重大工程关键部件供应商合作机制研究

时茜茜　朱建波　盛昭瀚　陶莎

摘要：针对重大工程关键部件供应商的合作问题，基于演化视角建立供应商的合作博弈模型，分析双方合作的影响因素，并进一步构建业主参与下的激励与惩罚机制，对其影响因素进行探讨。研究结果表明，合作生产的超额收益与不合作时支付的租金的增加对双方合作有促进作用，合作投资成本与“搭便车”收益的增加则不利于博弈双方走向合作，投资成本的合理分担与业主参与下有效的激励和惩罚机制可以降低“搭便车”行为的产生，促进供应商间的合作。

关键词：重大工程；关键部件；有限理性；合作机制

DOI：10.13956/j.ss.1001-8409.2015.11.27

中图分类号：F284 文献标识码：A 文章编号：1001-8409（2015）11-0124-06

Abstract：By the evolutionary game theory， this paper researched on the cooperation mechanism between key components suppliers in mega project， and analyzed the influence factors of bilateral cooperation， and then studied the impact of the incentive and punishment mechanism when the owner participated in. Result showed that， the probability of cooperation of both sides had a positive correlation with excess income of cooperation and the rent paid when noncollaboration， and a negative correlation with cost of investment and extra income obtained by freerider behavior. Reasonable sharing of investment cost and the incentive and punishment mechanism can control the freerider behavior and promote the cooperation between suppliers.

Key words：mega project； key component； bounded rationality； cooperation mechanism

当前，建筑工业化的理念得到了工程实践界的普遍认同，我国重大工程建设正经历着由“工程建造”向“工程制造”转变[1]，特别是钢箱梁、围堰钢结构等关键部件，在质量要求高和工期要求紧的双重压力下采取工厂化预制的生产方式，使得工程由开放的施工环境变为封闭条件下流水线式的精密制造环境，降低了施工的管理复杂性、提高了产品的质量稳定性[2～4]。

在工厂化预制的生产方式下，重大工程关键部件的模块化生产使其形成了分布式的供应方式，例如，港珠澳大桥钢结构制造按工序分解为板单元制造、梁段拼装、现场连接三阶段，其中构成钢箱梁的各种板单元，分别在中铁山桥、武船重工、上海振华、中铁宝桥的位于山海关、武汉、南通、扬州的基地制造，再分别集中到各企业的中山基地进行拼装。不在制造企业中一次完成加工，而采用模块化生产、近场大节段拼装，这种分布式供应链的产生，来源于节约运输成本、保障运输安全、业主合同要求等内外部多重需求，在这种分布式供应链下，供应商间的协同合作可以使其以较少的投入获得所需要的其他000000000000资源[5]。因此，重大工程分布式供应链尤其是近场制造拼装中的合作问题值得深入研究。

目前，关于供应链中的合作问题研究主要集中在合作伙伴的选择、合作的投资和利润分配、合作的惩罚与监督等方面。王红卫等研究了工程建设中动态物资需求情况下动态选择合作伙伴的问题[6]，Akintoyeet和Saad等分别通过对英国建筑业的调查研究，实证分析了建筑企业越来越多利用供应链管理方法来建立长期的战略合作伙伴关系[7，8]。宋波等探讨了非对称性视角下战略联盟合作的稳定性问题[9]。陈洪转等关注复杂产品主制造商与供应商协同合作问题，研究了主制造商激励供应商的最优成本分担问题，为复杂产品主制造商供应商的长期战略合作激励策略制定提供决策依据[10]。Juho Ylimki构建了产品开发的合作供应链的新的理论框架，研究了合作者的参与水平和其关系的合法结构对合作的影响[11]。Michael Song等认为供应商的参与对产品开发有很大的促进作用，投资和收益分担影响了制造商与供应商的合作概率[12]。宗胜亮等构建了合作研发的一般契约和利益共享契约模型，并研究得出在合理的利益分配区间内共享契约是较优选择[13]。Laan等通过实证研究表明，采用工程联盟方式可减少工程建设的机会主义行为，合理的激励机制可以防范机会主义行为[14]。丁绒等从复杂适应系统理论的自组织演化视角探讨企业联盟中增强惩罚的合作规范机制，为企业合作提供具体的实施指导[15]。

本文在现有研究基础上，对分布式供应链下重大工程关键部件供应商间的合作问题进行研究。重大工程关键部件供应商具有较强的异质性，限于推理和认知能力，很难做到完全理性，因此，本文以有限理性为假设前提，运用演化博弈的方法，构建重大工程关键部件供应商间的合作博弈模型，探讨超额收益、“搭便车”收益、租金支付、投资额分担等因素对合作策略的影响，为重大工程关键部件供应商间合作机制的建立提供新思路和理论建议。

