收益共享契約下港口供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)的雙層規(guī)劃模型

嚴(yán)南南 丁伯根

摘要：為促進(jìn)港口供應(yīng)鏈上下游企業(yè)間的合作，構(gòu)建收益共享契約下港口供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)的雙層規(guī)劃模型，上層模型目標(biāo)為協(xié)調(diào)后的整體收益最大，下層模型目標(biāo)為貨主的總成本最小。綜合考慮投入、風(fēng)險(xiǎn)、貢獻(xiàn)、地位等努力程度因素對(duì)模型結(jié)果進(jìn)行修正。設(shè)計(jì)混合遺傳算法驗(yàn)證雙層規(guī)劃模型的合理性。通過算例驗(yàn)證表明：收益共享契約下的港口供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)能夠產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)收益共享，且修正后的收益分配機(jī)制使港口供應(yīng)鏈成員局部收益最優(yōu)。

關(guān)鍵詞：港口供應(yīng)鏈; 收益共享; 雙層規(guī)劃; 努力程度; 混合遺傳算法

中圖分類號(hào)： F552; F252.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

Abstract：In order to promote the collaboration between upstream and downstream enterprises in port supply chains， a bi-level programming model of port supply chain coordination under revenue sharing contract is constructed. The upper level model is aimed at maximizing the whole revenue after coordination， and the lower level model is built to minimize the total cost of cargo owners. The result of the model is modified by considering degree-of-effort factors such as investment， risk， contribution and status. The hybrid genetic algorithm is designed to verify the reasonability of the model. The example shows that， the port supply chain coordination under revenue sharing contract can produce greater economic benefits and achieve revenue sharing， and the modified revenue distribution mechanism makes the local income of port supply chain members optimal.

0 引 言

近年來，港口間競(jìng)爭(zhēng)激烈，腹地交叉的港口之間為了爭(zhēng)奪貨源不斷降低港口收費(fèi)，嚴(yán)重加劇了港口企業(yè)的負(fù)擔(dān)。為增強(qiáng)與其他港口抗衡的能力，港口企業(yè)積極展開與上下游企業(yè)間的聯(lián)盟合作。理論上，只有當(dāng)港口供應(yīng)鏈成員從港口供應(yīng)鏈總體效益最大化的角度出發(fā)規(guī)劃自己的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)時(shí)，港口供應(yīng)鏈才可能實(shí)現(xiàn)全局最優(yōu)，而實(shí)際上，各港口供應(yīng)鏈成員往往從自身利益出發(fā)展開合作，使得全局最優(yōu)難以實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致港口供應(yīng)鏈伙伴聯(lián)盟的失敗率居高不下。因此，制定港口供應(yīng)鏈成員間的協(xié)調(diào)機(jī)制迫在眉睫。

學(xué)者們對(duì)港口供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)已經(jīng)做了大量的研究。孫慧[1]對(duì)港口企業(yè)和航運(yùn)企業(yè)間的聯(lián)盟進(jìn)行了分析論證，得出港口物流一體化后成本降低，并且能夠帶來超額利潤(rùn);YANG等[2]構(gòu)建了港口供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)模型，為港口管理者提供了理論框架;邵萬清[3]通過因子分析法提取了港口服務(wù)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)的主要要素，構(gòu)建了港口服務(wù)供應(yīng)鏈的協(xié)調(diào)模型。供應(yīng)鏈整合后的利益分配是港口管理者不可回避的一個(gè)問題，也是學(xué)者們研究的焦點(diǎn)。CACHON等[4]研究了傳統(tǒng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈中一個(gè)供應(yīng)商與零售商之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，建立了收益共享契約模型，計(jì)算結(jié)果表明收益共享下參與體收益可獲得很大改善;蔡文學(xué)等[5]對(duì)比分析了收益共享契約、服務(wù)成本共擔(dān)契約和收益共享-成本共擔(dān)契約對(duì)內(nèi)河港航的協(xié)調(diào)效果，結(jié)果表明收益共享-成本共擔(dān)契約可實(shí)現(xiàn)內(nèi)河港航供應(yīng)鏈協(xié)調(diào);戴建華等[6]基于Shapley值法對(duì)多人合作策略進(jìn)行了分析，并針對(duì)收益分配不足考慮風(fēng)險(xiǎn)因子對(duì)成員收益進(jìn)行修正;陸永明[7]分析得出無論港口物流服務(wù)需求是否具有價(jià)格敏感性，實(shí)施利益共享契約機(jī)制可實(shí)現(xiàn)Pareto改進(jìn);張智勇等[8]在討論了港口物流服務(wù)供應(yīng)鏈形成的必要性基礎(chǔ)上，建立合作博弈模型，首次提出應(yīng)用加權(quán)Shapley值法解決港口供應(yīng)鏈?zhǔn)找娣峙鋯栴}。也有學(xué)者運(yùn)用博弈論理論對(duì)港口供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)進(jìn)行了研究。封學(xué)軍等[9]運(yùn)用博弈論對(duì)價(jià)格戰(zhàn)中港口物流企業(yè)的策略做了對(duì)比，分析表明，建立在非價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)歧異性發(fā)展策略指導(dǎo)下的區(qū)域內(nèi)港口物流戰(zhàn)略聯(lián)盟是實(shí)現(xiàn)港口供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)的重要途徑;王玖河等[10]分別建立了Stackelberg均衡模型和Nash均衡模型，通過對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)Stackelberg模型更能夠?qū)崿F(xiàn)利潤(rùn)的合理分配;張貴磊等[11]建立了主導(dǎo)型供應(yīng)鏈的Stackelberg利潤(rùn)分配博弈模型，引入收益共享契約，分析了供應(yīng)鏈主導(dǎo)型和零售商主導(dǎo)型的利潤(rùn)分配均衡問題。

