一种单周期二级物流服务供应链的协调运作方法与流程

本发明涉及一种企业物流协调运作方法，特别是涉及一种单周期二级物流服务供应链的协调运作方法。

背景技术：

随着物流服务产业的不断发展，对物流服务供应链的研究成为国内外学者研究的新趋势，其中对物流服务供应链的协调研究成为学者们关注的重点。（田宇.物流服务供应链构建中的供应商选择研究[j].系统工程理论与实践,2003,(05):49-53）提出来在电子商务下的企业运营中，存在一种以集成物流供应商为主导的物流服务供应链模式，即功能型物流供应商→集成物流服务供应商→物流需求企业模式。（张光明,赵士南.零售商代发货供应链的逆向收益共享契约模型[j].工业工程与管理,2015,20(01):108-114.）提出了直销渠道物流配送的问题，构建了代发货基准与逆向收益共享契约的联合模型，实现了零售商代发货物流供应链的协调。（王道平,李小燕,张博卿.信息非对称下考虑零售商促销努力竞争的供应链协调研究[j].工业工程与管理,2017,22(01):27-35.）在考虑企业努力竞争的基础上，分析了转移支付契约下的成本信息对称与非对称情况下供应链的协调问题。（袁旭梅,李堃静,宓翠.基于期权回购契约的物流服务供应链协调研究[j].计算机应用研究,2015,32(09):2643-2646.）提出了期权契约和回购契约下物流服务供应链的协调问题，建立了基于期权回购契约的决策模型，并分析了契约参数对服务供应链的决策影响。

国外一些学者提出了物流企业具有的可靠性对市场物流需求的影响。giribc等通过对功能型物流提供商的全面分析，研究了影响提供商可靠性的不同因素与客户物流需求的内在联系，通过建立优化模型改进了物流提供商与服务供应链的效率。dingb等建立了基于单集成商与多提供商的供应链的协调模型，研究了当功能型物流提供商努力达到一定程度的情况下协调模型中物流订购量的问题，指出了功能型物流提供商可靠性的重要性。此外，santibanez-gonzalez等、juc等通过实证方法研究了物流服务供应链中由物流集成商可靠性水平的变化引起的对供应链最优决策的潜在的影响。

以上文献在研究物流企业的可靠性对物流服务供应链中的物流能力需求的影响时，大多单独考虑了集成商或者提供商的可靠性水平对客户物流需求的影响。然而，现实中作为物流服务供应链中的一部分，物流集成商与功能型物流提供商的可靠性均同时影响市场的物流需求与期望利润，因此本发明同时考虑了双方物流企业的可靠性对客户物流需求与物流服务供应链的影响。

由物流集成商和功能型物流提供商构成的物流服务供应链中，在缺少适合的激励下，双方物流企业均会根据己方利益最大化原则进行决策，而这些决策大多不利于物流服务供应链的整体利益决策，因此有效控制物流服务供应链的可靠性、协调物流企业间的利益关系对于改善物流服务供应链的效益以及提升物流服务供应链的效率具有重要意义。

提高物流企业的可靠性水平，激励双方提供可靠的物流服务并使物流服务供应链实现协调是重点。近些年，对物流服务供应链的协调研究成为学者们研究的热点。段华薇等研究了承担社会责任对物流服务供应链的决策的影响，构建了不同的定价博弈模型，求得了供应链最优定价策略。zhangtl研究了由集成商，第三方物流提供商和零售商组成的三级供应链的协调问题，引入了物流服务成本与共享契约机制，分析了供应链在不同主导模式下的运作效果。dghosh等探讨了成本分摊契约对供应链中企业的关键决策影响问题，进行了不同的成本分摊模式，并且进行了成本与企业的敏感度分析。xyan研究了二级物流服务供应链中物流能力定价与质量决策问题，验证了只有努力成本分摊合同和收益分成合同结合才能使物流服务供应链实现协调。

然而，公开文献对物流服务供应链的研究主要集中在集成商或者提供商单方具有可靠性水平，缺少从服务供应链的角度同时考虑集成商与提供商的可靠性对物流服务供应链的影响，而在现实中物流服务供应链中双方的之间的合作受到集成商和提供商的可靠性水平的双重影响。同时考虑物流集成商与功能型物流提供商的可靠性参与物流服务供应链的决策，更加符合物流系统现实的运作。同时，在很多文献中，在计算物流企业的可靠性成本时，大多都基于物流企业可靠性的绝对值，但现实中，只有当要求达到的可靠性高于其基本可靠性时才会产生额外成本，并且物流双方具有基本可靠性。传统的批发价格契约不能使物流服务供应链中的双方达到协调，使物流服务供应链系统达到利润最大化。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种单周期二级物流服务供应链的协调运作方法，该方法采用收益共享契约机制，提高双方企业及物流服务供应链的可靠性，实现物流服务供应链的协调，分散式决策与集中式决策下集成商与提供商的可靠性水平、可靠性成本的差异，结合收益共享契约协调机制提高双方企业的可靠性水平，实现了协调契约下物流服务供应链达到利润最大化。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种单周期二级物流服务供应链的协调运作方法，所述方法包括以下参数及模型的建立：

