造船供應(yīng)鏈利益分配問題的Shapley值法分析

范德成, 胡鈺

(哈爾濱工程大學(xué) 經(jīng)濟管理學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150001)

造船供應(yīng)鏈?zhǔn)侵敢栽齑髽I(yè)為核心，由供應(yīng)商、協(xié)作廠、分段廠等相關(guān)企業(yè)或機構(gòu)，為滿足船東需求而形成的供需網(wǎng)絡(luò)，其中各節(jié)點企業(yè)的有效合作是造船供應(yīng)鏈存在的核心，互惠互利是長期合作的基礎(chǔ)和前提條件。目前專門研究造船供應(yīng)鏈利益分配的文獻較少，孫彥等應(yīng)用合作n人對等理論從利益分配的角度為造船供應(yīng)鏈合作伙伴的選擇提供思路[1]；陳超等利用不對稱Nash談判模型構(gòu)建了造船供應(yīng)鏈的利益分配機制[2]；馬紅燕等應(yīng)用不對稱Nash談判模型設(shè)計了造船供應(yīng)鏈合作利益分配的協(xié)商機制[3]。鮮有學(xué)者在該研究領(lǐng)域采用Shapley值法，而在供應(yīng)鏈利益分配研究維度，較多學(xué)者運用了Shapley值法及其改進方法進行定性和定量分析，如Corbett等依據(jù)供應(yīng)鏈成員企業(yè)的業(yè)績狀況和努力程度來確定成員企業(yè)的利益分配系數(shù)[4]；戴建華等在Shapley值法的基礎(chǔ)上引入風(fēng)險因子對供應(yīng)鏈動態(tài)聯(lián)盟伙伴企業(yè)的利益分配進行協(xié)調(diào)[5]；馬士華等在Shapley值法中引入技術(shù)創(chuàng)新激勵指數(shù)對供應(yīng)鏈各成員企業(yè)的收益分配進行調(diào)整[6]。

由于造船供應(yīng)鏈中所有的相關(guān)企業(yè)都是相互獨立的利益主體，其加入造船供應(yīng)鏈的主要目的便是實現(xiàn)最大化的利益獲取，因此，如何設(shè)計和協(xié)調(diào)各參與主體的利益是造船供應(yīng)鏈管理的關(guān)鍵問題。對利益分配的定量研究有多種方法， 但Shapley值法及其改進模型能夠測算多主體合作的利益分配成果。從已有的研究成果來看，采用Shapley值法分配某行業(yè)供應(yīng)鏈各節(jié)點企業(yè)利益的做法將是未來研究的主要趨勢[7]。該方法能在利益分配的研究中體現(xiàn)各節(jié)點企業(yè)在整體收益中獲得的風(fēng)險補償、技術(shù)創(chuàng)新能力對核心競爭力的提升效益以及成員的投資詳情和合作程度。因此本文借助Shapley值法在供應(yīng)鏈合作聯(lián)盟中的建模思想，結(jié)合造船供應(yīng)鏈的特點和相關(guān)企業(yè)間的互動關(guān)系，構(gòu)建了造船供應(yīng)鏈的利益分配模型，在對原始Shapley值法掌握的基礎(chǔ)上，加入風(fēng)險因子、技術(shù)創(chuàng)新激勵和資源投入量3個影響供應(yīng)鏈利益分配的因素對Shapley值法進行改進，以解決造船廠、供應(yīng)商和協(xié)作廠等相關(guān)企業(yè)間的利益分配問題[8]。

1 Shapley值法模型及其改進

1.1 Shapley值法模型

設(shè)n個企業(yè)構(gòu)成了一個供應(yīng)鏈企業(yè)集合N(N=1，2...n)，這其中的一些子集S組成聯(lián)盟，假設(shè)供應(yīng)鏈企業(yè)合作聯(lián)盟N的實值函數(shù)為v(N)風(fēng)險管理收益，則合作聯(lián)盟S的風(fēng)險管理收益為實值函數(shù)v(S)。集合N中的任一子集S都滿足條件：

在以上條件中，只有供應(yīng)鏈創(chuàng)造的總價值大于每個成員單獨創(chuàng)造的價值之和，即v(S1∪S2)≥v(S1)+v(S2)，才能保證企業(yè)加入供應(yīng)鏈參與建立合作聯(lián)盟是有利可圖的。

設(shè)定φi(v)是集合N中的成員i從供應(yīng)鏈合作利益v(N)中獲取的收入，則合作關(guān)系的分配情況可以表示為Φ(v)=(φ1(v),φ2(v)...φn(v))，合理的合作利益分配方案要滿足條件：

