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利用区块链在消费者风险厌恶和质量不信任的再制造供应链中创造共赢

期刊:Transportation Research Part EDOI:10.1016/j.tre.2022.102778

本文旨在向您介绍一篇发表于学术期刊《Transportation Research Part E》上的重要研究论文。该论文题为“Creating all-win by blockchain in a remanufacturing supply chain with consumer risk-aversion and quality untrust”,主要探讨了在消费者具有风险规避和质量不信任特征的情况下,区块链技术如何应用于再制造供应链,并可能实现多方共赢的局面。

一、 研究作者、机构与发表信息 本研究的主要作者包括 Baozhuang Niu(华南理工大学工商管理学院)、Haotao Xu(华南理工大学工商管理学院)以及 Lei Chen*(暨南大学行政管理系,通讯作者)。该论文于2022年6月4日在《Transportation Research Part E》第163卷上发表,文章编号为102778。

二、 研究的学术背景与目标 本研究属于运营管理、供应链管理和信息经济学交叉领域。其背景源于再制造产业的快速发展与面临的现实挑战。再制造产品(如翻新的卡车发动机)虽然在功能上可以达到“如新”的质量,但成本显著低于全新产品。然而,由于消费者不了解其中再利用/修复零部件的实际使用历史,他们会对再制造产品的质量产生不信任感和风险规避心理,这构成了阻碍再制造市场扩张的主要壁垒。

区块链技术以其透明性、可追溯性和不可篡改性,为解决这一信息不对称问题提供了可能。通过区块链记录零部件从全新到再使用的全生命周期实时损耗信息,并向消费者披露,可以有效缓解其质量疑虑。然而,区块链的采纳需要供应链所有成员(特别是上游零部件供应商和下游再制造商)的共识与共同参与。这其中存在一个核心矛盾:供应商参与区块链虽然有助于提升再制造产品的销量(因为质量信息透明化),但可能因此削弱全新零部件的销量(因为再制造产品更具竞争力),从而损害供应商自身的利益。

基于此,本研究提出了两个核心研究问题:(1)供应商是否有激励参与区块链?(2)在何种条件下,区块链能够在再制造供应链中创造一种“全赢”(all-win)的局面,即供应商、制造商(再制造商)和消费者三方均受益?研究的目标便是构建理论模型,分析供应链成员在区块链采纳上的激励是否能够达成一致,并识别出实现多方共赢的具体条件。

三、 研究的详细工作流程(模型构建与分析过程) 本研究采用博弈论建模与解析分析作为核心研究方法,并未涉及实验或实证数据采集,其工作流程主要由以下几个逻辑严密的步骤构成:

1. 场景设定与建模基础: 研究者考虑了一个由单一零部件供应商(S)和单一制造商(M)构成的两级供应链。制造商使用供应商提供的新零部件生产全新产品(简称常规产品),同时收集废旧零部件进行再制造,生产再制造产品。因此,制造商在销售这两种产品时面临“店内竞争”。研究设定了两个对比场景: * 场景N(无区块链):供应链中至少有一方未采用区块链,导致零部件的使用历史信息不完整,区块链采纳失败。消费者和供应商都无法追踪再利用零部件的实时损耗信息。 * 场景B(有区块链):制造商和供应商一致同意采纳区块链。所有质量信息对供应链成员和消费者透明,各方决策可基于更新的质量信息进行调整。

2. 消费者效用与需求函数建模: 这是模型的核心创新部分。研究基于均值-方差效用理论,构建了考虑消费者风险规避和质量不确定性的效用函数。 * 消费者异质性:假设消费者的支付意愿(Willingness To Pay, WTP)θ服从[0,1]的均匀分布。 * 质量不确定性:用随机变量ξ表示消费者对再制造产品质量的不确定性,其期望为0,方差为σ²,σ²越大表示质量不确定性越高。 * 风险规避:引入参数ρ表示消费者的风险规避程度,ρ越大表示消费者对质量不确定性越敏感。 * 信息更新(关键区别): * 在场景N,消费者无额外质量信息,其购买再制造产品的效用为:Un_r = θ - pn_r - ρσ²(其中pn_r为再制造产品价格)。 * 在场景B,区块链提供了一个关于ξ的无偏估计信号γ(其精度由参数s衡量)。消费者根据信号γ更新对质量的信念,其购买再制造产品的期望效用变为:Ub_r = θ + E[ξ|γ] - pb_r - ρ * Var[ξ|γ]。这是一个贝叶斯更新过程,体现了区块链信息带来的价值。 * 消费者根据两种产品(再制造 vs. 常规)的效用高低做出购买决策,由此推导出两种产品在两种场景下的需求函数。

