石佑錦, 金海水

(北京物資學院 商學院, 北京 101149)

信息共享是提高供應鏈上各節(jié)點企業(yè)信用水平及供應鏈整體效益的重要途徑。例如,現(xiàn)代汽車公司從2001年起開始運行網(wǎng)絡一體化采購信息(value advanced automative trade zone,VAATZ)系統(tǒng),實現(xiàn)了汽車制造商和供應商之間的信息公開透明,從而在2000—2012年其利潤有效增長了2.23倍[1]。雖然,準時制生產(chǎn)方式(just in time,JIT)、物資需求計劃(material requirement planning,MRP)、企業(yè)資源計劃(enterprise resource planning,ERP)、供應商管理庫存(vendor managed inventory,VMI)、快速響應(quick response,QR)等經(jīng)典的供應鏈管理方法可以通過信息共享,減少供應鏈管理過程的不確定性,達到提高供應鏈管理效率與效益的目的。但是,目前供應鏈管理的效率及收益主要取決于供應鏈中核心企業(yè)的決策,這種傳統(tǒng)的中心化結構容易造成信息不對稱且缺少信任機制,難以實現(xiàn)供應鏈上各節(jié)點的信息共享。

醫(yī)藥供應鏈結構復雜,且供應鏈上信息流動與共享程度較低。目前我國醫(yī)藥供應鏈的一般結構,藥品要從原料供應商流通到供應鏈末端的消費者手中,中間包含著原材料供應商、制藥企業(yè)、藥品分銷商、藥品零售商(藥店)、醫(yī)院、第三方物流企業(yè)等參與主體,且由于科學技術的發(fā)展以及政府藥品監(jiān)管部門的介入,使得供應鏈的整體結構復雜,如圖1所示。這種供應鏈網(wǎng)絡結構不僅提高了醫(yī)藥供應鏈的整體成本和藥品的銷售價格,而且供應鏈上包含的節(jié)點數(shù)量多,各節(jié)點之間基本處于相互獨立的狀態(tài),在政府中心化監(jiān)管模式下,供應鏈上下游之間傳遞的信息仍然存在偽造及篡改等可能性,沒有完全實現(xiàn)管理的智能化或自動化[2]。雖然目前已經(jīng)有企業(yè)實施了藥品批號管理、管理信息系統(tǒng)和射頻識別技術(radio frequency identification,RFID)等信息技術,但是供應鏈上各個參與主體之間的信息整合程度較低,降低了供應鏈上的信息傳遞和服務效率[3]。新冠肺炎疫情期間,醫(yī)藥采銷、物流配送等業(yè)務都達到了最大限度的壓力測試,因此,區(qū)塊鏈技術的出現(xiàn),為解決供應鏈各節(jié)點之間信息共享難題提供了新的方案[4]。一些學者研究了利用區(qū)塊鏈技術實現(xiàn)供應鏈上信息共享的問題。然而,對于影響醫(yī)藥供應鏈中各方信息共享行為的因素,學術界研究尚不充分,此外還缺乏區(qū)塊鏈技術對醫(yī)藥供應鏈上下游信息共享影響作用的相關論述。

圖1 醫(yī)藥供應鏈的結構示意

鑒于此,研究區(qū)塊鏈技術如何促進醫(yī)藥供應鏈中的信息共享,并采用演化博弈的方法,分析影響醫(yī)藥供應鏈各方信息共享行為的因素,探討其動態(tài)演化路徑。此外,進一步比較傳統(tǒng)的信息共享方式與區(qū)塊鏈技術下演化結果之間的差異,為促進供應鏈上下游之間的有效合作共享關系提供理論指導和實踐建議。

