聯(lián)合契約下云計(jì)算服務(wù)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)研究

王紅春，叢嬌嬌，劉 帥

（北京建筑大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理與工程學(xué)院，北京 100044）

聯(lián)合契約下云計(jì)算服務(wù)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)研究

王紅春，叢嬌嬌，劉 帥

（北京建筑大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理與工程學(xué)院，北京 100044）

主要研究?jī)?nèi)容為應(yīng)用服務(wù)提供商（ASP）和基礎(chǔ)設(shè)施提供商（AIP）組成的二級(jí)云計(jì)算服務(wù)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)問題。首先在云計(jì)算市場(chǎng)下，建立了無契約下供應(yīng)鏈模型，并對(duì)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)進(jìn)行了分析。然后，模型中引入了收益共享契約和懲罰契約，建立了收益共享契約和懲罰契約聯(lián)用的供應(yīng)鏈模型，并進(jìn)一步分析了此時(shí)供應(yīng)鏈的協(xié)調(diào)。最后通過數(shù)值分析驗(yàn)證了相關(guān)結(jié)論。

云計(jì)算；供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)；收益共享契約；懲罰契約

1 引言

近幾年，云計(jì)算逐漸崛起，其為人們提供的服務(wù)主要有三種：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）、平臺(tái)即服務(wù)（PaaS）及軟件即服務(wù)（SaaS）［1］?；A(chǔ)設(shè)施即服務(wù)主要向客戶提供服務(wù)器、存儲(chǔ)等硬件服務(wù)以及操作系統(tǒng)技術(shù)。平臺(tái)服務(wù)主要向客戶提供一個(gè)開發(fā)平臺(tái)，保障應(yīng)用程序正常進(jìn)行。軟件即服務(wù)主要向客戶提供一種應(yīng)用軟件，不需要用戶必須購(gòu)買安裝，只需根據(jù)實(shí)際情況支付一定使用費(fèi)。根據(jù)服務(wù)形式，云計(jì)算服務(wù)提供商也分為三類：基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)提供商（AIP）、平臺(tái)服務(wù)提供商（APP）以及應(yīng)用服務(wù)提供商（ASP）［2］。由基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)提供商（AIP）、平臺(tái)服務(wù)提供商（APP）、應(yīng)用服務(wù)提供商（ASP）以及最終用戶形成了一條云計(jì)算服務(wù)供應(yīng)鏈。與傳統(tǒng)供應(yīng)鏈相比，云計(jì)算服務(wù)供應(yīng)鏈以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以互聯(lián)網(wǎng)為橋梁進(jìn)行供應(yīng)商與供應(yīng)商、供應(yīng)商與用戶之間的交易活動(dòng)，因此無需考慮庫(kù)存、運(yùn)輸?shù)葐栴}。但云計(jì)算服務(wù)供應(yīng)鏈上的各提供商彼此獨(dú)立的存在，他們同樣以實(shí)現(xiàn)自己利益最大化為目標(biāo)，因此如何實(shí)現(xiàn)該供應(yīng)鏈的協(xié)調(diào)成為了一個(gè)重點(diǎn)問題。關(guān)于供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)的研究很多，但有關(guān)云計(jì)算市場(chǎng)下的服務(wù)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)研究卻很少。王建［3］研究了回購(gòu)契約和收益共享契約以及期權(quán)契約和收益共享契約兩種組合下云計(jì)算服務(wù)供應(yīng)鏈的協(xié)調(diào)問題。陳碩［4］在數(shù)量柔性契約基礎(chǔ)上引入了獎(jiǎng)勵(lì)與懲罰機(jī)制，在這兩種契約聯(lián)用基礎(chǔ)上研究了信息對(duì)稱下二級(jí)云計(jì)算服務(wù)供應(yīng)鏈的協(xié)調(diào)問題。在此基礎(chǔ)上，本文引入了收益共享契約和懲罰契約，建立了收益共享契約和懲罰契約聯(lián)用的供應(yīng)鏈模型，對(duì)二級(jí)云計(jì)算服務(wù)供應(yīng)鏈的協(xié)調(diào)問題進(jìn)行了研究。

2 建立模型

2.1 符號(hào)說明及假設(shè)

由基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)提供商和應(yīng)用服務(wù)提供商組成的云計(jì)算服務(wù)供應(yīng)鏈中，基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)提供商（AIP）以批發(fā)價(jià)格w向應(yīng)用服務(wù)提供商（ASP）提供基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)，應(yīng)用服務(wù)提供商（ASP）則以售價(jià)p向客戶提供應(yīng)用服務(wù)，ASP的訂貨量為q，這里假設(shè)AIP的成本由兩部分構(gòu)成：一是AIP提供的單位服務(wù)成本c，另一個(gè)則是隨著客戶訂購(gòu)量增加而增加的管理成本，管理成本表示為eq2，其中e為管理成本系數(shù)。市場(chǎng)需求未得到滿足時(shí)會(huì)產(chǎn)生機(jī)會(huì)成本，機(jī)會(huì)成本系數(shù)為s，銷售結(jié)束，單位產(chǎn)品殘值為v。市場(chǎng)需求隨機(jī)，這里假設(shè)需求變量服從均勻分布，且受銷售價(jià)格p的影響，則關(guān)于價(jià)格p的需求函數(shù)為:D（p）=α-βp，a為最大的市場(chǎng)需求量，b為價(jià)格敏感系數(shù)，且需求變量X在上服從均勻分布。期望銷售量：

