基于改進(jìn)的Shapley值法的糧食物流網(wǎng)絡(luò)利益分配機(jī)制研究

牟維哲

[摘 要]糧食物流網(wǎng)絡(luò)可以看成是各個(gè)參與方相互合作組成的聯(lián)盟，這個(gè)物流網(wǎng)絡(luò)中參與方之間的收益分配問(wèn)題可以看作是多人合作對(duì)策的收益分配問(wèn)題，可以用Shapley值法求解。隨著各種成本和風(fēng)險(xiǎn)因素變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，可能使得原有的利益分配條件相對(duì)于分配時(shí)發(fā)生較大的變化，導(dǎo)致事先確定的基于網(wǎng)絡(luò)參與方貢獻(xiàn)的利益分配方案有可能不合理，因此需要對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。

[關(guān)鍵詞]Shapley值法；糧食物流；利益分配機(jī)制

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2015.20.249

1 基本的Shapley值法

Shapley值法是美國(guó)夏普利（Shapley）教授基于合作博弈設(shè)計(jì)的聯(lián)盟利益分配法，用于解決多人合作對(duì)策問(wèn)題。假設(shè)在糧食物流網(wǎng)絡(luò)是有n個(gè)參與方組成，用集合I={1， 2， …， n}表示。如果對(duì)于I的任一子集S（表示n人參與方之間的組合形式）都對(duì)應(yīng)著一個(gè)實(shí)值函數(shù)V（S），表示組合s的效益，滿(mǎn)足：

稱(chēng)[I， v]為n人合作對(duì)策，v稱(chēng)為對(duì)策的特征函數(shù)。通常情況下，用Xi表示I中i企業(yè)從合作的最大效益v（I）中應(yīng)得到的一份收入。在合作I的基礎(chǔ)下，合作對(duì)策的分配用x=（x1， x2， …， xn）表示。顯然，該合作成功必須滿(mǎn)足條件：xi=v（I）， 且xi≥v（i）， i=1， 2，n。

在Shapley值法中，合作I下的各個(gè)企業(yè)所得利益分配稱(chēng)為Shapley值，并記作：φ（v）=（φ1（v）， φ2（v）， …， φn（v））， 其中φi（v）表示在合作I下第i企業(yè)所得的利益分配，可由

其中是集合I中包含成員i的所有子集，S是子集S中的元素個(gè)數(shù)，n為集合I中的元素個(gè)數(shù)，s可看成是加權(quán)因子。V（s）為子集S的效益，v（S/i）是子集S中除去企業(yè)i后可取得的效益。

2 Shapley值法的改進(jìn)過(guò)程

隨著各種成本和風(fēng)險(xiǎn)因素變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，可能使得原有的利益分配條件相對(duì)于分配時(shí)發(fā)生較大的變化，導(dǎo)致事先確定基于網(wǎng)絡(luò)參與方貢獻(xiàn)的利益分配方案有可能不合理，需要對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。首先結(jié)合物流網(wǎng)絡(luò)中各參與方的投入、承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)、創(chuàng)新能力的高低等，在綜合考慮這些因素影響的基礎(chǔ)上對(duì)利益分配比例進(jìn)行重新確認(rèn)，確定最終的利益分配方案，達(dá)到利益分配公平合理，激勵(lì)網(wǎng)絡(luò)成員的目的。

在Shapley值法中參與方的投入、承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)等均被看作是相同的，均為1n進(jìn)行利益分配時(shí)導(dǎo)致參與方利益分配的不合理，因此在 Shapley的基礎(chǔ)上，考慮合作利益分配的影響因素，投資比重、風(fēng)險(xiǎn)分?jǐn)偙戎睾图夹g(shù)創(chuàng)新水平的修正比重，進(jìn)行利益分配的調(diào)整。

2.1 考慮各因素后改進(jìn)的Shapley值法的利益分配

2.1.1 考慮投入因素修正利益分配比重

糧食物流網(wǎng)絡(luò)的投入有很多評(píng)價(jià)指標(biāo)，資金的投入，固定資產(chǎn)的投入，關(guān)系的投入，人力資源的投入等。將這些投入標(biāo)記為Ak，利用層次分析法確定各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重。設(shè)成員企業(yè)各項(xiàng)投入指標(biāo)的權(quán)重為αk，且αk=1，從而求得成員i的總投入為Ii=αkAk，物流網(wǎng)絡(luò)所有成員的總投入I=ni=1Ii， 從而求出企業(yè)i的投入在整個(gè)物流網(wǎng)絡(luò)投入中的比重。