1 文獻回顧

解決供應鏈上各節(jié)點之間存在的信息孤島問題,應使用信息技術對供應鏈上下游的信息進行整合,提高信息共享水平[5]。郝麗等[6]提出在信息共享契約機制下,制造商和零售商可以協(xié)調(diào)各自主體利潤,使供應鏈整體利潤達到最優(yōu)狀態(tài)。張朦朦[7]研究了信息共享在供應鏈風險及零售企業(yè)競爭之間的重要性,結果表明信息共享對零售企業(yè)競爭力有顯著的正向影響,并且對供應鏈風險有顯著的負向影響。由于信息不對稱現(xiàn)象普遍存在,逆向選擇和道德風險問題會影響供應鏈整體運作,掌握信息優(yōu)勢的主體為了獲得更多利潤和機會,會選擇隱瞞或謊報部分信息[8],而其他主體為了獲得信息,則會主動采取相應的措施激勵信息優(yōu)勢方[9]。為此,許明輝等[10]提出了提高制造商成本削減有效性策略,周建亨和王曉敏[11]提出了收益共享機制,Norde等[12]提出了合作績效評估激勵方案。

各參與主體在供應鏈上進行信息共享,需有一個重要的前提,即節(jié)點之間的相互信任程度[13]。如果供應鏈各參與主體之間缺乏必要的信任,擔心自己的核心秘密被泄露,則會導致供應鏈上的信息共享水平降低。張玉華等[14]基于信任和價格折扣建立了協(xié)調(diào)模型,以解決供應鏈上下游之間需求預測信息的有效共享問題。劉勝春和阮萍[15]研究表明,以公平正義的價值觀和對專業(yè)知識的共同認知為基礎建立的相互信任的合作關系,有助于在供應鏈中建立有效的信息共享模式。

隨著人工智能、第5代移動通信技術(5G)等新興技術的出現(xiàn),供應鏈管理也進入了新時代。2017年,國務院辦公廳明確提出要研究利用區(qū)塊鏈、人工智能等新興技術,建立供應鏈信息共享、披露和信用評價機制[16]。在供應鏈信息溯源和成本優(yōu)化方面,賀吉等[17]認為區(qū)塊鏈技術有助于提高種子供應鏈信息的透明度和可追溯性,減少供應鏈管理成本與運營風險。Allen等[18]提出供應鏈上各主體越來越需要商品的各種信息,而區(qū)塊鏈技術有利于供應鏈生成有效真實信息并協(xié)調(diào)交易成本。閆妍和張錦[19]指出區(qū)塊鏈技術中的智能合約功能可以減少供應鏈上各節(jié)點信息不對稱的問題,并減少供應鏈交易成本。在供應鏈信息監(jiān)管和隱私保護方面,許繼平等[20]構建了基于區(qū)塊鏈技術的稻米供應鏈信息監(jiān)管模型,有助于供應鏈上信息流動、互聯(lián)互通。谷俊和許鑫[21]利用區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)記錄機制設計了數(shù)據(jù)共享聯(lián)盟鏈模型,提升聯(lián)盟鏈共享機制效率的同時,保護了數(shù)據(jù)信息共享者的信息安全。Epiphaniou等[22]認為,利用區(qū)塊鏈的智能分布式賬本技術可以推動供應鏈上數(shù)據(jù)和信息的共享,保證了在線監(jiān)管供應鏈安全的力度。由此可見,區(qū)塊鏈技術有助于解決供應鏈各方信息共享的成本、可靠性、隱私保護、信任機制等問題,提高供應鏈信息共享水平。

2 醫(yī)藥供應鏈信息共享演化博弈模型分析

醫(yī)藥供應鏈上各參與主體對信息的共享程度是形成新交流網(wǎng)絡結構的關鍵,各參與主體要在一段時間周期內(nèi)多次博弈,選擇是否要共享更加透明翔實的信息[23],各個節(jié)點不斷改變調(diào)整選擇,最終達到一個相對穩(wěn)定狀態(tài),這是一個動態(tài)的長期的博弈過程。

2.1 基本假設與模型建立

在信息不對稱情況下,構建醫(yī)藥供應鏈的各個參與主體信息共享意愿的演化博弈模型,模型假設如下。

1)博弈主體。醫(yī)藥供應鏈的參與主體包括原料供應商、制造商、分銷商、零售商、醫(yī)院、消費者、第三方物流企業(yè)等,博弈模型建立在供應鏈上任意3個參與主體之間,假設博弈主體為供應商、藥品制造商與分銷商,三者同為有限理性人,根據(jù)自身收益情況調(diào)整改進選擇,三方并非同時進行決策。

