考虑产品替代的竞争供应链物流外包决策
戴双双++张荣 +刘斌
DOI：10.13340/j.jsmu.2017.03.013
文章编号：1672-9498（2017）03007207
摘要：为研究考虑产品替代的竞争供应链物流外包决策，在双寡头竞争环境下，构建以两家制造商为主导的两条相互竞争的供应链模型，应用博弈论研究第三方物流（3PL）服务商的低成本效应和双重边际效应对供应链物流外包决策的影响，并给出最优物流策略建议。研究表明：3PL服务商的低成本效应和双重邊际效应平衡的结果决定是否引入3PL服务商；产品替代性对供应链物流外包决策有重要影响；产品替代性越高，3PL服务商的低成本效应和双重边际效应对供应链的影响越小。通过数值算例对结论进行验证。
关键词：
物流策略； 博弈论； 产品替代； 低成本效应； 双重边际效应
中图分类号： F274
文献标志码： A
Abstract：
In order to study logistics outsourcing decisions of competing supply chains considering product substitution， the model of two competing supply chains is developed， where two supply chains are dominated by two manufacturers respectively in the duopoly competition environment. The low cost effect and double marginal effect of 3rdParty Logistics （3PL） providers on logistics outsourcing decisions are studied by the game theory， and the optimal logistics strategy is given. Results show that： the balanced result between the low cost effect and the double marginal effect decides whether or not introducing 3PL providers； the logistics outsourcing decision is greatly influenced by product substitution； the higher the product substitution， the smaller the low cost effect and the double marginal effect of 3PL providers. The conclusions are verified through numerical examples.
Key words：
logistics strategy； game theory； product substitution； low cost effect； double marginal effect
0引言
随着行业不断走向成熟，市场上的产品趋于同质化，行业内企业之间的竞争加剧，处于寡头地位的企业也面临着严峻的竞争压力，例如伊利与蒙牛、百事可乐与可口可乐、格力与美的等寡头之间一直处于激烈的竞争状态。作为企业价值链的基础活动，物流是企业取得竞争优势的关键。我国第三方物流（3PL）服务市场已趋于成熟，且物流外包作为企业整合资源的重要手段，国内许多企业选择将物流业务委托给3PL服务商。目前，国美、苏宁、沃尔玛等一些寡头企业，均将主要物流业务外包给3PL服务商。3PL服务商作为物流提供方，与物流需求方之间是一种长期互利的战略合作伙伴关系[1]，企业如何选择3PL服务已成为国内外学者研究的热点。ANDERSON等[2]分析了供应链分散与垂直集成两种情况下，不同价格竞争水平对供应链成员利润的影响。LU等[3]考虑知识转移成本和企业物流运作能力两个因素，建立了供应链物流模式的决策模型，发现当知识转移成本较低且企业物流运作成本较低时，企业更偏向于选择物流外包。ZHANG等[4]和谢天帅等[5]从不同角度研究了单条供应链中3PL服务商的定价问题。公彦德等[6]在3PL服务商参与的闭环供应链系统中，研究了制造商与零售商之间分摊的正向与逆向物流费用比对供应链节点企业利润的影响，并分析了非合作博弈的外包策略及步骤。陈晓旭等[7]考虑到零售商的订购量对产品批发价格和物流服务价格同时具有敏感性，运用博弈理论研究了一个零售商主导下物流外包的供应链中各方的最优决策。
市场中所销售的产品大多存在一定的替代性，这在一定程度上决定了企业竞争的存在。ZHANG等[8]、HSIEH等[9]和颜波等[10]的研究表明，在竞争供应链中，产品替代度对供应链的渠道结构和稳定性具有重要影响。此外，颜波等[11]的研究表明，产品替代度会影响物流服务质量。因此，要研究替代性市场竞争供应链的决策问题，有必要考虑产品之间的相互替代程度。之前，对替代性市场竞争环境下的物流外包策略研究大多将产品视为同质化产品，忽视了产品替代性对供应链物流外包决策的影响。以往对企业物流外包决策的研究中，主要集中在3PL服务商的物流服务价格和服务水平方面[1213]，很少有学者研究3PL服务商的低成本效应和双重边际效应对供应链物流外包决策的影响。值得注意的是，供应链引入3PL服务商不仅会带来低成本效应，同时也会带来双重边际效应，这两种效应对供应链及节点企业的利润具有重要影响[14]。
基于以上分析，本文构建由寡头制造商主导的竞争供应链模型。该模型考虑产品替代性因素，分析3PL服务商的低成本效应和双重边际效应对供应链决策的影响，并给出供应链物流外包决策的建议。
1模型描述和假设
考虑制造商为主导者的寡头市场的特点，寡头制造商通过专营销售渠道进行产品销售，构建以寡头制造商为主导者、其他成员为从属者的两条竞争供应链，见图1。
若市场存在的具有一定可替代性的产品1和2分别由寡头制造商M1和M2生产，M1（M2）将其生产的产品1（产品2）以单位批发价w1（w2）批发给零售商R1（R2），零售商R1（R2）再将产品1（产品2）以单位零售价p1（p2）销售给最终消费者。R1和R2分别作为制造商M1和M2的专营零售商，不存在交叉采购产品1和2的情况。根据公彦德等[6]的研究并结合实际情况，设定产品从制造商到销售终端的物流费用全部由零售商承担。零售商可以选择自营物流，也可将物流外包给3PL服务商。如果零售商选择自营物流，则单位产品的物流成本费用为ce；若零售商将物流外包给3PL服务商，则零售商向3PL服务商支付的单位产品的物流服务费用为mi（i=1，2）；3PL服务商的物流服务边际成本为cf（0<cf<ce）。
