面向效用優(yōu)先級的競爭性快遞服務(wù)供應(yīng)鏈資源分配機(jī)制

王成龍， 桂云苗

(安徽工程大學(xué) 管理工程學(xué)院，安徽 蕪湖 241000)

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面向效用優(yōu)先級的競爭性快遞服務(wù)供應(yīng)鏈資源分配機(jī)制

王成龍， 桂云苗*

(安徽工程大學(xué) 管理工程學(xué)院，安徽 蕪湖 241000)

快遞服務(wù)資源分配機(jī)制設(shè)計(jì)是提高快遞服務(wù)供應(yīng)鏈運(yùn)作效益過程中亟待解決的重要問題．研究由多個(gè)快遞服務(wù)供應(yīng)商和多個(gè)快遞服務(wù)集成商構(gòu)成的二級快遞服務(wù)供應(yīng)鏈，設(shè)計(jì)出一個(gè)面向效用優(yōu)先級的分配機(jī)制．考慮消費(fèi)者對時(shí)間敏感的影響因素，提出利用快遞服務(wù)集成商效用指標(biāo)來區(qū)分快遞服務(wù)集成商優(yōu)先級，構(gòu)建相應(yīng)的資源分配數(shù)學(xué)模型，通過對比研究得出競價(jià)機(jī)制優(yōu)于浮動(dòng)機(jī)制的條件．最后，通過算例證實(shí)了該機(jī)制的有效性和實(shí)用性．

快遞服務(wù)供應(yīng)鏈；服務(wù)優(yōu)先級；資源分配；競價(jià)機(jī)制

目前“互聯(lián)網(wǎng)+”已經(jīng)上升到國家戰(zhàn)略層面，中國互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)占到GDP的7%.網(wǎng)購經(jīng)濟(jì)是互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，網(wǎng)購經(jīng)濟(jì)的發(fā)展促進(jìn)快遞業(yè)務(wù)量急劇攀升．由于快遞業(yè)務(wù)增長快速，尤其在“雙十一”、“雙十二”等活動(dòng)促銷期間，快遞服務(wù)資源明顯不足，常出現(xiàn)爆倉、服務(wù)短缺、送貨延遲、服務(wù)質(zhì)量差等問題.如何對快遞服務(wù)供應(yīng)鏈有限服務(wù)資源進(jìn)行高效分配，提高整個(gè)快遞服務(wù)供應(yīng)鏈的效益和效率，成為網(wǎng)購經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展過程中亟待解決的熱點(diǎn)問題．

有限資源分配一直是資源分配研究中的熱點(diǎn).Cachon[1等最早提出有限資源分配的均勻分配機(jī)制和按銷量浮動(dòng)分配機(jī)制，但前者存在分配不公平，后者更容易鼓動(dòng)銷售商提高訂貨量從而放大牛鞭效應(yīng)．Melania[2等為了解決調(diào)查問卷參與率低和成本上升問題，提出最優(yōu)調(diào)查資源分配模型，使問卷響應(yīng)率最大化．Dimitris[3等闡述雙重最優(yōu)化結(jié)構(gòu)，構(gòu)建動(dòng)態(tài)資源分配模型，該模型具有較強(qiáng)的靈活性，在運(yùn)輸、服務(wù)、工程等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用．朱雷[4等探討應(yīng)急狀態(tài)下的人力供應(yīng)鏈中人力資源的配置，提出不確定性需求的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型，利用隨機(jī)規(guī)劃模型和魯棒優(yōu)化技術(shù)對其進(jìn)行解決．Saeed[5等研究有限容量下多級動(dòng)態(tài)PERT網(wǎng)絡(luò)的資源分配問題，將多級動(dòng)態(tài)PERT網(wǎng)絡(luò)看成排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)，提出資源分配的多目標(biāo)模型，利用模擬退火算法對其求解．云計(jì)算環(huán)境下，基于雙向拍賣的網(wǎng)絡(luò)資源分配也成為了不少學(xué)者研究的對象，從分配方法的改進(jìn)、激勵(lì)相容性、經(jīng)濟(jì)效益、定價(jià)策略、滿意度等多個(gè)角度進(jìn)行探索優(yōu)化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)資源分配．張翼飛[6等在云計(jì)算環(huán)境下基于SLA約束的雙向拍賣機(jī)制來實(shí)現(xiàn)服務(wù)提供商利潤最大化的資源分配方法．肖迎春[7等提出混合組合雙向拍賣模式，將信任度引入到定價(jià)調(diào)整中，從而優(yōu)化資源分配，提高競拍效率和效用的合理分配．馬同偉[8等提出在云計(jì)算環(huán)境下兼顧買賣雙方利益的組合雙向拍賣資源分配算法，該模型具有經(jīng)濟(jì)效益和激勵(lì)相容性，有利于鼓勵(lì)參與者在公平公正的前提下根據(jù)真實(shí)估值競購資源．目前國內(nèi)外對云環(huán)境下的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)資源分配研究較多，但快遞服務(wù)資源分配研究幾乎還是空白，電商炙熱化更加促進(jìn)了快遞服務(wù)資源分配的研究．近些年，從物流供應(yīng)鏈角度研究資源分配、利益分配等問題，研究供應(yīng)鏈的全局優(yōu)化，為解決實(shí)際難題提供了新方向．孟麗君[9等以一個(gè)物流服務(wù)集成商和兩個(gè)物流服務(wù)供應(yīng)商構(gòu)成的二級物流服務(wù)供應(yīng)鏈為研究對象，利用博弈論建立Stackelberg博弈模型，解決物流服務(wù)供應(yīng)商的供應(yīng)鏈契約選擇的難題．付秋芳[10等為了解決服務(wù)供應(yīng)鏈系統(tǒng)運(yùn)作過程中服務(wù)能力建設(shè)過量或者不足，構(gòu)建以服務(wù)集成商為上層計(jì)劃者和服務(wù)供應(yīng)商為下層計(jì)劃者的服務(wù)供應(yīng)鏈協(xié)同決策機(jī)制，利用多目標(biāo)兩層規(guī)劃方法建立服務(wù)供應(yīng)鏈服務(wù)能力分配的優(yōu)化模型，較符合服務(wù)供應(yīng)鏈實(shí)際運(yùn)作管理中的優(yōu)化決策，并易于實(shí)現(xiàn)服務(wù)供應(yīng)鏈服務(wù)能力的協(xié)同優(yōu)化．張效莉[11等研究郵輪物流產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈，基于博弈理論的Shaplely值法考察理性經(jīng)濟(jì)人原則和整體服務(wù)競爭力優(yōu)化原則對應(yīng)的最優(yōu)化利益分配機(jī)制．從物流供應(yīng)鏈研究資源分配豐富了資源分配的方法，為更進(jìn)一步研究其他產(chǎn)業(yè)鏈奠定了基礎(chǔ)，但在快遞服務(wù)供應(yīng)鏈的運(yùn)輸資源分配方面研究更少．