2)策略選擇。在博弈中,三方的行為策略皆為{共享信息,不共享信息}。假設博弈三方選擇共享的概率分別為x、y、z,選擇不共享的概率分別為1-x、1-y、1-z,x、y、z∈[0,1]。

3)博弈方的相關變量選取如下:Ni為博弈方i所能共享的信息量,共享的信息數(shù)量越高,信息提供方對其他主體分享的信息信任程度越高;θi為博弈方i從共享信息中所獲得的收益系數(shù),博弈方i從共享的信息中獲得的收益為自身收益系數(shù)與其他博弈方共享信息量的乘積;M為激勵系數(shù),對于共享信息的醫(yī)藥供應鏈主體,政府會給予一定補貼或聲譽獎勵作為激勵。P為懲罰系數(shù),當醫(yī)藥供應鏈主體不共享信息但依然使用其他主體共享的信息獲取利益時,政府會以減少與該主體的合作等形式進行懲罰;Ci為博弈方i進行信息共享耗費的成本,包括建設信息管理系統(tǒng)的成本、維護成本等;μ為博弈方進行信息共享需面臨的風險系數(shù),包括核心信息共享導致的優(yōu)勢流失等潛在風險。

在博弈中,三方均可以選擇共享信息或不共享信息,因此共有8種策略組合。博弈三方共享信息的博弈收益矩陣見表1。

表1 博弈收益矩陣

2.2 演化穩(wěn)定狀態(tài)分析

2.2.1 原料供應商的模型構建與演化穩(wěn)定策略分析

供應商選擇共享信息時的收益為

Ra1=yz[θx(Ny+Nz)+MNx-μNx-Cx]+

y(1-z)(θxNy+MNx-μNx-Cx)+

(1-y)z(θxNz+MNx-μNx-Cx)+

(1-y)(1-z)(MNx-μNx-Cx)。

供應商選擇不共享信息時的收益為

Ra2=yz[θx(Ny+Nz)-P(Ny+Nz)]+

y(1-z)(θxNy-PNy)+

(1-y)z(θxNz-PNz)。

供應商的平均收益為

Ra=xRa1+(1-x)Ra2。

可得供應商的復制動態(tài)方程為

x(1-x)(yPNy+zPNz+MNx-μNx-Cx)

(1)

F′(x)=(1-2x)(yPNy+zPNz+

MNx-μNx-Cx)。

于是:

2)當y≠y*時,分兩種情況討論。當y0,因此x*=0是演化穩(wěn)定策略點,供應商的演化均衡策略是不共享;當y>y*時,F′(0)>0,F′(1)<0,因此x*=1是演化穩(wěn)定策略點,供應商的演化均衡策略是共享。

2.2.2 藥品制造商的模型構建與演化穩(wěn)定策略分析

制造商選擇共享信息時的收益為

Rb1=xz[θy(Nx+Nz)+MNy-μNy-Cy]+

x(1-z)(θyNx+MNy-μNy-Cy)+

(1-x)z(θyNz+MNy-μNy-Cy)+

(1-x)(1-z)(MNy-μNy-Cy)。

制造商選擇不共享信息時的收益為

Rb2=xz[θy(Nx+Nz)-P(Nx+Nz)]+

x(1-z)(θyNx-PNx)+(1-x)z(θyNz-PNz)。

制造商的平均收益為

Rb=yRb1+(1-y)Rb2。

可得制造商的復制動態(tài)方程為

y(1-y)(xPNx+zPNz+MNy-μNy-Cy)

(2)

判斷y*是否為演化穩(wěn)定策略有兩個必要條件:

2)當x≠x*時,分兩種情況討論。當x0,因此y*=0是演化穩(wěn)定策略點,制造商的演化均衡策略是不共享;當x>x*時,F′(0)>0,F′(1)<0,因此y*=1是演化穩(wěn)定策略點,制造商的演化均衡策略是共享。