为方便研究，忽略生产成本和销售成本的影响。假设两条供应链对市场的影响力相同，供应链成员之间信息是相互对称的，供应链的参与者均为独立决策者，风险为中性的且完全理性，并以自身期望收益最大化为目标。
结合文献[14]和[15]，设定产品的市场需求函数与产品可替代性相关，与自身产品售价成反比，与竞争产品售价正相关，则产品的市场需求函数为
qi=Q0-α（pi-θpj）， i=1，2； j=3-i （1）
式中：Q0為产品的最大市场需求量；q1，q2分别为产品1和2的实际市场需求量；α（α>0）为消费者对Ri所售产品价格的敏感系数；θ（0≤θ<1）为产品的可替代性，表示当某一产品价格变化时，另一产品对该产品的替代性，θ值越大可替代性越强，θ=0表示产品完全不可替代，θ→1表示产品1与2完全可替代。由于产品的市场需求量总是大于等于零的，因此qi≥0，i=1，2。
1.1竞争供应链自营物流模式
由寡头制造商主导的两条竞争供应链均采用自营物流模式时，零售商、制造商和供应链的期望收益分别为
πRRRi=（pi-wi-ce）（Q0-α（pi-θpj）），
i=1，2； j=3-i （2）
πRRMi=wi（Q0-α（pi-θpj）），
i=1，2； j=3-i（3）
πRRSi=πRRRi+πRRMi （4）
处于主导地位的制造商根据市场预测及竞争对手的反应确定产品批发价格，两零售商根据批发价及竞争对手的反应确定产品最终零售价。采用逆向求解方式，两零售商基于产品价格进行竞争，依据Bertrand博弈理论，在给定wi的情况下，令πRRRipi=0求出零售商Ri的产品零售价为
pi=（2+θ）Q0+2α（ce+wi）+αθ（ce+wj）α（4-θ2），
i=1，2； j=3-i （5）
将式（5）代入式（3）中，令πRRMiwi=0，可求出制造商Mi的最优定价：
wRR*i=（2+θ）（Q0-α（1-θ）ce）α（4-θ-2θ2），
i=1，2 （6）
将wRR*i代替式（5）中的wi，求出零售商Ri的最优定价：
pRR*i=2（3-θ2）Q0+α（2-θ2）ceα（2-θ）（4-θ-2θ2），
i=1，2（7）
将pRR*i和wRR*i代入式（2）～（4）中，求出零售商、制造商和供应链的最优收益，见表1。
1.2竞争供应链物流外包模式
考虑两条供应链都采用物流外包模式，则零售商、制造商、3PL服务商和供应链的期望收益分别为
πLLRi=（pi-wi-mi）（Q0-α（pi-θpj）），
i=1，2； j=3-i（8）
πLLMi=wi（Q0-α（pi-θpj）），
i=1，2； j=3-i（9）
πLLLi=（mi-cf）（Q0-α（pi-θpj）），
i=1，2； j=3-i（10）
πLLSi=πLLRi+πLLLi+πLLMi， i=1，2（11）
在3PL服务商参与的竞争供应链中，同样是两制造商先决定各自产品的最优批发价，3PL服务商根据订购量决定最优物流服务价格，零售商根据竞争对手的反应、产品批发价和物流服务价决定产品的零售价。同理，采用逆向求解法，可求出零售商、制造商、3PL服务商和供应链的最优定价和最优收益，见表1。
2竞争供应链的物流模式分析
2.13PL服务商的低成本效应和双重边际效应对供应链的影响
根据表1中物流外包和物流自营情况下的最优收益，可得
X∈{R，M，S}，如果cf满足cf≤ΔX<ce，则πll*x1=πll*x2≥πrr*x1=πrr*x2；当且仅当cf=δx时，πll*x1=πll*x2=πrr*x1=πrr*x2。这里，
ΔX=-（KX-1）Q0α（1-θ）-ce+ce，
X∈{R，M，S}
KR=16-2θ-18θ2+θ3+4θ48-9θ2+2θ4
KM=KR8-9θ2+2θ416-17θ2+4θ4
KS=KR2（3-θ2）（8-9θ2+2θ4）112-154θ2+63θ4-8θ6
在供应链的物流外包决策中，ΔX是一个重要的参数，与3PL服务商为供应链成员带来的低成本效应和双重边际效应有关。为进一步分析3PL服务商带来的低成本效应和双重边际效应对供应链成员的影响，参考文献[14]中的假设：当mi=cf时，认为供应链仅受3PL服务商带来的低成本效应的影响；当mi=ce时，认为供应链仅受3PL服务商带来的双重边际效应的影响。 </cf
根据表1中物流自营和物流外包情况下零售商、制造商和供应链的最优收益的表达式，可得
πLL*Xi=1KX2Q0-α（1-θ）cfQ0-α（1-θ）ce2πRR*Xi，
X∈{R，M，S}；i=1，2 （12）
商所带来的低成本效应和双重边际效应相等，物流外包使供应链成员（或供应链）的收益既不增加也不减少。当cfΔX时，3PL服务商所带来的双重边际效应大于低成本效应，物流外包使供应链成员（或供应链）的收益减少。
推论2ΔX（X∈{R，M，S}）是3PL服务商带来的低成本效应与双重边际效应平衡的结果。
通过比较ΔR，ΔM和ΔS的大小，可得ΔR<ΔM<ΔS。当0<ΔR<ΔM<ΔS<ce时，δr，δm和δs将3pl服务商的成本cf的取值划分为4个区间（见图3），由此可以得出推论3。
图3cf取值区间
推论3（1）若3PL服务商的成本cf在区间（0，ΔR]内，供应链引入3PL服务商使零售商、制造商和供应链的收益都增加，零售商应当将物流外包给3PL服务商。
（2）若3PL服务商的成本cf在区间（ΔR，ΔM]内，供应链引入3PL服务商使制造商和供应链的收益增加，但使零售商收益减小，零售商更倾向于选择自营物流。若采取适当的供应链协调机制，为零售商提供不少于πRR*Ri-πLL*Ri的收益补贴，零售商可能会选择将物流业务外包给3PL服务商。
（3）若3PL服务商的成本cf在区间（ΔM，ΔS]内，供应链引入3PL服务商使供应链整体的收益增加，但使零售商和制造商的收益减少，此时零售商不会将物流业务外包，若采用适当的供应链协调机制，零售商可能会将物流业务外包给3PL服务商。
（4）若3PL服务商的成本cf在区间（ΔS，ce]内，物流业务外包使零售商、制造商和供应链收益都减少，供应链应当选择自营物流。
2.2产品替代性对供应链决策的影响
供应链1与2具有对称性，以下的研究仅针对供应链1进行分析。
由于rX1θ<0，（1/X1）θ<0，X∈{R，M，S}，则随着θ增大，rX1和1/X1的值均逐渐减小，由此可得出推论4。
推论4随着产品替代性θ的增大，3PL服务商带来的低成本效应和双重边际效应对零售商、制造商和整个供应链收益的影响逐渐减小。
当θ1（=0.87）≤θ<1时1/X1≤1，对任意cf∈（0，ce）有rM1>1，则rM1>1/M1；当θ2（=0.82）≤θ<1时1/S1≤1，对任意cf∈（0，ce）有rM1>1，则rS1>1/S1。
综合分析产品替代性及3PL服务商的低成本效应和双重边际效应对供应链物流外包决策的影响，比较不同θ和cf取值下rR1与1/R1的大小，可以得出推论5.