縱觀國內(nèi)外研究成果，有關(guān)服務(wù)資源分配機(jī)制研究主要針對單個(gè)資源需求方非競爭下的資源分配，未考慮資源競爭情形，并且雙向拍賣機(jī)制的應(yīng)用主要集中在云環(huán)境下的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)資源分配，在網(wǎng)絡(luò)資源分配中研究較為成熟．而在快遞服務(wù)方面研究較多側(cè)重于網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、快遞服務(wù)質(zhì)量、寡頭競爭等方面，對快遞服務(wù)供應(yīng)鏈中多個(gè)快遞服務(wù)供應(yīng)商的運(yùn)輸資源如何分配研究甚少．因此，主要針對多個(gè)快遞服務(wù)供應(yīng)商與多個(gè)快遞服務(wù)集成商構(gòu)成的快遞服務(wù)供應(yīng)鏈進(jìn)行研究，考慮快遞服務(wù)集成商的消費(fèi)者時(shí)間效用，設(shè)計(jì)“多對多”結(jié)構(gòu)的快遞運(yùn)輸資源競價(jià)分配機(jī)制，從而使快遞服務(wù)供應(yīng)鏈有限資源分配更加有效合理．

1 問題描述

圖1 快遞服務(wù)供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)

圖2 競價(jià)分配機(jī)制流程圖

以多個(gè)快遞服務(wù)供應(yīng)商和多個(gè)快遞服務(wù)集成商構(gòu)成的二級快遞服務(wù)供應(yīng)鏈為研究對象，設(shè)計(jì)一種快遞服務(wù)供應(yīng)鏈的運(yùn)輸資源分配機(jī)制．為了保證快遞服務(wù)供應(yīng)鏈中運(yùn)輸資源分配的公平性和有序性，首先，快遞服務(wù)供應(yīng)商之間簽訂資源分配協(xié)議，優(yōu)先分配單位運(yùn)營成本最低的運(yùn)輸資源．其次，如果快遞服務(wù)集成商最優(yōu)運(yùn)輸資源訂購量小于簽訂的運(yùn)輸資源訂購量，則獲得最優(yōu)運(yùn)輸資源訂購量，如果快遞服務(wù)集成商最優(yōu)運(yùn)輸資源訂購量大于等于簽訂的運(yùn)輸資源訂購量，則獲得簽訂的運(yùn)輸資源訂購量，剩余的運(yùn)輸資源將根據(jù)快遞服務(wù)集成商的消費(fèi)者時(shí)間效用來劃分快遞服務(wù)集成商的優(yōu)先級，然后快遞服務(wù)集成商進(jìn)行報(bào)價(jià)，優(yōu)先將運(yùn)輸資源分配給高優(yōu)先級快遞服務(wù)集成商．最后，按照競價(jià)分配機(jī)制獲得的運(yùn)輸資源與期望獲得的運(yùn)輸資源進(jìn)行比較，如果通過競價(jià)獲得的運(yùn)輸資源量大于等于期望獲得的運(yùn)輸資源量，則按照期望獲得量進(jìn)行分配，相反，按照競價(jià)獲得量進(jìn)行分配．按照以上步驟依次循環(huán)，直到運(yùn)輸資源分配完畢為止．快遞服務(wù)供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)和競價(jià)分配機(jī)制流程圖如圖1、圖2所示.

