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区块链技术应用如何优化生鲜供应链

发布时间:2021-02-23区块链应用评论
由一个生产商和一个零售商构成的生鲜农产品供应链,产品的鲜活度信息为生产商的私有信息,本论文分析区块链技术应用对生产商鲜活度信息谎报行为的影响,研究对比区块链技术应

由一个生产商和一个零售商构成的生鲜农产品供应链,产品的鲜活度信息为生产商的私有信息,本论文分析区块链技术应用对生产商鲜活度信息谎报行为的影响,研究对比区块链技术应用前后供应链利益的变化情况。通过生产商与零售商之间的Stackelberg博弈得到与决策相关的四个区块链技术投资成本阈值,得出供应链各方成员在定价订货方面的决策。通过数值算例分析验证结论的有效性。研究表明:在一定的区块链技术投资成本阈值范围内,应用该技术可以抑制生产商谎报鲜活度信息行为,不仅提高供应链总利润,同时提高供应链各方成员的利润,增加供应链稳定性。

来源计算机工程与应用?

作者?陈化飞,贾鑫,姜曼(哈尔滨商业大学管理学院)

编辑?匡益成

一、引言我国是世界生鲜农产品生产和消费大国。政府高度重视生鲜农产品行业的发展,2018年发布的中共中央一号文件中已经是第15年锁定三农问题,商务部、农业部也纷纷制定各类生鲜农产品相关的标准和规范等。近年来,消费者越来越多地追求高品质的生鲜农产品,农产品鲜活度作为衡量农产品质量的重要指标,正日益引发消费者关注。由于鲜活度信息具有生产商私有性,供应链中存在生产商谎报鲜活度信息行为,从而影响产品鲜活度,造成消费市场动荡,导致链上利润损失,造成供应链不稳定等问题。因此,迫切需要采取一些举措以解决生产商谎报行为。区块链技术作为一种近年来流行的新型信任重构系统,具有防范风险、构建信任的功能,可以抑制生产商谎报行为,增加链上各方彼此的信任,其在供应链中的应用越来越多。以区块链技术为基础的供应链,利用该技术的“全网共识”机制和“不可抵赖”功能,结合互联网和大数据技术,实现重构信用,建立更加公平、透明、安全和高效的互助机制。利用时间戳的特性来保证信息的唯一性,利用全网共识机制特性达到信息的不可篡改,确保这一分布式账本的有效运行。

本文从生鲜农产品高质需求出发,考虑区块链技术抑制生产商谎报行为,研究了其投资成本阈值对供应链上各成员定价订货决策参数以及利润的影响,以期提高供应链应用区块链的积极性,增加链上稳定性,快速达到消费者的高质需求。二、问题描述与假设由单一生产商和零售商组成的生鲜农产品二级供应链中,由于生产商对新活度信息具有掌控力,存在生产商谎报产品产出时间以及鲜活度信息的情形。本模型的Stackelberg博弈过程为:首先生产商供应一种单位成本为C,生命周期为T的生鲜农产品,向零售商公布批发价W以及产品产出时间t,谎报出产时间为λt,λ值的大小为[0,1];随后零售商根据所获取信息决定订购Q数量的农产品,同时以固定价格P向消费者出售,如图1所示。

本文做出以下假设:三、模型建立与求解生鲜农产品供应链决策基础模型未应用区块链技术之前,生产商为了自身利益会发生谎报行为,向零售商隐藏真实的生鲜农产品出产信息,谎报虚假的生鲜农产品产出时间的信息,致使产品鲜活度信息虚高,进而增加了零售商对生产商的订货量。此时:链上双方决策都追求以自身利润最大化。本模型根据逆向归纳法,可以求得最优批发价、最优销售价及订货量。最优批发价如下:

经过整理得到零售商的最优订货量以及最优定价为:

分散决策下的链上总利润是:

生产商的谎报行为会导致链上各方利润以及总利润的下降。因此,通过采取某种方法抑制生产商的谎报行为,使供应链上的各成员的订货定价决策做出调整,同时给供应链上的各方利润产生影响。应用区块链技术的生鲜农产品供应链决策模型通过构建基于区块链技术的供应链信息系统,供应链上各方成员都必须将产品的相关信息准时准确地上传到该系统中,由于区块链技术公开透明性以及信息不可篡改性,系统中的信息不能被任意修改,因此生产商将不能谎报鲜活度信息。此时供应链上各方的利益函数分别为:

