博弈论在供应链管理中的应用——现状与趋势
发布时间：2015-07-04 09:37
摘要：博弈论关注于包含冲突与合作的状态分析，随着供应链中企业间的竞争与合作不断增强，博弈论作为一种分析企业间相互竞争及相互合作的工具被广泛应用。文章在介绍了博弈论和供应链管理的相关性之后，将目前博弈论在供应链管理中的运用分为两大类：博弈论在传统供应链问题中的应用，以及博弈论在供应链网络均衡中的应用，并对相关研究现状进行了总结分析。最后，给出了未来的研究趋势。
关键词：博弈论；供应链管理；均衡
abstract: game theory focus on the status analyze of conflict and cooperation. with the development of competition and cooperation among modern enterprises, game theory is widely used in supply chain management（scm）. this paper classified the applications of game theory in scm into two groups: applications in traditional problems of scm, and applications in scm network equilibrium. the paper made a depth literature review of these two categories and gave out the future research trends.
key words: game theory; supply chain management; network equilibrium
0引言
博弈论所研究的是多种决策情况（博弈）中，每位决策者的最优决策和这些最优决策所构成的可能结果，以及这些结果的相关特性[1]。博弈论关注于包含冲突与合作的状态分析[2]，目前的应用领域非常广泛。供应链管理是对从原材料采购到产成品消费整个过程所产生的各种关系、信息、物流等进行管理，以改善顾客服务和增加经济价值的流程[3]。近年来，随着供应链中企业间的竞争与合作不断增强，博弈论作为一种分析企业间相互竞争及相互合作的工具再次被广泛应用，主要用于解决供应链管理中的库存决策、产量/价格博弈、多决策分析及供应链网络的均衡等问题。
1博弈论在供应链管理中的应用现状
供应链由不同的企业组成，企业间相互竞争的同时也相互合作，随着供应链由“链”向“网”的转变，企业间关系越来越复杂，不仅存在着上下游企业的竞争与合作，还包括不同供应链的核心企业间的竞争与合作问题。纵观供应链管理中博弈论的应用研究，本文将博弈论在供应链管理中的应用分为两大类：博弈论在传统供应链问题中的应用；博弈论在供应链网络均衡中的应用。
（1）博弈论在传统供应链问题中的应用
cachon和netessine根据供应链管理的应用，将博弈论分为四种类型：非合作静态博弈、动态博弈、合作博弈和贝叶斯博弈[2]；leng通过对130多篇供应链管理中运用博弈论的文献进行总结，认为博弈论在供应链中的应用主要有五种类型：固定单位采购成本与库存博弈、数量折扣下的库存博弈、产量和价格竞争博弈、其他属性的博弈（能力决策、服务质量、产品质量等）及联合决策博弈（能力、服务/产品质量、产量/定价、广告/新产品开发等决策内容的组合博弈）[2]。
在供应链的传统问题中，博弈论主要用于解决单阶段或两阶段供应链的上下游企业间存在的决策博弈，parlar分析了单阶段，两个零售商出售同质可替代产品进行订货决策以使各自利润最大化的问题[4]；cachon研究了两阶段情况下，一个供应商与一个零售商的库存决策问题[5]；monahan针对数量折扣现象，研究了供货商和购买者在顺序决策情况下，供货商的最优折扣决策[6]，而kohli和park就供应链两阶段成员间基于数量折扣的合作问题进行了探讨[7]；随着市场竞争的加剧，企业需要在控制成本的前提下提供令顾客满意的服务和产品，gans研究了m个供应商之间的服务质量竞争问题[8]，而cohen和whang研究了售后服务质量决策问题[9]；最近10年来，随着供应链问题研究的深入，多决策博弈问题也受到了重视，例如bernstein和federgruen研究了两阶段下，单个供应商和n个零售商在库存和产量/定价联合决策下的零售商利润最大化问题[12]。
随着供应链成员的增加，供应链中“流”的复杂化，供应链由链状结构逐步发展成网络结构，而供应链网络的均衡问题也受到了越来越多学者的重视。