1模型建立与分析

11基本假设和模型建立

本文考虑的是重大工程关键部件供应商间（假设分别为供应商1与供应商2）的合作关系，即是否选择共建厂房、共用设备人员等资源进行合作生产。假设供应商1与供应商2相互独立，通过构建演化博弈模型，研究供应商间合作的演化情况。

假设：

（1）供应商独立生产的正常收益为ui（i=1，2，u1≠u2，u1，u2>0）。

（2）如果供应商之间合作生产，对厂房和设备等资源的投资额为c，合作双方对投资额的分担系数为ρ和（1-ρ），ρ∈（0，1）。

（3）如果供应商之间合作生产，则提高了厂房、设备和工人的利用率，在原收益基础上获得超额收益，分别用e1和e2表示。

（4）如果一方合作一方不合作，不合作方会选择租赁合作方的厂房和设备等资源，支付合作方租金，供应商1和供应商2获得的租金分别用m、n表示（m，n>0），另获取因“搭便车”行为而获取的额外收益，分别用e′1和e′2表示（e′1，e′2>0）。虽然合作方可以获得租金，但由于重大工程关键部件的高标准和高技术要求，使得租金远不及对厂房和设备等资源的投资额，因此有m-ρc<0，n-（1-ρ）c<0；而不合作方由于“搭便车”行为使得获得的额外收益大于租金投入，因此有e′1-n > 0，e′2 -m>0。

（5）供应商1采取合作策略的概率为x，采取不合作策略的概率为1-x；供应商2采取合作策略的概率为y，采取不合作策略的概率为1-y（x，y[0，1]）。

由此，构建重大工程关键部件供应商的博弈支付矩阵[16]，见表1。

根据图3，当供应商选择合作策略下的超额收益与获得租金的总和大于它选择不合作策略下的额外收益与支付租金的总和时，双方最终的博弈结果要么都选择合作，要么都选择不合作，即系统最终收敛到O（0，0）或B（1，1）。这两个点都是此博弈系统的ESS，但系统最终收敛到O（0，0）还是B（1，1）取决于此系统的初始状态。当初始状态落入图中的M区域（即四边形OCDA）时，系统朝着O（0，0）收敛，即供应商均选择不合作策略；当初始状态落入图中的N区域（即四边形ABCD）时，系统朝着B（1，1）收敛，即供应商均选择合作策略。

13演化稳定策略的影响因素分析

根据上文可知，供应商合作演化博弈的稳定策略是（合作，合作）和（不合作，不合作），最终选择哪个策略，由区域M、N的面积大小来定。因此，分析区域N面积的影响因素即可得到影响供应商合作的因素。

当供应商1选择合作时获得的收益与单独合作时获得的收益和不合作时获得的收益的差值大于供应商2时，即e1+n-e′1-m>e2+m-e′2-n，则SNρ>0，SN是ρ的增函数，那么供应商1分担的投资额应该增加；当供应商1选择合作时获得的收益与单独合作时获得的收益和不合作时获得的收益的差值小于供应商2时，即e1+n-e′1-m

2考虑业主参与的模型拓展

在重大工程中，业主非常关切工程整体价值的提升，业主希望工程安全、优质、高效地建成，因此，业主往往会参与供应商的生产过程，特别是考虑到对产品生产质量、进度的控制及创新管理等问题时，业主往往会鼓励供应商间进行合作生产，同时为控制“搭便车”行为，在业主的监督下，供应商间制定惩罚机制[17]。因此，假设激励和补贴收益为E，惩罚成本为P，E，P>0，业主参与下供应商合作博弈的支付矩阵如表2所示。

结论6：引入业主参与的情形下，当奖惩力度较小时，合作演化系统最终收敛到（0，0），即供应商均采取不合作的策略；当奖惩力度适中时，（0，0）和（1，1）都是此博弈模型的ESS，此博弈模型的最终收敛平衡点和采取的策略取决于初始状态；当惩罚力度较大时，系统最终收敛到（1，1），即供应商均采取合作的策略，此时，惩罚力度足以补偿合作方的损失，不合作的一方会因为高额的罚金和合作补贴的诱惑而放弃不合作的“搭便车”想法，而合作方会因为高额的激励补贴而选择继续合作，因此，此情形下供应商博弈的结果将是（合作，合作）。

