孔祥天瑞 ,王 超 ,徐素秀 ,羅 浩

(1.深圳大學(xué) 經(jīng)濟學(xué)院,廣東 深圳 518060;2.北京理工大學(xué) 管理與經(jīng)濟學(xué)院,北京 100081)

在社區(qū)團購、直播帶貨和短視頻營銷等新模式助推下,中國快消品市場的變革不斷加速,需求側(cè)與供給側(cè)的全面數(shù)智化趨勢尤為突出。數(shù)據(jù)顯示,2021年行業(yè)營收增長的快消品企業(yè)占比為70.5%,相比上年大幅增長26.3%。2022年上半年全國線上零售額6.3萬億元,占社會消費品零售總額比重為25.9%[1]。驅(qū)動每個城市消費升級背后都有一個龐大且復(fù)雜的經(jīng)銷渠道體系,支撐商品或服務(wù)的銷售與流通,把生產(chǎn)經(jīng)營者與消費者聯(lián)系起來。城市經(jīng)銷渠道體系是否高效決定了商品或服務(wù)價格及其流通效率,深刻且時刻影響著終端用戶體驗[2]。

本文研究的經(jīng)銷商群體為集團加盟制中小經(jīng)銷商,以及分布在國內(nèi)社區(qū)終端的600多萬家零散“夫妻老婆店”。加盟經(jīng)銷商僅在集團內(nèi)部優(yōu)化交易和運輸,并不會與其競爭門店或渠道共享貨物及運力信息,他們都各自獨立運行在一張成本高昂的“城配網(wǎng)”上。社區(qū)終端的小經(jīng)銷商由于需求量小且缺失規(guī)模效應(yīng),目前存在“采購難,物流貴,利潤低”的痛點。在傳統(tǒng)經(jīng)銷體系中,每個經(jīng)銷商都擁有多家分布在城域范圍內(nèi)的終端門店,他們以墊資買賣方式從上游制造商或供應(yīng)商處采購商品[3-4]。同時,為了響應(yīng)門店的補貨需求,經(jīng)銷商往往需要在城市中心區(qū)位租倉并備有安全庫存。由于缺乏技術(shù),無法應(yīng)對目前快消品行業(yè)的碎片化訂單、多渠道履約以及高頻高時效配送要求[3]。不少學(xué)者通過協(xié)同的方式試圖解決此類問題[5-7]。但在實際業(yè)務(wù)中,由于同一快消品牌下的加盟經(jīng)銷商是屬于同一市場的競爭者,他們往往并不愿意共享私有信息[8-10],導(dǎo)致基于集中化的共享與管理十分困難[11]。因此,實現(xiàn)信息與商品庫存共享的關(guān)鍵還需要尋找一種有效的市場機制。雙層組合拍賣是一種可行的交易機制[10],可用于商品與運力交易的分配及定價,無須透露關(guān)鍵信息[10-13]。Zhu等[14]在無線虛擬化研究中首次提出兩層組合拍賣模式,在實現(xiàn)資源共享的同時將基礎(chǔ)設(shè)施與其提供的服務(wù)分離。該理念與數(shù)字經(jīng)銷平臺中將交易和交付分離的概念非常相似。通過雙層拍賣,有助于動態(tài)調(diào)整不同加盟經(jīng)銷商的客戶需求,共享并降低營運成本。并且,雙層拍賣允許競標(biāo)人投標(biāo)多單元成組需求[15],尤其適合城配運力的采購交易,其所揭示的運輸范圍經(jīng)濟被許多學(xué)者認(rèn)為比運輸規(guī)模經(jīng)濟更重要[16]。