3. 博弈顺序与利润函数: 事件发生的顺序为:第一阶段,供应链成员决定是否采纳区块链;第二阶段,供应商决定零部件批发价格wi;第三阶段,制造商决定常规产品零售价p_g和再制造产品零售价p_r;最后,消费者根据观察到的信息(在场景B中可观察到γ)做出购买决策。供应商的利润来自销售新零部件,制造商的利润来自销售两种产品的总收入。

4. 均衡求解与比较分析: 研究采用逆向归纳法求解上述Stackelberg博弈。首先,在给定批发价和消费者信号(场景B)的情况下,求解制造商的最优定价决策。然后,将此反应函数代入供应商的利润函数,求解其最优批发价决策。最终,得到两种场景下所有均衡变量(价格、销量、各方期望利润)的解析表达式。这是研究中最核心的解析计算过程。

5. 关键概念提炼与数值分析: 为了深入解释研究结果,作者从均衡解中提炼出两个核心概念: * 确定性需求转移(Deterministic demand transfer):指由于区块链缓解了消费者的风险规避和质量不信任,导致一部分原本会购买常规产品(或在场景N中不购买任何产品)的消费者,在场景B中转而购买再制造产品。这部分转移是确定的,与随机信号γ无关。 * 信息价值(Information value):指在场景B中,由于存在实时质量信息γ,供应链成员可以做出更灵活的价格决策,从而获得的额外利润(表现为利润函数中与γ方差相关的部分)。 此外,研究还通过数值模拟(设定δ, s等参数的具体值,观察ρ和σ²变化对结果的影响)来直观展示命题的成立区域,并进行了多个拓展分析。

四、 研究的主要结果及其逻辑关联 研究通过严格的数学推导和比较,得出了系列重要的命题和发现,各结果之间环环相扣:

1. 区块链对市场均衡的基本影响(引理1-4): * 研究发现,区块链采纳会降低常规产品的批发价、零售价和销量,但同时会提高再制造产品的零售价和销量。这表明区块链增强了再制造产品的吸引力,加剧了两种产品之间的竞争。供应商降低批发价是为了应对常规产品可能的需求下降。 * 更重要的是,区块链扩大了两种产品的总市场需求。因为在场景B中,一些原本因不确定性而不购买的消费者被吸引进入市场。 * 消费者的风险规避程度ρ和质量不确定性方差σ²越大,区块链带来的“确定性需求转移”效应就越强。这意味着,在消费者越不信任再制造产品的情况下,区块链所能发挥的“正名”作用和市场扩张潜力就越大。

2. 信息价值与灵活决策(引理5-6): * 在场景B中,当观测到负面的质量信号(γ < 0)时,制造商会降低再制造产品价格、提高常规产品价格;供应商也会提高批发价。反之,当信号为正时则相反。这表明区块链信息使得供应链决策更具灵活性,并能根据实时信息缓解下游竞争强度。 * 当负面信号足够强时(γ < -ρσ²),场景B中的常规产品价格和销量甚至可能高于场景N。这说明区块链信息并非总对再制造产品有利,但它为供应链提供了根据实际情况动态调整策略的能力,这正是其“信息价值”的体现。

3. 供应链成员的区块链采纳激励(命题1,核心发现): 这是对第一个研究问题的回答。 * 制造商总是偏好采纳区块链。因为她能从总市场需求扩大、需求分配更平衡以及潜在的信息价值中获益。 * 供应商的偏好取决于消费者的风险规避程度ρ和质量不确定性σ²: * 条件(a):当消费者的风险规避程度很低(ρ < ρ1)时,供应商偏好区块链。因为此时确定性需求转移很弱,供应商不会因常规产品销量下降而损失过多;同时,他能从区块链带来的信息价值(更灵活的定价能力)中获得显著收益。 * 条件(b):当消费者的风险规避程度处于中等水平(ρ1 < ρ < ρ2),且再制造产品的质量不确定性很小(σ² < σ²1)时,供应商也偏好区块链。因为尽管ρ不低,但很小的σ²意味着消费者的效用损失ρσ²不大,区块链带来的需求转移和对再制造业务的提振作用有限,从而对供应商常规业务的冲击可控,此时信息价值再次成为主导因素。

