基于三方演化博弈的应急物资物价稳定性研究.pdf

年第 卷第 期总第 期物流工程与管理 物流论坛:./.基于三方演化博弈的应急物资物价稳定性研究 唐建兵李 芳施可可(上海理工大学 管理学院上海)【收稿日期】基金项目:国家自然科学基金资助项目()上海市软科学研究重点项目()【作者简介】唐建兵()男山东菏泽人硕士研究生研究方向:应急供应链管理李 芳()女陕西西安人副教授博士研究方向:物流与供应链管理施可可()女河南信阳人硕士研究生研究方向:供应链管理 【摘 要】针对突发公共事件背景下应急物资供需不平衡时可能会导致的应急物资价格失控问题建立博弈模型探讨能否保持应急物资价格的稳定 构建政府 供应商 消费者演化博弈模型判定复制动态方程的均衡点达到稳定状态的条件并在理想稳定状态下探讨各参数变化对参与方策略选择的影响 研究发现:三方之间的策略选择行为互相影响政府和消费者的监管作用具有互补作用政府的监管成功率、补贴力度、惩罚系数会对政府和供应商的决策行为有直接影响对消费者的决策行为有间接影响 政府和消费者参与监管或监督供应商应急物资销售行为的效果显著【关键词】供应链应急物资价格演化博弈均衡策略【中图分类号】【文献标识码】【文章编号】()()【】.【】引言在地震、暴雨等突发公共事件下生活必备物资短缺许多商家趁机哄抬物价谋取不当利益给人民和社会造成严重损失 尽管政府已经出台了关于物价的法案但在重大突发事件情况下政府的监管可能会存在一定的“空白”区 随着互联网新媒体的发展消费者作为第三方的监管力量变得愈发重要其通过自媒体、信箱举报等举措参与政府社会事务中与本文相关的文献主要集中在价格管控和演化博弈两个方面 并且这两个方面有很多学者已经进行一定程度的研究 在价格管控方面如陈兵、马贤茹指出应引进弹性动态监管、产业链的全环节成本监管建立健康良性的应急物资价格市场秩序为打造疫情下的良好的经济环境奠定基础 孙宇建议应完善疫情等突发事件背景下的价格管制相关的法律法规制定突发应急事件下对价格管制的专门法规采取联合执法的方式多方协作共同应对哄抬物价的违法行为 龙俊以新冠疫情防控为契机分析认为我国价格管制存在理论和实践方面的问题并从多方面提出规范临时价格管制权力的设想 冯永晟、管世杰分别从建立重大突发事件的动态价格管控机制科学设定哄抬物价的认定标准拓宽监管渠道等方面完善政策机制和监管手段 学者们利用演化博弈方法解决问题进行了大量研究并取得了丰硕的成果 等构建政府、制造和物流企业之间的演化博弈模型分析低碳联动发展决策的因素探讨政府发挥的作用 等建立基于系统动力学的演化博弈理论分析静态激励和动态激励在两种不同的场景下对电动汽车行业作用的效果 周泽辉物流工程与管理第 卷等将考虑低碳服务提供商及政企之间的三方博弈分析各相关因素对演化到稳定策略的影响以及敏感程度 钱鑫阳、李芳探究在政府的参与下闭环供应链中回收商和再制造商双方博弈是否愿意利用云平台进行信息共享 李芳、安娜在医联体模式下从委托代理角度探究政府和社区医院对综合医院采取激励机制问题 利用演化博弈论分析信息安全共享平台中信息共享的演变和影响因素综上所述大部分学者集中在如何管控应急物资价格的理论研究但将演化博弈理论应用到解决突发公共事件背景下应急物资价格失控问题的研究还是非常少的并且现有的研究多数是基于政企双方较少将消费者作为博弈主体进行研究 基于此本文从稳定应急物资价格的角度出发构建政府 供应商 消费者三方演化博弈模型探讨如何有效解决突发公共事件背景下应急物资价格问题 该研究揭示了突发事件背景下应急物资物价稳定的影响因素为之后政府应对突发公共事件中应急物资价格监管问题提供一定的参考 问题描述和博弈模型.