基于三方演化博弈的物流产业联盟协同创新机制研究

褚伟 杜雨燕 张公让

摘  要：自从2018年中国电商物流产业联盟成立开始，各地也开始成立自己的物流產业联盟，甚至各地区之间也产生了一些跨区域的物流产业联盟，吸取跨境物流联盟的优势，打造国内的物流产业联盟。文章主要对加入物流产业联盟的企业与联盟本身，以及政府直接或间接加入联盟的协同创新来进行三方演化博弈，并分析协同创新机制下三方各自在不同选择下的收益，并使用三方演化博弈模型对物流产业联盟协同创新各个状态下收益进行分析。同时政府颁布优惠政策积极影响联盟，并激励资金支持联盟，以政府、联盟、企业三方构建了三方演化博弈模型对是否进行协同创新三方产生的收益进行了研究。

关键词：三方演化博弈；物流产业联盟；协同创新

中图分类号：F253    文献标志码：A    DOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2023.09.005

Abstract： Since the establishment of China's e-commerce logistics industry alliance in 2018， various regions have also begun to establish their own logistics industry alliances， and even some cross regional logistics industry alliances have been created among various regions. The advantages of cross-border logistics alliances have been absorbed to create domestic logistics industry alliances. In this paper， the three-party evolutionary game is mainly carried out for the enterprises that join the logistics industry alliance and the alliance itself， as well as the collaborative innovation that the government directly or indirectly joins the alliance， and the benefits of the three parties under different choices under the new mechanism of collaborative innovation are analyzed. This paper uses the three-party evolutionary game model to analyze the benefits of collaborative innovation of logistics industry alliance in various states. In this paper， the government also promulgates preferential policies to positively influence the alliance， and encourages funds to support the alliance. A three-party evolutionary game model is constructed by the government， the alliance and the enterprise to study whether to carry out collaborative innovation.

Key words： tripartite evolutionary game; logistics industry alliance; collaborative innovation

随着国内经济快速发展导致电商的兴起，物流行业炙手可热，很多学者对于物流产业联盟方面进行了研究。中国电商物流产业联盟成立，以“服务于企业、服务于企业家”为宗旨，立足于电子商务行业，围绕电子商务物流协同创新，联合重点企业、重点机构、专家团队，建立协同互惠机制，打造资源共享服务平台。物流产业联盟协同创新不仅仅是因为物流业的飞速发展对物流联盟提出了更高的要求，也是物流产业联盟本身的需求。国家扶持政策和对于协同创新的鼓励和支持使得人们开始思考物流产业联盟协同创新不仅仅是联盟自身的问题。对于物流产业联盟而言，目前已经有部分产业联盟进行了新型技术创新，也取得了相关技术创新成果。物流产业联盟的创新正是发展的重要步骤，当然物流产业联盟的发展不仅仅需要自己进行创新，还要懂得协同。国家不仅仅在政策上扶持物流产业联盟和联盟内企业之间的协同创新，也存在资金注入等其他直接扶持协同创新的方式，因此，物流产业联盟协同创新是一个值得去研究的方向。

1  相关研究文献评述

协同创新是相辅相成的，物流产业联盟的协同创新方面国内外学者已经进行了很多研究。唐志英等建立物流联盟协同创新两阶段动态模型，通过比较同一阶段与不同阶段下最优激励系数与最优努力水平，得出不同情形下的优化结果[1]。通过各项研究和实际数据表明，协同创新在物流产业联盟中可以对联盟内部成员以及平台之间均有积极的推动作用，但是对于影响物流产业联盟协同创新的关键性因素并未进行深入调查和研究，其中绝大多数文献仅仅是在关注产业联盟或协同创新研究。因此，虽然现有文献对于协同创新的相关研究已取得了一定的成果，但是主要还是基于协同创新的过程和机制的研究，而并不是对于物流产业联盟这一平台的具体研究。

关于三方演化博弈这一方法，袁旭梅等就将三方演化博弈的模型运用到了低碳環保的主题中，在物流相关方面演化博弈也随处可见[2]。杜志平在近几年经常使用三方演化博弈或演化博弈在跨境物流联盟的各个方面进行研究[3-5]。最常见的三方演化博弈还得是政产学研，无论是新能源汽车还是区块链+物联网环境下的物流配送模型都可以借鉴[6-8]。

综上所述，现阶段的国内物流产业联盟正处于飞速发展的状态，但对于其以联盟企业和政府为参与主体、对协同创新研究的演化博弈方面，虽然有了一定的研究，但仍存在一些不足，很多因素并未被考虑。因此，本文将三方演化博弈模型运用到物流产业联盟协同创新中进行模型分析，最后运用数据来说明各个参数不同的取值对于各个参与主体的影响，并得出结论。