綜上可知，對(duì)港口供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)機(jī)制的研究已經(jīng)成為近年來學(xué)者們的研究熱點(diǎn)，部分學(xué)者運(yùn)用博弈論對(duì)港口供應(yīng)鏈聯(lián)盟成員間合作關(guān)系進(jìn)行了研究，但這些研究大多基于理論框架下的定性分析，并且缺少收益共享契約在港口供應(yīng)鏈方面應(yīng)用的研究。也有部分學(xué)者運(yùn)用經(jīng)濟(jì)學(xué)模型，引入了影響港口收益分配的影響因子，對(duì)港口收益分配進(jìn)行了研究，但大部分學(xué)者的研究只是從單方面的因素考慮[12-14]。由此，本文結(jié)合收益共享契約和博弈論思想，構(gòu)建收益共享契約下港口供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)的雙層規(guī)劃模型，在以港口供應(yīng)鏈?zhǔn)找孀畲鬄槟繕?biāo)的基礎(chǔ)上，新增以貨主的總成本最小為下層目標(biāo)。同時(shí)，將參與體的努力程度大小作為影響收益分配的主要原因?qū)δＰ偷慕Y(jié)果進(jìn)行修正，促進(jìn)港口上下游企業(yè)間的協(xié)調(diào)合作。

1 模型構(gòu)建

港口供應(yīng)鏈有如下特征：一方面港口供應(yīng)鏈管理者追求收益最大，另一方面貨主受運(yùn)輸價(jià)格影響而選擇價(jià)格較低的物流服務(wù)提供商，雙方?jīng)Q策者都有各自的目標(biāo)函數(shù)和約束條件，而且決策權(quán)相對(duì)獨(dú)立。基于此，本文構(gòu)建了收益共享契約下的港口供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)雙層規(guī)劃模型（見圖1）。

收益共享契約下的港口供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)雙層規(guī)劃模型

1.1 模型假設(shè)

模型假設(shè)如下：（1）物流服務(wù)提供商降低對(duì)貨主的收費(fèi)可以吸引更多的貨物運(yùn)輸量;（2）若成員參與港口供應(yīng)鏈整合，則其貨物只通過該港口發(fā)出且目的港已知;（3）各節(jié)點(diǎn)的貨物流量按照貨物運(yùn)輸成本最小來分流。

1.2 模型參數(shù)

i （i=1，2，…，I）表示貨源地;j （j=1，2，…，J）表示目的地;t （t=w，n，h）表示鏈上各成員主體，其中w （w=1，2，…，W）表示從貨源地到港口的陸上物流服務(wù)提供商，h （h=1，2，…，H）表示船公司，n （n=1，2，…，N）表示貨物的啟運(yùn)港;Si表示貨源地i的貨量;Dj表示目的地j的貨物需求量;x′t表示未構(gòu)建港口供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)的各主體貨量;pt表示供應(yīng)鏈成員提供商品給貨主的單位價(jià)格;ct表示鏈上成員的陸上運(yùn)輸和海上運(yùn)輸?shù)膯挝贿\(yùn)輸成本以及港口的單位作業(yè)成本;pni、pnw和pnh分別表示港口對(duì)貨主、陸上物流服務(wù)提供商和船公司的單位收費(fèi);din表示從貨源地到啟運(yùn)港的距離;Qt表示參與整合的供應(yīng)鏈成員的運(yùn)輸和作業(yè)能力約束，設(shè)參與體最大只能降低10%的收費(fèi)，即α0=0.1。

決策變量：yiwnhj表示物流網(wǎng)絡(luò)中的貨量;xt表示物流網(wǎng)絡(luò)中通過陸上物流服務(wù)提供商、港口或船公司的貨量;αw和αh為參與構(gòu)建港口供應(yīng)鏈的陸上物流服務(wù)提供商和船公司提供運(yùn)輸服務(wù)時(shí)降低的收費(fèi)比例;z為0-1變量，若港口供應(yīng)鏈成員參與整合，則為1，否則為0;βw和βh為港口對(duì)參與供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)的陸上物流服務(wù)提供商和船公司的收益共享比例。

1.3 模型建立

4 結(jié)束語

本文基于現(xiàn)有的供應(yīng)鏈管理研究成果對(duì)港口供應(yīng)鏈資源協(xié)調(diào)進(jìn)行了研究，建立了收益共享契約下港口供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)的雙層規(guī)劃模型，并采用混合遺傳算法對(duì)模型進(jìn)行求解;引入影響成員收益分配的投入、風(fēng)險(xiǎn)、貢獻(xiàn)、地位等4個(gè)影響因子，通過設(shè)定影響因子的系數(shù)矩陣和權(quán)重，修正了基礎(chǔ)模型的不足，避免了基礎(chǔ)模型對(duì)港口企業(yè)利益分配過度，實(shí)現(xiàn)了港口供應(yīng)鏈成員的收益分配與努力程度相掛鉤，有效地維護(hù)和鞏固了港口供應(yīng)鏈成員間的合作關(guān)系。通過案例分析發(fā)現(xiàn)：港口實(shí)施收益共享協(xié)調(diào)機(jī)制后，港口和物流服務(wù)提供商的收益均有很大的提高，市場(chǎng)占有率擴(kuò)大了，實(shí)現(xiàn)了規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益。由此可知，基于收益共享契約的港口供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)機(jī)制具有較強(qiáng)的實(shí)用性，港口供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)的雙層規(guī)劃模型構(gòu)建思路與實(shí)際基本吻合，具有較強(qiáng)的可操作性。

在充分了解港口供應(yīng)鏈特性的基礎(chǔ)上，還可以將最小服務(wù)時(shí)間考慮到模型中展開下一步研究。

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（編輯 賈裙平）