问题描述本文从稳定应急物资价格的角度出发考虑信息不对称和有限理性等情况 首先构建政府 供应商 消费者三方演化博弈模型分析模型各参与方的演化稳定性、各因素对演化策略的影响以及系统均衡点的稳定性其次利用李雅普诺夫第一法对复制动态方程的均衡点进行稳定性分析以及判定达到稳定的条件最后进行仿真分析探讨不同的初始参与意愿和主要参数的改变对演化路径的影响.相关假设博弈主体主要包括政府、供应商、消费者三方尚未达到需要政府直接发放应急物资干预的程度即不考虑政府开辟新途径直接侵入供应商的销售渠道本文主要应用场景有暴雨、地震等在该区域内只有有限数量的供应商提供物资应急物资供给量和消费者需求量不匹配经济学中传统的供求函数关系失灵本文仅考虑供应商的可能存在的投机行为变化所导致的价格上涨不考虑原材料上涨以及消费者心理变化所造成的影响在博弈的过程中政府的策略集合为严格监管宽松监管概率分别为 供应商的策略集合为积极执行消极执行概率分别为 消费者的策略集合为积极监督消极监督概率分别为 其中 的取值范围为.符号说明政府选择对供应商的物资物价严格监管时增加的额外成本为 严格监管时所带来的声誉收益为 政府严格监管企业行为供应商积极执行政府规定的物价水平并且消费者积极监督时会产生额外的溢出收益 供应商不积极执行政府的相关规定存在哄抬物价行为政府对供应商处以罚金 为惩罚系数其中 由于政府和供应商是一对多的关系监管时无法面面俱到假设政府的监管成功率为 政府选择宽松监管且供应商消极执行物价水平时所造成的声誉以及公信力损失为 选择在重大突发事件中按照政府的规定价格正常销售应急物资时收益为 供应商积极执行正常的市场价格所带来的社会声誉收益为 重大突发事件发生时政府对供应商执行正常物价行为的提供补贴 为补贴力度当供应商选择机会主义采取以高于正常市场价格销售应急物资时所带来的收益为 供应商不执行政府规定采取机会主义抬高售价时的声誉损失 并且无论政府是否监管供应商为了安抚消费者的情绪均会对公众积极监督时赔偿 消费者积极监督的成本为 为了调动消费者积极参与监督消费者积极监督的行为会获得政府奖励 消费者对供应商抬高物价的行为选择消极监督时则无监管成本也无政府奖励但因生活物资价格的提高造成损失.模型构建根据上述假设得到政府、供应商和消费者不同策略选择时的支付矩阵如表 所示表 政府、供应商和消费者的收益矩阵政府严格监管 供应商宽松监管 供应商积极执行 消极执行 积极执行 消极执行 消费者积极监督 消极监督 ()()()()()()()()设 为政府采取严格监管时的收益 为政府采取宽松监管时的收益()为政府采取严格监控和宽松监控时混合策略的平均收益则:()()()()()()()()()()()()()()()政府的复制动态方程为:()()()()()设 为供应商采取积极执行政府规定时的收益 为供应商消极参与时的收益()为供应商采取积极执行和消极执行政府规定时混合策略的平均收益则:()()()()()()()()第 期唐建兵等:基于三方演化博弈的应急物资物价稳定性研究 ()()()()()()()()()()供应商的复制动态方程为:()()()()同样的设 为消费者采取积极参与监督时的收益 