2.2.3 藥品分銷商的模型構建與演化穩(wěn)定策略分析

分銷商選擇共享信息時的收益為

Rc1=xy[θz(Nx+Ny)+MNz-μNz-Cz]+

x(1-y)(θzNx+MNz-μNz-Cz)+

(1-x)y(θzNy+MNz-μNz-Cz)+

(1-x)(1-y)(MNz-μNz-Cz)。

分銷商選擇不共享信息時的收益為

Rc2=xy[θz(Nx+Ny)-P(Nx+Ny)]+

x(1-y)(θzNx-PNx)+

(1-x)y(θzNy-PNy)。

分銷商的平均收益為

Rc=zRc1+(1-z)Rc2。

可得分銷商的復制動態(tài)方程為

z(1-z)(xPNx+yPNy+MNz-μNz-Cz)

(3)

2)當x≠x*時,分兩種情況討論。當x0,因此z*=0是演化穩(wěn)定策略點,分銷商的演化均衡策略是不共享;當x>x*時,F′(0)>0,F′(1)<0,因此z*=1是演化穩(wěn)定策略點,分銷商的演化均衡策略是共享。

2.3 博弈均衡點及穩(wěn)定性分析

為了判斷演化博弈的演化穩(wěn)定策略(ESS),同時令F(x)=0,F(y)=0,F(z)=0,得到8個均衡點,分別為f1(0,0,0)、f2(0,1,0)、f3(0,0,1)、f4(0,1,1)、f5(1,0,0)、f6(1,1,0)、f7(1,0,1)、f8(1,1,1),這8個均衡點構成了演化博弈域的邊界。

雅可比矩陣為

根據(jù)Lyapunov法則,雅可比矩陣的所有特征值都小于0時,均衡點即為穩(wěn)定點[24]。將8個均衡點的值代入雅可比矩陣中,特征值分布和穩(wěn)定性條件見表2。

表2 均衡點及其特征值λ1、λ2、λ3分布

以點f8(1,1,1)為例進行具體分析,代入點f8(1,1,1)后雅可比矩陣的特征值為λ1=μNx+Cx-MNx-PNy-PNz,λ2=μNy+Cy-MNy-PNx-PNz,λ3=μNz+Cz-MNz-PNx-PNy。

情形1當μNx+Cx

情形2當λ1、λ2、λ3存在非負值時,點f8(1,1,1)為鞍點或不穩(wěn)定點。即至少有一個參與主體進行信息共享時面臨的風險和成本高于政府給予自身共享信息的激勵補貼與處理不共享信息節(jié)點的懲罰之和時,該點不穩(wěn)定。

其他均衡點的分析同理,見表2,各點成為穩(wěn)定點的條件復雜多變,因此該三方博弈中只有少數(shù)穩(wěn)定點。

3 仿真數(shù)值分析

為了進一步驗證上述分析,通過MATLAB進行數(shù)值仿真模擬,分析因素的變化對醫(yī)藥供應鏈上下游各參與主體的選擇的影響,探究多主體信息共享行為的演化路徑。

3.1 傳統(tǒng)信息共享模式參數(shù)模擬

參數(shù)取值參考了現(xiàn)實情況以及相關文獻[25-26]中的設置,分銷商掌握的醫(yī)藥市場需求等信息更詳細全面,因此共享信息量初始取值為Nx=30,Ny=40,Nz=50;而在信息共享成本方面,越靠近醫(yī)藥供應鏈上游,需要兼顧的信息種類越復雜多樣,建設信息管理系統(tǒng)等成本耗費更高,因此Cx=200,Cy=180,Cz=160;其他模擬仿真的初始值為θx=4,θy=3,θz=2,μ=2,M=1,P=3,圖2為初始參數(shù)取值的仿真結果。傳統(tǒng)模式下,博弈向f1(0,0,0)演進,表明此時供應鏈上下游的各節(jié)點無法實現(xiàn)集體理性的信息共享決策,為了促進三方?jīng)Q策向最理想的均衡點f8(1,1,1)方向演化,需要促進各參與主體加入?yún)^(qū)塊鏈系統(tǒng)進行信息共享。