nagurney对由制造商、零售商以及市场组成的三层供应链建立了单一产品下需求确定的网络均衡模型，指出供应链网络均衡是其中的产品流、资金流等满足所有决策者的优化条件，即控制供应链网络的有限维变分不等式的解[11]；dong在nagurney的研究基础上对单一产品的随机需求情况进行了研究，以三方各自追求利益最大化（非合作）为目标，建立了相应的供应链网络均衡模型[12]；张铁柱对需求确定情况下的多产品供应链网络进行了均衡建模研究[13]；藤春贤对多产品随机需求的供应链网络进行了均衡建模研究[14]。以上这些研究都是基于静态博弈进行的供应链上下游企业间的博弈问题研究，由于企业间的博弈随着时间的变化而不停变化，如何解决供应链企业间存在的动态博弈成为研究的下一个方向；此外，在供应链网络中，不仅仅存在上下游企业间的竞争与合作，不同供应链之间的核心企业之间也普遍存在竞争与合作。李春发假设需求受时间影响，针对单产品供应链网络进行了上下游企业间的动态博弈研究[15]；黎继子针对不同供应链的核心企业间博弈进行了相应研究，但仅局限于同质产品的情况[16]。
2总结与趋势
博弈论在供应链管理中的广泛应用证明了博弈论在帮助解决供应链中存在的多种问题的有效性，包括库存决策、产品定价与产品数量、库存/定价/质量/广告等多决策问题，以及供应链成员间的竞争合作问题等，而且随着供应链网络的复杂化，也需要利用博弈论来解决相关网络均衡问题。
在当前研究中，nash均衡和stackeberg均衡常常作为解决非合作博弈的方法被广泛使用，而旁支付方法较多地运用于解决供应链成员间的合作问题，核、shaply值及核仁的运用相对较少；而且多数研究是针对供应链的静态博弈进行分析，而在现实的供应链网络运作中，企业更多是随着时间的推移和根据其他供应链成员的决策进行动态决策，因此如何将动态博弈理论应用于供应链管理研究也将是下一个研究热点。
参考文献：
[1] 杨荣基，彼得罗相，李颂志. 动态合作——尖端博弈论[m]. 北京：中国市场出版社，2007.
[2] leng, m. and m. parlar. game theoretical applications in supply chain management: a review[j]. infor，2005,43(3):187
-221.
[3] b.j lalonde. supply chain management: myth or reality?[j]. supply chain management review，1997(1):6-7.
[4]m. parlar. game theoretic analysis of the substitutable product inventory problem with ramdom demands[j]. naval research logistics, 1988(35):397-409.
[5] g.p. cachon, et al. competitive and cooperative inventory policies in a two-stage supply chain[j]. management science，1999,45(7):936.
[6] j.p. monahan. a quantity discount pricing model to increase vendor profits[j]. management science，1984(30):720-726.
[7] b. kohil and h. park. a cooperative game theory model of quantity discount[j]. management science，1989,35(6):693-707. [8] n. gans. customer loyalty and supplier quality competition[j]. management science, 2002,48(2):207-221.
[9] m.a. cohen and s. whang. competing in product and service: a product life-cycle model[j]. management science, 1997,43(4):535-545.
[10]d.j. reyniers and c.s. tapiero. the delivery and control of quality in supplier-producer contracts[j]. management science, 1995,41(10):1581-1589.
[11]nagurney a, dong j, zhang d. a supply chain network equilibrium model[j]. transportation research: part e, 2002(38):281-304.
[12]dong, j., d. zhang, et al.. multitiered supply chain networks: multicriteria decision—making under uncertainty[j]. annals of operations research，2005,135(1):155.
[13] 张铁柱，刘志勇，滕春贤. 多商品流供应链网络均衡模型的研究[j]. 系统工程理论与实践，2005,25(7):61-68.
[14] 滕春贤，潘晓东. 供应链网络均衡中的利润协调问题[j]. 哈尔滨工程大学学报，2007,28(7):818-821.