为消费者消极参与监督时的收益()为消费者采取积极参与监督和消极参与监督时混合策略的平均收益则:()()()()()()()()()()()()()()()消费者的复制动态方程为:()()()()三方演化博弈系统均衡点的稳定性分析演化博弈的各主体出于自身利益最大化原则根据其他参与主体的策略选择从而使自身策略不断改变最终参与主体的策略选择达到平衡称为演化稳定策略()根据李雅普诺夫第一法当均衡点的雅可比矩阵所对应的特征值都是负实部时则该平衡点是渐进稳定的当平衡点的雅可比矩阵所对应的特征值存在至少一个实部大于零时则该平衡点是不稳定的当平衡点的雅可比矩阵所对应的特征值存在一个实部等于零时则该平衡点的渐进稳定性是无法判定的该模型的雅可比矩阵为:()()()()()()()()()根据三者的复制动态方程令()()()得到该博弈系统的 个纯策略均衡点分别为()()()()()()()()由 的结论可知多方演化博弈系统的稳定策略是纯策略纳什均衡和严格纳什均衡解只需分析纯策略均衡点 将()代入雅可比矩阵可求得该点下的三个特征值 同理可以求得其余 个均衡点的对应的特征值如表 表 不同均衡点下雅可比矩阵的特征值均衡点稳定条件()()()()()()()()()()()()()()()()()()()()注:()()()()()()()()()()()()均衡点 特征值含有正值可知其不是稳定点 其余均衡点当满足渐进稳定条件时是渐进稳定点 在满足各自均衡点的雅可比特征值的限定条件时系统的演化路径分别收敛于各自对应的局部渐进稳定点 其中()表示政府严格监管供应商积极参与消费者积极监督此均衡点是实现突发事件背景下保持正常物价水平的状态的理想演化稳定点 下文关于不同主体初始参与意愿对该模型最终演化到“政府严格监管供应商积极参与消费者积极监督”情形有何影响以及相关参数对政府、供应商、消费者策略选择的影响分析主要基于 稳定点展开 仿真分析为了更加清晰直观地观测到复制动态方程的演化过程以及博弈主体的初始状态和相关参数对三方演化博弈结果的影响根据参数约束条件范围设置三方博弈主体的初始的参与意愿值分别为 .并且 .其他相关参数如表 所示表 相关参数赋值参数.不同初始参与意愿对参与主体演化路径的影响分别探究参与主体初始意愿对演化稳定策略的影响首先假设参与主体 的初始参与意愿值相同分别设低初始参与意愿为.中初始参与意愿为.高初始参与意愿为.判断不同初始参与意愿下对演化稳定策略的影响结果如图 所示系统的最终演化稳定策略不会随着初始参与意愿改变而改变最终都会稳定到点 其中在低初始参与意愿下政府和消费者策略演化到稳定状态的时间最短高初始参与意愿下政府和物流工程与管理第 卷消费者策略演化到稳定状态的时间最长 这是因为低初始参与意愿下一方面政府考虑到消费者和供应商二者都处于低初始参与意愿给予消费者的奖励和支付给供应商的补贴等支出成本都达到最少另一方面供应商的罚款以及声誉收入等使得政府收益达到最优政府选择积极监管策略的速率最快政府会更愿意选择严格监管的策略 同理当政府和供应商处于低初始参与意愿时由于政府的奖励较供应商的赔偿较小所以在低初始参与意愿时消费者积极监督时的获利最大选择积极监督的速率也会加快 而供应商在高初始参与意愿下选择积极执行正常的应急物资价格的速率加快这是因为供应商消极执行的投机行为会被政府监管和消费者监督此时投机行为所带来的收益不及由此产生的成本设定供应商和消费者的初始参与意愿为.政府的参与意愿分别为.