基于港口鐵礦石混配的供應鏈收益共享契約模型

王常戎 呂靖

【摘 要】 為使供應鏈中各個成員獲得更高的收益，介紹港口鐵礦石混配優勢，在考慮產品殘值、缺貨損失及生產成本的情況下，以國外礦企、國內港口和國內鋼企三方為目標構建三級供應鏈收益共享契約模型，通過算例分析在集中模式和分散模式下契約協調策略中礦企、港口、鋼企三者期望收益變化。結果表明，所構建的模型能夠實現契約協調。

【關鍵詞】 供應鏈;收益共享契約;鐵礦石混配;期望值

0 引 言

自從我國加入世界貿易組織（WTO）后，世界各國加強了與我國的貿易往來，我國港口進入了高速發展階段。然而近些年來世界經濟不景氣，我國港口貨物吞吐量出現增長乏力的趨勢。為應對此態勢，我國沿海港口放緩大規模建設，將資金投入重心放在港口綠色發展和港口服務功能提升上，將發展目標由追求數量轉變為追求質量和供應鏈增值。[1] 在鋼鐵生產過程中，為了降低運營成本、提高生產效率，鋼企需要通過鐵礦石混配得到成分均勻、粒度波動小的鐵礦石原料。[2] 但是，許多鋼企生產規模小、生產場地緊張，無法滿足鐵礦石混配所需條件;許多鋼企原有鐵礦石混配基地無法符合我國新出臺的環境保護政策要求。近年來我國已成為世界最大的鐵礦石進口國，港口開展了鐵礦石混配業務，國內鐵礦石進口貿易隨之出現新的變化。本文主要研究在國內鐵礦石進口貿易發生變化后如何使新供應鏈中各個成員獲得更高收益。

1 理論基礎

1.1 港口鐵礦石混配優勢

（1）解決港口因受經濟不景氣影響而需謀求新發展動力的問題。近年來，我國大規模投資建設散貨礦石碼頭，貨運量卻受經濟不景氣的影響并未大量增加，導致我國各大港口都出現運力過剩的情況，各港口之間的競爭日益激烈;此外，國內鋼鐵產能嚴重過剩，港口腹地鋼鐵企業不斷減產、限產甚至停產，給港口生產帶來非常大的影響。因此，港口運輸功能的增加、服務模式的探索和創新以及產業鏈的不斷拓展是目前各大港口轉型升級的必由之路。

（2）解決部分鋼企礦石混配水平無法滿足日益嚴格的環保政策要求的問題。我國鋼鐵企業數量眾多、布局分散，各鋼企經濟和技術實力相差較大，礦石混配技術水平也參差不齊，部分鋼企混勻料場未棚化、倉化，甚至未建混勻料場，不能為礦石混配提供基礎設施條件保障。我國產業政策要求鋼企加快完成封閉式環保原料場改造，日趨嚴格的環保政策和日趨激烈的市場競爭使得鋼企生產面臨環保與降本的雙重壓力。港口開展鐵礦石混配業務能有效解決這些問題。

（3）解決礦企因自身原因導致的混配成本高的問題。以巴西淡水河谷公司為例，其在巴西北部能夠開采出高品位低硅礦，在南部能夠開采出低品位高硅礦，兩種鐵礦石單獨供應時性價比較低，而且無法滿足鋼企需求，因此需要進行南北礦石混合配比。但巴西南北兩大礦區相距 km，且鐵路線、裝貨港均距離遙遠，若在巴西國內進行礦石混配，則需要高額運輸成本，而將鐵礦石海運至中國港口再進行混配則是個優選方案。

（4）提高國內鋼企客戶的滿意度。礦商為追求自身利益最大化，通常供應的是混配礦石，并沒有結合各鋼企高爐設計及生產習慣推出個性化的訂制產品;因此，部分混配礦石可能由于性價比不高，燒結性能和物理性能不穩定，客戶評價不高。港口開展鐵礦石混配業務可以進行針對性混配，提升客戶滿意度。

1.2 供應鏈契約

供應鏈契約使得供應鏈上各個節點企業之間的關系更加緊密，同時也約束著各個企業。合理有效的供應鏈契約有兩個主要作用：（1）能夠降低供應鏈的總成本、增強信息共享水平、降低庫存成本、改善各個節點企業之間的溝通和交流、獲得更多的競爭優勢以實現整個供應鏈效益最優化;（2）能使雙方共同承擔風險。在供應鏈中存在許多包括銷售價格、產品質量、市場需求、提前期、生產核心零部件的能力和研發投入等不確定性因素，制定供應鏈契約可以使這些不確定性因素帶來的風險由各個節點的企業共同承擔。

目前主要有批發價格契約、回購契約、收益共享契約和數量彈性契約等4種基礎供應鏈契約。4種供應鏈契約特點分析見表1。

由表1可以看出，在港口開展鐵礦石混配業務時鐵礦石貿易供應鏈契約最適合使用收益共享契約。

三級供應鏈契約（見圖1）關系包含了供應商、分銷商和零售商三方，其中供應商與分銷商之間存在一個供應鏈契約，分銷商與零售商之間也存在一個供應鏈契約。[3]

本文研究兩個交易過程皆為收益共享契約的三級供應鏈契約模型，國外礦企（以下簡稱礦企）作為供給方，負責鐵礦石的生產環節，為上游企業;設置國內港口（以下簡稱港口）作為分銷商，負責鐵礦石混配環節，為中游企業;設置國內鋼企（以下簡稱鋼企）作為零售商，負責鋼鐵的銷售，為下游企業。