本文設(shè)計了一種基于雙層拍賣的數(shù)字經(jīng)銷平臺統(tǒng)采共配新機制,可以自動決策平臺參與方之間商品、信息、價格等要素交換,并激勵其參與共享與交易。具體包括:①設(shè)計基于雙層拍賣的數(shù)字經(jīng)銷平臺統(tǒng)采共配模式;② 基于社會福利最大化構(gòu)建勝者決定機制,證明占優(yōu)策略均衡;③設(shè)計面向大規(guī)模統(tǒng)采共配問題的預(yù)測-拍賣-優(yōu)化算法集成框架;④基于真實案例與數(shù)據(jù)驗證數(shù)字經(jīng)銷平臺統(tǒng)采共配機制的有效性并量化績效提升水平。

依托數(shù)字經(jīng)銷平臺,在上層拍賣中,平臺商作為拍賣方,加盟經(jīng)銷商作為買方,標(biāo)的物為管理平臺商多個SKU 庫存的權(quán)利。經(jīng)銷商需要預(yù)測各自服務(wù)客戶的需求,從而決定符合預(yù)測值的標(biāo)的物和期望價進行投標(biāo)。在下層拍賣中,加盟經(jīng)銷商作為賣方,承運商作為買方,平臺作為拍賣師,標(biāo)的物為兩級城市物流中的所有運輸訂單組合。承運商根據(jù)自身的承運條件(邊際成本)選擇運輸訂單并出價。因此,上層拍賣交易實際是貨物所有權(quán)的分配與定價,下層拍賣是兩級城市物流運輸訂單的分配與定價。下層拍賣將運輸訂單分配給承運商后,承運商需要以最小化成本為目標(biāo),考慮車容和實時路況來規(guī)劃路徑。本平臺服務(wù)的訂單包括B2B訂單(門店補貨訂單)和O2O 訂單(終端消費者訂單)。上述雙層拍賣機制將通過理論推導(dǎo),在滿足市場機制設(shè)計準(zhǔn)則(即個人理性、預(yù)算平衡、激勵相容和有效分配)和充分考慮數(shù)字經(jīng)銷物流的新特征情況下,證明機制占優(yōu)均衡策略。為了驗證機制和算法的性能,本項目以全球最大的醫(yī)藥企業(yè)的實際業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)為依據(jù),設(shè)計了對比實驗,從而深度挖掘雙層拍賣機制下統(tǒng)采共配機制的有效性。實驗結(jié)果表明,該機制可以在經(jīng)銷商之間有效分配貨權(quán)、在承運商之間有效分配運單且參與方均無須透露關(guān)鍵信息,同時降低了兩級城配物流成本,提高了全社會總效益。

1 文獻綜述

1.1 城市物流研究前沿

日益增長的城市化使得在城市區(qū)域內(nèi)貨物配送成為一項重大挑戰(zhàn)[17-18]。為了應(yīng)對交通擁擠并降低碳排放,一種多級配送系統(tǒng)近幾年被提出。兩級物流系統(tǒng),是指先將貨物在城郊的配送中心進行訂單拆零,然后再按時間窗及送貨地址將貨物聚類配載到一級車輛中,當(dāng)運送到城市內(nèi)較小設(shè)施(如零售門店)后再將貨物轉(zhuǎn)移配載到適合擁擠市中心運作的較小二級車輛上,并將貨物交付給最終客戶的過程[19]。Crainic等[20]首先提出兩級車輛路徑規(guī)劃問題(2E-VRP),設(shè)計了一個兩級貨運配送系統(tǒng),并對中轉(zhuǎn)站在兩級物流中的作用有了較為明確的闡述[21]。但對于2E-VRP的研究熱潮是從2016年才明確和開始的[22]。許多學(xué)者都證明了兩級配送聯(lián)動的方式有利于提高城市物流的效率。Thompson等[23]描述了如何將一個現(xiàn)有的城市配送網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€多級協(xié)同網(wǎng)絡(luò)以減少車輛行駛的距離,降低污染排放。

