基于改進的Shapley值法煤炭供應鏈利益分配研究

張慧　高竹蓮

摘 要： 煤炭供應鏈建設與管理的關鍵是建立公平合理的利益分配機制，在Shapley值法的基礎之上，綜合考慮技術創新、合作積極性、風險三個因素對煤炭利益分配的激勵作用，提出了修正模型，使得利益分配效果更加合理。最后將該研究應用于榆林市某煤炭企業集團，實例驗證了該方法可行實用。

關鍵詞： 煤炭供應鏈； Shapley值法； 修正模型； 利益分配

中圖分類號： TN710?34； TK01.9 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）11?0148?03

Research， Yulin University， Yulin 719000， China）

Abstract： The key of coal supply chain establishment and management is to build a fair and reasonable profit allocation mechanism. Based on the Shapley value method， a modified model is proposed to make the profit allocation more balanced and reaso?nable by comprehensively considering the incentive effect of risk， technical innovation and cooperation positivity. The profit allocation mechaism has been applied to a coal business group in Yulin city. The application result proved the feasibility of the mechaism.

Keywords： supply chain； Shapleymethod； modified model； profit allocation

0 引 言

煤炭是我國主要的能源資源，在國民經濟發展中占有重要的地位。煤炭行業的競爭已經由企業之間的競爭，轉化為供應鏈之間的競爭。煤炭供應鏈主要是煤炭企業通過集成內部供應鏈各業務流程，對煤炭內部供應鏈進行網絡規劃、組織和控制，以此實現客戶滿意。構成供應鏈的各個企業，都以實現各自利益的最大化為經濟目標，供應鏈運行的效率與穩定[1]，將直接受到供應鏈中合作伙伴間收益分配合理與否的影響。因此，供應鏈共贏合作必須解決的關鍵問題之一，就是建立合理、穩定、高效的煤炭供應鏈收益分配機制。

煤炭供應鏈構成的目的是通過對煤炭信息和資源的合理配置與運作，使整體供應鏈的收益大于原先構成供應鏈的各個企業單獨運行時所取得的收益之和[2]，形成個體不具備的特性以及功能，使供應鏈各參與方的核心優勢得到最大限度地發揮。如何使煤炭供應鏈中利益得到合理、穩定、高效的分配，是保證供應鏈是否能夠長期存在的關鍵問題之一。目前，我國學者對煤炭供應鏈的含義、結構、特征、價格波動及需求、決策與集成優化等的優化模型進行了一定的研究，但對煤炭供應鏈的利益分配的研究比較少見。目前國內外研究利益分配的主要模型有：產品定價法[3]、Stackelberg博弈分析法[4]、Shapley值法的利益分配問題[5?7]，各有利弊。結合煤炭供應鏈的特點，本文最終采用在原有Shapley值法的基礎上，綜合考慮技術創新、合作積極程度、風險值三個因素對煤炭利益分配的激勵作用，提出了改進后的Shapley值法，對如何使煤炭供應鏈的利益合理分配進行了研究。

1 Shapley值法原始模型

Shapley值法是1953年由Shapley LS提出的，從有效性、對稱性、合理性出發，主要用于解決多個人合作效益分配對策問題的一種數學方法。全體[n]個人從事某項經濟活動時，全體成員（[n]個人）的都參與合作將帶來最大的經濟效益。Shapley值法是如何合理分配[n]個成員效益一種方案。

通過核心能力的優化整合，供應鏈上各企業實現資源共享、風險共擔，能夠有效地促進企業創新，分擔企業風險，降低企業成本，從而獲得更高的利潤。供應鏈上企業都以各自的利潤最大化為目標。對于每個企業而言，給整個供應鏈帶來利潤的增加是該企業能夠加入供應鏈的前提；加入供應鏈后，該企業所分得的利潤不少于加入供應鏈前能獲得的利潤是維持供應鏈持續運轉的保證。因此，可以看作是多人合作對策的收益分配問題。所以Shapley值法也可以應用在供應鏈多個合作伙伴間的收益分配問題。分配模型如下：

設集合[N={1，2，…，n}，]表示[n]個成員組成的集合，如果對于[N]的任一子集[S]（[n]個成員集合中的任意一種組合）都對應著一個實值函數[V（S），]滿足：

