基于演化博弈的南方林地森林装备网络平台模式研究

王丹丹 郑哲文

(中南林业科技大学材料科技与工程学院，湖南 长沙 410082)

引言

林业在国民经济发展中具有重要的作用。发达的林业是国家富足、民族繁荣、社会文明的标志之一[1]。南方在全国范围内属于林业资源最为丰富的地区,具有广阔的林业面积和丰富的树木品种。根据第八次全国森林资源清查统计，南方森林覆盖面积达到46.1%，远远高于我国20.36%的平均水平[2]。但是长期以来，设备操作技术水平参差不齐、故障发生频繁、周边环境对森林装备造成的不良影响、设备投入成本过大[3]等问题亟待解决。如果无法结合森林装备的具体情况选择最合理的管理办法,就会在一定程度上影响林业的发展，因此对森林装备进行系统的管理已成为南方林地经济增长不可忽视的重要推动力。

本文主要研究以农户与经营平台为参与主体的森林装备管理模式。农户是森林装备的直接使用者与责任人，通过建立农户与经营平台之间的合作关系，能更好地加强对南方林地森林装备的管理。农户通过经营平台租赁装备，突破地域的限制，降低生产成本；并且有专业的装备维护人员进行设备的养护，减少人力成本。经营平台有了稳定的农户客源，能更好地对森林装备进行采购与更新。大型机械设备的增加往往伴随着技术发展的需求，很多大型设备是高精尖设备，专用性很强，涉及的方面较窄，所以在前期采购上就要严格把关。但是农户与经营平台之间由于信息的不对称、利益诉求的差异促使双方的合作成为了一种博弈的过程。这种反复和不稳定的关系会影响到农户与经营平台之间的合作。因此，如何更好地提升双方的合作意愿，实现双方的互利共赢成为了需要解决的重要问题。

1 研究现状

随着装备种类的增加，不同的学者对于不同领域的装备管理办法也逐渐趋向多样化。物联网共享系统[4]、在线联网采集系统[5]、具有智能终端的设备状态检测系统[6]等均被运用于设备管理中。周奇才[7]首次提出了更为形象的产品全生命周期管理屋；孙淑娟[8]提出了构建专业的农业机械管理机构等措施；王太勇等[9]建立了一种为设备管理部门能及时提供现场设备运行状况以及相应的维修策略的系统。除此之外，部分学者也将博弈模型运用到不同的合作管理领域。刘晓丽等[10]构建出有限理性特性下的农户与农产品电子商务企业合作演化博弈模型；刘帅成[11]详细讨论了家电企业和电商平台之间合作的成本和收益；刘全全[12]探究了有限理性下互联网平台企业与科研机构合作创新的策略；钱加明[13]建立以平台为主导的创新网络，并对其形成机理及演化过程进行探究；张笑寒等[14]通过农场演化博弈模型，提出农业产业化联合体这一新型组织形式有利于促进绿色生产的推广。

2 网络平台模型的主体交互分析

网络经营平台的建设是一个系统的工程，是需要个体农户、经营平台共同参与，两者之间存在着相互制约、交互作用的关系。构建森林装备网络经营平台有利于提高森林装备管理经营效率，减轻农户投资压力。网络经营平台的双方主体交互分析框架如图1所示。

图1 网络经营平台模型

经营平台在森林装备管理过程中起着主导作用，因此需要积极号召农户参与到森林装备的管理中形成合作关系，经营平台的建设过程需要较高成本，是目前面临的困境之一。并且经营平台的公信力的提升能够有效地增加农户参与度。

农户在森林装备管理过程中属于主体地位，森林装备的管理仅依靠经营平台的力量是远远不够的，需要农户的参与和合作，农户自身的参与意识，能够有效地提高经营平台的经营小效率。就目前森林装备的管理现状而言，农户的合作意识比较薄弱，因此造成农户在管理过程中的合作效率不高。

3 博弈模型的基本假设与构建

3.1 博弈模型的基本假设

在森林装备采购维护过程中，博弈的双方分别为农户和经营平台。其中，农户有2种策略可以选择，农户选择参与或不参与经营平台的组织管理。同时，经营平台也可以进行2种策略的选择，平台是否与农户进行合作。

3.1.1 假设1

根据理性经济人假设，农户和经营平台作为博弈主体，都选择最优的博弈策略。

3.1.2 假设2

农户参与经营平台管理的比例为x(0

3.1.3 假设3

农户与经营平台均不进行合作，获得的基本收益分别为P1、P2。

3.1.4 假设4

农户与经营平台均进行合作，农户参与经营平台的管理会产生短期管理成本C1，C1包括了农户按照平台标准化要求投入的成本等；经营平台产生的成本为C2，C2包括经营平台对设备进行维护，信息沟通和服务的成本等。双方合作除了基本收益之外，还会带来超额收益分别为P3、P4。