[15] 李春发，齐石二，李健. 供应链网络的动态均衡问题[j]. 天津大学学报，2006,39(6):274-278.
[16] 黎继子. 集群式供应链的链间动态博弈合作决策分析[j]. 浙江大学管理工程学报，2006(4):20-24.
关键词：博弈论；供应链管理；均衡
abstract: game theory focus on the status analyze of conflict and cooperation. with the development of competition and cooperation among modern enterprises, game theory is widely used in supply chain management（scm）. this paper classified the applications of game theory in scm into two groups: applications in traditional problems of scm, and applications in scm network equilibrium. the paper made a depth literature review of these two categories and gave out the future research trends.
key words: game theory; supply chain management; network equilibrium
0引言
博弈论所研究的是多种决策情况（博弈）中，每位决策者的最优决策和这些最优决策所构成的可能结果，以及这些结果的相关特性[1]。博弈论关注于包含冲突与合作的状态分析[2]，目前的应用领域非常广泛。供应链管理是对从原材料采购到产成品消费整个过程所产生的各种关系、信息、物流等进行管理，以改善顾客服务和增加经济价值的流程[3]。近年来，随着供应链中企业间的竞争与合作不断增强，博弈论作为一种分析企业间相互竞争及相互合作的工具再次被广泛应用，主要用于解决供应链管理中的库存决策、产量/价格博弈、多决策分析及供应链网络的均衡等问题。
1博弈论在供应链管理中的应用现状
供应链由不同的企业组成，企业间相互竞争的同时也相互合作，随着供应链由“链”向“网”的转变，企业间关系越来越复杂，不仅存在着上下游企业的竞争与合作，还包括不同供应链的核心企业间的竞争与合作问题。纵观供应链管理中博弈论的应用研究，本文将博弈论在供应链管理中的应用分为两大类：博弈论在传统供应链问题中的应用；博弈论在供应链网络均衡中的应用。
（1）博弈论在传统供应链问题中的应用
cachon和netessine根据供应链管理的应用，将博弈论分为四种类型：非合作静态博弈、动态博弈、合作博弈和贝叶斯博弈[2]；leng通过对130多篇供应链管理中运用博弈论的文献进行总结，认为博弈论在供应链中的应用主要有五种类型：固定单位采购成本与库存博弈、数量折扣下的库存博弈、产量和价格竞争博弈、其他属性的博弈（能力决策、服务质量、产品质量等）及联合决策博弈（能力、服务/产品质量、产量/定价、广告/新产品开发等决策内容的组合博弈）[2]。
在供应链的传统问题中，博弈论主要用于解决单阶段或两阶段供应链的上下游企业间存在的决策博弈，parlar分析了单阶段，两个零售商出售同质可替代产品进行订货决策以使各自利润最大化的问题[4]；cachon研究了两阶段情况下，一个供应商与一个零售商的库存决策问题[5]；monahan针对数量折扣现象，研究了供货商和购买者在顺序决策情况下，供货商的最优折扣决策[6]，而kohli和park就供应链两阶段成员间基于数量折扣的合作问题进行了探讨[7]；随着市场竞争的加剧，企业需要在控制成本的前提下提供令顾客满意的服务和产品，gans研究了m个供应商之间的服务质量竞争问题[8]，而cohen和whang研究了售后服务质量决策问题[9]；最近10年来，随着供应链问题研究的深入，多决策博弈问题也受到了重视，例如bernstein和federgruen研究了两阶段下，单个供应商和n个零售商在库存和产量/定价联合决策下的零售商利润最大化问题[12]。
（2）博弈论在供应链网络均衡中的应用
随着供应链成员的增加，供应链中“流”的复杂化，供应链由链状结构逐步发展成网络结构，而供应链网络的均衡问题也受到了越来越多学者的重视。
nagurney对由制造商、零售商以及市场组成的三层供应链建立了单一产品下需求确定的网络均衡模型，指出供应链网络均衡是其中的产品流、资金流等满足所有决策者的优化条件，即控制供应链网络的有限维变分不等式的解[11]；dong在nagurney的研究基础上对单一产品的随机需求情况进行了研究，以三方各自追求利益最大化（非合作）为目标，建立了相应的供应链网络均衡模型[12]；张铁柱对需求确定情况下的多产品供应链网络进行了均衡建模研究[13]；藤春贤对多产品随机需求的供应链网络进行了均衡建模研究[14]。以上这些研究都是基于静态博弈进行的供应链上下游企业间的博弈问题研究，由于企业间的博弈随着时间的变化而不停变化，如何解决供应链企业间存在的动态博弈成为研究的下一个方向；此外，在供应链网络中，不仅仅存在上下游企业间的竞争与合作，不同供应链之间的核心企业之间也普遍存在竞争与合作。李春发假设需求受时间影响，针对单产品供应链网络进行了上下游企业间的动态博弈研究[15]；黎继子针对不同供应链的核心企业间博弈进行了相应研究，但仅局限于同质产品的情况[16]。