2 改進后的Shapley值法模型

煤炭供應鏈具有與一般制造業供應鏈不同的特點，具體表現在：銷售之間的競爭就是鏈群之間的競爭；供應鏈中鏈節實體相對穩定；煤炭供應鏈的績效考核以銷售為中心；供應鏈中的鏈節實體重點在于質量的穩定性；供應鏈間的利益的分配問題比較復雜。我國煤炭供應鏈的行業特點，以及煤炭自身特點決定了：整個供應鏈均衡供給目標的實現主要由煤炭流通企業承擔著，運輸瓶頸風險和一定的供給風險由煤炭流通企業亦承擔著，而市場風險主要由煤炭消耗企業承擔著。煤炭流通企業、煤炭生產企業和煤炭消耗企業受合作能力大小的影響，合作程度大小也不等，對整體供應鏈利益的影響也不同。因此合作伙伴的合作程度是影響煤炭供應鏈收益的重要因素。為了能夠保證分配機制能夠對供應鏈中的各成員起到激勵作用，而且供應鏈上各合作伙伴都滿意利益的分配。本文在Shapley值法的基礎之上，綜合考慮風險因素（環境風險、行業風險、內部風險等）、煤炭供應鏈企業技術創新程度、企業合作積極性程度三個因素對煤炭供應鏈利益分配的激勵作用，提出了修正模型。修正模型為：

2.1 合作程度

在煤炭供應鏈的運作過程中經常存在下面情況：供應鏈中的合作的企業經常會同時參與在其他多條供應鏈中，對不同供應鏈有著不同的積極性和努力水平。為了保證供應鏈的穩定，在供應鏈利益分配時，對積極合作的企業進行獎勵，反之進行懲罰。可以從信息的公開度，能力的信任度，友好的信任度等方面，對供應鏈中企業的積極性進行評價以及定量分析，最后得出各合作企業的合作程度量化評分[9]。

2.2 風險因素

Shapley值法認為供應鏈上下游參與體承擔的風險是均等的，均為[1n。]但是現實中，供應鏈上的成員企業都是獨立的經營主體，有各自的技術水平、目標市場、經營戰略、管理制度等，不同企業面對的風險程度是不同的。煤炭行業主要面臨三種風險：環境風險。主要包括宏觀經濟運行風險、國際市場風險以及金融風險三大類；行業風險。這是煤炭業面臨的主要風險，主要包括行業競爭風險、價格波動風險、政策風險、財務風險以及自然風險等五種風險；內部風險。主要包括投資控制風險、經營管理風險以及技術風險等三種。技術風險相對穩定；投資控制風險與經營管理風險是企業效率提高的重要因素。在利益分配時要考慮到風險共擔的原則，對承擔風險大的企業增加利益分配，反之則減少利益分配[10]。

2.3 技術創新程度

技術創新是煤炭供應鏈具有核心競爭力的最重要因素之一。煤炭行業的技術創新主要體現在企業新工藝、新技術、新材料、新裝備、新的經營管理模式和生產方式，提高產品質量和經濟效益，加強市場的競爭能力。在分配供應鏈利益時要對企業的技術創新程度加以考慮，對沒有技術創新或技術創新低的企業進行懲罰，對有技術創新或技術創新高的企業加以獎勵。還要綜合考慮企業創新技術在整個供應鏈中的地位以及給供應鏈帶來的利潤。在計算過程中可以通過層次分析法等對技術進行評價。

2.4 權重設置

合作程度、技術創新值和風險值在利益分配時起到的作用不同，所以應該利用科學的方法設置合理的權重。在設定權重時可以采用直覺模糊法、層次分析法、德爾斐法等。

3 案例研究分析

選取榆林市某煤炭企業集團供應鏈作為研究對象，該供應鏈中的煤炭流通企業、煤炭消耗企業、煤炭生產企業基本能以煤炭均衡供給為運營目標。假設風險值[c1=]（0.78，0.84，0.14），技術創新值[t1=]（0.49，0.52，0.76），企業合作程度[r1=]（0.72，0.69，0.40），三個因素的權重為[m1=0.39，m2=0.28，m3=0.033，]修正前總利益假設為10，則煤炭生產商、煤炭流通商、煤炭消耗企業的利益為：20，48，39，三個企業綜合各個因素和相應權重后的值為：

[w1=0.780.840.140.490.520.760.720.690.400.390.280.33=0.590.590.61]

[Δw1=w1-1n，Δw1]表示在供應鏈分配利益時作為激勵因素的綜合因子，綜合上述中的數值計算，得到煤炭生產商、煤炭流通商、煤炭消耗商三個企業合作后的利益分配值為：

4 結 語

本文結合煤炭供應鏈的基本結構特點，綜合考慮了煤炭供應鏈中風險值、企業合作積極性、技術創新三個因素對供應鏈上各成員的收益分配的影響，提出了基于Shapley值法修正模型。并且以陜西省榆林市某煤炭集團的供應鏈為研究對象，對修正模型進行驗證，通過驗證發現修正后的模型對成員企業在合作中所作的努力程度和規避風險的措施有一定的影響，使利益分配更符合實際，研究成果更具現實指導意義。但是，技術創新、風險值等模型的參數值如何更加合理的確定尚需進一步研究。

參考文獻

[1] 馬士華，王鵬.大型煤炭供應鏈集成決策模型及應用[J].計算機集成制造系統，2009，15（9）：1738?1742.