協(xié)同被認(rèn)為是解決兩級城配系統(tǒng)諸多負(fù)面影響的有力手段[8-9],協(xié)同運輸是一種承運商通過合作來提高運作效率并降低成本的方式。承運商通過合作從規(guī)模經(jīng)濟中受益[22],但協(xié)同的參與者往往是同一市場的競爭者[8-10]。Hingley 等[25]發(fā)現(xiàn),協(xié)同的主要障礙是由零售利益相關(guān)者之間的權(quán)力游戲造成的,這種權(quán)力游戲阻礙了橫向合作,而不管成本或其他收益如何。Guo等[12]為實時轉(zhuǎn)運網(wǎng)絡(luò)中的全渠道按需物流開發(fā)了一種支持拍賣的協(xié)作路由機制。Kelly等[26]提出了既考慮承運商長期決策(運價)又考慮貨主長期決策(運力采購量)和現(xiàn)貨市場補充采購決策的Stackelberg博弈模型,為海運業(yè)務(wù)提出了諸多建議。

由上述文獻可知,學(xué)術(shù)界對于城市物流的研究,多從承運商視角且強調(diào)物流資源的協(xié)同,即車輛和路線之間的協(xié)同。也有少部分研究從貨主的角度探究物流資源的共享協(xié)同,但未曾有學(xué)者在兩級城市物流背景下同時探究貨主和承運商的協(xié)同問題。

1.2 物流運力拍賣研究

基于拍賣的城市物流研究可以總結(jié)為貨主與承運商之間的訂單分配和定價以及承運商之間的訂單再分配和共享[12]。Figliozzi等[27]提出了一個基于拍賣的框架,在動態(tài)環(huán)境中將貨運工作從貨主分配給承運商,以解決卡車裝載和交付問題。在此框架基礎(chǔ)上,討論了對時間敏感的整車運輸?shù)囊幌盗袛U展問題,包括使用順序拍賣的最佳分配策略。Mes等[28]通過一個多代理拍賣系統(tǒng)構(gòu)建取貨和送貨的實時調(diào)度,在該系統(tǒng)中貨主和車輛代理使用利潤最大化策略。Zhu 等[14]在5G 蜂窩網(wǎng)絡(luò)虛擬化研究中,設(shè)計了一種雙層組合拍賣機制,實現(xiàn)了資源的有效配置目標(biāo)。在上層拍賣中,拍賣標(biāo)的物為網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,賣方和拍賣師是網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施提供者,競拍者是虛擬網(wǎng)絡(luò)運營商;在下層拍賣中,拍賣標(biāo)的物為5G 信道,賣方為虛擬網(wǎng)絡(luò)運營商,競拍人為訂閱的用戶。Morcos等[29]和Shi等[30]也分別應(yīng)用雙層拍賣模型對網(wǎng)絡(luò)虛擬化進行研究。同樣地,城市快消品的分銷也具有類似5G 蜂窩網(wǎng)絡(luò)虛擬化資源管理的特性,在快消品的多級分銷系統(tǒng)中,貨主多個SKU 的庫存管理權(quán)力需要分配給經(jīng)銷商,同時多級分銷還涉及運輸訂單承運[11]。因此,本文考慮設(shè)計有效的雙層拍賣機制應(yīng)用于城市快消品的多級分銷體系。

在城市物流中的拍賣算法研究方面,Feng等[31]引入了一個反向拍賣框架來模擬平臺和智能手機之間的交互,嚴(yán)格地證明了確定最優(yōu)中標(biāo)價是NP-hard問題。Shin等[32]設(shè)計了一種基于拍賣的無人機多機群充電時間控制機制。該研究對充電時段進行拍賣。Tsaousoglou 等[33]提出了一個基于Ausubel的鎖定拍賣機制和交互協(xié)議,證明既保證效率又保證用戶的真實參與。該結(jié)果證實了預(yù)期特性達(dá)成,同時表明,在參與者不是特別靈活的市場中真實性變得更加重要。Ehsanfar等[34]研究并開發(fā)了適配于分布式計算聯(lián)邦網(wǎng)絡(luò)的多種拍賣算法,包括4種反向競價和雙面拍賣:①首價拍賣;② 順序非線性定價拍賣;③最小最大定價拍賣;④ 平衡的最大化封閉式定價拍賣。