推论5（1）对于零售商，当0≤θ<1时：若0<cf<δr1/R1，此时πLL*R1>πRR*R1，零售商的最优物流策略为物流外包；若0<ΔR<cf<ce则rr1<1
（2）对于制造商，当θ1≤θ<1时，对任意cf∈（0，ce）有rM1>1/M1，此时πLL*M1>πRR*M1，物流外包使制造商的最优收益增加。当0≤θ<θ1时：若0<cf<δm1/M1，此时πLL*M1>πRR*M1，物流外包使制造商的最优收益增加；若0≤ΔM<cf<ce则rm1<1
（3）对于供应链，当θ2≤θ<1时，对cf∈（0，ce）有rS1>1/S1，此时πLL*S1≥πRR*S1，物流外包使整个供应链的最优收益增加。当0≤θ<θ2时：若0<cf<δs1/S1，此时πLL*S1>πRR*S1，物流外包使整个供应链的最优收益增加；若0<ΔS<cf<ce则rs1<1
表2给出不同cf和θ取值范围内，从零售商、制造商和整个供应链的角度考虑所应选择的最优物流模式。
通过表2可看出，从不同角度考虑供应链的最优物流决策，零售商、制造商和整个供应链的最优物流决策存在不一致的情况，物流外包使制造商和整个供应链收益增加时，零售商的收益可能减少，若零售商选择自营物流，制造商可能更愿意与物流外包的零售商合作。因此，供应链的物流外包决策可能会影响供应链的稳定性。
3算例分析
通过算例进一步分析产品可替代性及3PL服务商带来的低成本效应和双重边际效应对供应链最优收益及物流决策的影响。设产品的需求函数为qi=100-10（pi-θpj）（i=1，2；j=3-i），零售商自营物流成本ce=10。
3.1低成本效应和双重边际效应的分析
取θ=0.45可求得ΔR=2.88，ΔM=7.45，ΔS=8.26。
当cf=ΔR=2.88时，可求得πLL*R1=πLL*R2=πRR*R1=πRR*R2=27.53。
当cf=ΔM=7.45时，可求得πLL*M1=πLL*M2=πRR*M1=πRR*M2=58.17。
當cf=ΔS=8.26时，可求得πLL*S1=πLL*S2=πRR*S1=πRR*S2=85.68.
使3PL服务商的物流服务成本cf从0增加到10，图4～6分别给出了物流外包和物流自营情况下零售商、制造商和供应链收益的函数图像。通过图4～6可以看出，随着cf的增大，物流外包给零售商、制造商和供应链带来的收益逐渐减少。当cf>2.88时，物流外包将使零售商的收益减少；当cf>7.45时，物流外包将使制造商的收益减少；当cf>8.26时，物流外包将使整个供应链的收益减少。 </cf<ce则rs1</cf<δs</cf<ce则rm1</cf<δm</cf<ce则rr1</cf<δr
由表3可以看出：随着产品替代性的提高，物流外包使零售商的收益损失增大，使制造商和整个供应链的收益损失先增大后减小；当产品具有较强的替代性时，物流外包时制造商和整个供应链的收益大于物流自营时的收益。
在产品替代性及3PL服务商低成本效应和双重边际效应的共同影响下，θ∈[0，1.0）时ΔX（X∈{R，M，S}）关于θ的函数图像见图7，虚线、点划线
和实线曲线分别为ΔR，ΔM和ΔS的函数图像。ΔX（X∈{R，M，S}）关于θ的曲线将0<cf<10和0≤θ<1.0所构成的平面分为4个区域。
通过计算可得θ和cf的取值在曲线ΔX（X∈{R，M，S}）上时，rXi=1/Xi（i=1，2），此时πLL*Xi=
πRR*Xi；在区域Ⅰ内，rRi>1/Ri（i=1，2），此时
πLL*R1=πLL*R2>πRR*R1=πRR*R2；在区域Ⅰ和Ⅱ内，rMi>1/Mi（i=1，2），此时πLL*M1=πLL*M2>πRR*M1=πRR*M2；在区域Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ内，rSi>1/Si（i=1，2），此时πLL*S1=πLL*S2>πRR*S1=πRR*S2；在区域Ⅳ内，rXi<1/Xi（i=1，2），此时πLL*Xi<πRR*Xi，即对于Xi，当3PL服务商带来的低成本效应大于双重边际效应时，物流外包将使Xi的收益增加，当低成本效应小于双重边际效应时，物流外包将使Xi的收益减少。
从图7可看出，随着产品替代性θ的增加，ΔR的值逐渐减小，说明随着产品替代性增强，零售商选择物流外包时对3PL服务商的要求会更加苛刻。当产品可替代性非常高时，物流外包将使制造商和供应链的收益增加，但使零售商的收益减少，零售商会选择自营物流，此时作为主导者的制造商可能更倾向于选择与物流外包的零售商合作，供应链存在不稳定性。制造商作为供应链的主导者，在做决策时应考虑零售商的利益，采用适当的供应链协调机制来协调各方的利益，促使整个供应链获得最大收益。
4结束语
在产品替代性及第三方物流（3PL）服务商带来的低成本效应和双重边际效应的共同影响下，供应链的物流外包决策不仅受3PL服务商的低成本效应和双重边际效应的影响，同时也受产品替代性的影响。产品替代性越高3PL服务商的低成本效应和双重边际效应对供应链及其成员的影响越小。3PL服务商的低成本效应与双重边际效应平衡的结果，决定了供应链的最优物流策略。当产品替代性非常高时，两条供应链之间的竞争更为激烈，使得供应链的效率更高，从而弱化了双重边际效应的影响，这时供应链将物流业务外包给3PL服务商有利于提高制造商和供应链的整体收益。由此可见，在进行供应链物流外包决策时产品替代性是不可忽视的重要影响因素，且受3PL服务商带来的双重边际效应影响，并非3PL服务成本低于自营物流成本时，物流外包就有利于供应链（链上成员）收益的增加。在制造商为供应链主导者时应考虑零售商的收益，物流外包使制造商和整个供应链收益增加，但使零售商收益遭受损失，此时应适当采取供应链协调机制，促使零售商将物流外包给3PL服务商，以使制造商（整个供应链）获得更多收益并保证供应链的稳定性。研究结论可为替代性产品市场企业的物流外包决策提供实践指导，同时也为非对称供应链情况下和多条供应链竞争环境下的供应链物流外包决策研究提供参考。
