需求不确定下的航运企业区块链投资时机决策研究

doi:10.16381/j.cnki.issn1003-207x.2022.2770

摘要/Abstract

摘要：

区块链技术因其独特优势，已成为推动航运业数字化转型的重要工具。然而，考虑到市场竞争以及货运需求不确定等因素，何时投资区块链成为了航运企业决策的难题。针对区块链在航运业的应用问题，以投资区块链前后航运企业间竞争形式的变化为切入点，构建了不同竞争场景下的时机决策模型。基于实物期权理论，探究了航运企业的区块链投资时机策略，并通过拓展分析验证了模型的鲁棒性。研究结果表明：在激烈价格竞争环境下，航运企业提前投资区块链的动力越强，服务竞争的作用效果则相反；面对不同的需求、技术和竞争环境，航运企业可以采取差异化的区块链投资时机策略；政府补贴可以为航运企业提前投资区块链提供动力，高额的运行成本则会阻碍区块链推广进程。

关键词: 区块链, 航运企业, 需求不确定, 投资时机, 实物期权理论

Abstract:

Blockchain is a distributed ledger technology， its decentralized， paperless， open， and transparent features can increase the trust among shipping companies and improve the efficiency of shipping business clearance， which is popular among modern shipping companies. At present， some shipping companies have already carried out the practice of blockchain， a typical example is the cooperation between shipping giant Maersk and IBM to improve the service level of the shipping business through blockchain. However， in the actual operation of shipping enterprises， due to the impact of geopolitics， COVID-19， technological change， climate change and other factors， there are many uncertainties in the global freight demand and the application of blockchain technology， especially in the face of fierce competition in the market， when to adopt blockchain has become a big problem troubling the operation of shipping companies. In this background， aiming at the application problem of blockchain in shipping companies， the change of competition form among shipping companies before and after the adoption of blockchain is taken as the entry point， the timing decision model is constructed under different competition scenarios， and uses real options theory to explore the investment timing strategy of blockchain for shipping companies under freightdemand uncertainty. In addition， we use numerical analysis to further explore the impact of different market and technological environments on the investment timing strategy of blockchain for shipping companies， and verify the robustness of the model through extended analysis. It shows that the stronger the incentive for shipping companies to invest blockchain early in a competitive price environment， and conversely， the weaker the incentive for shipping companies to invest blockchain early in a competitive service environment. Further discussion reveals that shipping companies can adopt differentiated blockchain investment timing strategies in the face of different demands， technologies as well as competitive environments. Then， the extended analysis reveals that government subsidies can provide incentives for shipping companies to invest blockchain in advance， while high operating costs can hinderthe blockchain promotion process. Finally， this paper provides forward policies and suggestions for governments and shipping companies to accelerate the application of blockchain technology from the perspectives of market competition， market demand， and technical environment.

Key words: blockchain, shipping companies, uncertain demand, investment timing, real option theory

中图分类号:

F272

武杰,刘家国. 需求不确定下的航运企业区块链投资时机决策研究[J]. 中国管理科学, 2023, 31(12): 163-174.

Jie WU,Jia-guo LIU. Research on Investment Timing Decision of Blockchain for Shipping Companies under Demand Uncertainty[J]. Chinese Journal of Management Science, 2023, 31(12): 163-174.

图/表 10

图1

表1

符号含义"

参数	含义	参数	含义
$a$	货运潜在需求	$r$	无风险利率
$p i$	货运单价	$α$	区块链投资成本变化率
$s i$	货运服务水平	$I$	区块链投资成本
$b$	货运价格竞争系数	$μ$	货运潜在需求漂移率
$β$	货运服务水平竞争系数	$σ$	货运潜在需求波动率
$θ$	区块链带来的额外服务水平	$E (a)$	货运潜在需求期望值
$T$	区块链采纳时机	$π i j z$	收益函数

表1

表2

时机决策的具体参数"