拍賣作為一種有效率的交易方式,在交易過程中無須透露過多信息[10-13],已經(jīng)有大量學(xué)者將拍賣應(yīng)用于物流領(lǐng)域,但是現(xiàn)有的物流拍賣研究多是單層拍賣。雙層拍賣相關(guān)研究仍局限于網(wǎng)絡(luò)資源分配領(lǐng)域的應(yīng)用,雖然已經(jīng)被證明是一種高效的資源配置方法,但是目前還沒有學(xué)者將其應(yīng)用在物流領(lǐng)域。在拍賣算法研究領(lǐng)域,雖然存在一些在多項式時間內(nèi)運行的近似拍賣機制,但這些機制的解決方案質(zhì)量很低,無法以高質(zhì)量的方案解決現(xiàn)實物流作業(yè)中的大規(guī)模問題,且同時滿足激勵相容[35-36]。

1.3 研究動態(tài)評述

由上述研究現(xiàn)狀可知,大量學(xué)者在城市物流領(lǐng)域有了較為深入的研究,且已經(jīng)有學(xué)者應(yīng)用拍賣和各類算法于物流領(lǐng)域以提升物流資源配置效率。但是:

(1) 鮮有學(xué)者關(guān)注兩級城市物流背景下商流和物流的雙融合協(xié)同研究,不曾有學(xué)者將雙層拍賣應(yīng)用于城市快消品的多加盟商多級分銷體系。

(2) 缺乏同時考慮并集成2E-CVRP路徑規(guī)劃算法、O-VCG 的勝者決定算法且在多項式時間內(nèi)高效求解并運行的雙層拍賣機制。

(3) 以高質(zhì)量的方案解決兩級城市物流領(lǐng)域的大規(guī)模現(xiàn)實問題,并且可以滿足激勵相容占優(yōu)策略、社會福利最大化的相關(guān)研究少有學(xué)者關(guān)注。

2 機制描述與模型構(gòu)建

圖1 數(shù)字經(jīng)銷平臺統(tǒng)采共配雙層拍賣機制運作模式

2.1 經(jīng)銷商與承運商成本模型構(gòu)建

對于每個承運商c,在每個周期拍賣結(jié)束后需要對獲取的兩級運輸訂單提供物流服務(wù)。由于承運商可能原本擁有一定初始訂單,這是核算邊際成本Ec的依據(jù),初始訂單的不同決定了承運商競拍策略差異,故對于承運商c而言,當(dāng)前訂單池Oc除了拍賣贏得的訂單組合,還包括原本擁有的訂單組合。參考一般VRP 模型,每個承運商的成本主要取決于兩級城配成本。

2.1.1 假設(shè) 結(jié)合兩級城配實際業(yè)務(wù)場景做出如下假設(shè):

(1) 雙層拍賣的交易過程是非常迅速的,相對于運輸時間而言可以忽略不計。

(2) 一級物流采用貨車補貨,二級物流采用騎手配送。

(3) 忽略車輛裝卸貨時間和等待時間。

(4) 道路沒有任何意外狀況發(fā)生,運輸車輛不會在運輸過程中發(fā)生故障。

2.1.2 成本模型 基于上述假設(shè),對于承運商,本文構(gòu)建了一個以最小化總運輸成本Fc為目標(biāo)的模型。承運商拍賣成本模型參數(shù)及其含義如下:

