一种合作式物流问题的利润分配方法与流程

本发明属于物流管理领域，具体涉及一种合作式物流问题的利润分配方法。

背景技术：

合作式物流指的是一种总公司与子公司间的新型物流管理模式，目的是实现总公司与分公司的运输成本最小化。首先，总公司将两个及以上的子公司结成联盟，联盟中的子公司将订单信息发送给总公司。其次，总公司根据订单的地分配理位置进行订单重分配，并将结果发送给各子公司进行路径规划方案的制定。然后，各子公司路径规划方案的结果反馈给总公司进行合作收益分配。最后，收益分配结果反馈给各子公司，若各子公司接受收益分配结果，则完成此次物流规划，否则，总公司重新制定联盟物流规划。

研究发现，在合作式物流问题中，公平合理的收益分配方法是物流规划成败的关键。现有的收益分配方法采用基于比例的简单分配法，即子公司实际服务的订单占所有订单的比例决定子公司分得的利润。这种分配方法具有较大的偶然性，且不能实际反映子公司在联盟中的具体贡献，因而总公司的收益分配方案不被子公司接受导致物流规划失败。总公司如何基于路径规划结果设计公平合理的收益分配方法，保证利润分配方案唯一性，同时反映各子公司在联盟中的边际贡献，成为合作式物流管理中亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题，是合作式物流问题的收益分配方法设计。该收益分配方法基于合作式物流问题的路径规划结果，目标是得到考虑边际贡献的合作式物流收益分配方案。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种合作式物流问题的利润分配方法，步骤如下：

第一步，进行合作式物流问题路径规划，得到联盟以及子联盟的运输成本

设总公司有m个子公司，在合作式物流规划中，总公司将p(p<m)个子公司组成联盟q，q＝(1,2,…,p)。p个子公司共有n个订单需要满足，f为联盟q中任意子公司组成的子联盟，图1为合作式物流问题路径规划结果求解的流程图。

步骤1：m个子公司基于本公司订单进行路径规划，得到订单重分配前每一个子公司的运输成本n1，n2,…,nm。

步骤2：总公司对联盟q中的n个订单进行重新分配，将订单分配给距离最近的子公司；

步骤3：各子公司对新分配到的订单进行路径规划，得到每一个子公司的运输成本cq1，cq2，…,cqp，相加得到联盟q的运输成本总和为cq；

步骤4：计算部分子联盟b的运输成本cb＝(cb1,cb2,..,cbb)

设子联盟f中有f个子公司，部分子联盟指的是子联盟f中子公司数f≠1且f≠3的联盟，设共有b个，记为部分子联盟b。设其运输成本分别为cb1,cb2,…,cbb；

步骤4.1：总公司对部分子联盟b进行订单重分配，将订单分配给距离最近的子公司；

步骤4.2：部分子联盟b中的子公司对新分配到的订单进行路径规划，得到每一个子公司的运输成本，相加得到部分子联盟b的运输成本总和cb；

步骤4.3：重复步骤4.1-4.2，计算得到部分子联盟b的运输成本cb1,cb2,…,cbb。

第二步，基于联盟q以及部分子联盟b的运输成本，采用shapleyvalue方法进行联盟收益分配

步骤5：定义特征函数v(f)

式中：f指的是联盟q的子联盟，i为子联盟f中的子公司，c({i})指的是订单重分配前子联盟f中每一个子公司i的运输成本，cf为子联盟f的运输成本；特征函数v(f)表示子联盟f中的子公司通过结成联盟获得的收益。

步骤6：计算子公司i加入子联盟f的边际贡献值gif(v)

gif(v)＝v(f)-v(f\{i})(2)

式中，v(f)表示子联盟f中的子公司通过结成联盟获得的收益，v(f\{i})表示子联盟f中除去子公司i后联盟中剩余的子公司组成的子联盟的运输成本，其值在步骤4中得到。gif(v)表示子公司i加入联盟f的边际贡献值。

步骤7：计算子公司i分配的收益yi(v)

其中，p表示联盟q中的子公司数目，f表示子联盟f中的子公司数目。yi(v)表示子公司i的所有边际贡献值之和，即在联盟q中分配到的收益。

本发明的有益效果：

本发明基于现有的合作式物流问题收益分配的不合理性，提出一种考虑边际贡献值的分配方法。该方法基于合作式物流问题的路径规划结果，采用shapleyvalue法进行收益分配。本发明考虑联盟中成员的边际贡献值，因而收益分配结果更为公平合理，有助于促进合作式物流规划的成功。