3数值模拟与分析

为进一步验证相关结论，本文应用Matlab进行数据模拟。由于供应商不合作情形下的正常收益不影响模型的计算结果，在数值模拟中不予给出。

以重大工程某两个供应商的合作生产为例，在研究某一些参数变动时，相关参数取值为：c=1000万元，e1=4000万元，e2=2500万元，e′1=2000万元，e′2=1000万元，ρ=06，m=100万元，n=150万元。投资额对博弈演化结果的影响为较简单的线性，在数值模拟中不作考虑。

31合作生产下的超额收益对合作的影响

假设供应商采取合作生产的策略下获得的超额收益e1、e2分别在[2500，4500]、[1500，3500]区间内变动，其他参数不变，得到图4。可以发现当e1、e2逐渐增大时区域N的面积也逐渐增大，这说明当供应商在合作生产的情形下获得的超额收益逐渐增加时，其选择合作策略的概率也逐渐增大。这主要是因为合作生产的超额收益越大，供应商获得的利益就越大，这种逐渐增大的利益会使双方的合作动力越来越强，从而选择合作生产的概率就越大。图4验证了结论2。

32不合作下支付的租金对合作的影响

假设供应商选择不合作时支付的租金m、n在[50，200]区间内变动，其他参数不变，得到图5。可以发现当m、n逐渐增大时区域N的面积也逐渐增大，这说明当供应商选择不合作的情形下所需支付的租金越大，双方合作的概率越大。这主要是因为选择不合作一方所需支付的租金越多，风险顾虑越大，这使得其改变策略选择合作生产的动力越来越强，因此双方合作的概率就越大。图5验证了结论3。

33不合作下的额外收益对合作的影响

假设供应商不合作时的额外收益e′1、e′2分别在[2000，3500]、[500，2000]区间内变动，其他参数不变，得到图6。可以发现当e′1、e′2逐渐增大时区域N的面积逐渐减小，这说明当供应商选择不合作时获得的额外收益逐渐增加时，其选择合作策略的概率逐渐减小。这是因为当不合作方“搭便车”行为产生的收益越大时，机会主义行为产生的动力越强，从而选择合作生产的概率就越小。图6验证了结论4。

34投资额分担与超额收益占比对合作的影响

假设e2=2500万元，供应商1在合作时获得的超额收益的占比α在[05，09]区间变化，其他参数不变，得到图7。从图中可以发现当α增大时ρ也增大，区域N的面积才会增大，ρ减小时区域N的面积就会减小；而当α减小时ρ减小，区域N的面积才会增大，ρ增大时区域N的面积会减小。因此为了保障区域N的面积增大，ρ应与α呈正相关关系。这说明供应商合作生产时对投资额的分担应与其获得的超额收益的占比呈正相关关系，此时博弈系统向（合作，合作）演化的概率会变大。这是因为当供应商的付出与收入正相关时会获得公平感，在公平感的激励下，双方更倾向于选择共同合作。图7验证了结论5。

35业主参与对合作的影响

当业主参与时，假设激励收益E=500万元，惩罚成本P=200万元，供应商独立生产的正常收益分别为u1=1500万元、u2=700万元，其他参数不变，得到业主参与下供应商合作博弈的支付矩阵，见表4。

从表4可见，供应商1和供应商2的占优决策均是合作策略，在此情形下，供应商合作博弈的纳什均衡为（合作，合作）。这证明了结论6，当P+E=700>max{ρc-m，（1-ρ）c-n}=max（500，250）时，即奖惩力度较大时，合作演化系统最终收敛到（合作，合作）。这是因为奖惩力度足够大时，可以使一方不合作时合作方的损失得到弥补，从而双方一致选择合作。

4结语

本文从演化视角出发，以供应商的有限理性为假设前提，研究重大工程关键部件供应商之间的合作机制，构建了双方合作的演化博弈模型，分析了策略选择的影响因素，并结合工程实际情形，构建业主参与下的激励和惩罚机制，进行参数设置和数值模拟。研究结果表明，供应商合作生产所获得的超额收益与不合作时所需支付的租金的增加，可以使得博弈双方向合作策略演化；供应商合作生产的总投资额与“搭便车”行为产生的额外收益的增加，不利于博弈双方选择合作策略；供应商合作生产时投资成本的合理分担有利于实现公平感，保证双方有利可图；业主参与下有效的激励和惩罚机制可以减少“搭便车”行为的出现，保障供应商间合作的顺利进行。

本文仅研究了重大工程中两个供应商的合作关系，更多供应商参与的情形有待进一步探讨，并结合工程实践进行修正和深化研究。

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（责任编辑：石琳娜）