集合

NS——平臺商集拼倉的集合,NS={1,2,…,m}

NR——經(jīng)銷商門店的集合,NR={m+1,m+2,…,m+h}

Ncr——末端客戶的集合,Ncr={m +h+1,m+h+2,…,m+h+n}

N1——Tier 1節(jié)點的集合,N1=NS∪NR

N2——Tier 2節(jié)點的集合,N2=NR∪Ncr

Ks——承運商在一級物流中支配的車輛集合,s∈Ns,Ks={1,2,…,ks}

Kr——承運商在二級物流中支配的車輛集合,r∈Nr,Kr={1,2,…,kr}

U(·)——Us、Ur分別表示Tier 1和Tier 2訂單SKU

集合

參數(shù)

dij——節(jié)點i、j之間的距離

c1——Tier 1的單位距離運輸成本

c2——Tier 2的單位距離運輸成本

f——Tier 1車輛的發(fā)車固定成本

M1——Tier 1車輛的車容,默認(rèn)1 500

M2——Tier 2車輛的車容,默認(rèn)50

Hru(·)——經(jīng)銷商每個SKU 的單位庫存成本

中間變量

Lijk——從節(jié)點i～j之間車輛k所載的貨物

決策變量

xijk——車輛k從節(jié)點i～j=1,否則=0,k∈Ks,i,j∈N1

yijk——車輛k從節(jié)點i～j=1,否則=0,k∈Kr,i,j∈N2

zrk——車輛k為經(jīng)銷商r送貨=1,否則=0,r∈NR,k∈Ks

zik——車輛k為客戶i送貨=1,否則=0,k∈Kr,i∈Ncr

單個承運商c的運輸總成本包含一級物流發(fā)車成本、兩級物流運輸成本,即:

其中:約束式(2)表示所規(guī)劃VRP 的訂單必須是屬于自己的訂單;式(3)、(4)表示任意一輛車只能執(zhí)行一次運輸任務(wù);式(5)、(6)表示任何車輛在倉庫裝貨量都不超過其核定載貨量;式(7)表示任意車輛經(jīng)過節(jié)點時卸貨的數(shù)量應(yīng)滿足其需求量;式(8)、(9)為貨量限制和補貨限制,表示一級物流中運輸?shù)挠唵尾怀^管理權(quán)的范疇,所有二級物流中的運輸需求不超過總持有量。

經(jīng)測算，機組90%THA、75%THA和50%THA負(fù)荷工況鍋爐給水溫度分別提高6 ℃、12.1 ℃和18.1 ℃；汽輪機熱耗下降5、13和44 kJ/kWh；鍋爐排煙溫度升高1.5、3和5 ℃，鍋爐效率下降0.05%、0.15%和0.25%。汽輪機回?zé)嵯到y(tǒng)優(yōu)化后，各負(fù)荷工況鍋爐脫硝裝置入口煙氣溫度提升至310 ℃以上，有利于部分負(fù)荷工況脫硝系統(tǒng)的安全運行[16]，確保SCR脫硝裝置在全負(fù)荷范圍內(nèi)處于催化劑的高效區(qū)運行。

經(jīng)銷商r的成本包括自身倉庫內(nèi)貨物的庫存成本、贏得平臺商庫存所支付的拍賣費用以及向承運商支付的物流服務(wù)費用。因此,本文建立如下經(jīng)銷商r的成本模型:

2.2 雙層拍賣勝者決定機制

理性的參與者需要以自身效用最大化為目標(biāo)。本節(jié)探討經(jīng)銷商和承運商在雙層拍賣場景中的競標(biāo)策略和出價策略,介紹雙層拍賣的WDP 機制以及對機制可行性的證明。

2.2.1 上層組合拍賣的勝者決定 已知經(jīng)銷商r向上層拍賣平臺投標(biāo)的標(biāo)的物為對于每個經(jīng)銷商r都有一個估值函數(shù)Vr,表示其對標(biāo)的物的效用,對于未中標(biāo)的標(biāo)的物本文認(rèn)為效用無窮大。假設(shè)每個經(jīng)銷商都是理性的且具有自我意識,即經(jīng)銷商為了實現(xiàn)自身效用最大化而參與拍賣。假設(shè)經(jīng)銷商r在上層拍賣中具有一個擬線性效用函數(shù),表示經(jīng)銷商r以Pr價格獲取標(biāo)的物所得到的效用,其中,τup表示若為0利潤,則經(jīng)銷商r愿意投注在上層拍賣中的預(yù)算占總收益的比重。假設(shè)平臺商以γs(公共知識)成本提供貨物,則平臺商s的擬線性效用為