4. 供应链整体绩效与消费者剩余(命题2-3): * 供应链总利润在场景B中更高的条件,与供应商偏好区块链的条件类似,但范围更宽。这意味着,在某些参数区域,即使供应商自身不愿采纳,但从供应链整体角度看,采纳区块链是更优的。这为制造商通过转移支付(如补贴)说服供应商参与,从而实现供应链协调提供了理论依据。 * 消费者剩余(Consumer Surplus)在场景B中更高,除非消费者的风险规避程度很高且质量不确定性很低。后一种情况是因为区块链在σ²很小时信息价值有限,却显著推高了再制造产品的价格,从而损害了消费者福利。 * 全赢局面:研究发现,当供应商偏好区块链的条件(即上述条件a或b)满足时,制造商利润、供应商利润和消费者剩余三者均在场景B中高于场景N,从而实现了供应链成员与消费者的“全赢”。这是对第二个研究问题的明确回答。

5. 扩展分析(第5部分): 研究还探讨了三个拓展方向,增强了模型的稳健性和现实意义: * 制造商的风险规避:如果制造商也对再制造业务的风险持规避态度,其区块链采纳意愿会减弱,但在质量不确定性σ²较大时,区块链带来的信息价值可能克服风险成本,使其仍倾向于采纳。 * 区块链运营成本:假设制造商承担区块链运营成本c。成本c会降低制造商的采纳意愿,但会提高供应商的采纳意愿(因为成本削弱了再制造产品的成本优势,间接利好常规产品业务)。 * 消费者环保意识与环境绩效:考虑消费者因环保意识而对再制造产品有额外支付意愿v。研究发现,v的增加会同时增强制造商和供应商的区块链采纳意愿。同时,分析环境绩效(用两种产品的环境影响加权销量和衡量)发现,只有当常规产品的信任优势δ较小时,区块链才能带来更好的环境绩效。

五、 研究的结论与价值 本研究的结论清晰有力:在再制造供应链中,区块链技术通过提供可信的质量追溯信息,能够有效缓解消费者的风险规避和质量不信任,从而可能创造供应商、制造商和消费者三方共赢的局面。然而,这种“全赢”并非自动实现,其关键在于消费者的风险特性和对产品质量的感知不确定性。具体而言,当消费者风险规避程度较低,或者风险规避程度适中但产品质量不确定性较小时,供应商有激励参与区块链,此时各方均能受益。

该研究的科学价值在于,它首次将消费者行为(风险规避、贝叶斯信息更新)与供应链技术创新(区块链)纳入一个统一的博弈分析框架,深入剖析了技术采纳背后的激励冲突与协调机制。其应用价值则为汽车等再制造行业的实践者提供了明确的决策参考:制造商可以积极推动区块链落地,并可通过消费者教育(降低ρ)、提升工艺(降低σ²)或增强环保宣传(提高v)等方式,塑造有利于供应商参与区块链的环境参数,最终促成供应链合作与技术落地,推动循环经济的发展。

六、 研究的亮点 1. 问题新颖且具现实意义:精准抓住了再制造产业“质量声称”与“消费者信任”之间的根本矛盾,并探讨了区块链这一新兴技术作为解决方案的可行性及其背后的经济逻辑。 2. 模型构建精巧:成功地将消费者风险规避、质量不确定性以及区块链信息更新(贝叶斯学习)融入经典的供应链博弈模型,需求函数的推导具有创新性。 3. 洞察深刻:研究超越了简单的“区块链有益”或“无益”的论断,通过提炼“确定性需求转移”和“信息价值”两个核心概念,深刻揭示了区块链影响供应链决策的双重路径(改变市场基础与提供决策灵活性),并精准刻画了“全赢”局面出现的边界条件。 4. 分析全面:不仅回答了核心激励问题,还延伸分析了供应链协调可能性、运营成本、环保意识及环境绩效等多方面,使研究结论更加丰满和具有实践指导性。

七、 其他有价值的要点 论文的文献综述部分系统地将本工作与四大相关文献流(区块链赋能的供应链重构、再制造供应链管理、质量竞争、消费者对再制造产品的风险规避与不信任)联系起来,清晰地定位了本研究的贡献。此外,文章以沃尔沃卡车等真实企业案例贯穿始终,增强了研究的现实感和说服力。最后,作者也指出了未来研究方向,如考虑消费者风险态度的异质性,以及供应链成员与消费者之间的信息差距等,为后续研究留下了空间。

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