参考文献：
[1]
DOMINGUES M L， REIS V， MACRIO R. A comprehensive framework for measuring performance in a thirdparty logistics provider[J]. Transportation Research Procedia， 2015（10）： 662672.
[2]ANDERSON E J， BAO Yong. Price competition with integrated and decentralized supply chains[J]. European Journal of Operational Research， 2010（200）： 227234. DOI： 10.1016/j.ejor.2008.11.049.
[3]LU Qing， MENG Fanwen， GOH M. Choice of supply chain governance： selfmanaging or outsourcing？[J]. International Journal of Production Economics， 2014（154）： 3238. DOI： 10.1016/j.ijpe.2014.03.022.
[4]ZHANG Jian， NAULT B R， TU Yiliu. A dynamic pricing strategy for a 3PL provider with heterogeneous customers[J]. International Journal of Production Economics， 2015（169）： 3143. DOI： 10.1016/j.ijpe.2015.07.017.
[5]謝天帅， 李军. 第三方物流服务定价博弈分析[J]. 系统工程学报， 2008， 23（6）： 751758.
[6]公彦德， 李帮义， 刘涛. 基于物流费用分摊比例的闭环供应链模型[J]. 系统工程学报， 2011， 26（1）： 3949.
[7]陈晓旭， 王勇， 孙海雷， 等. 零售商主导下物流外包的三级供应链决策[J]. 系统工程学报， 2016， 31（2）： 254267. DOI： 10.13383/j.cnki.jse.2016.02.011. </cf<10和0≤θ
[8]ZHANG Rong， LIU Bin， WANG Wenliang. Pricing decision in a dual channels system with different power structure[J]. Economic Modelling， 2012（29）： 523533. DOI： 10.1016/j.econmod.2011.08.024.
[9]HSIEH ChungChi， WU ChengHan. Coordinated decision for substitutable products in a common retailer supply chain[J]. European Journal of Operational Research， 2009（196）： 273288. DOI： 10.1016/j.ejor.2008.02.019.
[10]颜波， 李鸿媛， 胡蝶. 考虑产品替代的双寡头竞争供应链决策与联盟研究[J]. 软科学， 2015， 29（4）： 134139. DOI： 10.13956/j.ss.10018409.2015.04.29.
[11]颜波， 李鸿媛， 胡蝶. 物流与价格双重竞争下产品替代对供应链决策的影响[J]. 科技管理研究， 2015（15）： 108117. DOI： 10.3969/j.issn.10007695.2015.021.
[12]MARASCO A. Thirdparty logistics： a literature review[J]. International Journal of Production Economics， 2008， 113（1）： 127147. DOI： 10.1016/j.ijpe.2007.05.017.
[13]AGUEZZOUL A. Thirdparty logistics selection problem： a literature review on criteria and methods[J]. Omega， 2014（49）： 6978. DOI： 10.1016/j.omega.2014.05.009.
[14]JIANG Lin， WANG Yong， YAN Xiaoming. Decision and coordination in a competing retail channel involving a thirdparty logistics provider[J]. Computers & Industrial Engineering， 2014（76）： 109121. DOI： 10.1016/j.cie.2014.07.026.
[15]張喜征， 刘琛， 张人龙. 基于可替代产品竞争的双渠道供应链定价与协调[J]. 软科学， 2016， 30（3）： 121125. DOI： 10.13956./j.ss.100184019.2016.03.26.