式中:xr=1表示經(jīng)銷商r贏得標(biāo)的物表示未中標(biāo)。并且,由于庫存成本不論貨物儲存在何處,都是由經(jīng)銷商承擔(dān),所以上層拍賣可以忽略。

綜上所述,上層拍賣的WDP模型可以總結(jié)為:

2.2.2 下層組合拍賣的勝者決定 同理,對于每一個承運商c向下層拍賣平臺投標(biāo)Bc=[Pc,qc],且都有一個估值函數(shù)Vc。假設(shè)承運商c具有一個擬線性效用函數(shù),經(jīng)銷商的收益函數(shù)αr為公共知識,則經(jīng)銷商r在下層拍賣中具有擬線性效用函數(shù),即

其中,τlow為下層拍賣的預(yù)算比重,則總效用為

yrc=1表示經(jīng)銷商r與承運商c有交易,反之則無交易。綜上所述,下層拍賣的WDP 模型可以總結(jié)為:

2.3 基于單邊VCG 拍賣的雙層拍賣機制證明

根據(jù)VCG 的規(guī)則,一個代理人的效用是由其對全社會的邊際貢獻決定的。假設(shè)最大的社會福利為Π(I),無代理人i的最大社會福利為Π(Ii),則代理人i的邊際貢獻為Π(I)-Π(Ii)。因此設(shè)定以下定義。

如果平臺商的效用是負(fù)數(shù)Vs<0,則交易失敗。

定義2下層O-VCG 拍賣的收益如下:①經(jīng)銷商公布其待運輸貨品的價值函數(shù)αr;② 每個承運商c向平臺上傳密封的成本函數(shù)Fc;③平臺解決

為了證明兩層拍賣的性能,在此引入事后納什均衡(一種弱占優(yōu)策略)。

定義3對于經(jīng)銷商r,如果假設(shè)其他經(jīng)銷商在NR{r}中真實投標(biāo),則經(jīng)銷商r通過真實投標(biāo)可以使其效用最大化;對于承運商c,如果假設(shè)其他承運商在NC{c}中真實投標(biāo),則承運商c通過真實投標(biāo)可以使其效用最大化。因此,在兩層O-VCG 拍賣中,真實的投標(biāo)都是事后納什均衡。

在O-VCG拍賣中,每一個承運商/經(jīng)銷商會根據(jù)其他承運商/經(jīng)銷商的意圖和策略來最大化自己的效用,因此,事后納什均衡也是一種貝葉斯納什均衡。

推理1雙層O-VCG 拍賣是激勵相容的(真實投標(biāo)是一個事后納什均衡)。

證明

(1) 上層拍賣中,如果每個經(jīng)銷商r都以αr投標(biāo),則其都需要支付VCG 付款

與Π(NR)為有效分配的實事相違背,因此,假設(shè)A 不成立,上層拍賣推理得證。

(2) 下層拍賣中,如果每個承運商c都以Fc投標(biāo),則分銷商需要支付VCG 價格

同理,假設(shè)B 不成立,下層拍賣推理得證。推理1表明,不論其他投標(biāo)人的投標(biāo)策略如何,每個經(jīng)銷商/承運商都會以真實的信息投標(biāo)。

推理2雙層O-VCG 拍賣具有分配效率、預(yù)算平衡和個人理性。

證明根據(jù)Xu等[37]的研究:

(1) 有效分配。平臺根據(jù)投標(biāo)人的投標(biāo)組合以及WDP模型最大化整個系統(tǒng)的總效用,推理1證明了經(jīng)銷商/承運商會根據(jù)真實情況投標(biāo),即易知在所有投標(biāo)人真實出價的情況下,拍賣會最大化社會福利,有效分配得證。