附图说明

图1合作式物流问题路径规划方案求解示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图来对本发明进一步说明。

第一步，进行合作式物流问题路径规划，得到联盟以及子联盟的运输成本

在一次合作式物流管理过程中，设总公司组建的联盟q中有3个子公司，分别为q1，q2，q3，该3个子公司共有150个订单需要满足。f为联盟q中任意子公司组成的子联盟，由于该联盟q中共有3个子公司，故子联盟f共有种可能，f＝{{q1},{q2},{q3},{q1,q2},{q1,q3},{q2,q3},{q1,q2,q3}}。

步骤1：3个子公司基于本公司订单进行路径规划，得到订单重分配前每一个子公司的运输成本n1，n2，n3，分别为1146，747，707。

步骤2：总公司对联盟q中的150个订单进行重新分配，将订单分配给距离最近的子公司；

步骤3：各子公司对新分配到的订单进行路径规划，得到每一个子公司的运输成本cq1，cq2，cq3分别为329，565，444，相加得到联盟q的运输成本总和cq为1338；

步骤4：计算部分子联盟b的运输成本cb＝(cb1,cb2,..,cbb)

设子联盟f中有f个子公司，部分子联盟指的是子联盟f中f≠1且f≠3的联盟，假设共有b个，记为b。本示例中b＝{q1,q2}，{q1,q3}，{q2,q3}，即b为3，假设其运输成本分别为cb1，cb2，cb3；

步骤4.1：总公司对部分子联盟b进行订单重分配，将订单分配给距离最近的子公司；

步骤4.2：b中的子公司对新分配到的订单进行路径规划，得到每一个子公司的运输成本，相加得到子联盟b的运输成本cb；

步骤4.3：重复步骤4.1-4.2，计算得到三个子联盟b的运输成本cb1，cb2，cb3分别为1187,1464,1047。

第二步，基于联盟以及子联盟的运输成本，采用shapleyvalue方法进行联盟收益分配

步骤5：根据公式(1)计算联盟及其子联盟的收益

当f＝{q1}，v(f)＝n1-n1＝0

当f＝{q2}，v(f)＝n2-n2＝0；

当f＝{q3}，v(f)＝n3-n3＝0；

当f＝{q1,q2}，v(f)＝n1+n2-cb1＝706；

当f＝{q1,q3}，v(f)＝n1+n3-cb2＝389；

当f＝{q2,q3}，v(f)＝n2+n3-cb3＝407；

当f＝{q1,q2,q3},v(f)＝n1+n2+n3-cq＝1262；

步骤6：根据公式(2)计算子公司i加入子联盟f的边际贡献值gif(v)

步骤6.1：计算子公司1的边际贡献值

在7个子联盟中，包含子公司1的子联盟为f＝{{q1}，{q1,q2}，{q1,q3}，{q1,q2,q3}}。

当f＝{q1}时，gif(v)＝0；

当f＝{q1,q2}时，gif(v)＝706-0＝706；

当f＝{q1,q3}时，gif(v)＝389-0＝389；

当f＝{q1,q2,q3}时，gif(v)＝1262-407＝855；

步骤6.2：计算子公司2的边际贡献值

在7个子联盟中，包含子公司2的子联盟为f＝{{q2}，{q1,q2}，{q2,q3}，{q1,q2,q3}}。

当f＝{q2}时，gif(v)＝0；

当f＝{q1,q2}时，gif(v)＝706-0＝706；

当f＝{q2,q3}时，gif(v)＝407-0＝407；

当f＝{q1,q2,q3}时，gif(v)＝1262-389＝873；

步骤6.3：计算子公司3的边际贡献值

在7个子联盟中，包含子公司3的子联盟为f＝{{q3}，{q1,q3}，{q2,q3}，{q1,q2,q3}}。

当f＝{q3}时，gif(v)＝0；

当f＝{q1,q3}时，gif(v)＝389-0＝389；

当f＝{q2,q3}时，gif(v)＝407-0＝407；

当f＝{q1,q2,q3}时，gif(v)＝1262-706＝556；

步骤7：根据公式(3)计算子公司i分配的收益yi(v)

已知p为3，f为子公司1加入的子联盟中子公司的数目，由步骤6可知f共有四种情况。故有：