在集合N合作的前提下，用Shapley值法確定的各個伙伴i獲得的利益分配值為：

(1)

(2)

1.2 Shapley值法的局限性

根據(jù)對Shapley值法內(nèi)涵和模型原理的理解，Shapley值法的核心思想強調(diào)價值的貢獻，該思想僅考慮到合作企業(yè)對合作聯(lián)盟整體維度的貢獻，僅從價值貢獻率的角度考慮供應(yīng)鏈的利益分配情況。該方法建模的初始條件便是假定各成員企業(yè)的風(fēng)險承擔(dān)、技術(shù)創(chuàng)新能力以及合作過程中各供應(yīng)商的資源投入都是一樣的，而在現(xiàn)實的供應(yīng)鏈運作中，這種假定是不成立的。

通常情況下，供應(yīng)商合作聯(lián)盟中各成員企業(yè)承擔(dān)風(fēng)險的能力、技術(shù)創(chuàng)新能力以及為供應(yīng)鏈投入的資源成本是不同的，各成員企業(yè)的合作態(tài)度也必定存在差異。因此，為了更加全面系統(tǒng)地研究造船供應(yīng)鏈的利益分配議題，需要對Shapley值法進行改進，按照風(fēng)險補償原則、技術(shù)創(chuàng)新激勵原則和收益與投入資源相對稱原則，引入風(fēng)險因子、技術(shù)創(chuàng)新激勵指數(shù)和資源投入量分別對各合作企業(yè)需要承擔(dān)的風(fēng)險因素、技術(shù)創(chuàng)新帶來的激勵影響以及供應(yīng)商合作引起的資源整合作用進行定量表示[9]。

1.3 Shapley值法模型的改進

在文獻[5]基礎(chǔ)上，本文在Shapley值法模型的改進中加入風(fēng)險因子R要素。在實際供應(yīng)鏈中，各合作成員企業(yè)要承擔(dān)內(nèi)生和外來兩部分風(fēng)險，影響利益分配的風(fēng)險種類主要有：生產(chǎn)風(fēng)險(如生產(chǎn)組織與采購風(fēng)險、分銷商選擇風(fēng)險和物流運作風(fēng)險等)、市場風(fēng)險(如市場的不確定性需求風(fēng)險、市場內(nèi)的信息傳遞風(fēng)險等)、政策風(fēng)險(如經(jīng)濟政策風(fēng)險、法律環(huán)境風(fēng)險等)、合作風(fēng)險(如合作企業(yè)文化差異產(chǎn)生的風(fēng)險、企業(yè)道德風(fēng)險等)。

設(shè)成員企業(yè)i在供應(yīng)鏈運作中實際需要承擔(dān)的風(fēng)險因子為Ri(i=1,2...,n) ，成員企業(yè)i承擔(dān)的風(fēng)險因子計算為：

(3)

實際分配利益值為

在文獻[6]基礎(chǔ)上，本文也在Shapley值法模型的改進中加入技術(shù)創(chuàng)新激勵指數(shù)j要素。設(shè)成員企業(yè)i通過技術(shù)創(chuàng)新為供應(yīng)鏈創(chuàng)造的收益為qi，則供應(yīng)鏈上所有成員企業(yè)通過技術(shù)創(chuàng)新而創(chuàng)造的收益為∑qi，根據(jù)供應(yīng)鏈所處行業(yè)對技術(shù)創(chuàng)新的要求差異，各成員企業(yè)可以接受的激勵指數(shù)為j(0

在考慮技術(shù)創(chuàng)新激勵指數(shù)的影響作用下，供應(yīng)鏈成員企業(yè)i在實際合作中獲取的利益分配修正量為

實際分配利益值為

qi/∑qi<1/n時，成員企業(yè)i技術(shù)創(chuàng)新成果不突出，相應(yīng)利益會在原有分配計劃中減少；qi/∑qi>1/n時，成員企業(yè)i技術(shù)創(chuàng)新成果突出，相應(yīng)利益會在原有分配計劃中增加；qi/∑qi=1/n時，成員企業(yè)i的利益獲得與原有分配計劃相同。

在文獻[10]基礎(chǔ)上，本文也在Shapley值法模型的改進中加入資源投入量C要素。設(shè)成員企業(yè)i在供應(yīng)鏈合作中投入資源Ci(i=1,2...,n)，則供應(yīng)鏈上所有成員企業(yè)資源投入的總和為∑Ci，每個成員企業(yè)的資源投入在所有成員企業(yè)資源投入總和中占有的比重是Ci/∑Ci，成員企業(yè)i的資源投入與所有成員企業(yè)的平均資源投入差值為