2.2 無契約下的供應(yīng)鏈模型

2.2.1 集中決策。在集中決策下，基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)提供商（AIP）和應(yīng)用服務(wù)提供商（ASP）作為一個(gè)整體存在，供應(yīng)鏈的期望利潤(rùn)函數(shù)為：

對(duì)q求一階導(dǎo)數(shù)有：

再對(duì)q求二階導(dǎo)數(shù)有：

對(duì)p求一階導(dǎo)數(shù)：

再對(duì)p求二階導(dǎo)數(shù)有：

2.2.2 分散決策。在分散決策中，基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)提供商（AIP）和應(yīng)用服務(wù)提供商（ASP）彼此獨(dú)立，以自身利益最大為目標(biāo)。則基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)提供商（AIP）的期望利潤(rùn)為：

應(yīng)用服務(wù)提供商（ASP）的期望利潤(rùn)為：

對(duì)q求一階導(dǎo)數(shù)：

對(duì)p求一階導(dǎo)數(shù)：

證明如（2），（3），（4），則ASP是關(guān)于p和q的凹函數(shù)，存在唯一解，即存在（p*，q*）使得應(yīng)用服務(wù)提供商（ASP）的利潤(rùn)最大。

可得 w*=c+2eq*。文獻(xiàn)［4］已表明，雖然當(dāng)w*=c+2eq*時(shí)可以實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)，但此時(shí)基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)提供商的收益較低，不符合實(shí)際，因此，本文考慮收益共享契約和懲罰契約聯(lián)用的方法協(xié)調(diào)供應(yīng)鏈。

3 收益共享契約和懲罰契約下的供應(yīng)鏈模型

當(dāng)基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)提供商（AIP）和應(yīng)用服務(wù)提供商（ASP）之間存在收益共享契約和懲罰契約時(shí)，AIP提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)訂貨量M，若ASP的訂貨量大于M，則對(duì)于多出的部分AIP給予ASP每單位r的獎(jiǎng)勵(lì)；若ASP的訂好貨量小于M，則對(duì)于低于的部分AIP給予分銷商每單位r的懲罰。同時(shí)，基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)提供商（AIP）可以獲得應(yīng)用服務(wù)提供商（ASP）（1-δ）倍的收益。此時(shí)基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)提供商（AIP）的期望利潤(rùn)為:

應(yīng)用服務(wù)提供商（ASP）的期望利潤(rùn)為：

對(duì)q求一階導(dǎo)數(shù)有：

則

對(duì)p求一階導(dǎo)數(shù)有：

ASP是關(guān)于p和q的凹函數(shù)，證明如（2），（3），（4），因此存在最優(yōu)的（p*，q*）使得應(yīng)用服務(wù)提供商（ASP）獲得最大利潤(rùn)。

命題1 當(dāng)基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)提供商（AIP）和應(yīng)用服務(wù)提供商（ASP）之間存在收益共享契約和懲罰契約時(shí)，此時(shí)供應(yīng)鏈實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)滿足條件：

證明：當(dāng)供應(yīng)鏈實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)時(shí)，由（6）和（5）可得

由（7）和（1）可得：

因此，

4 數(shù)值分析

在由基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)提供商（AIP）和應(yīng)用服務(wù)提供商（ASP）組成的兩級(jí)服務(wù)供應(yīng)鏈中，AIP和ASP同時(shí)以收益共享契約和懲罰契約合作，各參數(shù)值如：管理成本系數(shù)e=0.1，AIP提供的單位服務(wù)成本c=0.5，市場(chǎng)需求未得到滿足時(shí)會(huì)產(chǎn)生機(jī)會(huì)成本s=8，單位產(chǎn)品殘值為v= 5，懲罰契約中標(biāo)準(zhǔn)訂貨量M=28。最大的市場(chǎng)需求量a=100，價(jià)格敏感系數(shù)b=2，需求波動(dòng)ε=20，則集中決策下最優(yōu)訂貨量q*=52.32，最優(yōu)銷售價(jià)格 p*=30.32，供應(yīng)鏈整體利潤(rùn)為937.51。

表1 供應(yīng)鏈各成員的利潤(rùn)分配

由表1可看出，當(dāng)其他契約參數(shù)值已確定的情形下，應(yīng)用服務(wù)提供商（ASP）的利潤(rùn)與批發(fā)價(jià)格負(fù)相關(guān)，隨批發(fā)價(jià)格的增加呈遞減趨勢(shì)，而基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)提供商（AIP）則相反，隨批發(fā)價(jià)格的增加利潤(rùn)呈遞增趨勢(shì)?；A(chǔ)設(shè)施服務(wù)提供商（AIP）的利潤(rùn)隨懲罰系數(shù)的增加呈遞減趨勢(shì)，而應(yīng)用服務(wù)提供商（ASP）的利潤(rùn)隨懲罰系數(shù)的增加呈遞增趨勢(shì)，此時(shí)供應(yīng)鏈總利潤(rùn)保持不變，利潤(rùn)在基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)提供商和應(yīng)用服務(wù)提供商之間實(shí)現(xiàn)了不同分配。另外，由表1也可得，應(yīng)用服務(wù)提供商（ASP）的利潤(rùn)與收益共享比例呈正相關(guān)關(guān)系，隨共享比例的增加ASP利潤(rùn)逐漸增加。