2 建模與分析

假設(shè)條件.(Ⅰ)只考慮快遞服務(wù)供應(yīng)鏈中運(yùn)輸資源的分配，并且定義運(yùn)輸資源可以劃分為多個(gè)運(yùn)輸集裝單位(TLD)；(Ⅱ)快遞服務(wù)供應(yīng)商必須滿足快遞服務(wù)集成商最低訂購量總和，單個(gè)快遞服務(wù)供應(yīng)商的運(yùn)輸資源供給總量必須滿足快遞服務(wù)集成商最低訂購量總和的平均值；(Ⅲ)忽略快遞服務(wù)供應(yīng)商服務(wù)水平的差異，快遞服務(wù)集成商與快遞服務(wù)供應(yīng)商簽訂的最低訂購量均相等；(Ⅳ)快遞服務(wù)供應(yīng)商的運(yùn)輸資源訂購價(jià)格和懲罰價(jià)格均相同，但運(yùn)營成本不同.

2.1 資源供應(yīng)充足情形

快遞服務(wù)集成商i期望利潤為：

(1)

(2)

由于快遞運(yùn)輸資源不足，快遞服務(wù)集成商總訂購量為：

(3)

快遞服務(wù)供應(yīng)商剩余總運(yùn)輸資源量Kr為：

(4)

快遞服務(wù)供應(yīng)商j剩余運(yùn)輸資源量為：

(5)

2.2 資源供應(yīng)不足情形：基于競價(jià)機(jī)制下的運(yùn)輸資源分配

快遞服務(wù)集成商i從快遞服務(wù)供應(yīng)商j獲得的運(yùn)輸資源量為：

(6)

快遞服務(wù)集成商i獲得的運(yùn)輸資源量為：

(7)

快遞服務(wù)集成商i獲得的運(yùn)輸資源總量為：

(8)

(9)

(10)

此時(shí)，快遞服務(wù)供應(yīng)商總利潤為：

(11)

2.3 比較分析

3 算例分析

為了便于對浮動(dòng)分配機(jī)制和競價(jià)分配機(jī)制的效果有更直觀的理解，采用由2個(gè)快遞服務(wù)供應(yīng)商和3個(gè)快遞服務(wù)集成商組成的二級快遞服務(wù)供應(yīng)鏈進(jìn)行驗(yàn)證．已知的快遞服務(wù)供應(yīng)商和快遞服務(wù)集成商的相關(guān)數(shù)據(jù)如表1、表2所示.

表1 快遞服務(wù)供應(yīng)商的相關(guān)數(shù)據(jù)

表2 快遞服務(wù)集成商的相關(guān)數(shù)據(jù)

由表3可知，競價(jià)分配機(jī)制與浮動(dòng)分配機(jī)制相比，快遞服務(wù)供應(yīng)商1和供應(yīng)商2的利潤分別增加了0.98%、0.44%；快遞服務(wù)集成商1利潤增加了0.02%，但快遞服務(wù)集成商2和集成商3利潤分別減少了-0.24%、-0.22%，快遞服務(wù)供應(yīng)鏈總利潤增加0.003 2%，快遞服務(wù)集成商的消費(fèi)者效用增加40.96%．由此表明，該分配機(jī)制對快遞服務(wù)供應(yīng)商和快遞服務(wù)供應(yīng)鏈均有利，但對部分快遞服務(wù)集成商不利，同時(shí)該機(jī)制提高了快遞服務(wù)集成商的消費(fèi)者效用，從而為快遞服務(wù)供應(yīng)鏈可持續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)．