采用区块链技术之后的供应链总的最优利润为:

对比区块链技术应用前后供应链上各成员之间的利润表达式,易知区块链技术的应用对各方的利润存在一定的影响程度。而生鲜农产品供应链上的成员企业应用区块链技术的前提条件应该是技术应用之后的各成员的利润必须不小于技术应用之前的利润。由本章的分析可知,将区块链技术应用于生鲜供应链,供应链上各方的定价订货参数诸如批发价格、零售价格以及订货量均会发生改变,同时改变量也将受到区块链技术应用成本的影响。

四、算例分析假设市场上的某生鲜农产品需求规模A=900000,价格弹性K=2,在标准保存条件下,生命周期为T=15天,产地实际产出时间t=5天,谎报因子λ∈(0,1),单位生产成本为C=5元/kg。由图2可知,随着生产商谎报因子增大,影响供应链总利润的技术投资成本阈值、影响零售商定价、订货量的技术投资成本阈值均下降,且下降趋势愈发明显。

从图3可以看出,随着生产商谎报因子的增大以及区块链单位投资阈值的增大,供应链总利润的增长率随之下降。这是因为随着谎报因子的增大,区块链单位投资阈值在下降,即能使双方接受区块链技术的最大成本在下降,说明技术应用条件在不断提高,总的供应链成本上升使供应链总利润的增长越来越缓慢。而当谎报因子大于1时,供应链的总利润增长率恒小于0。因此,本文在讨论区块链技术应用问题时,考虑其谎报因子不大于1。与此同时,由图中点(0,0,0.125)易知,当不存在谎报行为同时没有区块链技术投资成本时,供应链总利润的增长率最大可达12.5%,而在实际供应链中谎报行为时有发生,由此证明了本文研究的重要意义。由点(0,0.625,0)易知,使供应链总利润增大的最大区块链技术单位投资阈值为0.625,高于此值将不应该应用该技术。假定λ=0.1,进一步观察区块链应用对各成员定价订货决策的影响。如图4所示,随着技术的应用,生产商会不断提高其批发价,因此本文的技术成本由供应链各方成员共同承担。在技术应用前后零售价存在从低到高的变化过程,易发现CB=0.6188为变化点,当技术成本低于此值时,技术应用后的零售价相较于应用前有所降低,反之当技术成本高于此值时,零售商将采取提升的定价策略,这一变化和命题4相符。

同样在此假设下,图5反映了区块链技术应用前后的零售商的订货量不同,一开始应用技术时,零售商会提高其订货量,随着技术投资成本越来越高,订货量会不断下降,下降速度快。同时从图4、图5可以看出,区块链技术投资成本阈值对订货量的影响要大于对价格的影响。

五、结束语本文考虑一个单一生产商和零售商构成的二级生鲜农产品供应链,针对生产商谎报鲜活度信息的问题,研究了应用区块链技术抑制该谎报行为及该技术投资成本阈值对供应链成员定价订货决策的影响。文中通过构建技术应用前后两阶段生鲜农产品供应链上各个成员的利润模型,比较供应链各成员应用区块链技术之后的价格、订货量的变化以及供应链利润的变化,最后得到生产商的定价以及零售商的定价订货决策。本研究结论如下:(1)分散决策模式下,生产商谎报鲜活度信息将诱导零售商增大订货量,并侵占零售商利润,且谎报因子越高,侵占利润越多。(2)在一定的技术投资成本阈值范围内,区块链技术可以抑制生产商谎报鲜活度信息行为,提高供应链总利润,增加供应链的稳定性。(3)生鲜农产品供应链上各成员对应用区块链技术的决策条件不高于整条供应链应用的关键边界值,因此,在此阈值内供应链各成员的利益均可得到相应的保障。本文主要研究较为简化的两阶段分散型生鲜农产品供应链,且仅考察了生产商鲜活度信息谎报问题,进一步的研究可以考虑零售商谎报行为等问题。同时之后的研究中还可以考虑不同需求模式下区块链技术应用问题。以下为部分论文截图

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编辑/匡益成

审校/庞峥崎

责编/齐庆武

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