在不确定性环境下构建航运供应链的自动识别系统

《Ocean & Coastal Management》：Automatic identification system construction of shipping supply chain under uncertainty

航运供应链信息透明度与AIS策略选择研究基于博弈论模型，分析不确定性、竞争强度及市场扩张对AIS策略的影响，发现竞争加剧和不确定性降低策略采用意愿，而市场扩张提升信息透明度，促进AIS实施，并提出缓解博弈困境的优化路径。

　　

何一萌|王华|王翠翠

西安财经大学管理学院，陕西，710100，中国

摘要

在信息化和智能化的背景下，航运供应链的运营效率和服务质量面临着严峻的挑战。如何通过信息化发展来应对这些挑战并满足消费者的数字化需求已成为航运供应链中的一个热点话题。因此，我们采用竞争模型框架探讨了航运公司的自动识别系统（AIS）建设策略，并分析了不同策略下的均衡结果和社会福利。研究发现，竞争强度、不确定性和市场扩张显著影响了航运公司的AIS策略选择。市场竞争加剧和不确定性增加使得航运公司不太可能选择AIS策略；相反，较高的市场扩张和消费者信息偏好有助于提高信息透明度，从而鼓励航运公司实施AIS策略。然而，竞争降低了航运公司进行AIS投资的可行性，这可能会使它们陷入囚徒困境。此外，消费者偏好、市场扩张和竞争加剧进一步增加了这种困境的风险。另一方面，不确定性减少了航运公司陷入囚徒困境的可能性。当额外的固定成本和市场扩张结合时，使用AIS策略的航运公司能够实现最佳的社会福利。面对高不确定性和高竞争环境，航运公司可能会选择更为保守或互利的策略。

引言

由于地缘政治不稳定、环境挑战和经济动荡的交织，全球供应链的格局变得越来越不稳定。这些相互叠加的危机创造了一个复杂且不确定的环境，影响了运输的可靠性、航运能力和对货运服务的需求。全球供应链的复杂性使得航运业对不确定性更加脆弱。由于禁运或健康法规，许多港口暂时关闭，导致航运延误和货物积压。虽然全球经济已经开始复苏，但航运公司仍面临供应波动和市场波动的不确定性。马士基最近对2000多家欧洲航运公司的调查显示，这些风险因经济不稳定和额外的地缘政治紧张局势而进一步加剧，形成了一个加剧全球供应链不确定性的反馈循环。

这些风险的复杂相互作用对航运业产生了重大影响。例如，由于全球航运网络的持续压力，航班准点的可靠性受到了影响。根据Sea-Intelligence的数据，2024年的全球航班时间可靠性在50%到55%之间，而2020年之前这一比例为70%到85%，显示出显著的波动性¹（图1）。

在2023年相对稳定之后，2024年海运费率再次飙升（图2），这是由多种因素驱动的。随着潜在的贸易关税增加，海运费率可能会保持波动，这将使航运市场的短期供需预测变得更加复杂²。这种不确定性导致延误，增加了运输成本，并削弱了企业制定计划的能力。

为了应对航运供应链的持续波动，ExFreight通过提供一个实时连接托运人和全球承运人的数字平台来简化货运整合。该平台支持国内和国际运输，使公司能够即时生成报价，比较承运人表现，并利用覆盖150多个国家的门到门LTL和LCL服务³。此外，AIS技术通过提供船舶位置和速度的实时数据，提高了海上安全性，改善了导航效率，并优化了航运运营。通过实时数据交换，可以制定具有竞争力的货运费率，从而更准确地预测供需情况。这些技术能够分析复杂的数据集，预见潜在问题（如货物处理不足和市场需求波动），并提出最佳的路线和定价方案。例如，《Transport 2040》报告中的案例研究表明，基于AIS的路线优化显著提高了可靠性和准时性能⁴。此外，实时AIS数据和先进分析的可用性推动了动态定价策略的发展，使得定价更加准确，能够反映任何给定时刻航运服务的市场状况，从而减轻供应不确定性。值得注意的是，虽然区块链和AIS都具备信息透明度和信息可用性的特点，但这些特性并非区块链所独有（见表1）。AIS也通过数据整合和知识生成增强了信息透明度和可用性。因此，本研究强调了AIS的信息透明度和可用性特征，但并未混淆AIS和区块链的概念，而是突出了AIS在信息管理中的独特价值。

这些动态凸显了航运业采取适应性策略的必要性。为了提高运营灵活性和信息透明度，在航运中采用灵活的路线并快速调整航程以应对市场需求，同时减轻供应不确定性，自动识别系统（AIS）已成为应对当前和未来供应中断的关键选择。基于这些研究动机，一个实际问题自然浮现：航运公司在面对供应不确定性时是否应该实施AIS策略，这成为一个值得深入讨论的话题。