表3 快遞服務(wù)供應(yīng)鏈成員利潤變化

4 結(jié)論

快遞服務(wù)資源分配機(jī)制設(shè)計(jì)是提高快遞服務(wù)供應(yīng)鏈運(yùn)作效益過程中亟待解決的重要問題．研究由多個(gè)快遞服務(wù)供應(yīng)商與多個(gè)快遞服務(wù)集成商構(gòu)成的二級快遞服務(wù)供應(yīng)鏈的運(yùn)輸資源分配問題，設(shè)計(jì)一種面向服務(wù)優(yōu)先級的競價(jià)分配機(jī)制．考慮快遞服務(wù)集成商的消費(fèi)者時(shí)間效用，并以此為依據(jù)來劃分快遞服務(wù)集成商的優(yōu)先級，構(gòu)建面向效用優(yōu)先級的競價(jià)分配數(shù)學(xué)模型，與浮動(dòng)分配機(jī)制做比較研究，得出競價(jià)分配機(jī)制優(yōu)于浮動(dòng)分配機(jī)制的條件．最后，用算例驗(yàn)證了方法的有效性和合理性.該機(jī)制提高了整個(gè)快遞服務(wù)供應(yīng)鏈的運(yùn)輸資源分配的效益和快遞服務(wù)集成商的消費(fèi)者時(shí)間效用，同時(shí)也提高了快遞服務(wù)集成商的消費(fèi)者滿意度，有利于快遞服務(wù)供應(yīng)鏈整體運(yùn)作，具有較強(qiáng)的實(shí)踐意義．研究中也存在一些不足，例如只考慮多個(gè)快遞服務(wù)供應(yīng)商和多個(gè)快遞服務(wù)集成商的二級快遞供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)，對多級復(fù)雜的快遞服務(wù)供應(yīng)鏈運(yùn)作還需要進(jìn)一步研究和探討．

[1] G P Cachon,M A Lariviere.Capacity Allocation Using Past Sales:When to Turn-and-earn[J].Management Science,1999,45(5):685-703.

[2] Melania Calinescu,Sandjai Bhulai.Optiomal Resource Allocation in Survey Designs[J].European Journal of Operational Research,2013,226(1):115-121.

[3] Dimitris Bertsimas,Shubham Gupta,Guglielmo Lulli.Dynamic Resource Allocation:A Flexible and Tractable Modeling Framework[J].Physics Reports,2014,236(1):14-26.

[4] 朱雷,黎建強(qiáng),汪明.不確定條件下應(yīng)急管理人力供應(yīng)鏈多功能資源配置魯棒優(yōu)化問題[J].系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐,2015,35(3):736-742.

[5] Saeed Yaghoubi,Siamak Noori,Amir Azaron,et al.Resource Allocation in Multi-class Dynamic PERT Networks with Finite Capacity[J].European Journal of Operational Research,2015,247(3):879-894.

[6] 張翼飛,楊斌.基于SLA和雙向拍賣機(jī)制的云計(jì)算服務(wù)資源分配[J].計(jì)算機(jī)測量和控制,2014,22(4):1 285-1 287.

[7] 肖迎春,王漢武,李夢雄.基于混合組合雙向拍賣的網(wǎng)絡(luò)資源分配方案[J].計(jì)算機(jī)科學(xué),2014,41(5):150-172.

[8] 馬同偉,謝瑞云,廖曉飛.云計(jì)算環(huán)境下兼顧買賣雙方利益的雙向拍賣資源分配算法[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究,2016,33(3):734-740.

[9] 孟麗君,黃祖慶.二級物流服務(wù)供應(yīng)鏈的供應(yīng)鏈契約選擇研究[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)版,2012,18(3):64-72.

[10] 付秋芳,趙淑雄.基于多目標(biāo)二層規(guī)劃的服務(wù)供應(yīng)鏈服務(wù)能力協(xié)同決策模型[J].中國管理科學(xué),2012,20(6):61-69.

[11] 張效莉,張從容.郵輪物流產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈資源分配機(jī)制研究[J].統(tǒng)計(jì)與決策,2015(19):50-53.

Resource Allocation for Competitive Express Service Supply Chain under Utility Priority

WANG Cheng-long,GUI Yun-miao*

(College of Management Engineering，Anhui Polytechnic University,Wuhu 241000,China)

The mechanism design of express service resource allocation is an important problem that urges to be settled for improving the operational effectiveness of resource allocation of express service supply chain.Two-level express service supply chain,consisting of multiple service providers and multiple service integrators,is researched,by designing an auction mechanism under utility priority.Consumer's time-sensitiveness is considered in this mechanism,using the express service integrator utility index to distinguish service priorities of the express service integrator and designing the appropriate mathematical model of resource allocation.The conditions of what bidding mechanism is over floating mechanism are determined by comparative study.Finally,numeral results prove the efficiency and applicability of the proposed mechanism.

express service supply chain;utility;service priorities;resource allocation;bidding system

1672-2477(2016)05-0043-06

教育部人文社會(huì)科學(xué)研究規(guī)劃基金資助項(xiàng)目(13YJA630021)

王成龍(1989-)，男，河南蘭考人，碩士研究生．

桂云苗(1978-)，男，安徽潛山人，副教授，博士．

F253；O225

A