3.1.5 假设5

当一方选择不合作策略，即农户方不参与经营平台的管理会产生自行管理成本C3，C3主要包括农户自行对设备进行管理维护所使用的劳动力等，带来的额外收益为F1，同时给经营平台会带来损失为L1。当经营平台选择了其他农户作为合作对象时获得的额外收益为F2，给农户带来的损失为L2。

3.1.6 假设6

农户的收入均为I，农户与经营平台在合作过程中，如果一方有不合作行为，会遭到相应的罚款金额m给另一方。

3.2 博弈模型的构建

在满足述假设条件的基础上，农户与经营平台的博弈收益矩阵如表1所示。

表1 农户与经营平台的博弈收益矩阵

农户选择参与或不参与的期望收益：

A1=y(P1+P3-C1)+(1-y)(P1-C1-L2+m)

A2=y(P1+F1-C3-m)+(1-y)P1

则农户选择参与或不参与的混合期望收益：

f(x,y)=xA1+(1-x)A2

经营平台选择合作与不合作的期望收益：

B1=x(P2+P4-C2)+(1-x)(P2-C2-L1+m)

B2=x(P2+F2-C2-m)+(1-x)P2

则经营平台选择合作与不合作的混合期望收益：

f(x,y)=yB1+(1-y)B2

根据博弈动态方程可以得出农户与经营平台的复制动态方程：

dx/dt=x(1-x)[y(P3+C1+L2-F1+C3)+(m-2C1-L2)]

dy/dt=y(1-y)[x(P4+C2+L1-F2)+(m-C2-L1)]

令f(x,y)=0，h(x,y)=0，求解动态复制方程，可以得到5个博弈均衡点，分别为(0，0)、(0，1)、(1，0)、(1，1)、(x*，y*)，其中，x*=L1+C2-m/P4+C2+L1-F2,y*=2C1+L2-m/P3+C1+L2-F1+C3。

4 演化博弈数据仿真分析

在农户与经营平台的博弈收益模型中，涉及的变量较多，为了更好地模拟不同博弈策略演化的过程，更好地展示各个变量之间的相互作用，本研究进一步运用Matlab进行算例分析，分析农户、经营平台和各个变量之间的影响关系。

4.1 算例参数赋值

为了直观地研究各个变量对“农户-经营平台”动态博弈均衡条件的影响关系，通过Matlab对均衡条件进行算例分析，并观测各个变量对混合策略条件下均衡策略的影响。假设P3=25,P4=35,C1=8,C2=12,L2=7,L1=10,F1=20,F2=30,C3=15,m=2。给定初始值为(0.6，0.6),步长取0.2,时间段定为[0，20]。在其它参数不变的条件下，模拟各个参数变化对系统演化路径的影响分析。

4.2 超额收益P3、P4对系统演化的影响

对比图2、图3可以看出，当超额收益P3、P4逐渐变大的时候，农户与经营平台趋向合作关系的意愿更加强烈，趋向于合作的时间越短。

图2 P3变化对农户博弈演化的影响

图3 P4变化对经营平台博弈演化的影响

4.3 单方不合作收益F1、F2对系统演化的影响

对比图4、图5可以看出，当不合作方额外收益F1、F2越大时，其趋向于合作的意愿越来越小，趋向合作的时间越来越长。

图4 F1对农户博弈演化的影响

图5 F2对经营平台博弈演化的影响

4.4 单方不合作造成的损失L1、L2对系统演化的影响

对比图6、图7可以看出，当有一方选择不合作而给对方造成的损失L1、L2越大时，会加剧博弈双方不合作的意愿。

图6 L1对经营平台博弈演化的影响

图7 L2对农户博弈演化的影响

4.5 处罚罚金m对系统演化的影响

对比图8、图9可以看出，当处罚罚金m越大时，迫于罚金的压力，农户与经营平台双方选择合作策略的意愿越来越强。

图8 处罚罚金m对农户博弈演化的影响

图9 处罚罚金m对经营平台博弈演化的影响

5 结论和建议

基于农户与经营平台博弈收益模型的数值分析能够得出，农户与经营平台的合作意愿与合作后给双方带来的经济效益有关。双方合作带来的超额收益与双方合作意愿呈正相关关系，而单方不合作所带来的收益以及给对方造成的损失给双方合作意愿带来负向影响，同时随着处罚罚金的增加，迫使农户与经营平台更加趋向于合作。针对以上影响因素，可以提出几点具有实践性的建议。经营平台应结合信息化技术管理森林装备，通过信息技术与管理手段的结合，使经营平台对农户的森林装备管理更准确、更专业、更精细，在构建的专业数据系统下，能够远程了解森林装备的运行情况，降低管理成本以及设备运行过程中可能会出现的安全隐患，并且随着管理成本的下降，双方能更大程度的实现互利共赢；将农户与经营平台的利益紧密结合，建立良好的处罚机制，对待不合作或者毁约的一方提高处罚罚金，从而促使经营平台能更好的对森林装备实行统一管理。