基于上述动机，本文重点探讨了竞争环境下航运公司的AIS策略选择。具体来说，我们探讨了以下问题：（1）在竞争环境下，航运公司是否应该采用AIS策略，以及AIS策略是否有助于航运公司应对不确定性并获取最佳利润？（2）在不确定性、竞争水平和市场扩张的共同影响下，航运公司的AIS策略的均衡结果是什么？（3）AIS策略如何影响社会福利，以及它是否能够缓解航运公司的选择困境？

我们通过博弈论方法构建了一个竞争环境下的航运供应链模型，以解决上述问题。我们系统地探讨了两种航运公司在不同情景下的AIS选择策略。此外，我们分析了不同情景下航运公司的均衡结果，并研究了AIS投资成本、市场竞争和市场扩张对航运公司在不确定性下的均衡决策的影响。然后，我们基于不同情景下的结果，研究了不确定性水平和竞争水平对航运公司AIS策略选择的协同效应。最后，我们分析了不同AIS策略下的社会福利以及如何减轻不确定性。

本文的研究贡献如下：首先，我们主要探讨了不确定性和竞争对航运公司在不同情景下AIS策略选择的影响，而一些文献并未涉及不确定性问题，尤其是供应不确定性。其次，我们分析了不确定性、竞争和市场扩张对航运公司AIS策略的综合影响，这是现有文献中较少涉及的视角。第三，我们深入分析了竞争水平、市场扩张和不确定性对不同情景下社会福利和利益相关者的影响，并讨论了如何缓解企业的囚徒困境。最后，我们发现不确定性并不总是产生负面影响，这一结果与某些文献中的发现不同（即，不确定性降低了航运公司陷入囚徒困境的可能性）。

章节片段

文献综述

本节包括与信息技术建设、航运供应链和不确定性相关的文献，这也是本文的主要研究领域。

模型

在航运物流中，物流公司之间存在竞争和合作关系。我们考虑了一个由两家竞争性的航运物流公司组成的供应链，它们共同服务于消费者市场。在竞争模型中，航运公司提供可替代的航运服务以争夺市场份额。加剧这一挑战的是供应链中的信息缺口，这可能导致航运公司失去时间、生产力下降、利润率侵蚀、价格下降等问题

结果

我们探讨了在供应不确定性下的航运供应链的AIS策略，并分析了不同AIS策略下的均衡结果（情景II、情景IN/IN和情景NN）。航运公司在供应不确定性下确定价格和供应量，并最大化利润。我们首先讨论基本模型，即情景NN。在这种情景下，所有航运公司都决定不实施AIS，以提高物流透明度和信息水平。

分析

根据航运公司在不同AIS策略下的最优决策，我们研究了各个参数变化对航运公司的影响。然后，我们分析了航运公司的AIS实施策略，即航运公司是否应该实施AIS策略。最后，我们探讨了AIS策略实施对消费者剩余和航运公司社会福利的影响。

引理1

比较航运业的信息化水平

数值分析

根据航运公司的均衡结果，我们强调了相关参数对不同AIS策略下最优决策的影响。我们进行了广泛的数值实验，以展示不同AIS策略下的均衡结果，从而获得管理洞察。此外，遵循Yu等人（2022年）和Wang等人（2023a年、2023b年）的研究，我们为相关参数分配了值

结论性评论

航运过程中的信息状况显著影响了供应链透明度的提高和航运企业运营效率的优化。此外，承运人和航运公司之间的网络关系和信息水平影响了物流企业的竞争优势。因此，竞争性的航运企业面临一个选择：是否建立自动识别系统，为托运人提供真实、防篡改的信息

CRediT作者贡献声明

何一萌：撰写——审稿与编辑、验证、资源获取、项目管理、方法论、正式分析、数据整理、概念化。王华：撰写——初稿撰写、可视化、验证、监督、软件开发、方法论、调查、资金获取、正式分析、概念化。王翠翠：撰写——审稿与编辑、可视化、监督、方法论、资金获取、正式分析、概念化。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文报告的工作。

致谢

作者感谢编辑和匿名审稿人的建设性评论，这些评论使本研究得到了显著改进。本研究得到了“天池英才计划”（BT-2025-TCYC-0168）、石河子大学高层次人才计划（RCSK202505）、陕西省自然科学基础研究计划项目（项目编号2025JC-YBQN-113）和山东省社会科学规划项目（项目编号24DGLJ31）的支持。