分别代表政府低中高初始参与意愿判断政府的初始参与意愿对其他参与主体稳定策略有何影响结果如图 所示 供应商从演化到稳定状态的速度随着政府的初始参与意愿的提高而加快这是因为政府趋向选择严格监管时供应商的抬高应急物资价格的投机行为会被政府严格监管时发现并处以罚金 消费者在政府高初始参与意愿时选择积极监督的速率最慢在政府低初始参与率时选择积极监督的速率最快 图 说明在政府和消费者的初始参与意愿都不变时当供应商处于低初始参与意愿时消费者趋向积极监督的速率最快政府的变化不明显这是因为当供应商哄抬应急物价时消费者作为利益损失的直接感应者会积极发挥监督作用 图 说明在政府和供应商的初始参与意愿不变时随着消费者参与意愿的变化 由图可知当消费者处于低初始参与意愿时政府选择积极监管的速率最快当消费者处于高初始参与意愿时政府选择积极监管的速率最慢 由图 可得到以下结论:消费者和政府的监管具有互补关系但在一定范围内二者都会趋向积极监管和监督的策略行为图 、初始参与意愿值相同图 初始参与意愿值变化、不变图 初始参与意愿值变化、不变图 初始参与意愿值变化、不变第 期唐建兵等:基于三方演化博弈的应急物资物价稳定性研究.相关参数改变对参与主体的演化路径影响分析.政府监管成功率 对博弈的影响由图 所示随着政府监管成功率增加时政府选择严格监管的演化速度也会加快 由图 可知随着政府监管成功率的增加供应商逐渐由消极执行策略转向积极执行策略而随着政府的监管成功率增加消费者选择积极监管的速率反而降低 上述说明政府的监管成功率的提高可以使得政府的监管更加有效、能够激发政府选择监管的意愿 并且成功率应该存在阈值当成功率过低时供应商消极执行物价时抱有侥幸心理因此提高政府的监管成功率既可以激励政府参与严格监管又可以促使供应商选择积极执行正常的应急物资价格 随着政府监管成功率的提高供应商也趋于积极执行正常应急物资价格消费者积极监督的“必要性”也就慢慢下降但仍然会选择积极监督的策略行为 这也验证了上述结论中所提到的政府和消费者的监管具有互补关系图 对政府策略的影响图 对供应商策略的影响图 对消费者策略的影响.惩罚系数 对博弈的影响由图 所示随着惩罚系数的增加政府选择严格监管的演化速度也会稍微加快但总体浮动不明显 由图 可知随着惩罚系数的增加供应商逐渐由消极执行策略转向积极执行策略 上述说明政府选择监管策略的目的是为了促使供应商更好地稳定应急物资物价并非是增加政府自身的收入当政府惩罚力度较小供应商哄抬物价的收益大于惩罚时供应商会选择不执行正常的物价水平趋于收敛于消极执行策略当惩罚力度大于某值时随着惩罚力度的加强供应商选择积极执行正常的应急物资价格的收敛速度越快政府选择严格监督供应商行为的收敛速度越快 说明政府加大惩罚力度可以有效促使供应商在物资紧缺的时候以正常的市场价出售物资图 对政府策略的影响物流工程与管理第 卷图 对供应商策略的影响.补贴力度 对博弈的影响由图 可知政府选择严格监管策略的收敛速度随着补贴力度的增加而减缓供应商选择积极执行正常物价的策略则相反 当补贴力度超过某一范围时政府的策略选择趋于震荡说明较大的补贴力度会增加政府的财政负担 初始阶段政府财政可以提供较高的补贴以促使供应商执行正常物价水平但随着时间推移财政吃紧且应急物资得到有效补充政府逐渐选择宽松监管与严格监管交替的策略选择行为供应商担心政府宽松监管时无法得到政府承诺的补贴所以供应商的策略选择会随政府策略选择的变化而变化 因此政府应设置合理的补贴力度在财政保证的前提下又能调动供应商履行正常应急物资物价的积极性图 对政府策略的影响图 对供应商策略的影响 研究结论与启示该博弈模型存在 个演化博弈稳定性策略在满足各自的条件下能够收敛到各自对应的稳定状态 