参数名称	参数符号	参数值	单位
货运潜在需求漂移率	$μ$	0.05	无
货运潜在需求波动率	$σ$	0.4	无
无风险利率	$r$	0.09	无
C₁的货运服务水平	$s 1$	1000	万TEU
C₂的货运服务水平	$s 2$	800	万TEU
区块链带来的额外服务水平	$θ$	400	万TEU
货运价格竞争系数	$b$	0.1	无
货运服务竞争系数	$β$	0.4	无
区块链投资成本变化率	$α$	-0.04	无
区块链投资成本	$I$	4×10⁶exp( $- 0.04 t$ )	万元
货运潜在需求的期望	$E (a)$	2350 $e x p (0.05 t)$	万TEU

表2

图2

图3

图4

图5

图6

图7

图8

参考文献 36

1	Wang Junjin， Liu Jiaguo， Wang Fan， et al. Blockchain technology for port logistics capability： exclusive or sharing［J］. Transportation Research Part B： Methodological， 2021， 149： 347-392.
2	李登峰，杜晓丽.监管参与业务审核流程的国际贸易物流区块链共识算法研究［J/OL］.中国管理科学：1-12［2023-03-28］.
	Li Dengfeng， Du Xiaoli.Study on blockchain consensus algorithm of international trade logistics under business audit process with the participation of regulators［J/OL］.Chinese Journal of Management Science：1-12［2023-03-28］.
3	Liu Jiaguo， Zhang Huimin， Zhen Lu. Blockchain technology in maritime supply chains： applications， architecture and challenges［J］. International Journal of Production Research， 2023，61（11）： 3547-3563.
4	Liu Jiaguo， Wang Junjin. Carrier alliance incentive analysis and coordination in a maritime transport chain based on service competition［J］. Transportation Research Part E： Logistics and Transportation Review， 2019， 128： 333-355.
5	赵慧达，刘家国，王军进，等.考虑区块链技术投资的港航供应链决策研究［J］.管理工程学报，2022，36（6）：117-128.
	Zhao Huida， Liu Jiaguo， Wang Junjing， et al. Research on investment strategy of shipping supply chain based on blockchain technology［J］. Journal of Industrial Engineering and Engineering Management，2022，36（6）：117-128.
6	Xin Xu， Liu Miaohui， Wang Xiaoli， et al. Investment strategy for blockchain technology in a shipping supply chain［J］. Ocean & Coastal Management， 2022， 226： 106263.
7	Zhong Huiling， Zhang Fa， Gu Yimiao. A Stackelberg game based two-stage framework to make decisions of freight rate for container shipping lines in the emerging blockchain-based market［J］. Transportation Research Part E： Logistics and Transportation Review， 2021， 149： 102303.
8	Czachorowski K， Solesvik M， Kondratenko Y. The application of blockchain technology in the maritime industry［C］//Green IT Engineering： Social，Business and Industrial Applications， Switzerland， Springer， 2019： 561-577.
9	Sarker S， Henningsson S， Jensen T， et al. The use of blockchain as a resource for combating corruption in global shipping： an interpretive case study［J］. Journal of Management Information Systems， 2021， 38（2）： 338-373.
10	Wang Shuqian， Zhen Lu， Xiao Liyang， et al. Data-driven intelligent port management based on blockchain ［J］. Asia-Pacific Journal of Operational Research， 2021， 38（3）： 2040017.
11	Tan A W K， Zhao Yifei， Halliday T. A blockchain model for less container load operations in China［J］. International Journal of Information Systems and Supply Chain Management， 2018， 11（2）： 39-53.
12	Howson P. Building trust and equity in marine conservation and fisheries supply chain management with blockchain［J］. Marine Policy， 2020， 115： 103873.
13	Yoon J， Talluri S， Yildiz H， et al. The value of Blockchain technology implementation in international trades under demand volatility risk［J］. International Journal of Production Research， 2020， 58（7）： 2163-2183.
14	Kumar A， Liu R， Shan Z. Is blockchain a silver bullet for supply chain management？ Technical challenges and research opportunities［J］. Decision Sciences， 2020， 51（1）： 8-37.
15	Boomsma T K， Meade N， Fleten S E. Renewable energy investments under different support schemes：a real options approach［J］. European Journal of Operational Research，2012， 220（1）：225-237.
16	Abadie L M， Chamorro J M. European CO2 prices and carbon capture investments［J］. Energy Economics， 2008， 30（6）： 2992-3015.
