服务竞争与需求不确定下集装箱班轮公司的舱位共享策略研究

《Frontiers in Marine Science》：Slot sharing for container shipping liners under service competition and demand uncertainty

本文系统探讨了在需求不确定和服务竞争环境下，两家集装箱班轮公司（CSLs）的舱位共享策略。通过构建博弈论模型，比较了转移支付（transfer-payment）、收益共享（revenue-sharing）和成本共享（cost-sharing）三种典型协议对CSLs服务质量和利润的影响。研究发现，转移支付协议能带来最高利润但会削弱竞争导致服务质量下降；有趣的是，在服务竞争激烈且转移支付价格较低时，不共享舱位反而更有利。研究为航运企业在不确定市场中通过合作博弈优化舱位管理提供了重要理论依据和管理启示。

　　

研究背景与意义

在全球贸易高度依赖集装箱航运的背景下，班轮公司（CSLs）面临着需求波动加剧的挑战。近年来，苏伊士运河和巴拿马运河等关键通道的地缘政治紧张、气候变化以及去全球化趋势，都显著增加了航运市场需求的不确定性。在这种环境下，舱位共享成为航运企业应对供需失衡、提升运营效率的重要策略。然而，舱位共享协议的具体设计及其在服务竞争环境下的效果，尚需深入探讨。

文献综述

现有研究主要围绕三个方向展开：班轮航运收益管理、CSLs的竞争与合作机制，以及合约设计与协调机制。在收益管理方面，学者们多采用基于优化的方法研究舱位分配、容量控制和定价等微观运营问题。在CSLs合作方面，研究可分为战术运营层面（如舱位租赁、联合船队部署）和战略决策层面（如采用外生分成比例或合作博弈理论）。合约设计研究则探讨了各种协调机制在供应链中的应用。然而，现有文献缺乏在服务竞争和需求不确定条件下，对不同舱位共享协议进行系统比较的博弈论研究。

模型构建

研究考虑两家在同一航线上运营的CSLs，其舱位容量均为I，单位舱位边际成本为c，售价为p。两家公司通过不同的服务质量水平s_i进行竞争，服务质量成本为ks_i²。市场需求D_i为随机变量ε_i与确定性函数d_i(s_i, s_j)的乘积，其中d_i(s_i, s_j) = α + β(s_i - s_j)，β反映了服务竞争强度。

研究建立了序列博弈模型：首先CSLs决定是否达成舱位共享协议及具体形式；其次确定服务质量水平；最后市场需求实现，并根据协议进行舱位共享交易。未满足的需求将推迟到下一航运期并支付延迟补偿δ。

三种舱位共享协议比较

研究深入分析了三种典型共享协议：转移支付协议、收益共享协议和成本共享协议。

在转移支付协议下，舱位短缺的CSL可以以价格t向有剩余舱位的CSL购买舱位。收益共享协议采用Shapley值法分配联盟总收益，而成本共享协议则采用Shapley值法分摊空舱或超售带来的损失。

通过均衡分析发现，三种协议下的服务质量水平排序为：s^R ≥ s^C ≥ s^T，而利润排序则为：π_i^R ≤ π_i^C ≤ π_i^T。这一结果表明，转移支付协议能带来最高利润，但会导致最低的服务质量水平。这是因为在收益共享和成本共享协议下，CSLs不仅竞争市场需求，还竞争对联盟利润或共享成本的贡献，导致更激烈的竞争和更高的服务质量水平。

舱位共享与不共享策略选择

以最具代表性的转移支付协议为例，研究进一步探讨了CSLs是否应该达成舱位共享协议的关键问题。

研究发现，当转移支付价格t < (c + δ)/2时，达成转移支付协议会导致比不共享更高的服务质量水平；而当t > (c + δ)/2时，情况则相反。在利润方面，当t < (c + δ)/2且服务竞争强度β较高时，达成协议反而会使CSLs利润下降。这是因为低转移支付价格和高竞争强度会加剧服务竞争，导致服务成本上升超过舱位共享带来的风险缓解收益。

特别有趣的是，当t < (c + δ)/2且β低于特定阈值时，达成转移支付协议能够实现双赢，既提高服务质量又增加CSLs利润。这种情况下，舱位共享带来的需求不确定性处理收益足以补偿因竞争加剧而增加的服务成本。

研究还确定了最优转移支付价格为t* = c + δ，这一价格既能满足舱位共享约束，又能弱化CSLs间的竞争，同时帮助CSLs更好地应对需求不确定性，从而实现利润最大化。

数值实验与灵敏度分析

通过数值实验，研究考察了关键参数对CSLs利润的影响。当β=0（无服务竞争）时，三种共享协议均优于不共享 scenario，因为舱位共享可以缓解库存风险而不加剧市场竞争。

随着β增大，收益共享和成本共享协议下的竞争迅速加剧，利润在高β值时可能低于不共享 scenario。而在转移支付协议下，相对较高的转移价格可以抑制市场竞争，保持利润高于不共享 scenario。

延迟补偿成本δ的增加会使CSLs采取更谨慎的揽货策略，弱化市场竞争，降低服务质量水平，但可能提高利润。特别是对于收益共享协议，δ的增加会显著减弱原本激烈的市场竞争，带来利润的快速提升。

初始舱位容量I的增加会使CSLs更能满足货主需求，提高交易量和利润。但当容量超过一定阈值时，需求不确定性会导致空舱损失。舱位共享有助于缓解这些损失，使转移支付协议下的利润高于不共享 scenario。当容量超过各CSL的最大潜在市场需求(0.5)时，过剩舱位必然导致浪费，利润呈线性下降趋势。

研究结论与管理启示

本研究通过博弈论模型系统分析了在需求不确定和服务竞争环境下，CSLs的舱位共享策略。研究发现，转移支付协议是三种协议中最有利可图的舱位共享方案，但其以降低服务质量为代价。相比之下，收益共享和成本共享协议会引致更激烈的竞争，导致更高的服务质量但更低的利润。

关于是否共享舱位的决策，关键在于转移支付价格和服务竞争强度。低转移价格和高竞争强度可能使共享舱位不利于CSLs，而适度条件下可实现双赢。最优转移价格应等于单位舱位成本与延迟补偿成本之和。

这些发现为航运企业管理者在不确定市场环境下制定舱位共享策略提供了重要参考。特别是在当前航运市场面临高度不确定性的背景下，合理的舱位共享协议设计可以帮助企业平衡服务质量与利润目标，提升运营效率和市场竞争力。未来研究可考虑多期动态模型和更多实践中的舱位共享协议形式，以进一步丰富这一重要领域的研究成果。