在考慮資源投入量的影響作用下，供應(yīng)鏈成員企業(yè)i在實際合作中獲取的利益分配修正量為

實際分配利益值為

Ci/∑Ci<1/n時，成員企業(yè)i的資源投入量較少，相應(yīng)利益會在原有分配計劃中減少；Ci/∑Ci>1/n時，成員企業(yè)i的資源投入量較多，相應(yīng)利益會在原有分配計劃中增加；Ci/∑Ci=1/n時，成員企業(yè)i的利益獲得與原有分配計劃相同。

綜上所述，依據(jù)改進的Shapley值法模型，供應(yīng)鏈成員企業(yè)i在實際合作中獲取的利益分配總修正量為

實際分配利益總值為

經(jīng)過運算得

因此改進后的實際利益分配模型符合要求。

1.4 模型參數(shù)的確定

在綜合考慮風(fēng)險因素、技術(shù)創(chuàng)新激勵和資源投入量影響作用的基礎(chǔ)上，用信息熵來測定風(fēng)險因素的大?。挥眉夹g(shù)資本和人力投入比例來衡量技術(shù)創(chuàng)新激勵指數(shù)；用合作投入狀況來評定供應(yīng)鏈各成員企業(yè)的合作程度；應(yīng)用AHP法或模糊數(shù)學(xué)方法確定三要素各自的權(quán)重大??；還可采用調(diào)查問卷的形式應(yīng)用Likert量表法定性確定模型的參數(shù)[11-12]。

2 應(yīng)用實例

2.1 模型參數(shù)的確定

由于船舶行業(yè)的特殊性，分段廠的存在情況根據(jù)船市的具體狀況而定，且造船企業(yè)即銷售船舶的主體收益也會根據(jù)船市狀況有所變動。假設(shè)當(dāng)前船市處于樂觀水平，分段廠能夠獨立且長期存在，此時造船企業(yè)銷售巴拿馬級散貨船的利潤收益為船價的20%左右，根據(jù)近年來巴拿馬級散貨船的銷售均價約為2 600萬美元計算，則造船企業(yè)3的銷售收益約為520萬美元，其他成員企業(yè)的利益分配情況見表1。

表1 造船供應(yīng)鏈中成員企業(yè)的利益分配情況

2.2 Shapley值法基礎(chǔ)利益分配額的確定

根據(jù)Shapley值法的利益分配公式，可得出造船供應(yīng)鏈各成員企業(yè)基于Shapley值法的利益分配額，某鋼材供應(yīng)商企業(yè)1的基礎(chǔ)利益分配額φ1(v)的計算過程如表2。

表2 某鋼材供應(yīng)企業(yè)1的基礎(chǔ)利益分配額φ1(v)計算表

由表2可得，某鋼材供應(yīng)企業(yè)的基礎(chǔ)利益分配額φ1(v)=80+70+185/3+1 300/3=645萬美元，同理，可得某分段生產(chǎn)企業(yè)的基礎(chǔ)利益分配額φ2(v)=810萬美元，某造船企業(yè)的基礎(chǔ)利益分配額φ3(v)=945萬美元?？梢?，經(jīng)過合作后，造船供應(yīng)鏈的各成員企業(yè)均能獲取額外的利潤，且滿足集合N中的任意兩家合作得到的收益都大于兩者單獨獲益的和，此外，也滿足 ：φ1(v)+φ2(v)+φ3(v)=v(N)=2 400萬美元；φ1(v)>v(1)、φ2(v)>v(2)、φ3(v)>v(3)，即各成員企業(yè)獲取的基礎(chǔ)利益分配方案均滿足前文所述的合作條件。

2.3 實際利益分配額的確定

1)設(shè)定改進Shapley值法原始模型所需的變量值。

結(jié)合上述造船供應(yīng)鏈中各成員企業(yè)的收益等實際情況，設(shè)定成員企業(yè)在供應(yīng)鏈運作中實際需要承擔(dān)的風(fēng)險因子分別為：R1=0.42，R2=0.21，R3=0.37；造船供應(yīng)鏈中各成員企業(yè)對技術(shù)創(chuàng)新的需求高低各異，在實際操作中，一般情況下鋼材供應(yīng)企業(yè)和造船企業(yè)對技術(shù)創(chuàng)新的需求較分段生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新需求高，而建造軍用船舶和民用船舶的技術(shù)創(chuàng)新需求指數(shù)也存在較大差異，為便于實證運算，本文假設(shè)上述造船供應(yīng)鏈中各成員企業(yè)可以接受的技術(shù)激勵指數(shù)j=0.55，此外，假設(shè)各成員企業(yè)通過技術(shù)創(chuàng)新而創(chuàng)造的收益分別為：q1=630萬美元、q2=450萬美元、q3=720萬美元；同時，假設(shè)上述造船供應(yīng)鏈中每個成員企業(yè)的資源投入量在所有成員企業(yè)資源投入量總和中占有的比重分別是：0.31、0.33和0.36。