圖2 傳統(tǒng)信息共享模式仿真結果

3.2 區(qū)塊鏈技術下信息共享模式參數(shù)模擬

3.2.1 信息共享成本分析

利用供應鏈技術的共識機制,共享的信息由供應鏈上下游所有參與主體共同維護,有利于供應鏈整體建立信任機制,利用共享的信息時更加便捷,隨著區(qū)塊鏈系統(tǒng)的不斷發(fā)展和完善,信息系統(tǒng)建設成本或信息共享的邊際成本等逐漸降低。將信息共享成本分別降低為Cx=150、Cy=135、Cz=120,仿真結果如圖3所示。由圖3可知,當信息共享成本降低時,供應商、制造商和分銷商最終都收斂于不共享信息,且演化速度變化不明顯。當信息共享成本分別降低至Cx=20、Cy=18、Cz=16時,博弈三方最終收斂于穩(wěn)定點f8(1,1,1),即三方最終決策都為共享信息,但現(xiàn)實中信息系統(tǒng)建設及信息維護的成本短時間內(nèi)難以大幅度降低,只有少部分博弈演化收斂于f8(1,1,1),達到理想的均衡狀態(tài),大部分供應鏈參與主體依然會選擇不共享信息。

圖3 信息共享成本變化時演化結果

3.2.2 信息共享風險系數(shù)分析

信息共享面臨著泄露的風險,利用區(qū)塊鏈技術的去中心化和可追溯性等特性,可以保障信息安全,無須第三方即可進行信息確權及追溯,同時建立嚴格的準入機制,定期核查鏈上各節(jié)點的權限,降低了信息共享導致的信息泄露的風險。將信息共享風險系數(shù)μ分別賦以μ=2、1、0.2,仿真結果如圖4所示。由圖4可知,當信息共享風險系數(shù)從2減少到1時,供應商、制造商和分銷商最終都收斂于不共享信息,但掌握信息數(shù)量更少的供應商演化速度減慢,說明利用區(qū)塊鏈技術降低信息共享風險對其策略選擇具有影響。當信息共享風險系數(shù)減少到0.2時,處于醫(yī)藥供應鏈上游的供應商和制造商選擇信息共享的概率先減小再增大,位于供應鏈中下游的分銷商選擇信息共享的概率增大,最終博弈系統(tǒng)收斂于穩(wěn)定點f8(1,1,1),即三方最終決策都為共享信息。

圖4 信息共享風險系數(shù)變化時演化結果

3.2.3 激勵系數(shù)分析

利用區(qū)塊鏈技術的智能合約和分布式賬本,共享的信息可以受到供應鏈上各參與主體的相互監(jiān)督,確保信息來源唯一,有利于政府監(jiān)管部門建立信息共享激勵機制和政策。而政府對信息共享的激勵政策又有利于為供應鏈各節(jié)點之間的協(xié)同創(chuàng)新構建良好的外部環(huán)境,促進各參與主體向信息共享的方向進行演化,加速合作共贏的效率。將激勵系數(shù)M分別賦以M=1、4、7,仿真結果如圖5所示。由圖5可知,當信息共享激勵系數(shù)從1增大到4時,掌握信息較少的供應商雖然最終收斂于不共享信息,但向不共享信息演化的速度明顯減慢,掌握信息較多的分銷商選擇信息共享的概率先增大再減少,最終收斂于不共享信息。當信息共享激勵系數(shù)增大到7時,向穩(wěn)定點演化的過程快速上升,收斂于穩(wěn)定點f8(1,1,1),即三方最終決策都為共享信息。