17	王喜平，郄少媛.碳交易机制下供应链CCS投资时机研究［J］.管理工程学报，2020，34（2）： 124-130.
	Wang Xiping， Shaoyuan Qie. Research on the timing of CCS investment in supply chain under carbon emission trading［J］.Journal of Industrial Engineering and Engineering Management，2020， 34（2）：124-130.
18	Barbosa L， Rodrigues A， Sardinha A. Optimal price subsidies under uncertainty［J］. European Journal of Operational Research， 2022， 303（1）： 471-479.
19	曹先磊.碳交易机制下造林碳汇项目投资时机与投资期权价值分析［J］.资源科学，2020，42（5）：825-839.
	Cao Xianlei. Investment timing and option value of afforestation carbon sequestration project under carbon trading mechanism［J］. Resources Science， 2020， 42（5）： 825-839.
20	Ma Yiju， Swandi K， Chapman A C， et al. Multi-stage compound real options valuation in residential PV-Battery investment［J］. Energy， 2020， 191： 116537.
21	王玲，张金锁，邹绍辉.序列投资下的石油勘探投资最优时机选择［J］.中国管理科学，2020， 28（10）：54-64.
	Wang Ling， Zhang Jinsuo， Zou Shaohui. The optimal investment timing of petroleum resources exploration based on sequential investment theory［J］.Chinese Journal of Management Science， 2020，28（10）：54-64.
22	Lu J C， Tsao Y C， Charoensiriwath C. Competition under manufacturer service and retail price［J］. Economic modeling， 2011， 28（3）： 1256 -1264.
23	Huang Song， Yang Chao， Zhang Xi. Pricing and production decisions in dual-channel supply chains with demand disruptions［J］. Computers & Industrial Engineering， 2012， 62（1）： 70-83.
24	Zheng Shiyuan， Jiang Changmin， Fu Xiaowen， et al. Subsidies for green technology adoption under uncertain demand and incomplete information［J］. Omega， 2022： 102675.
25	Zheng Shiyuan， Chen Shun. Fleet replacement decisions under demand and fuel price uncertainties［J］. Transportation Research Part D： Transport and Environment， 2018， 60： 153-173.
26	Harrison G P， Piccolo A， Siano P， et al. Hybrid GA and OPF evaluation of network capacity for distributed generation connections［J］. Electric Power Systems Research， 2008， 78（3）： 392-398.
27	Walsh D M， O'Sullivan K， Lee W T， et al. When to invest in carbon capture and storage technology： a mathematical model［J］. Energy Economics， 2014， 42： 219-225.
28	Dixit A. Entry and exit decisions under uncertainty［J］. Journal of Political Economy， 1989， 97（3）： 620-638.
29	吴明华.区块链正向航运业大步走来［J］.航海，2018（2）：3-5.
	Wu Minghua. Blockchain is coming to the shipping industry［J］. Navigation，2018（2）：3-5.
30	徐亦宁.从“区块链香蕉”看智慧物流［J］.中国远洋海运，2018（6）：30-31.
	Xu Yining. Smart logistics from the perspective of “blockchain banana”［J］.Maritime China，2018（6）： 30-31.
31	Zheng Wei， Li Bo， Song Dongping. The optimal green strategies for competitive ocean carriers under potential regulation［J］. European Journal of Operational Research， 2022， 303（2）： 840-856.
32	张来武.科技创新驱动经济发展方式转变［J］.中国软科学，2011（12）：1-5.
	Zhang Laiwu. Scientific and technical innovation drives the transition of economic development mode［J］. China Soft Science，2011（12）：1-5.
33	Rau P， Spinler S. Investment into container shipping capacity： a real options approach in oligopolistic competition［J］. Transportation Research Part E： Logistics and Transportation Review， 2016， 93： 130-147.
34	刘家国，徐文力，孙瑞.基于服务竞争的航运供应链的纵向整合决策［J］.运筹与管理，2021， 30（6）：55-62.
	Liu Jiaguo， Xu Wenli， Sun Rui. Vertical integration of shipping supply chain under service competition［J］. Operations Research and Management Science，2021，30（6）：55-62.
35	《中国经济信息》综合.部分城市区块链政策汇总［J］.中国经济信息，2018（10）：60-61.
	《China Economic Information》Comprehensive. Summary of some cities' blockchain policies［J］. China Economic Information，2018（10）： 60-61.
36	搜狐网.区块链成本有多高？一个直观的计算［EB/OL］.［2019-07-12］..
	Sohu. How expensive is blockchain？ An intuitive calculation［EB/OL］.［2019-07-12］..