建立基于双方可靠性与物流价格的物流需求函数：

（1）；

集成商的可靠性成本函数：

（2）；

提供商的可靠性成本函数：

（3）；

分散式决策下，集成商与提供商作为独立个体并以使自身利益最大化原则进行博弈决策；设其最优决策为，有分散式决策下集成商与提供商的利润函数：

（4）；

（5）；

集中式决策下对物流服务供应链进行分析时，把集成商与提供商看作一个决策整体，并以使物流服务供应链整体利益最大化原则进行决策；

此时物流服务供应链的利润：

（19）；

基于收益共享契约的物流服务供应链协调模型如下：

根据以上物流服务供应链在分散式决策与集中式决策下的对比，采用收益共享契约对物流服务供应链进行整体协调；在收益共享契约的协调下，提供商以较低价格为集成商提供物流能力，同时作为对提供商的补偿，集成商将利润的作为利益补偿分享给提供商，其中；记契约为；类似于分散式决策顺序，得收益共享契约下集成商和提供商的利润函数：

（25）

（26）

其中物流需求；

提供商以其物流运作成本为集成商提供物流能力，集成商的成本大大减少，同时提供商利润的主要来源也随之改变，此外，集成商与提供商共同承担供应链中的风险，分享物流服务供应链的利润，使双方的利润均高于分散式决策下的情形，激励双方的合作意愿，最终使物流服务供应链达到协调。

所述的一种单周期二级物流服务供应链的协调运作方法，所述方法集中式决策下，集成商和提供商达到的可靠性水平高于其在分散式决策下的水平；分散式决策下物流服务供应链的利润与物流需求均小于集中式决策下的水平，且两种决策下的利润之比趋于3/4，物流需求之比趋于1/2。

所述的一种单周期二级物流服务供应链的协调运作方法，所述方法集成商与提供商，在分散式与集中式的两种决策下：

（1）双方的可靠性水平与集成商及提供商的基本可靠性正相关；

（2）集中式决策下双方的基本可靠性对双方决策的影响大于分散式决策的影响；

（3）集中式决策下任何一方的基本可靠性对另一方的影响都大于在分散式决策下的影响；

即双方的基本可靠性水平在集中式决策下对另一方的影响均大于分散式决策下的影响。

所述的一种单周期二级物流服务供应链的协调运作方法，所述方法的协调契约下物流服务供应链可以激励集成商和提供商的提高自己的可靠性水平，并可以对了双方企业基本可靠性水平施加积极的正向影响，所以物流企业具有基本可靠性更加具有说服力。

所述的一种单周期二级物流服务供应链的协调运作方法，所述方法当物流服务供应链达到协调时，集成商与提供商的利润分配比需为：

，亦是双方物流企业达到帕累托最优的必要条件；

其中为集成商与提供商的利润分配比，所以该协调契约可以使物流服务供应链达到协调。

本发明的优点与效果是：

本发明由单个物流集成商和单个功能型物流提供商构成的二级物流服务供应链，考虑双方的可靠性均影响客户物流需求的情况下，针对物流服务供应链的协调问题进行设计。讨论物流服务供应链在分散式决策与集中式决策下的决策情况，指出传统批发价格契约的局限，提出利用考虑双边可靠性的收益共享契约对物流服务供应链进行协调，并讨论协调契约的效果与局限。表明收益共享契约能激励企业双方提升自身的可靠性水平，使物流服务供应链协调；双方具有的基本可靠性在实施契约前后对各自的利润与协调均有正向积极影响，并且收益共享契约扩大了该积极影响；最后，通过仿真验证了该协调契约的有效性，并对相关参数进行灵敏度分析。当双方物流企业的可靠性市场能力系数较大时，与分散式决策比较，收益共享契约能够激励物流集成商与功能型物流提供商提升双方的可靠性水平，增加双方物流企业及物流服务供应链的利润，且双方达到的可靠性对物流需求影响越大，双方达成收益共享契约的愿望越强。物流集成商和功能型物流提供商具有的基本可靠性对双方达到最优决策时的最优可靠性具有正向影响，收益共享契约的成功执行同时会扩大这一效果。提高物流企业的可靠性水平，激励双方提供可靠的物流服务并使物流服务供应链实现协调；提高双方企业及物流服务供应链的可靠性，实现物流服务供应链的协调。因此有效控制物流服务供应链的可靠性、协调物流企业间的利益关系对于改善物流服务供应链的效益以及提升物流服务供应链的效率具有重要意义。