2总结与趋势
博弈论在供应链管理中的广泛应用证明了博弈论在帮助解决供应链中存在的多种问题的有效性，包括库存决策、产品定价与产品数量、库存/定价/质量/广告等多决策问题，以及供应链成员间的竞争合作问题等，而且随着供应链网络的复杂化，也需要利用博弈论来解决相关网络均衡问题。
在当前研究中，nash均衡和stackeberg均衡常常作为解决非合作博弈的方法被广泛使用，而旁支付方法较多地运用于解决供应链成员间的合作问题，核、shaply值及核仁的运用相对较少；而且多数研究是针对供应链的静态博弈进行分析，而在现实的供应链网络运作中，企业更多是随着时间的推移和根据其他供应链成员的决策进行动态决策，因此如何将动态博弈理论应用于供应链管理研究也将是下一个研究热点。
参考文献：
[1] 杨荣基，彼得罗相，李颂志. 动态合作——尖端博弈论[m]. 北京：中国市场出版社，2007.
[2] leng, m. and m. parlar. game theoretical applications in supply chain management: a review[j]. infor，2005,43(3):187
-221.
[3] b.j lalonde. supply chain management: myth or reality?[j]. supply chain management review，1997(1):6-7.
[4]m. parlar. game theoretic analysis of the substitutable product inventory problem with ramdom demands[j]. naval research logistics, 1988(35):397-409.
[5] g.p. cachon, et al. competitive and cooperative inventory policies in a two-stage supply chain[j]. management science，1999,45(7):936.
[6] j.p. monahan. a quantity discount pricing model to increase vendor profits[j]. management science，1984(30):720-726.
[7] b. kohil and h. park. a cooperative game theory model of quantity discount[j]. management science，1989,35(6):693-707. [8] n. gans. customer loyalty and supplier quality competition[j]. management science, 2002,48(2):207-221.
[9] m.a. cohen and s. whang. competing in product and service: a product life-cycle model[j]. management science, 1997,43(4):535-545.
[10]d.j. reyniers and c.s. tapiero. the delivery and control of quality in supplier-producer contracts[j]. management science, 1995,41(10):1581-1589.
[11]nagurney a, dong j, zhang d. a supply chain network equilibrium model[j]. transportation research: part e, 2002(38):281-304.
[12]dong, j., d. zhang, et al.. multitiered supply chain networks: multicriteria decision—making under uncertainty[j]. annals of operations research，2005,135(1):155.
[13] 张铁柱，刘志勇，滕春贤. 多商品流供应链网络均衡模型的研究[j]. 系统工程理论与实践，2005,25(7):61-68.
[14] 滕春贤，潘晓东. 供应链网络均衡中的利润协调问题[j]. 哈尔滨工程大学学报，2007,28(7):818-821.
[15] 李春发，齐石二，李健. 供应链网络的动态均衡问题[j]. 天津大学学报，2006,39(6):274-278.
[16] 黎继子. 集群式供应链的链间动态博弈合作决策分析[j]. 浙江大学管理工程学报，2006(4):20-24.
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