（编辑赵勉）
DOI：10.13340/j.jsmu.2017.03.013
文章编号：1672-9498（2017）03007207
摘要：为研究考虑产品替代的竞争供应链物流外包决策，在双寡头竞争环境下，构建以两家制造商为主导的两条相互竞争的供应链模型，应用博弈论研究第三方物流（3PL）服务商的低成本效应和双重边际效应对供应链物流外包决策的影响，并给出最优物流策略建议。研究表明：3PL服务商的低成本效应和双重邊际效应平衡的结果决定是否引入3PL服务商；产品替代性对供应链物流外包决策有重要影响；产品替代性越高，3PL服务商的低成本效应和双重边际效应对供应链的影响越小。通过数值算例对结论进行验证。
关键词：
物流策略； 博弈论； 产品替代； 低成本效应； 双重边际效应
中图分类号： F274
文献标志码： A
Abstract：
In order to study logistics outsourcing decisions of competing supply chains considering product substitution， the model of two competing supply chains is developed， where two supply chains are dominated by two manufacturers respectively in the duopoly competition environment. The low cost effect and double marginal effect of 3rdParty Logistics （3PL） providers on logistics outsourcing decisions are studied by the game theory， and the optimal logistics strategy is given. Results show that： the balanced result between the low cost effect and the double marginal effect decides whether or not introducing 3PL providers； the logistics outsourcing decision is greatly influenced by product substitution； the higher the product substitution， the smaller the low cost effect and the double marginal effect of 3PL providers. The conclusions are verified through numerical examples.
Key words：
logistics strategy； game theory； product substitution； low cost effect； double marginal effect
0引言
随着行业不断走向成熟，市场上的产品趋于同质化，行业内企业之间的竞争加剧，处于寡头地位的企业也面临着严峻的竞争压力，例如伊利与蒙牛、百事可乐与可口可乐、格力与美的等寡头之间一直处于激烈的竞争状态。作为企业价值链的基础活动，物流是企业取得竞争优势的关键。我国第三方物流（3PL）服务市场已趋于成熟，且物流外包作为企业整合资源的重要手段，国内许多企业选择将物流业务委托给3PL服务商。目前，国美、苏宁、沃尔玛等一些寡头企业，均将主要物流业务外包给3PL服务商。3PL服务商作为物流提供方，与物流需求方之间是一种长期互利的战略合作伙伴关系[1]，企业如何选择3PL服务已成为国内外学者研究的热点。ANDERSON等[2]分析了供应链分散与垂直集成两种情况下，不同价格竞争水平对供应链成员利润的影响。LU等[3]考虑知识转移成本和企业物流运作能力两个因素，建立了供应链物流模式的决策模型，发现当知识转移成本较低且企业物流运作成本较低时，企业更偏向于选择物流外包。ZHANG等[4]和谢天帅等[5]从不同角度研究了单条供应链中3PL服务商的定价问题。公彦德等[6]在3PL服务商参与的闭环供应链系统中，研究了制造商与零售商之间分摊的正向与逆向物流费用比对供应链节点企业利润的影响，并分析了非合作博弈的外包策略及步骤。陈晓旭等[7]考虑到零售商的订购量对产品批发价格和物流服务价格同时具有敏感性，运用博弈理论研究了一个零售商主导下物流外包的供应链中各方的最优决策。
市场中所销售的产品大多存在一定的替代性，这在一定程度上决定了企业竞争的存在。ZHANG等[8]、HSIEH等[9]和颜波等[10]的研究表明，在竞争供应链中，产品替代度对供应链的渠道结构和稳定性具有重要影响。此外，颜波等[11]的研究表明，产品替代度会影响物流服务质量。因此，要研究替代性市场竞争供应链的决策问题，有必要考虑产品之间的相互替代程度。之前，对替代性市场竞争环境下的物流外包策略研究大多将产品视为同质化产品，忽视了产品替代性对供应链物流外包决策的影响。以往对企业物流外包决策的研究中，主要集中在3PL服务商的物流服务价格和服务水平方面[1213]，很少有学者研究3PL服务商的低成本效应和双重边际效应对供应链物流外包决策的影响。值得注意的是，供应链引入3PL服务商不仅会带来低成本效应，同时也会带来双重边际效应，这两种效应对供应链及节点企业的利润具有重要影响[14]。
基于以上分析，本文构建由寡头制造商主导的竞争供应链模型。该模型考虑产品替代性因素，分析3PL服务商的低成本效应和双重边际效应对供应链决策的影响，并给出供应链物流外包决策的建议。
1模型描述和假设
考虑制造商为主导者的寡头市场的特点，寡头制造商通过专营销售渠道进行产品销售，构建以寡头制造商为主导者、其他成员为从属者的两条竞争供应链，见图1。
若市场存在的具有一定可替代性的产品1和2分别由寡头制造商M1和M2生产，M1（M2）将其生产的产品1（产品2）以单位批发价w1（w2）批发给零售商R1（R2），零售商R1（R2）再将产品1（产品2）以单位零售价p1（p2）销售给最终消费者。R1和R2分别作为制造商M1和M2的专营零售商，不存在交叉采购产品1和2的情况。根据公彦德等[6]的研究并结合实际情况，设定产品从制造商到销售终端的物流费用全部由零售商承担。零售商可以选择自营物流，也可将物流外包给3PL服务商。如果零售商选择自营物流，则单位产品的物流成本费用为ce；若零售商将物流外包给3PL服务商，则零售商向3PL服务商支付的单位产品的物流服务费用为mi（i=1，2）；3PL服务商的物流服务边际成本为cf（0<cf<ce）。