附图说明

图1集成商与提供商的决策顺序；

图2为协调前后c对双方可靠性水平的影响；

图3协调前后b对双方可靠性的影响；

图4b对利润分配比波动的影响；

图5契约前后对双方利润的影响；

图6契约前后μ对双方利润的影响。

具体实施方式

下面结合附图所示实施例对本发明进行详细说明。

考虑由单个集成商与单个提供商组成的二级物流服务供应链，集成商向提供商购买物流能力并将其出售给需求客户，其中集成商和提供商均为理性个体及风险中性，且双方的成本结构与市场需求信息是完全对称的。

1符号变量：

：客户实际的物流需求；：客户潜在的物流需求；：分散式决策下集成商出售物流的价格；：集中式决策下物流集成商出售物流的价格；：协调契约下集成商出售物流的价格；：分散式决策下集成商的可靠性水平；：集中式决策下集成商的可靠性水平；：协调契约下集成商的可靠性水平；：分散式决策下提供商的物流价格；：协调契约下提供商的物流价格；：分散式决策下提供商的可靠性水平；：集中式决策下提供商的可靠性水平；：协调契约下提供商的可靠性水平；：集成商的物流运作成本；：提供商的物流能力运作成本。

分别表示分散式决策下集成商、提供商及物流服务供应链的利润，表示集中式决策下物流服务供应链的利润，分别表示协调契约下集成商、提供商及物流服务供应链的利润。其中，有，即保证集成商能产生利润；作为内生变量，表示提供商根据物流需求和客户反馈可对调整物流价格。

由相关文献可知，集成商与提供商的可靠性均影响客户的物流需求。为了体现双方可靠性对服务供应链中决策的影响，本发明将已有的市场需求函数与双方可靠性结合，建立基于双方可靠性与物流价格的物流需求函数：

其中为物流需求的价格系数，即当双方可靠性不变时，由价格变化导致的物流需求变化程度；b和c分别为集成商与提供商的可靠性能力系数。此外需有，即在忽视双方可靠性的情况下客户仍存在物流需求。

本发明假设集成商与提供商均具有基本可靠性，即双方无需努力就具有的可靠性。大多文献没有考虑基本可靠性对双方及物流服务供应链的决策影响。实际中物流企业双方在进行寻求合作的过程中，双方的基本可靠性水平会影响双方企业的博弈决策、成本以及双方利润。本发明采用二次形式的可靠性成本函数：，为物流企业具有的可靠性水平，k为物流企业的可靠性成本系数，k值大小表示提高可靠性水平带来的成本变化程度。考虑到企业双方的基本可靠性，本发明有以下可靠性成本函数：

集成商的可靠性成本函数：

(2)

提供商的可靠性成本函数：

(3)

其中，μ和分别为集成商与提供商的可靠性成本系数，和分别为集成商与提供商具有的基本可靠性，即只有当物流企业要求达到的可靠性水平高于其基本可靠性时才产生成本，否则不发生额外的可靠性成本。

2分散式决策

实际合作中，集成商与提供商之间的合作采用的是传统的批发价格契约，图1为分散式决策下提供商与集成商的博弈顺序。

步骤1：提供商收集物流集成商的相关资料，确定物流能力价格及要求达到的可靠性水平，向集成商提供物流价格信息。

步骤2：集成商根据收集的提供商相关信息，确定向客户销售的物流价格及要求达到的可靠性水平。

步骤3：双方物流企业达成一致并执行契约。

分散式决策下，集成商与提供商作为独立个体并以使自身利益最大化原则进行博弈决策。设其最优决策为，有分散式决策下集成商与提供商的利润函数：

(4)

(5)