满足条件时能够形成一种理想的演化稳定均衡()即政府和消费者严格监管供应商供应商积极执行正常物价水平三方共同努力使突发公共事件背景下供应链应急物资物价保持相对稳定任何一方主体的初始参与意愿的改变都会影响其他参与主体演化到稳定状态的速度即政府、供应商、消费者各方的策略选择受其他主体策略选择的影响但最终系统的演化稳定策略不会随着初始参与意愿的改变而改变这也符合现实情况并且政府和消费者的监管作用具有互补关系 在低初始参与意愿下政府和消费者策略演化到稳定状态的时间最短高初始参与意愿下政府和消费者策略演化到稳定状态的时间最长政府应该合理设置补贴力度在财政支持范围内适当提高供应商积极执行应急物资价格的意愿 另一方面政府应设置合理的惩罚策略促使供应商履行正常的物资价格行为政府的监管成功率存在阈值较高的监管成功率既能提高政府监管的意愿又能有效控制供应商是否选择积极执行应急物资物价水平所以提高监管成功率能增加政府严格监管、供应商积极执行策略行为的速率消费者参与监督的积极性以及必要性也就慢慢下降但仍然会选择积极监督供应商的策略行为由此得到以下启示:一是政府应借助现代科技的加持提高自身的监管成功率 优化奖惩措施达到既能调动企业积极参与的积极性又能避免政府财政负担 政府和公众的监督行为存在互补性所以政府调动公众参与的积极性推动公共监督机制的建立更能达到事半功倍的效果二是供应商应主动履行正常应急物价在此过程中既能提高自身的声誉形象也能获得政府的应急奖励三是消费者应(下转第 页)物流工程与管理第 卷表 运行的目标函数值(万元)运行序号方案 方案 方案 方案 方案.由此可见除了方案 其他较优方案都出现了运行结果不一致的情况这是因为在自适应遗传算法的迭代过程中模拟自然选择的轮盘赌操作在一定程度上也具有使某些优秀个体方案无法出现的概率从而导致一些相对较优的个体方案未被记录的可能 结论选址问题是一个种类庞杂的问题集合本文对 中心问题的物流配送中心选址问题进行分析并建立函数模型利用自适应遗传算法对问题模型进行求解通过自主设计对应的基因编码、改进交叉互换函数、改进变异函数并且调整收敛准则函数控制精度得到了更高效、更稳定的算法和更可靠的选址结果并通过实例证明了该算法的可行性和普遍性对物流配送中心选址问题具有重要实用价值和指导意义参考文献 胡莹.基于 遗传算法的物流中心选址问题研究.中国水运(下半月)():.霍雪咪傅航.基于 的物流配送中心选址问题研究.物流工程与管理():.王莫凡等.公众参与视角下基于大规模群决策的物流中心选址研究.物流工程与管理():.周兴龙金鹏飞.基于遗传算法的单点物流选址问题探析.物流工程与管理():.():.():.():.():.周思育等.基于遗传算法的烟草物流配送中心选址问题.湖北工业大学学报():.(上接第 页)借助自媒体等监督成本更低廉的途径来积极维护自身的权益行使自身权力培养维权意识共同努力形成良好有序的市场价格环境本文并未涉及突发事件发生后原材料成本可能会上升及消费者的恐慌心理导致需求暴增等情形所造成应急物资价格浮动这也是今后的研究方向参考文献 陈兵马贤茹.从依法战“疫”看应急物资价格监管法治化.中国价格监管与反垄断():.孙宇.新冠疫情背景下哄抬价格的法律规制与反思.河南科技大学学报(社会科学版)():.龙俊.重大突发公共事件中价格管制的正当性及其法律规制.中国政法大学学报():.冯永晟管世杰.重大突发事件下的哄抬价格与价格监管研究.价格月刊():.():.:.():.周泽辉张桂涛尹晓娜.低碳背景下政府、企业与低碳服务提供商的演化博弈/.运筹与管理:.钱鑫阳李芳.基于云平台的闭环供应链信息共享演化博弈分析.上海理工大学学报():.李芳安娜.医联体下医疗服务供应链创新激励机制与协调研究.中国医院():.():.