为方便研究，忽略生产成本和销售成本的影响。假设两条供应链对市场的影响力相同，供应链成员之间信息是相互对称的，供应链的参与者均为独立决策者，风险为中性的且完全理性，并以自身期望收益最大化为目标。
结合文献[14]和[15]，设定产品的市场需求函数与产品可替代性相关，与自身产品售价成反比，与竞争产品售价正相关，则产品的市场需求函数为
qi=Q0-α（pi-θpj）， i=1，2； j=3-i （1）
式中：Q0為产品的最大市场需求量；q1，q2分别为产品1和2的实际市场需求量；α（α>0）为消费者对Ri所售产品价格的敏感系数；θ（0≤θ<1）为产品的可替代性，表示当某一产品价格变化时，另一产品对该产品的替代性，θ值越大可替代性越强，θ=0表示产品完全不可替代，θ→1表示产品1与2完全可替代。由于产品的市场需求量总是大于等于零的，因此qi≥0，i=1，2。
1.1竞争供应链自营物流模式
由寡头制造商主导的两条竞争供应链均采用自营物流模式时，零售商、制造商和供应链的期望收益分别为
πRRRi=（pi-wi-ce）（Q0-α（pi-θpj）），
i=1，2； j=3-i （2）
πRRMi=wi（Q0-α（pi-θpj）），
i=1，2； j=3-i（3）
πRRSi=πRRRi+πRRMi （4）
处于主导地位的制造商根据市场预测及竞争对手的反应确定产品批发价格，两零售商根据批发价及竞争对手的反应确定产品最终零售价。采用逆向求解方式，两零售商基于产品价格进行竞争，依据Bertrand博弈理论，在给定wi的情况下，令πRRRipi=0求出零售商Ri的产品零售价为
pi=（2+θ）Q0+2α（ce+wi）+αθ（ce+wj）α（4-θ2），
i=1，2； j=3-i （5）
将式（5）代入式（3）中，令πRRMiwi=0，可求出制造商Mi的最优定价：
wRR*i=（2+θ）（Q0-α（1-θ）ce）α（4-θ-2θ2），
i=1，2 （6）
将wRR*i代替式（5）中的wi，求出零售商Ri的最优定价：
pRR*i=2（3-θ2）Q0+α（2-θ2）ceα（2-θ）（4-θ-2θ2），
i=1，2（7）
将pRR*i和wRR*i代入式（2）～（4）中，求出零售商、制造商和供应链的最优收益，见表1。
1.2竞争供应链物流外包模式
考虑两条供应链都采用物流外包模式，则零售商、制造商、3PL服务商和供应链的期望收益分别为
πLLRi=（pi-wi-mi）（Q0-α（pi-θpj）），
i=1，2； j=3-i（8）
πLLMi=wi（Q0-α（pi-θpj）），
i=1，2； j=3-i（9）
πLLLi=（mi-cf）（Q0-α（pi-θpj）），
i=1，2； j=3-i（10）
πLLSi=πLLRi+πLLLi+πLLMi， i=1，2（11）
在3PL服务商参与的竞争供应链中，同样是两制造商先决定各自产品的最优批发价，3PL服务商根据订购量决定最优物流服务价格，零售商根据竞争对手的反应、产品批发价和物流服务价决定产品的零售价。同理，采用逆向求解法，可求出零售商、制造商、3PL服务商和供应链的最优定价和最优收益，见表1。
2竞争供应链的物流模式分析
2.13PL服务商的低成本效应和双重边际效应对供应链的影响
根据表1中物流外包和物流自营情况下的最优收益，可得
X∈{R，M，S}，如果cf满足cf≤ΔX<ce，则πll*x1=πll*x2≥πrr*x1=πrr*x2；当且仅当cf=δx时，πll*x1=πll*x2=πrr*x1=πrr*x2。这里，
ΔX=-（KX-1）Q0α（1-θ）-ce+ce，
X∈{R，M，S}
KR=16-2θ-18θ2+θ3+4θ48-9θ2+2θ4
KM=KR8-9θ2+2θ416-17θ2+4θ4
KS=KR2（3-θ2）（8-9θ2+2θ4）112-154θ2+63θ4-8θ6
在供应链的物流外包决策中，ΔX是一个重要的参数，与3PL服务商为供应链成员带来的低成本效应和双重边际效应有关。为进一步分析3PL服务商带来的低成本效应和双重边际效应对供应链成员的影响，参考文献[14]中的假设：当mi=cf时，认为供应链仅受3PL服务商带来的低成本效应的影响；当mi=ce时，认为供应链仅受3PL服务商带来的双重边际效应的影响。 </cf
根据表1中物流自营和物流外包情况下零售商、制造商和供应链的最优收益的表达式，可得
πLL*Xi=1KX2Q0-α（1-θ）cfQ0-α（1-θ）ce2πRR*Xi，
X∈{R，M，S}；i=1，2 （12）
商所带来的低成本效应和双重边际效应相等，物流外包使供应链成员（或供应链）的收益既不增加也不减少。当cfΔX时，3PL服务商所带来的双重边际效应大于低成本效应，物流外包使供应链成员（或供应链）的收益减少。
推论2ΔX（X∈{R，M，S}）是3PL服务商带来的低成本效应与双重边际效应平衡的结果。
通过比较ΔR，ΔM和ΔS的大小，可得ΔR<ΔM<ΔS。当0<ΔR<ΔM<ΔS<ce时，δr，δm和δs将3pl服务商的成本cf的取值划分为4个区间（见图3），由此可以得出推论3。
图3cf取值区间
推论3（1）若3PL服务商的成本cf在区间（0，ΔR]内，供应链引入3PL服务商使零售商、制造商和供应链的收益都增加，零售商应当将物流外包给3PL服务商。
（2）若3PL服务商的成本cf在区间（ΔR，ΔM]内，供应链引入3PL服务商使制造商和供应链的收益增加，但使零售商收益减小，零售商更倾向于选择自营物流。若采取适当的供应链协调机制，为零售商提供不少于πRR*Ri-πLL*Ri的收益补贴，零售商可能会选择将物流业务外包给3PL服务商。
（3）若3PL服务商的成本cf在区间（ΔM，ΔS]内，供应链引入3PL服务商使供应链整体的收益增加，但使零售商和制造商的收益减少，此时零售商不会将物流业务外包，若采用适当的供应链协调机制，零售商可能会将物流业务外包给3PL服务商。
（4）若3PL服务商的成本cf在区间（ΔS，ce]内，物流业务外包使零售商、制造商和供应链收益都减少，供应链应当选择自营物流。
2.2产品替代性对供应链决策的影响
供应链1与2具有对称性，以下的研究仅针对供应链1进行分析。
由于rX1θ<0，（1/X1）θ<0，X∈{R，M，S}，则随着θ增大，rX1和1/X1的值均逐渐减小，由此可得出推论4。
推论4随着产品替代性θ的增大，3PL服务商带来的低成本效应和双重边际效应对零售商、制造商和整个供应链收益的影响逐渐减小。
当θ1（=0.87）≤θ<1时1/X1≤1，对任意cf∈（0，ce）有rM1>1，则rM1>1/M1；当θ2（=0.82）≤θ<1时1/S1≤1，对任意cf∈（0，ce）有rM1>1，则rS1>1/S1。
综合分析产品替代性及3PL服务商的低成本效应和双重边际效应对供应链物流外包决策的影响，比较不同θ和cf取值下rR1与1/R1的大小，可以得出推论5.