2  模型基本假设

物流产业联盟的协同创新，其表现形式主要为联盟内企业与联盟本身之间的协同联系。企业是否加入物流产业联盟，以及联盟本身是否进行协同创新，作为对双方进行监督且给创新协同提供激励的，政府也会在物流产业联盟协同创新后获得一定的创新收益。在进行协同创新的前期，物流产业联盟和联盟内企业首先需要以合同形式明确各自的权利和应尽的义务，并以合同为依据各自预先支付一定的保证金，作为执行合同的保障。如果其中一方违背合约，其所支付的保证金将交给另一方作为补偿，不予退回。基于上述协同创新前需签订合同，进行如下的假设：

2.1  参与主体

首先，已知在物流产业联盟协同创新博弈过程中有三类参与主体，分别是政府（G）、物流产业联盟（A）和联盟内的企业（E）。在实际的物流产业联盟协同创新的过程中，政府的职责主要分为三个方面，第一是通过提供激励的政策来支持物流产业联盟进行创新；第二就是对联盟和企业进行经济上的补贴；第三则是对协同创新进行监督，推动企业和联盟之间的协同创新合作。同样在协同创新中，物流产业联盟作为参与主体，主要是负责提供协同创新的资源，以及协同创新成果的转化。而联盟内的企业则是主要负责协同创新中所需要的知识、技术以及人才的输出。

2.2  合作策略

在物流产业联盟协同创新博弈过程中，政府可以选择为物流产业联盟提供协同创新的优惠政策和激励资金，也会监督联盟内企业和物流产业联盟的协同创新过程，作为政府监督协同创新过程无论政府是否参与协同创新都会对其合同进行监督，提供保障。也可以选择不提供激励资金和优惠政策，即选择参与或不参与；物流产业联盟和联盟内企业可以按照自身的需要选择进行协同创新，也可以选择不进行协同创新，即选择协同或不协同。

2.3  合作成本

政府虽然不会直接参与协同创新的过程，但会为企业和联盟的协同创新制定优惠政策和激励资金，并且会监督联盟内企业和物流产业联盟的协同创新过程，政府产生这些成本，但除了协同过程中产生的成本外的总成本为C；企业进行生产，一定需要投入一定的人力、物力和财力，产生的总成本分别为C；物流产业联盟和联盟内企业作为协同创新的主要参与主体，但物流产业联盟在没有协同创新之前，也已经存在管理成本和经营等成本，将这两类成本视为总成本，即C。如果政府选择参与物流产业联盟协同创新时，因为政府会提供一定的优惠政策，使得企业和联盟在协同创新的过程中投入比原来更少的总成本，即C+C减小。因为政府参与而减少的成本量使用S来代表，即在政府选择参与物流产业联盟协同创新时企业和联盟所支付的总成本就变为C+C-S。并且假设联盟和企业的成本分摊比例系数为ti=A，E，其中，联盟的协同创新成本分摊比例系数为t，企业的协同创新成本分摊比例系数为t，t+t=1。

2.4  合作收益

当物流产业联盟和联盟内的企业两者均选择进行协同创新时，会产生协同创新后的收益，用V表示。同时，将创新收益的分摊系数定义为μi=A，E。与上述的成本分摊比例系数均为分摊比例系数，类型相似，其中物流产业联盟的协同创新收益分配系数为μ，而联盟内的企业协同创新收益分配系数为μ，μ+μ=1。同时，将创新收益的分摊系数协同创新、产生创新收益时，作为监督的政府也因为协同创新可获得一定的收益，记作μV，其中的μ即为政府的创新收益转化系数。

2.5  惩罚与奖励

当政府选择参与联盟和联盟内企业的协同创新时，会提出相应的优惠政策并提供一些激励成本。由上述假设可知，政府参与联盟和联盟内企业的协同创新时的监督成本为C。再假设政府所花费的激励成本为W；物流产业联盟和联盟内的企业获取政府激励资金的比例为σi=A，E。其中获得激励资金的比例也如上述所有系数一样，联盟可获比例为σ，企业可获比例为

σ，且σ+σ=1。因为联盟内的企业和物流产业联盟进行协同创新前都需要去签订合同，并预付定金。当一方违约，另一方可收取定金以及相应的违约金，双方均不进行协同创新，则合同作废。因此还需要假设物流产业联盟违约时损失的定金和补偿为F，企业违约时损失的定金和补偿为F。