由图1中的决策顺序，利用逆向求解法可得提供商的最优决策，由公式（4）有集成商的利润的海塞矩阵：

以上为物流服务供应链分散式决策下的博弈决策，并可达到均衡状态，此时物流需求为：

3集中式决策

集中式决策下对物流服务供应链进行分析时，把集成商与提供商看作一个决策整体，并以使物流服务供应链整体利益最大化原则进行决策。

此时物流服务供应链的利润：

有以下结论：

结论1集中式决策下集成商和提供商达到的可靠性水平高于其在分散式决策下的水平。

结论2分散式决策下物流服务供应链的利润与物流需求均小于集中式决策下的水平，且两种决策下的利润之比趋于3/4，物流需求之比趋于1/2。

证明：

（1）利润的比较

当提供商的可靠性成本系数趋于时，有，两种决策下物流服务供应链的利润和物流需求分别趋于3/4与1/2，所以相对于集中式决策，批发价格契约下的分散式决策具有很大的改进需要，可以采取适当的激励机制促进双方努力合作并达到物流服务供应链的协调。

以上分析是在和同时成立时进行决策，当今合作中对物流企业的可靠性关注不断看重，但是物流价格仍然是影响双方合作的主要因素，与对物流企业的可靠性要求相比，多数客户对物流能力的价格更加关注，而把可靠性看作一项服务增值项，物流能力价格对物流需求的影响较大，可靠性水平对于物流需求的影响较小，即价格弹性系数较大，而可靠性系数b和c较小，同时，对于集成商与提供商，其可靠性成本在一定时间中是稳定的，即μ和保持不变。所以有，符合当前物流企业间的合作方式，所以以上条件合理。

4基于收益共享契约的物流服务供应链协调

4.1模型描述

根据以上物流服务供应链在分散式决策与集中式决策下的对比，本发明采用收益共享契约对物流服务供应链进行整体协调。在收益共享契约的协调下，提供商以较低价格为集成商提供物流能力，同时作为对提供商的补偿，集成商将利润的作为利益补偿分享给提供商，其中。记契约为。类似于分散式决策顺序，得收益共享契约下集成商和提供商的利润函数：

（25）

（26）

其中物流需求。

4.2模型求解

收益共享契约协调下，集成商根据使自身利润最大原则进行决策，由逆向求解法得的海塞矩阵，根据公式（4）中的求解过程，当时，负定，所以和在存在唯一的最优解，求解一阶导数得：

可以求得和：

结论3当物流服务供应链达到协调时，集成商与提供商以集中式决策下的可靠性进行合作，此时集成商向客户出售物流能力价格与集中式决策下相同。

证明：当物流服务供应链达到协调时，存在，协调契约下物流服务供应链的利润等于集中式决策下的利润。有的偏导数，若等式成立，有收益共享契约下双方的最优决策的条件：

所以协调契约下集成商和提供商的可靠性和集中决策下相同，并且集成商出售的物流能力的价格与集中式决策相同。

结论4提供商以运作成本为集成商提供物流能力是协调契约使物流服务供应链协调的必要条件。

证明：由结论3将

提供商以其物流运作成本为集成商提供物流能力，集成商的成本大大减少，同时提供商利润的主要来源也随之改变，此外，集成商与提供商共同承担供应链中的风险，分享物流服务供应链的利润，提高了双方的可靠性水平，使双方的利润均高于分散式决策下的情形，激励了双方的合作意愿，最终使物流服务供应链达到协调。

所以收益共享契约下，客户物流需求等于集中式决策下且大于分散式决策下的需求。

结论5集成商与提供商在分散式与集中式的两种决策下：

（1）双方的可靠性水平与集成商及提供商的基本可靠性正相关。

（2）集中式决策下双方的基本可靠性对双方决策的影响大于分散式决策的影响。

（3）集中式决策下任何一方的基本可靠性对另一方的影响都大于在分散式决策下的影响。

证明：

由前面结论及公式（12）（13）有，；对公式（20）（22）求其一阶导数得到：

。

所以在分散式和集中式决策下，集成商和提供商的基本可靠性与集成商与提供商的最优决策均正相关；另外根据又因为

，

,

即集中式决策下双方的基本可靠性水平对双方的最优决策的影响大于分散式决策下的影响。又有，

,

即双方的基本可靠性水平在集中式决策下对另一方的影响均大于分散式决策下的影响。

由结论1、3、5可得，协调契约下物流服务供应链可以激励集成商和提供商的提高自己的可靠性水平，并可以对了双方企业基本可靠性水平施加积极的正向影响，所以本发明考虑物流企业具有基本可靠性更加具有说服力。

结论6当物流服务供应链达到协调时，集成商与提供商的利润分配比需为

，亦是双方物流企业达到帕累托最优的必要条件。

证明：

将分别带入到和中，有收益共享契约下集成商与提供商的利润：

其中为集成商与提供商的利润分配比，所以该协调契约可以使物流服务供应链达到协调。集成商与供商根据双方的企业规模、市场能力、行业地位制定利润分配比。当处于协调契约的物流服务供应链达到协调时，为了双方执行该协调契约，此时双方物流企业的利润需大于其无契约时的利润，即，存在：