[2] 李巍巍，吳沖.基于Shapley值法和直覺模糊的煤炭供應鏈利益分配[J].黑龍江科技學院學報，2010，20（6）：483?487.

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[4] 譚春橋.基于Choquet延拓具有區間模糊聯盟n人對策的Shapley值[J].系統工程學報，2010，25（4）：451?458.

[5] 盧志剛，朱文瑾.基于修正區間模糊Shapley值信息產品供應鏈利益分配算法[J].計算機應用，2013，33（10）：2960?2963.

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[8] 雷勛平，Robin Qiu.基于改進Shapley值的四級供應鏈利潤分配研究[J].計算機應用研究，2012，29（6）：2142?2144.

[9] 張云，呂萍，宋吟秋.總承包工程建設供應鏈利潤分配模型研究[J].中國管理科學，2011，19（4）：98?104.

[10] 杜志平，胡貴彥，劉永勝.基于復雜性供應鏈脆弱性研究[J].中國流通經濟，2011（6）：49?54.

2.1 合作程度

在煤炭供應鏈的運作過程中經常存在下面情況：供應鏈中的合作的企業經常會同時參與在其他多條供應鏈中，對不同供應鏈有著不同的積極性和努力水平。為了保證供應鏈的穩定，在供應鏈利益分配時，對積極合作的企業進行獎勵，反之進行懲罰。可以從信息的公開度，能力的信任度，友好的信任度等方面，對供應鏈中企業的積極性進行評價以及定量分析，最后得出各合作企業的合作程度量化評分[9]。

2.2 風險因素

Shapley值法認為供應鏈上下游參與體承擔的風險是均等的，均為[1n。]但是現實中，供應鏈上的成員企業都是獨立的經營主體，有各自的技術水平、目標市場、經營戰略、管理制度等，不同企業面對的風險程度是不同的。煤炭行業主要面臨三種風險：環境風險。主要包括宏觀經濟運行風險、國際市場風險以及金融風險三大類；行業風險。這是煤炭業面臨的主要風險，主要包括行業競爭風險、價格波動風險、政策風險、財務風險以及自然風險等五種風險；內部風險。主要包括投資控制風險、經營管理風險以及技術風險等三種。技術風險相對穩定；投資控制風險與經營管理風險是企業效率提高的重要因素。在利益分配時要考慮到風險共擔的原則，對承擔風險大的企業增加利益分配，反之則減少利益分配[10]。

2.3 技術創新程度

技術創新是煤炭供應鏈具有核心競爭力的最重要因素之一。煤炭行業的技術創新主要體現在企業新工藝、新技術、新材料、新裝備、新的經營管理模式和生產方式，提高產品質量和經濟效益，加強市場的競爭能力。在分配供應鏈利益時要對企業的技術創新程度加以考慮，對沒有技術創新或技術創新低的企業進行懲罰，對有技術創新或技術創新高的企業加以獎勵。還要綜合考慮企業創新技術在整個供應鏈中的地位以及給供應鏈帶來的利潤。在計算過程中可以通過層次分析法等對技術進行評價。

2.4 權重設置

合作程度、技術創新值和風險值在利益分配時起到的作用不同，所以應該利用科學的方法設置合理的權重。在設定權重時可以采用直覺模糊法、層次分析法、德爾斐法等。

3 案例研究分析

選取榆林市某煤炭企業集團供應鏈作為研究對象，該供應鏈中的煤炭流通企業、煤炭消耗企業、煤炭生產企業基本能以煤炭均衡供給為運營目標。假設風險值[c1=]（0.78，0.84，0.14），技術創新值[t1=]（0.49，0.52，0.76），企業合作程度[r1=]（0.72，0.69，0.40），三個因素的權重為[m1=0.39，m2=0.28，m3=0.033，]修正前總利益假設為10，則煤炭生產商、煤炭流通商、煤炭消耗企業的利益為：20，48，39，三個企業綜合各個因素和相應權重后的值為：

[w1=0.780.840.140.490.520.760.720.690.400.390.280.33=0.590.590.61]

[Δw1=w1-1n，Δw1]表示在供應鏈分配利益時作為激勵因素的綜合因子，綜合上述中的數值計算，得到煤炭生產商、煤炭流通商、煤炭消耗商三個企業合作后的利益分配值為：

4 結 語

本文結合煤炭供應鏈的基本結構特點，綜合考慮了煤炭供應鏈中風險值、企業合作積極性、技術創新三個因素對供應鏈上各成員的收益分配的影響，提出了基于Shapley值法修正模型。并且以陜西省榆林市某煤炭集團的供應鏈為研究對象，對修正模型進行驗證，通過驗證發現修正后的模型對成員企業在合作中所作的努力程度和規避風險的措施有一定的影響，使利益分配更符合實際，研究成果更具現實指導意義。但是，技術創新、風險值等模型的參數值如何更加合理的確定尚需進一步研究。

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[9] 張云，呂萍，宋吟秋.總承包工程建設供應鏈利潤分配模型研究[J].中國管理科學，2011，19（4）：98?104.