3  模型构建

3.1  支付矩阵构建

在模型中，政府、企业和物流产业联盟依据自身意愿进行策略选择。政府协同创新时的收益为R；政府、联盟内的企业以及物流产业联盟未进行协同创新前的收益分别为R、R、R。假设政府选择参与企业和物流产业联盟协同创新的概率为x，则政府选择不参与企业和物流产业联盟协同创新的意愿为1-x；企业选择和物流产业联盟进行协同创新的意愿为y，则企业不选择和物流产业联盟进行协同创新的意愿为1-y；物流产业联盟选择进行协同创新的意愿为z，则物流产业联盟选择不进行协同创新的意愿为1-z。且x，y，z∈0，1。并根据以上所有的假设，得到协同创新博弈的支付矩阵如表1所示。

3.2  演化稳定求解

3.2.1  收益期望。根据表1可以得到，政府在博弈时选择“参与”策略的期望收益U，以及选择“不参与”策略的期望收益U，平均期望收益分别为：

U=yzR+μV-W-C+y1-zR-σW-C

+z1-yR-σW-C+1-y1-zR-C

U=yzR+μV+y1-zR+z1-yR+1-z1-yR

=xU+1-xU

同理可以根据表1知道，企业在博弈时选择“参与”策略的期望收益U和选择“不参与”策略的期望收益U，以及平均期望收益分别为：

U=xzR+μV+σW-C+St+x1-z

R+σW+F-C+St+z1-xR+μV-C

+1-x1-zR+F-C

U=xzR-F+x1-zR+z1-xR-F

+1-x1-zR

=yU+1-yU

同理根据表1可知，联盟在博弈时选择“参与”策略的期望收益U、选择“不参与”策略的期望收益U和平均期望收益分别为：

U=xyR+μV+σW-C+St+x1-yR+σW+F-C+St+y1-xR+μV-C+1-x1-yR+F-C

U=xyR-F+x1-yR+y1-xR-F+1-x1-yR

=zU+1-zU

3.2.2  复制动态方程的演化稳定策略求解

Fx==x1-xU-U=x1-xR-C-R-yσW-zσW

Fy==y1-yU-U=y1-yF-C+xSt+σW+zμV+F-F

Fz==z1-zU-U=z1-zF-C+xSt+σW+yμV+F-F

将上述三个式子进行联立，可以得到政府、联盟内企业与物流产业联盟三方的复制动力系统如下：

再根据微分方程系统的演化稳定策略，可以由该系统的雅克比矩阵的局部稳定性分析，再通过上述联立的式子得到该系统的雅克比矩阵为：

令Fx=Fy=Fz=0，可以得到局部的8个均衡点，分别为E10，0，0，E20，0，1，E30，1，0，E40，1，1，E51，0，0，E61，0，1，E71，1，0，E81，1，1。

3.2.3  实例分析及参数仿真。接下来对各个局部均衡点进行分析。通过演化博弈理论可知，满足雅克比矩阵的所有特征值都为非正时的均衡点为系统的演化稳定点。下面首先分析均衡点为E10，0，0的情况，此时雅克比矩阵为：

由此时的雅可比矩阵可以得到特征值1、特征值2和特征值3分别为R-C-R；F-C; F-C。同理对其他的7个局部均衡点进行分析，将剩下的7个均衡点分别代入三方演化博弈系统的雅可比矩阵中，可以分别得到均衡点所对应的雅可比矩阵的各个特征值如表2所示。

4  模型分析

4.1  模型数据假设

参考文献对本文中出现的数据进行如下两种情况的假设，首先，假设R-C-R-W>0、F-C+St+σW+μV>0、F-C

+St+σW+μV>0，即物流產业联盟、联盟内的企业和政府三方一起进行协同创新的净收益大于三方不进行协同创新的净收益。其次，成本一定大于从合同条约中可获得的保证金，即F-C<0; F-C<0。在上述两个条件下，进行两种假设如下：

假设1：F-C+St+σW>0; F-C+St+σW<0。即物流产业联盟通过协同创新获得的激励资金和获得的保证金要大于协同创新后自身变小的成本；联盟内企业通过协同创新获得的激励资金和获得的保证金也要大于协同创新后自身变小的成本。此时可以通过表3得到只有E81，1，1一个均衡点的特征值全是非正，即E81，1，1为系统的稳定点。