表2 供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)時(shí)各成員利潤(rùn)分配

由表2可看出，當(dāng)供應(yīng)鏈實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)且其他契約參數(shù)值確定的情形下，根據(jù)協(xié)調(diào)的條件，可由不同的收益共享比例δ，求得批發(fā)價(jià)格w及懲罰系數(shù)r，此時(shí)，應(yīng)用服務(wù)提供商和基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)提供商的利潤(rùn)之和等于供應(yīng)鏈的總利潤(rùn)，且達(dá)到最優(yōu)，因此，供應(yīng)鏈實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)。

5 結(jié)論

本文考慮了由應(yīng)用服務(wù)提供商（ASP）和基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)提供商（AIP）組成的兩級(jí)供應(yīng)鏈，首先建立了無契約下集中決策模型和分散決策模型，雖然此狀態(tài)下可以實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)，但基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)提供商的收益過低，不符合實(shí)際，因此，本文考慮契約聯(lián)用的方法研究供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)。當(dāng)ASP和AIP之間同時(shí)存在收益共享契約和懲罰契約，通過建立契約模型，給出了此時(shí)的兩級(jí)供應(yīng)鏈實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)的條件。并通過數(shù)值分析，給出不同的方案，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用服務(wù)提供商（ASP）和基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)提供商（AIP）之間不同的收益分配。

［1］翟勝輝.基于供應(yīng)鏈契約理論的云計(jì)算服務(wù)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)機(jī)制的設(shè)計(jì)及仿真研究［D］.北京:北京郵電大學(xué)，2014.

［2］齊碩.基于供應(yīng)鏈契約的三階云計(jì)算服務(wù)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)機(jī)制研究［D］.北京:北京郵電大學(xué)，2014.

［3］王建.基于供應(yīng)鏈契約的云計(jì)算服務(wù)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)策略研究［D］.北京:北京郵電大學(xué)，2012.

［4］陳碩.基于聯(lián)合契約的云計(jì)算服務(wù)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)策略研究［D］.北京:北京郵電大學(xué)，2013.

［5］古川，張紅霞，安玉發(fā).云制造環(huán)境下的供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)研究［J］.中國(guó)科技論壇，2013，（2）:122-127.

［6］李新明，廖貅武，劉洋.基于SaaS模式的服務(wù)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)研究［J］.中國(guó)管理科學(xué)，2013，21（2）:98-106.

［7］張武康，郭立宏，郭福利.基于懲罰和收益共享聯(lián)合契約的三級(jí)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)策略研究［J］.預(yù)測(cè)，2015，34（2）:76-80.

［8］王俏.基于風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避的供應(yīng)鏈銷量回饋與懲罰契約協(xié)調(diào)研究［D］.長(zhǎng)沙:中南大學(xué)，2012.

［9］葉梅梅.基于數(shù)量折扣契約的云服務(wù)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)研究［D］.杭州:浙江工商大學(xué)，2015.

［10］鄒靜，唐秋生，亓秀貞.基于云服務(wù)的供應(yīng)鏈利益協(xié)調(diào)機(jī)制研究［J］.物流科技，2012，（7）:98-101.

Study on Coordination of Cloud Computation Service Supply Chain under Joint Contracts

WangHongchun，CongJiaojiao，LiuShuai
（SchoolofEconomicsManagement&Engineering，BeijingUniversityofCivilEngineering&Architecture，Beijing 100044，China）

In this paper，we mainly studied the coordination of the two-echelon cloud computation service supply chain comprising an ASP and an AIP.First，in the cloud computation market，we built the supply chain model without contract and then analyzed the supply chain coordination problem.Then we introduced a benefit sharing contract and a penalty contract into the model，built the supply chain model that is jointly constrained by the two contracts，and further analyzed the coordination of this supply chain.At the end，we verified the correspondingconclusionthroughanumericalanalysis.

cloudcomputation；supplychaincoordination；benefitsharingcontract；penaltycontract

F274；TP393.09

A

1005-152X（2016）05-0157-04

10.3969/j.issn.1005-152X.2016.05.034

2016-04-12

國(guó)家自然科學(xué)基金“基于大數(shù)據(jù)的供應(yīng)鏈協(xié)同機(jī)制研究”（61472027）

王紅春（1976-），女，北京建筑大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理與工程學(xué)院教授，研究方向：物流與供應(yīng)鏈；叢嬌嬌（1991-），女，北京建筑大學(xué)碩士研究生，研究方向：供應(yīng)鏈協(xié)同管理。