推理2表明,兩級城市物流中的雙層O-VCG拍賣是有效的,該機制不僅具有較好的分配效率,并且每個投標(biāo)人都可以通過拍賣獲得非負(fù)效用。

3 算法框架及案例分析

3.1 基于雙層拍賣的統(tǒng)采共配算法框架

采用3個算法形成算法集成框架,包括經(jīng)銷商根據(jù)時間序列(加權(quán)ARIMA)算法預(yù)測需求量,承運商根據(jù)基于高德API實施路徑數(shù)據(jù)的混合退火算法求解2E-CVRP問題,輸出運輸距離、路線和成本作為投標(biāo)和履約的依據(jù),平臺采用CPLEX 求解雙層拍賣分配(WDP)問題,如圖2所示。其中,模擬退火算法是一種來源于固體退火原理的概率算法,本文設(shè)置算法初始溫度為最大偏差值的20倍,采用2-opt法對初始解進行2 000次加熱,溫度下降速率為0.99,終止溫度為0.01,內(nèi)循環(huán)次數(shù)為4 000次。同時,通過調(diào)用高德API實時路況數(shù)據(jù)的方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)路徑規(guī)劃中的直線距離,從而保障數(shù)據(jù)更符合實際需求。

圖2 基于雙層拍賣的數(shù)字經(jīng)銷平臺統(tǒng)采共配算法邏輯

圖2中,雙層拍賣和路徑規(guī)劃相互影響。一方面,由于經(jīng)銷商庫存限制,拍賣結(jié)果會影響運輸需求的分布情況,繼而影響路徑規(guī)劃;另一方面,承運人需要以路徑規(guī)劃(2E-CVRP)的結(jié)果作為下層拍賣投標(biāo)的依據(jù),即路徑規(guī)劃結(jié)果會影響下層拍賣承運商的投標(biāo)組合和投標(biāo)價格形成。

3.2 基于大型藥企真實數(shù)據(jù)的仿真模擬實驗

藥品集中采購是我國醫(yī)改深化的必由之路[38]。如圖3所示,基于某全球最大的醫(yī)藥流通集團2022年6月某日的實際業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)(1個供貨總倉、5個經(jīng)銷商、20個門店以及714個末端客戶),通過設(shè)置對比實驗,分析采用數(shù)字經(jīng)銷平臺統(tǒng)采共配雙層拍賣機制相比于現(xiàn)有模式的社會福利、物流成本等指標(biāo)變化。該藥企在上海原本的物流模式如圖4所示,每個經(jīng)銷商需要自己負(fù)責(zé)藥品采購和兩級物流運輸,運輸模式通常為高成本的點對點運輸。

圖3 業(yè)務(wù)及客戶分布拓?fù)鋱D

圖4 原業(yè)務(wù)模式物流拓?fù)鋱D

3.3 實驗結(jié)果分析

在下層拍賣中(見表2),承運商投標(biāo)組合qc和投標(biāo)價格Pc受自身承運條件(初始)影響。一方面,承運商會選擇與初始訂單臨近的訂單組合(否則Ec較高,見表3);另一方面,承運商可以犧牲初始訂單的收益從而具備更強的價格優(yōu)勢。因此,下層拍賣中擁有初始訂單的承運商贏得了最終訂單(如承運商1～4),而不具備優(yōu)勢的承運商容易落標(biāo)(如承運商6～8)。

表1 上層拍賣投標(biāo)成交

表2 下層拍賣投標(biāo)成交

表3 承運商兩級城配成本對比

雙層拍賣中各參與方效用變化如表4所示?；陔p層拍賣的數(shù)字經(jīng)銷統(tǒng)采共配機制對比原模式可以提高10.3%的總社會效用,平臺商收益提高8.8%,經(jīng)銷商利潤至少提高17.3%,承運商成本下降63.5%。