2.1.2 考慮承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)因素修正利益分配比重

在糧食物流網(wǎng)絡(luò)鏈運(yùn)作的過(guò)程中，參與成員總會(huì)面臨環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、決策風(fēng)險(xiǎn)、市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)等不確定因素，而且各參與成員所面對(duì)的風(fēng)險(xiǎn)大小也是不同的。因此，按照風(fēng)險(xiǎn)與利益一致性原則，按照參與方承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)的比例，確定各參與方基于風(fēng)險(xiǎn)的利益分配。對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的測(cè)量可以采用模糊綜合評(píng)價(jià)法、層次分析法等。

物流網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)因素類(lèi)記為Bk，k=1，2，3設(shè)得到的各種風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的權(quán)重依次為βk，βk=1，成員企業(yè)i承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)為Ri，Ri=βkBk，整條物流網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)為R，R=ni=1Ri，從而求出企業(yè)i承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)在整個(gè)物流網(wǎng)絡(luò)面臨的風(fēng)險(xiǎn)中的比重為Ri=RiR，ni=1Ri=1。

2.1.3 考慮技術(shù)創(chuàng)新水平因素修正利益分配比重

設(shè)物流網(wǎng)絡(luò)成員i的技術(shù)創(chuàng)新水平為L(zhǎng)i，整條物流網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)創(chuàng)新水平為L(zhǎng)，L=ni=1Li，從而求出企業(yè)i的技術(shù)創(chuàng)新水平在整個(gè)物流網(wǎng)絡(luò)中的比重Li=LiL

2.2 權(quán)重設(shè)置

運(yùn)用 AHP 方法確定每個(gè)因素對(duì)糧食物流網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)利益分配的影響程度分別為，μ1，μ2，μ3，則綜合修正因子的權(quán)重為：Fi（v）=Ii×μ1+Ri×μ2+Li×μ3

2.3 利益分配值和整體收益的計(jì)算

物流網(wǎng)絡(luò)成員i最終修正后的利益分配所得計(jì)算公式為：

其中，

3 算例分析

3.1 Shapley值法的利益分配

現(xiàn)在以黑龍江省齊齊哈爾市某三級(jí)糧食物流網(wǎng)絡(luò)為例，在該物流網(wǎng)絡(luò)中有A、B、C三家糧食企業(yè)組成，其中A企業(yè)是糧食生產(chǎn)，B企業(yè)是糧食加工企業(yè)，C企業(yè)為糧食經(jīng)銷(xiāo)商，其中B企業(yè)為該物流網(wǎng)絡(luò)的核心企業(yè)，負(fù)責(zé)整條物流網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)運(yùn)作。根據(jù)Shapley值法可知該三級(jí)物流網(wǎng)絡(luò)I={1，2，3}，設(shè)A、B、C三家企業(yè)單獨(dú)實(shí)施整個(gè)物流網(wǎng)絡(luò)可獲v（1）=v（2）=v（3）=50萬(wàn)元；糧食生產(chǎn)者 A和糧食加工企業(yè)B組建物流網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟可獲利v（1，2）=350萬(wàn)元；A和C組建聯(lián)盟可獲利v（1，3）=200萬(wàn)元，B和C組建物流網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟可獲利v（2，3）=250萬(wàn)元；A、B和C組建物流網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟可獲利v（1，2，3）=500萬(wàn)元。

下面就運(yùn)用合作博弈中的Shapley值法來(lái)建立模型進(jìn)行分配。

3.2 Shapley值法修正的利益分配

設(shè)糧食物流網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)企業(yè)投資比重、風(fēng)險(xiǎn)分?jǐn)偙戎睾图夹g(shù)創(chuàng)新水平比重分別為0.3，0.4，0.3，各修正因素對(duì)各企業(yè)的修正比重如下：

很明顯，綜合考慮三種因素與只考慮企業(yè)的邊際貢獻(xiàn)的參與者的最終獲利是截然不同的，按此方案進(jìn)行利潤(rùn)分配，更加體現(xiàn)了物流網(wǎng)絡(luò)利益分配的公平性，可以使企業(yè)更積極的參與到物流網(wǎng)絡(luò)的合作中。

4 結(jié) 論

采用改進(jìn)的Shapley值法來(lái)進(jìn)行糧食物流網(wǎng)絡(luò)成員企業(yè)的利益分配，能更加真實(shí)地反映客觀情況，因?yàn)樗鼘⒊蓡T企業(yè)的貢獻(xiàn)水平、努力的大小、承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)的情況等都進(jìn)行了綜合考慮。因此，改進(jìn)的Shapley法更加符合實(shí)際，更有利于糧食物流網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)健發(fā)展。

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