[10] 杜志平，胡貴彥，劉永勝.基于復雜性供應鏈脆弱性研究[J].中國流通經濟，2011（6）：49?54.

2.1 合作程度

在煤炭供應鏈的運作過程中經常存在下面情況：供應鏈中的合作的企業經常會同時參與在其他多條供應鏈中，對不同供應鏈有著不同的積極性和努力水平。為了保證供應鏈的穩定，在供應鏈利益分配時，對積極合作的企業進行獎勵，反之進行懲罰。可以從信息的公開度，能力的信任度，友好的信任度等方面，對供應鏈中企業的積極性進行評價以及定量分析，最后得出各合作企業的合作程度量化評分[9]。

2.2 風險因素

Shapley值法認為供應鏈上下游參與體承擔的風險是均等的，均為[1n。]但是現實中，供應鏈上的成員企業都是獨立的經營主體，有各自的技術水平、目標市場、經營戰略、管理制度等，不同企業面對的風險程度是不同的。煤炭行業主要面臨三種風險：環境風險。主要包括宏觀經濟運行風險、國際市場風險以及金融風險三大類；行業風險。這是煤炭業面臨的主要風險，主要包括行業競爭風險、價格波動風險、政策風險、財務風險以及自然風險等五種風險；內部風險。主要包括投資控制風險、經營管理風險以及技術風險等三種。技術風險相對穩定；投資控制風險與經營管理風險是企業效率提高的重要因素。在利益分配時要考慮到風險共擔的原則，對承擔風險大的企業增加利益分配，反之則減少利益分配[10]。

2.3 技術創新程度

技術創新是煤炭供應鏈具有核心競爭力的最重要因素之一。煤炭行業的技術創新主要體現在企業新工藝、新技術、新材料、新裝備、新的經營管理模式和生產方式，提高產品質量和經濟效益，加強市場的競爭能力。在分配供應鏈利益時要對企業的技術創新程度加以考慮，對沒有技術創新或技術創新低的企業進行懲罰，對有技術創新或技術創新高的企業加以獎勵。還要綜合考慮企業創新技術在整個供應鏈中的地位以及給供應鏈帶來的利潤。在計算過程中可以通過層次分析法等對技術進行評價。

2.4 權重設置

合作程度、技術創新值和風險值在利益分配時起到的作用不同，所以應該利用科學的方法設置合理的權重。在設定權重時可以采用直覺模糊法、層次分析法、德爾斐法等。

3 案例研究分析

選取榆林市某煤炭企業集團供應鏈作為研究對象，該供應鏈中的煤炭流通企業、煤炭消耗企業、煤炭生產企業基本能以煤炭均衡供給為運營目標。假設風險值[c1=]（0.78，0.84，0.14），技術創新值[t1=]（0.49，0.52，0.76），企業合作程度[r1=]（0.72，0.69，0.40），三個因素的權重為[m1=0.39，m2=0.28，m3=0.033，]修正前總利益假設為10，則煤炭生產商、煤炭流通商、煤炭消耗企業的利益為：20，48，39，三個企業綜合各個因素和相應權重后的值為：

[w1=0.780.840.140.490.520.760.720.690.400.390.280.33=0.590.590.61]

[Δw1=w1-1n，Δw1]表示在供應鏈分配利益時作為激勵因素的綜合因子，綜合上述中的數值計算，得到煤炭生產商、煤炭流通商、煤炭消耗商三個企業合作后的利益分配值為：

4 結 語

本文結合煤炭供應鏈的基本結構特點，綜合考慮了煤炭供應鏈中風險值、企業合作積極性、技術創新三個因素對供應鏈上各成員的收益分配的影響，提出了基于Shapley值法修正模型。并且以陜西省榆林市某煤炭集團的供應鏈為研究對象，對修正模型進行驗證，通過驗證發現修正后的模型對成員企業在合作中所作的努力程度和規避風險的措施有一定的影響，使利益分配更符合實際，研究成果更具現實指導意義。但是，技術創新、風險值等模型的參數值如何更加合理的確定尚需進一步研究。

參考文獻

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[9] 張云，呂萍，宋吟秋.總承包工程建設供應鏈利潤分配模型研究[J].中國管理科學，2011，19（4）：98?104.

[10] 杜志平，胡貴彥，劉永勝.基于復雜性供應鏈脆弱性研究[J].中國流通經濟，2011（6）：49?54.