都得到了提高, 第三方冷链物流企业收益较之前提高了3.3%升至40.6%, 生鲜电商收益较之前提高了35.9%, 说明第三方冷链物流企业与生鲜电商都会支持开展2B/2C融合共配.

4 结论

1)针对当前冷链市场发展阶段2C冷链物流配送成本过高的发展瓶颈, 结合2B冷链配送满载率较低的特点, 设计了冷链2B/2C业务融合共配模式, 利用冷链2B空闲运力搭载少量2C货物, 从而可有效降低2C冷链配送成本.

2)在融合共配基础上分析了第三方冷链物流企业与生鲜电商间的非合作博弈定价问题, 建立了双层规划定价博弈模型, 讨论了使用2B/2C融合共配模式后, 可通过价格折扣策略使博弈双方的收益都得到提高, 并通过算例验证了模型的可行性, 结果显示使用2B/2C共配模式后, 第三方物流收益提高了40.6%, 生鲜电商收益提高了35.9%, 为第三方物流与生鲜电商开展冷链B2C配送业务提供参考.

3)本文的参数设定是基于网上调查的电商商品销售规律, 与其他销售行业一般数据, 经过相关数据处理所得, 可能与客观情况有所偏差, 进一步可进行更多的实际调查, 收集相关数据, 进行研究.

4)将定价博弈的参与方简化为两方, 一是物流企业, 另一个是生鲜电商, 与实际情况有所偏差, 未来可进一步分析一对多、多对多的定价博弈问题, 进行更加细致的建模分析, 以确保问题研究的完整性.

The authors have declared that no competing interests exist.

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