圖5 激勵系數(shù)變化時演化結果

3.2.4 懲罰系數(shù)分析

懲罰系數(shù)的設置是保障供應鏈有序穩(wěn)定運行的有利手段,通過懲罰措施能夠約束供應鏈上各參與主體按照約定進行信息共享,提高供應鏈整體效益和效率。利用區(qū)塊鏈技術的透明性和防篡改性等特征,各節(jié)點的信息記錄上鏈后難以篡改,且機會主義行為被發(fā)現(xiàn)后可以沿供應鏈全網(wǎng)廣播,產(chǎn)生較大的聲譽損失,減少與其他主體合作的機會。將懲罰系數(shù)P分別賦以P=3、6、9,仿真結果如圖6所示。由圖6可知,當懲罰系數(shù)從3增大到6時,供應商、制造商和分銷商最終都收斂于不共享信息,且演化速度變化不明顯。當懲罰系數(shù)增大到9時,博弈三方最終都收斂于至穩(wěn)定點f8(1,1,1),即三方最終決策都為共享信息。說明懲罰系數(shù)設置的數(shù)值大小會影響供應鏈上下游各節(jié)點共享信息的決策,若懲罰力度較小,會使只利用其他主體共享的信息但自身不進行信息共享的機會主義行為泛濫。

4 結論與建議

借助區(qū)塊鏈技術,供應鏈多主體之間進行信息共享,能夠充分滿足市場需求,同時提高供應鏈的整體收益。因此,構建包含各參與主體在內(nèi)的醫(yī)藥供應鏈信息共享框架,針對供應鏈各節(jié)點之間存在的信息不對稱問題,建立了醫(yī)藥供應鏈信息共享演化博弈模型,分析各方的穩(wěn)定性策略以及各要素的影響關系。三方演化博弈分析結果表明,傳統(tǒng)的信息共享模式?jīng)]有達到最優(yōu)化,在區(qū)塊鏈背景下的信息共享模式中,區(qū)塊鏈技術的特征有利于降低信息共享的成本和風險,也有助于政府監(jiān)管部門建立激勵制度及政策并增加對只利用其他主體所共享信息的機會主義行為的懲罰力度,促進醫(yī)藥供應鏈信息共享。

結合研究結果,為更好地推動區(qū)塊鏈技術提高醫(yī)藥供應鏈信息共享水平,緩解信息不對稱問題,提出以下兩方面對策建議。

1)從政府外部監(jiān)管角度考慮,可以構建合理的獎懲機制提高供應鏈信息共享水平,充分發(fā)揮政府部門監(jiān)管作用。政府監(jiān)管部門通過物質(zhì)補貼、政策優(yōu)惠、媒體宣傳等形式對共享信息的節(jié)點進行激勵,有助于提高各節(jié)點之間的協(xié)同程度,促進供應鏈上下游之間的合作,建立起供應鏈節(jié)點之間的信任機制,增加各方共享信息的意愿;對有機會主義傾向的節(jié)點進行處罰,沿供應鏈全流程通報,以消除供應鏈參與主體的投機心理,從而抑制其機會主義行為。但政府監(jiān)管也不能一味加大懲罰力度,否則可能會造成醫(yī)藥供應鏈負擔過重,應當采取一種動態(tài)的監(jiān)管方式,未來可進一步研究動態(tài)獎懲制度對醫(yī)藥供應鏈信息共享策略的影響。

2)從供應鏈內(nèi)部管理角度考慮,通過各主體之間的協(xié)議及合作,利用區(qū)塊鏈等“互聯(lián)網(wǎng)+”技術建立醫(yī)藥供應鏈參與主體之間的信息共享機制,互相制約,由供應鏈核心企業(yè)牽頭培養(yǎng)信息共享意識,提高供應鏈上下游之間的初始信任水平。其次,在區(qū)塊鏈技術的支撐下,構建醫(yī)藥供應鏈各節(jié)點之間的信息共享平臺,降低信息共享的邊際成本,提高共享信息、使用信息的便捷性。同時,利用不斷發(fā)展的數(shù)字技術進一步降低各環(huán)節(jié)之間的信息壁壘,增加各主體間有效溝通,從而增強他們對信息的信任程度,推動醫(yī)藥供應鏈物流、資金流和信息流的交互流動,提升醫(yī)藥供應鏈的可溯源性和透明度等,保障我國供應鏈穩(wěn)定和安全。