推论5（1）对于零售商，当0≤θ<1时：若0<cf<δr1/R1，此时πLL*R1>πRR*R1，零售商的最优物流策略为物流外包；若0<ΔR<cf<ce则rr1<1
（2）对于制造商，当θ1≤θ<1时，对任意cf∈（0，ce）有rM1>1/M1，此时πLL*M1>πRR*M1，物流外包使制造商的最优收益增加。当0≤θ<θ1时：若0<cf<δm1/M1，此时πLL*M1>πRR*M1，物流外包使制造商的最优收益增加；若0≤ΔM<cf<ce则rm1<1
（3）对于供应链，当θ2≤θ<1时，对cf∈（0，ce）有rS1>1/S1，此时πLL*S1≥πRR*S1，物流外包使整个供应链的最优收益增加。当0≤θ<θ2时：若0<cf<δs1/S1，此时πLL*S1>πRR*S1，物流外包使整个供应链的最优收益增加；若0<ΔS<cf<ce则rs1<1
表2给出不同cf和θ取值范围内，从零售商、制造商和整个供应链的角度考虑所应选择的最优物流模式。
通过表2可看出，从不同角度考虑供应链的最优物流决策，零售商、制造商和整个供应链的最优物流决策存在不一致的情况，物流外包使制造商和整个供应链收益增加时，零售商的收益可能减少，若零售商选择自营物流，制造商可能更愿意与物流外包的零售商合作。因此，供应链的物流外包决策可能会影响供应链的稳定性。
3算例分析
通过算例进一步分析产品可替代性及3PL服务商带来的低成本效应和双重边际效应对供应链最优收益及物流决策的影响。设产品的需求函数为qi=100-10（pi-θpj）（i=1，2；j=3-i），零售商自营物流成本ce=10。
3.1低成本效应和双重边际效应的分析
取θ=0.45可求得ΔR=2.88，ΔM=7.45，ΔS=8.26。
当cf=ΔR=2.88时，可求得πLL*R1=πLL*R2=πRR*R1=πRR*R2=27.53。
当cf=ΔM=7.45时，可求得πLL*M1=πLL*M2=πRR*M1=πRR*M2=58.17。
當cf=ΔS=8.26时，可求得πLL*S1=πLL*S2=πRR*S1=πRR*S2=85.68.
使3PL服务商的物流服务成本cf从0增加到10，图4～6分别给出了物流外包和物流自营情况下零售商、制造商和供应链收益的函数图像。通过图4～6可以看出，随着cf的增大，物流外包给零售商、制造商和供应链带来的收益逐渐减少。当cf>2.88时，物流外包将使零售商的收益减少；当cf>7.45时，物流外包将使制造商的收益减少；当cf>8.26时，物流外包将使整个供应链的收益减少。 </cf<ce则rs1</cf<δs</cf<ce则rm1</cf<δm</cf<ce则rr1</cf<δr
由表3可以看出：随着产品替代性的提高，物流外包使零售商的收益损失增大，使制造商和整个供应链的收益损失先增大后减小；当产品具有较强的替代性时，物流外包时制造商和整个供应链的收益大于物流自营时的收益。
在产品替代性及3PL服务商低成本效应和双重边际效应的共同影响下，θ∈[0，1.0）时ΔX（X∈{R，M，S}）关于θ的函数图像见图7，虚线、点划线
和实线曲线分别为ΔR，ΔM和ΔS的函数图像。ΔX（X∈{R，M，S}）关于θ的曲线将0<cf<10和0≤θ<1.0所构成的平面分为4个区域。
通过计算可得θ和cf的取值在曲线ΔX（X∈{R，M，S}）上时，rXi=1/Xi（i=1，2），此时πLL*Xi=
πRR*Xi；在区域Ⅰ内，rRi>1/Ri（i=1，2），此时
πLL*R1=πLL*R2>πRR*R1=πRR*R2；在区域Ⅰ和Ⅱ内，rMi>1/Mi（i=1，2），此时πLL*M1=πLL*M2>πRR*M1=πRR*M2；在区域Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ内，rSi>1/Si（i=1，2），此时πLL*S1=πLL*S2>πRR*S1=πRR*S2；在区域Ⅳ内，rXi<1/Xi（i=1，2），此时πLL*Xi<πRR*Xi，即对于Xi，当3PL服务商带来的低成本效应大于双重边际效应时，物流外包将使Xi的收益增加，当低成本效应小于双重边际效应时，物流外包将使Xi的收益减少。
从图7可看出，随着产品替代性θ的增加，ΔR的值逐渐减小，说明随着产品替代性增强，零售商选择物流外包时对3PL服务商的要求会更加苛刻。当产品可替代性非常高时，物流外包将使制造商和供应链的收益增加，但使零售商的收益减少，零售商会选择自营物流，此时作为主导者的制造商可能更倾向于选择与物流外包的零售商合作，供应链存在不稳定性。制造商作为供应链的主导者，在做决策时应考虑零售商的利益，采用适当的供应链协调机制来协调各方的利益，促使整个供应链获得最大收益。
4结束语
在产品替代性及第三方物流（3PL）服务商带来的低成本效应和双重边际效应的共同影响下，供应链的物流外包决策不仅受3PL服务商的低成本效应和双重边际效应的影响，同时也受产品替代性的影响。产品替代性越高3PL服务商的低成本效应和双重边际效应对供应链及其成员的影响越小。3PL服务商的低成本效应与双重边际效应平衡的结果，决定了供应链的最优物流策略。当产品替代性非常高时，两条供应链之间的竞争更为激烈，使得供应链的效率更高，从而弱化了双重边际效应的影响，这时供应链将物流业务外包给3PL服务商有利于提高制造商和供应链的整体收益。由此可见，在进行供应链物流外包决策时产品替代性是不可忽视的重要影响因素，且受3PL服务商带来的双重边际效应影响，并非3PL服务成本低于自营物流成本时，物流外包就有利于供应链（链上成员）收益的增加。在制造商为供应链主导者时应考虑零售商的收益，物流外包使制造商和整个供应链收益增加，但使零售商收益遭受损失，此时应适当采取供应链协调机制，促使零售商将物流外包给3PL服务商，以使制造商（整个供应链）获得更多收益并保证供应链的稳定性。研究结论可为替代性产品市场企业的物流外包决策提供实践指导，同时也为非对称供应链情况下和多条供应链竞争环境下的供应链物流外包决策研究提供参考。