假设2：F-C+St+σW<0; F-C+St+σW<0。即物流产业联盟通过协同创新获得的激励资金和获得的保证金要大于协同创新后自身变小的成本；联盟内企业通过协同创新获得的激励资金和获得的保证金也要大于协同创新后自身变小的成本。此时可以通过表3得到有E51，0，0和E81，1，1两个均衡点的特征值全是非正，即E51，0，0和E81，1，1为系统的稳定点。

4.2  模型数据分析

根据相关文献和所使用模型的假设1对于数据进行分析。并对本文演化博弈模型中各项参数给出等比例缩小的具体数值，并代入上述模型中，得到了相关数据的一系列表格，并在此综合介绍各参数的意义。

本文运用Matlab和Mathematical对于物流产业联盟、联盟内企业和政府在唯一稳定点的情况下进行仿真分析。

将表2中各项参数的赋值带入模型中，即可以得到三方均进行协同创新时物流产业联盟和联盟内企业以及政府的收益。分别为R+μV+σW-C+St，数值为10.8。R+μV+σW-C+St，数值为8.2。R+μV-W-C，数值为7.1。

5  结论和建议

通过所构建的三方演化博弈模型，本文分析了模型的演化过程，并通过数值仿真进行了定量的数据分析，并提出了各个参数对于三方的影响。当然本文还有很多不足之处，仅仅使用演化博弈模型进行研究，相关因素也有所省略，只能粗糙的反映三方博弈的过程，并不能代表实际情况；其次，物流产业联盟的飞速发展也使得未来参与主体一定会更加复杂，各个机构会介入这一博弈关系中来，三方演化博弈就显得有一些简单；最后协同创新这一机制本身也有着复杂的关系，不只是三个参与主体选择是否参与可以简单决定的。这些不足都是未来进一步继续研究的方向。基于以上总结出的一些问题，可以推进后续的机制研究：（1）对于演化博弈模型而言，政府的收益对于联盟并不是主要考虑因素，且政府影响联盟协同创新的收益主要是由政府自身的激励资金，而对于各项政策的优惠支持，在数值模型中，不宜用单个参数来指代。（2）对于物流产业联盟而言，“服务于企业、服务于企业家”是宗旨，但是物流产业联盟协同创新，主要联盟决策是由组成联盟的几个大企业来共同商议，而大型企业的协同创新往往会吸引依附联盟的中小型企业，因此对于联盟内企业的不参与协同创新概率趋近于0，因此可以将联盟内企业和联盟本身看成一个整体。（3）提出新的三方演化博弈。联盟与联盟之间也可以进行新的协同创新。对于这类协同创新，政府也会有相应的政策和实际资金支持，因此可以对联盟内企业和联盟外企业、以及政府三方进行一个新的三方演化博弈。或把物流产业联盟看成一个整体，不同物流产业联盟和政府进行演化博弈。

参考文献：

[1] 唐志英. 基于委托代理理论的第三方物流服务创新激励机制设计[D]. 成都：西南交通大学，2014.

[2] 袁旭梅，郑翠翠. 基于三方博弈的低碳技术协同创新演化博弈研究[J]. 数学的实践与认识，2022，52（5）：31-43.

[3] 杜志平，区钰贤. 基于三方演化博弈的跨境物流联盟信息协同机制研究[J/OL]. 中国管理科学：1-12[2022-08-30]. DOI：10.16381/j.cnki.issn1003-207x.2020.0416.

[4] 杜志平，付帅帅，穆东，等. 基于4PL的跨境物流联盟多方行为博弈研究[J]. 中国管理科学，2020，28（8）：104-113.

[5] 杜志平，申岑，杨斌. 基于三方演化博弈的跨境物流联盟定价策略研究[J]. 价格月刊，2022（1）：10-20.

[6] 吴洁，车晓静，盛永祥，等. 基于三方演化博弈的政产学研协同创新机制研究[J]. 中国管理科学，2019，27（1）：162-173.

[7] 汪钊君，褚伟，张公让. 区块链+物联网环境下仓单融资的三方演化博弈研究[C] // 第十六届（2021）中国管理学年会论文集，2021：342-351.

[8] 吴君民，唐僖，盛永祥，等. 基于三方演化博弈的后补贴时代新能源汽车政产学协同创新机制研究[J]. 运筹与管理，2021，30（4）：96-102.

[9] 袁荃，黄荟琪. 基于社会网络分析的物流产业联盟协同创新影响因素分析[J]. 商场现代化，2022（1）：38-40.

[10] 张梦雅，张庆英，索绍婷，等. 组织网络下的协同物流联盟模式研究[J]. 物流工程与管理，2015，37（7）：9-11.