2)利用設(shè)定的改進參數(shù)計算上述造船供應(yīng)鏈中各成員企業(yè)的利益分配修正量和實際的利益分配額。經(jīng)過計算可得：

3)將改進后的利益分配方案與基礎(chǔ)利益分配方案進行對比分析。

從表3中可以看出，改進后的利益分配方案使造船供應(yīng)鏈中負責(zé)對船舶分段裝配、對整裝船舶進行測試及最終銷售的造船企業(yè)3獲利最大，利潤水平上升了13.33%，較單獨經(jīng)營時有近3倍的利潤增加；為船舶建造提供鋼質(zhì)原材料的鋼材供應(yīng)企業(yè)1在造船供應(yīng)鏈中分得的利益額有所增加，盡管增加幅度較小，為9.07%，但較單獨經(jīng)營時也有多于兩倍的收益量；而負責(zé)對鋼材進行模塊化建造的分段生產(chǎn)企業(yè)2收到了損失，利潤水平下跌了近5成，但與單獨經(jīng)營時的收益相比卻有明顯的提升。

表3 改進的利益分配方案與基于Shapley值法的基礎(chǔ)利益分配方案的比較

對于本文造船供應(yīng)鏈利益分配方案中的3個主體，分段生產(chǎn)企業(yè)2在技術(shù)投入和風(fēng)險承擔(dān)方面都比鋼材供應(yīng)企業(yè)1和造船企業(yè)3承受的少，故在Shapley值法改進利益分配方案的過程中，分段生產(chǎn)企業(yè)2獲得的利潤有所降低，這符合“高風(fēng)險高收益”的經(jīng)濟規(guī)律，也印證了高技術(shù)投入能夠提高利潤水平的原則。在資源投入方面，造船企業(yè)3較鋼材供應(yīng)企業(yè)1的基礎(chǔ)投資額多，在最終利益分配方案和改進后的利益分配方案中，造船企業(yè)3獲得的利益分配都多于鋼材供應(yīng)企業(yè)1，這滿足按投資額和貢獻度分配利益的原則要求。

改進后的利益分配方案與現(xiàn)實情況是相符的。在實際的船舶生產(chǎn)和經(jīng)濟貿(mào)易中，原材料供應(yīng)商、分段生產(chǎn)企業(yè)和造船企業(yè)的合作往往能獲得較高的利潤?？梢姳疚奶岢龅睦娣峙浞桨冈诶碚撋暇哂泻侠硇?，在實踐上具有應(yīng)用性，這一切實可行的利益分配方案能夠兼顧各成員企業(yè)的收益公平，保證各方利益，對提高造船供應(yīng)鏈各成員企業(yè)的合作效率，齊頭并進實現(xiàn)經(jīng)濟和社會效益的增長具有借鑒價值。

3 結(jié)束語

本文以造船供應(yīng)鏈中鋼材供應(yīng)企業(yè)、分段生產(chǎn)企業(yè)和造船企業(yè)為研究對象，探討了基于Shapley值法及其改進模型的合作伙伴利益分配思路和方法。改進后的利益分配方案在原始方案的基礎(chǔ)上考慮了風(fēng)險因素、技術(shù)創(chuàng)新激勵和資源投入量對利益分配的影響，形成更為科學(xué)合理且公平的利益分配結(jié)果，該研究成果在理論上和實踐上都具有一定的指導(dǎo)意義。

本文對Shapley值法的改進僅考慮了風(fēng)險因素、技術(shù)創(chuàng)新激勵和資源投入量對利益分配的約束，而影響供應(yīng)鏈各成員企業(yè)利益分配的因素眾多，其他因素的作用關(guān)系會改變利益分配模型的相關(guān)參數(shù)，進而影響最終的利益分配結(jié)果，這也是本文研究的局限性所在；此外，本文僅選擇了鋼材供應(yīng)企業(yè)、分段生產(chǎn)企業(yè)和造船企業(yè)3個主體，這一研究結(jié)論可能并不適用于造船供應(yīng)鏈中其他的節(jié)點企業(yè)。未來研究將進一步圍繞造船供應(yīng)鏈利益分配這一研究方向，運用其他方法進行實證分析和調(diào)研，以獲取更為嚴(yán)謹(jǐn)且實用的研究結(jié)論。

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