参考文献：
[1]
DOMINGUES M L， REIS V， MACRIO R. A comprehensive framework for measuring performance in a thirdparty logistics provider[J]. Transportation Research Procedia， 2015（10）： 662672.
[2]ANDERSON E J， BAO Yong. Price competition with integrated and decentralized supply chains[J]. European Journal of Operational Research， 2010（200）： 227234. DOI： 10.1016/j.ejor.2008.11.049.
[3]LU Qing， MENG Fanwen， GOH M. Choice of supply chain governance： selfmanaging or outsourcing？[J]. International Journal of Production Economics， 2014（154）： 3238. DOI： 10.1016/j.ijpe.2014.03.022.
[4]ZHANG Jian， NAULT B R， TU Yiliu. A dynamic pricing strategy for a 3PL provider with heterogeneous customers[J]. International Journal of Production Economics， 2015（169）： 3143. DOI： 10.1016/j.ijpe.2015.07.017.
[5]謝天帅， 李军. 第三方物流服务定价博弈分析[J]. 系统工程学报， 2008， 23（6）： 751758.
[6]公彦德， 李帮义， 刘涛. 基于物流费用分摊比例的闭环供应链模型[J]. 系统工程学报， 2011， 26（1）： 3949.
[7]陈晓旭， 王勇， 孙海雷， 等. 零售商主导下物流外包的三级供应链决策[J]. 系统工程学报， 2016， 31（2）： 254267. DOI： 10.13383/j.cnki.jse.2016.02.011. </cf<10和0≤θ
[8]ZHANG Rong， LIU Bin， WANG Wenliang. Pricing decision in a dual channels system with different power structure[J]. Economic Modelling， 2012（29）： 523533. DOI： 10.1016/j.econmod.2011.08.024.
[9]HSIEH ChungChi， WU ChengHan. Coordinated decision for substitutable products in a common retailer supply chain[J]. European Journal of Operational Research， 2009（196）： 273288. DOI： 10.1016/j.ejor.2008.02.019.
[10]颜波， 李鸿媛， 胡蝶. 考虑产品替代的双寡头竞争供应链决策与联盟研究[J]. 软科学， 2015， 29（4）： 134139. DOI： 10.13956/j.ss.10018409.2015.04.29.
[11]颜波， 李鸿媛， 胡蝶. 物流与价格双重竞争下产品替代对供应链决策的影响[J]. 科技管理研究， 2015（15）： 108117. DOI： 10.3969/j.issn.10007695.2015.021.
[12]MARASCO A. Thirdparty logistics： a literature review[J]. International Journal of Production Economics， 2008， 113（1）： 127147. DOI： 10.1016/j.ijpe.2007.05.017.
[13]AGUEZZOUL A. Thirdparty logistics selection problem： a literature review on criteria and methods[J]. Omega， 2014（49）： 6978. DOI： 10.1016/j.omega.2014.05.009.
[14]JIANG Lin， WANG Yong， YAN Xiaoming. Decision and coordination in a competing retail channel involving a thirdparty logistics provider[J]. Computers & Industrial Engineering， 2014（76）： 109121. DOI： 10.1016/j.cie.2014.07.026.
[15]張喜征， 刘琛， 张人龙. 基于可替代产品竞争的双渠道供应链定价与协调[J]. 软科学， 2016， 30（3）： 121125. DOI： 10.13956./j.ss.100184019.2016.03.26.
（编辑赵勉）