[1]	梁喜, 肖金凤. 基于区块链和消费者敏感的双渠道供应链定价与渠道选择[J]. 中国管理科学, 2023, 31(5): 29-38.
[2]	吉清凯, 张凤麟, 方刚, 胡祥培. 零售供应链中的区块链参与决策与产品定价博弈模型[J]. 中国管理科学, 2023, 31(3): 102-112.
[3]	孙国强,谢雨菲. 区块链技术、供应链网络与数据共享：基于演化博弈视角[J]. 中国管理科学, 2023, 31(12): 149-162.
[4]	张令荣,彭博,程春琪. 基于区块链技术的低碳供应链政府补贴策略研究[J]. 中国管理科学, 2023, 31(10): 49-60.
[5]	王丽珍, 张简荻, 王维. 基于保险交易的静态最优区块链模型研究[J]. 中国管理科学, 2022, 30(8): 44-56.
[6]	楼永, 常宇星, 郝凤霞. 区块链技术对供应链金融的影响——基于三方博弈、动态演化博弈的视角[J]. 中国管理科学, 2022, 30(12): 352-360.
[7]	张海强, 杜荣, 艾时钟, 裴庆祺, 马立川. 考虑确权可信能力的知识产权管理平台确权渠道策略研究[J]. 中国管理科学, 2022, 30(11): 333-342.
[8]	陈刚, 付江月. 灾后不确定需求下应急医疗移动医院鲁棒选址问题研究[J]. 中国管理科学, 2021, 29(9): 213-223.
[9]	海江涛, 李旭. 需求不确定情况下绿色产品消费过程中政府的最优补贴[J]. 中国管理科学, 2021, 29(5): 180-189.
[10]	李剑，易兰，肖瑶. 信息不对称下基于区块链驱动的供应链减排信息共享机制研究[J]. 中国管理科学, 2021, 29(10): 131-139.
[11]	张轩, 陈宏民, 赵丹. 考虑需求端和产出端不确定性的服务平台定价和商业模式研究[J]. 中国管理科学, 2020, 28(12): 130-139.
[12]	王玲, 张金锁, 邹绍辉. 序列投资下的石油勘探投资最优时机选择[J]. 中国管理科学, 2020, 28(10): 54-64.
[13]	张令荣, 崔春岳, 李云风. 不确定环境下的Supply-hub协同补货决策[J]. 中国管理科学, 2020, 28(1): 89-100.
[14]	申强, 徐莉莉, 杨为民, 刘笑冰, 侯云先. 需求不确定下双渠道供应链产品质量控制研究[J]. 中国管理科学, 2019, 27(3): 128-136.
[15]	谭英双, 张雪清, 衡爱民. 需求不确定下企业生产规模选择及影响因素研究[J]. 中国管理科学, 2018, 26(8): 138-145.