通过以上分析可知收益共享契约的执行要求双方物流企业具有更高的可靠性水平。集成商以集中式决策的物流价格向客户出售物流能力，同时提供商以运作成本向集成商提供物流能力。收益共享契约可以激励物流服务供应链中的物流企业提高自身可靠性水平，改变提供商的主要利润来源，达到共赢目的，所以收益共享契约具有较强的现实性，便于实施。

实施例

例如h公司是一家中型的物流服务企业，公司主要面对各大车企，业务包括零部件配送、整车运输等业务，企业还有与多家功能型物流提供商具有合作关系。随着汽车市场的不断火爆，h公司的业务也增多，但是随着业务的增加与复杂，市场的供需不确定性在多种未知风险的参与下，企业决策受到很大约束，决策制定的不准确性影响了企业与车企、提供商的合作关系。面对这种情形，2016年h企业在与功能型物流提供商j的合作中采用了考虑可靠性的收益共享契约进行合作，契约的执行使双方的利润都提高，并且使物流服务供应链中的物流服务拥有更高的可靠性，企业的业务数量也大大增加。

物流服务供应链系统、集成商h及功能型物流提供商j的参数达成契约：

表1契约参数

当物流服务供应链达到协调时h与j的利润达到帕累托最优时，有。

表2为收益共享契约下基于的h与j以及物流服务供应链在三种决策下的决策分析。当在（0.1891,0.4310）间变化时，协调契约下双方可靠性均高于分散式决策且双方及供应链的利润提高到集中式的情形。对比契约协调前后服务供应链的利润之比约，物流需求约。

下面是一些重要参数对物流服务供应链决策的影响：

（1）j的可靠性能力系数对双方可靠性的影响。

由图2所示j的可靠性能力系数c的提高正向影响双方物流企业的可靠性且协调契约扩大了这种积极影响，说明协调契约对双方提供自身的可靠性有激励作用。图3还可看出，当可靠性能力系数c较小时，收益共享契约对提高j的可靠性程度不显著，而h的可靠性提高程度较大；当系数c逐渐增大时协调契约下j的可靠性的提升程度大于h的提升程度。

（2）h的可靠性能力系数b对双方可靠性与利润分配比例的影响。

由图3可知h的可靠性能力系数的提高正向影响双方的可靠性且协调契约扩大了这种积极影响，且双方可靠性高于契约前的水平，说明了h的可靠性能力系数b在契约下扩大了对双方的可靠性影响程度。当可靠性能力系数b取值较小时协调契约对提高h的可靠性影响不明显，但对j的可靠性影响明显。当b逐渐增大时双方的可靠性在协调契约的影响下不断升高,h的提高幅度大于j的提高幅度。

图4为系数b对协调契约下的收益分配比区间的影响，可以把的区间看作h与j的谈判空间，由图可知当b在较小的区间变化时，的区间相对稳定，而当b不断变大到一定后区间也不断加大，说明当双方可靠性的可靠性达到一定时双方达成一致并执行契约的愿望也逐渐增强。

（3）可靠性成本系数对h与j的利润影响。

由图5当h的可靠性成本系数增加时，协调契约下h的利润逐渐减少但始终高于分散式下的利润，同时j的利润逐渐上升直至趋于稳定。同样图6可知对于h与j随着的提高对双方协调效果均有负向消极作用。

（4）h和j的基本可靠性对物流服务供应链的影响。

表3描述了当时，h和j具有不同基本可靠性下对不同决策情况以及相关参数的影响。在分散式下与协调契约决策下，当h的基本可靠性不变，j的基本可靠性不断提高时双方最优决策下的可靠性也随之提高；当j的基本可靠性不变h的基本可靠性不断提高时双方最优决策下的最优可靠性也随之提高。所以在分散式决策与协调契约下，h和j的基本可靠性对物流服务供应链的最优决策均施加正向积极影响。由表3中两种不同决策下相关对比还可得知，当不变时协调契约下由于的增加而使h与j的可靠性增加的程度大于分散式决策下的情况，反之当不变时，情况亦然。以上表明双方具有的基本可靠性对双方最优决策下的最优可靠性提高有激励影响，同时收益共享契约扩大了这种影响行为，也说明了考虑h与j具有基本可靠性的合理性与必要性。

表3收益共享契约下双方基本可靠性对双方决策及参数的影响（）

。