表4 數(shù)字經(jīng)銷平臺統(tǒng)采共配雙層拍賣機制實行前后收益成本對照

其中,對于平臺商而言,雖然上層拍賣經(jīng)銷商的投標(biāo)價格降低了,但樂觀的預(yù)測結(jié)果Dr增加了經(jīng)銷商的采購量,從而使得上層拍賣的總交易量和平臺商的利潤都增高。對于經(jīng)銷商而言,一方面,上層拍賣的投標(biāo)價格未增加采購成本;另一方面,下層拍賣承運商成本的下降(投標(biāo)價下降),降低了運輸成本。對于承運商而言,一方面,下層拍賣實現(xiàn)兩級物流信息共享;另一方面,2E-CVRP 合理規(guī)劃運輸路線,改變舊經(jīng)銷物流割裂模式為統(tǒng)一運輸規(guī)劃,降低物流資源浪費和總運輸距離,也為承運商出價策略提供依據(jù)。對于社會福利而言,短期內(nèi)銷售總額未發(fā)生變化,社會福利的增加主要來源于下層拍賣將運輸訂單共配產(chǎn)生的規(guī)模效應(yīng)。由圖4可見,原本5個經(jīng)銷商各自管理5條供應(yīng)鏈,且二級物流模式為高成本的點對點運輸模式,需要大量資源和人力。相比新經(jīng)銷統(tǒng)采共配模式僅需2條運輸路線,兩級物流優(yōu)化為成本更低的串點運輸(見圖5)。

圖5 統(tǒng)采共配物流拓?fù)鋱D

綜上可知,根據(jù)仿真模擬,基于雙層拍賣的數(shù)字經(jīng)銷統(tǒng)采共配機制具有良好的社會效益,關(guān)鍵管理洞見包括:①上層拍賣可以在經(jīng)銷商之間以合理的價格有效分配貨權(quán),經(jīng)銷商無需向競爭者透露關(guān)鍵信息也能達(dá)到合作共贏的目的。② 下層拍賣可以在承運商之間以合理價格高效分配運單,承運商無需向競爭者透露關(guān)鍵信息也能獲取具有承運優(yōu)勢的訂單組合。并且下層拍賣優(yōu)化了物流運單的承運關(guān)系,通過組合競拍的方式體現(xiàn)了物流運輸?shù)囊?guī)模經(jīng)濟效益,從而降低了全社會的總物流成本。

4 結(jié)語

本文首先提出一種旨在實現(xiàn)“統(tǒng)一大市場”統(tǒng)籌管理傳統(tǒng)經(jīng)銷渠道中零散的貨物、物流資源和運力,實現(xiàn)在一個數(shù)字經(jīng)銷平臺中完成商品采購和運力履約的新運作模式。引入O-VCG 拍賣和事后納什均衡理論,設(shè)計基于雙層拍賣的數(shù)字經(jīng)銷平臺統(tǒng)采共配新機制,證明雙層拍賣符合弱占優(yōu)均衡,即激勵相容、預(yù)算平衡、個人理性和有效分配。通過實際業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)仿真證明該機制可以降低社會物流成本、提高經(jīng)銷商收益、合理分配貨物并決定交易價格,提高全社會總效益。該機制適用于依托經(jīng)銷體系的快消品采購和運輸業(yè)務(wù),為行業(yè)提供了一套新的采購和物流一體化策略,為面向數(shù)字零售的城市物流研究提供了新的研究范式。

本文存在一定局限。目前雖已證明該機制符合占優(yōu)策略且具有良好的社會效益,但關(guān)于經(jīng)銷商和承運商在投標(biāo)決策時的關(guān)鍵策略博弈以及影響投標(biāo)策略的關(guān)鍵因素、客戶對于時效需求、動態(tài)滾動周期下考慮多貨主協(xié)同的雙層拍賣機制分析等還未深入研究。