2 模型的建立

2.1 符號說明

模型中使用的符號說明：

p為鐵礦石市場價格;

wSD為礦企賣給港口鐵礦石的批發價格;

wDR為港口賣給鋼企鐵礦石的批發價格;

CS為礦企鐵礦石單位生產成本;

CD為港口鐵礦石混配單位生產成本;

gS為礦企缺貨信譽損失;

gD為港口缺貨信譽損失;

gR為鋼企缺貨信譽損失;

kSD為礦企與港口之間的利益分配系數;

kDR為港口與鋼企之間的利益分配系數;

Q為鐵礦石訂購數量;

SQ為鋼企的期望銷售量;

IQ為鋼企未出售的產品剩余量期望值;

LQ為鋼企缺貨的產品量期望值;

v為單位產品殘值;

x為鐵礦石隨機市場需求;

為隨機需求x的均值。

2.2 構建模型

2.2.1 集中模式下的契約協調策略

在集中模式下的契約協調策略中，側重考慮供應鏈的整體利益，在這種模式下作出的契約協調策略，可以使整個供應鏈利益達到最優;在契約中，鋼企以wDR的批發價格獲得產品，再以1 kDR比例的收益回報給港口;港口以wSD的批發價格獲得產品，再以1 kSD比例的收益回報給礦企。

2.2.2 分散模式下的契約協調策略

在分散模式下的契約協調策略中，只考慮各方以自身利益最大化為前提作出的策略，不能使整個供應鏈利益達到最優。在分散的三級供應鏈中，當上游企業給定批發價格時，下游企業以自身利益最大化為標準制定訂貨量，此時由于僅考慮自身利益最大化，基本不會出現缺貨情況，因而不考慮缺貨損失。在供應鏈相互信息公開的情況下，上游企業在確定批發價格時也需要考慮下游企業對自己決策的應對。

令式（14）等于0，便可以求得最優批發價格。同理將和式（13）代入式（12）關于求偏導，令其等于0便能得到最優批發價格。

3 算例分析

為了能夠較為直觀地展示出供應鏈收益共享契約的協調作用，以及證明構建的三級供應鏈收益共享契約能夠實現協調，設計一系列數據進行數值分析。

假設隨機變量x服從均勻分布x：U（a，b），其中a=10，b=110，則此均勻分布的分布函數為

假設鐵礦石市場價格p=11，礦企鐵礦石單位生產成本CS=1，港口鐵礦石混配單位生產成本CD=0.5，礦企缺貨信譽損失gS、港口缺貨信譽損失gD、鋼企缺貨損失gR及他們的和g均為0，單位產品殘值v=1。

集中模式下契約協調策略中，利用控制變量法，當礦企與港口之間的利益分配系數kSD和港口與鋼企之間的利益分配系數kDR的取值發生變化時，礦企、港口和鋼企的期望收益情況見表2。

分散模式下契約協調策略中，礦企、港口和鋼企的期望收益情況見表3。

當kDR固定時，改變kSD，礦企、港口和鋼企的期望收益變化分別見圖2、圖3、圖4。

當kSD固定時，改變kDR，礦企、港口和鋼企的期望收益變化分別見圖5、圖6、圖7。

由圖2～圖7可以得出以下結論：

（1）在所構建的三級供應鏈收益共享契約模型中，應用算例所提供的數據，集中模式下的契約協調策略中鋼企、港口和礦企的期望收益情況都優于分散模式下鋼企、港口和礦企的期望收益情況，證明建立的三級供應鏈收益共享契約是可以達成供應鏈契約協調的。

（2）在港口與鋼企之間利益分配系數固定的情況下，改變礦企與港口之間的利益分配系數并不會影響鋼企的期望收益情況;但在礦企與港口之間利益分配系數固定的情況下，改變港口與鋼企之間的利益分配系數會對礦企的期望收益情況造成一定程度的影響。

（3）在集中模式下的契約協調策略中，供應鏈總體期望收益不會隨著任何一方利益分配系數的改變而改變，只要利益分配系數在合理范圍內能夠被各方接受，改變利益分配系數就相當于是對總體期望收益的重新分配。

4 結 語

在考慮產品殘值、缺貨損失以及生產成本的情況下，以國外礦企、國內港口和國內鋼企三方為目標構建三級供應鏈收益共享契約模型，通過制定合理的利益分配系數，使得供應鏈契約達成協調，實現整個供應鏈期望收益最大化。通過算例分析，證明所構建的模型能夠實現契約協調，并能運用控制變量法分析單一利益分配系數的改變對供應鏈上各方的期望收益影響情況。該模型可為港口開展鐵礦石混配業務使得國內鐵礦石進口貿易結構出現變化后的新供應鏈中各個成員如何獲得更高收益的問題提供一定的參考價值。

參考文獻：

[1] 虞躍.基于SWOT分析的可門港混礦業務策略探析[J].物流科技，2019（6）：110-112.

[2] 孫家臣. 開展礦石混配 增強港口發展新動力[J].交通企業管理，2018（4）：24-25.

[3] 張艷艷，叢嬌嬌.基于風險中性的三級供應鏈協調研究[J].納稅，2019（17）：229.