博弈论综述论文

基于博弈论视角下的供应链管理

文献综述

学院：机电工程学院

专业：工业工程

学号：2014*******1

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任课老师：********

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。供应链管理的导入, 将竞争的视角从传统的企业与企业之间的竞争转变为供应链与供应链之间的竞争,供应链管理的关键是上游企业和下游企业的合作关系, 只有供应链的上下游间形成信息交换, 系统的优化才可能降低整个供应链的总成本，从博弈论的角度分析影响供应链中企业合作关系的因素, 通过分析相邻供应商和生产商两者的博弈关系, 发现一些基本的规则和对策, 从而使各节点企业能够从供应链整体最优中受益, 达到提升竞争力的目的。本文根据不同的博弈类型，分别从非合作博弈、合作博弈、进化博弈等方面，对对供应链博弈的主要模型及研究进展作了简要综述，并提出一些值得继续探讨的问题。最后，给出了未来的研究趋势。

关键词：博弈论；供应链管理；合作博弈；非合作博弈；进化博弈

一引言

博弈论译自英文的Game Theory。它是现代数学的一个新分支，也是运筹学的一个重要组成内容。按照2005 年因对博弈论的贡献而获得诺贝尔经济学奖的Robert Aumann 教授的说法，博弈论就是研究互动决策的理论。所谓互动决策，即各行动方（博弈的参加者players）的决策是相互影响的，每个人在决策的时候必须将他人的决策纳入自己的决策考虑之中，当然也需要把别人对于自己的考虑纳入考虑之中。在如此迭代考虑中进行决策，选择最有利于自己的战略（strategies）。由于博弈论自身的特点，它的应用领域十分广泛。在经济学、政治科学、军事战略问题、进化生物学以及当代的计算机科学等领域成为重要的研究和分析工具。

二博弈论在供应链管理领域应用现状

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。[2]博弈论关注于包含冲突与合作的状态分析[3]，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。[4]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。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、合作博弈和进化博弈[5]；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）[3]。

三博弈论被引入供应链管理领域

纵观供应链管理中博弈论的应用研究，通过分析相邻供应商和生产商两者的博弈关系, 发现一些基本的规则和对策, 从而使各节点企业能够从供应链整体最优中受益, 达到提升竞争力的目的。本文根据1997-2015年博弈论在供应链应用领域选从19篇有代表性的相关研究文献，按照不同的博弈类型，分别从非合作博弈、合作博弈、进化博弈等方面，对供应链博弈的主要模型及研究进展作了简要综述，并提出一些值得继续探讨的问题。最后，给出了未来的研究趋势。

3.1基于非合作博弈分析

非合作博弈是指一种参与者不可能达成具有约束力的协议的博弈类型，这是一种具有互不相容味道的情形。非合作博弈研究人们在利益相互影响的局势中如何选决策使自己的收益最大，即策略选择问题。在合作博弈和非合作博弈中，非合作博弈的应用比较多，它主要是通过博弈者之间的博弈达到纳什均衡状态。

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[5]； 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[6]；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[7]；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[8]。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[9]。

博弈论中的几个经典模型在资源分配上面也有典型的应用，如伯川德（Bertrand）博弈模型、古诺（Cournot）模型、斯坦克尔伯格（stackelberg）博弈模型等。

3.1.1伯川德（Bertrand）博弈模型

著名的Bertrand双寡头博弈模型是关于单一服务价格策略的具有完全信息静态的博弈模型。Cachon 和Zipkin（1999）[10]提出了包括一个供应商（上游）和一个零售商（下游）的两级供应链，企业应用本地（Local）库存或多级（Echelon）库存的基本库存策略，其中供应商也会遭受缺货损失。Cachon（2001）[11]建立了类似的一个供应商和多个零售商选择再订货点的模型，他由超级模数博弈理论证明了纳什均衡存在的必然性。上述结论都证明了均衡解本质上不是整体供应链最优解，因此竞争结果是导致供应链效率降低。为了避免这种结果，Cachon 提出在存在多个纳什均衡解的情况下，采取其中使整体供应链成本最低（利润最高）的一组均衡策略。

3.1.2古诺（Cournot）模型

古诺模型假定一种产品市场只有两个卖者，并且相互间没有任何勾结行为，但相互间都知道对方将怎样行动，从而各自怎样确定最优的产量来实现利润最大化。

杨洪,陈怡[12]引入博弈论中的古诺竞争模型来分析供应商之间维系“竞合”关系的可行性及其意义. 通过上述古诺竞争模型的纳什均衡分析,可以得出如下三点结论:①.供应商联合限制商品的供应量能够有效抵制零售商任意“砍价”的行为,并能在最大程度上避免激化供应商之间的矛盾;②.只要供应商商品的供应量是市场的均衡需求量,此时商品的价格是由市场供求关系决定,而不是零售商说了算;③均衡供应量能使两个供应商的利润最大化。

3.1.3斯坦克尔伯格（stackelberg）博弈模型

在古诺模型和伯特兰德模型里，竞争厂商在市场上的地位是平等的，因而它们的行为是相似的，决策是同时确定的。斯塔克尔伯格模型是一个价格领导模型，服务提供者之间存在着行动次序区别。

Chen 等人（2001）[13]研究的一对多的供应链库存博弈模型中，供应商作为领导者零售商作为跟随者，如何制定价格与补货策略。作者在此基础上提出了解决优化问题的启发式算法找到了均衡解并通过数字模拟实验得出斯坦克尔伯格博弈也会使供应链系统利润明显减少。Cachon 和Zipkin[10]针对此模型也讨论了供应商或零售商分别作为领导者的斯坦克尔伯格博弈，得到了相应的子博弈完美均衡。

Sterman（1989）[14]建立了计算机仿真的啤酒博弈模型，模型模拟了啤酒企业由顾客、零售商、批发商到生产商的库存分销多周期模型，在每一周期每个有限理性的参与者为了优化收益用启发式方法调整库存策略，可结果却导致整个系统波动增加，并偏离最优状态。Chen（1999）[13]研究了与之类似的博弈模型，只是它的模型中不同周期的需求随机并独立同分布，且所有参与者知道其分布。Kimbrough 和Wu（2002）[15]开发了基于主体（agent）的啤酒博弈模型，给每个主体设定了学习机制（遗传算法），实验结果证明主体的学习能力可以消除供应链上的牛鞭效应，找到最优策略。啤酒博弈是唯一涉及到多级多周期的博弈模型，但是这样复杂模型没有一般意义的均衡，只能通过数据分析得出一些结论。

3.2 基于合作博弈分析

合作博弈亦称为正和博弈，是指博弈双方的利益都有所增加，或者至少是一方的利益增加，而另一方的利益不受损害，因而整个社会的利益有所增加。合作博弈论解概念很多，但没有一种能够