基于合作博弈的快遞終端服務聯盟構建及利益分配研究

蔡榕 胡大偉

摘要：快遞終端配送中自提模式的出現大大解決了“最后一公里”的問題。然而現在紛繁多樣的自提點的建立，不僅大量占用資源，且其小眾的自營配送形式不但增加了配送成本，也加重了交通負擔。通過建立多個自提點聯盟的合作博弈模型來整合末端配送資源，并分別通過Shapley值和Owen值對企業(yè)間只進行共同配送和在企業(yè)共建自提點并進行共同配送兩種情況下的企業(yè)利潤進行分配。結果表明，所研究的博弈分配策略能為資源整合下自提聯盟企業(yè)的利益分配提供決策支持作用。

關鍵詞：終端配送;自提模式;合作博弈;利益分配

中圖分類號：F618

文獻標識碼：A

0引百

隨著電子商務越來越成熟的發(fā)展，快遞物流業(yè)務量增長速度明顯提升，而顧客追求的是物流時間短，取貨方便，但在城市配送中，快遞“最后一公里”的瓶頸問題日益突出，這也是阻礙配送效率進一步提高的最主要因素。對比于傳統末端配送下快遞員蹲點值守的交付方式，自提服務可以解決投遞時間不對稱、快遞員等待時間長、包裹丟失等問題，因而提高一次配送成功率，增加快遞服務的靈活性。為“最后一公里”問題的解決提供思路。

然而目前市場上關于快遞末端配送的自提模式紛繁復雜，類型多樣。例如國內有京東的京東派，淘寶天貓布局的菜鳥驛站，順豐速遞的豐巢自提柜等;國外有亞馬遜與連鎖便利店合作的自提小店，日本7-11連鎖便利店等。不同類型的自提點在處理能力（主要指自提點的容量、服務類型）、建設成本、覆蓋半徑、對顧客的吸引力（服務時間、便利性）等方面有差異顯著。

隨著越來越多的企業(yè)開始嘗試自提服務，越來越多的自提點雖然能滿足數量龐大的客戶群體，但也存在許多問題。如若客戶同時有多個快遞，則取貨可能要往返于多個自提點之間，反而造成不便，且由上級配送中心向自提點送貨過程中可能出現灰色地帶，即有的地區(qū)重復設點，而有的區(qū)域可能并未覆蓋自提點，這不僅造成資源浪費，且不利于物流企業(yè)降低配送成本，增加不必要的人力物力。

針對上述問題，開展關于終端共同配送模式構建和自提點共建的快遞末端自提服務點的資源整合變得十分必要。通過快遞終端共同配送，不僅可以提高快遞物流的配送效率和服務水平，對降低快遞企業(yè)的終端服務成本，有效節(jié)約物流系統資源，改善城市交通狀況和生態(tài)環(huán)境都能夠起到積極作用。這樣，各個末端快遞公司之間則形成了博弈或合作關系，若資源整合，即需要各企業(yè)之間分工協作，形成合作聯盟，外包或分派自己車隊進行共同配送或者統一建立自提點，使得共同收益最大的情況下使自己的損失成本最小。因此，各個自提點之間形成一種合作博弈關系，多個快遞服務自提點實現聯合且將其形成聯盟后的利潤合理分配，能為末端物流共同配送管理和資源整合提供有效措施。

自提模式最早出現在歐美等發(fā)達國家。早在多年前就開始通過收派點（Collection and Delivery Point，CDP）推廣包裹自提服務。近年來，已經有國外學者將合作博弈運用到供應鏈管理中，Anupndi等在共享庫存的問題上運用合作博弈的思想，并且利用二元性分配機制使共享庫存能夠促進供應鏈整體利潤水平的提高。在共同配送方面，A.Kazemid等將合作博弈引人共同配送且對企業(yè)利潤合理分配，總結了共同配送對企業(yè)聯盟戰(zhàn)略意義。關于聯盟利益分配理論，最早是由Shapley等過計算參與者對聯盟的平均邊際貢獻而獲得的Shapley值來進行利益分配。Holmberg，Jia等將Shapley值法、Nash均衡法和加權重心法運用于共同配送的企業(yè)利益分配上，并分析了各自分配方法對于共同配送的利弊。

國內有肖亮等在物流企業(yè)合作中運用合作博弈模型。王云鵬等針對物流末端快遞企業(yè)建立了以實現聯盟效用最大為目標的利益分配博弈模型。李泉林等對“農超對接”背景下供應鏈中對配送中心與超市形成的聯盟利益進行了合理分配。彭育松等對共同配送合作企業(yè)間的利益分配建立了合作博弈理論模型，利用Shapley值方法對各方利益進行了分配。針對Shapley值分配的局限性，孫紅霞等改進具有聯盟結構性質的合作博弈，通過兩階段分配方法重新定義了限制Owen值。

本文研究多個快遞自提點合作博弈下的資源整合問題，雖然關于自提點的研究已經很多，但通過合作博弈對多個自提點聯盟合作的定量分析還不多見。本文對多個配送企業(yè)的自提點共同配送和企業(yè)間合作建自提點再共同配送兩種情況，分別建立合作博弈的利潤模型;依據它們的合作關系與需求分布建立了特征函數，并通過Shapley值和Owen值對合作聯盟后的自提點合理的利潤分配;最后通過數值算例進行了必要的驗證與分析。本文的結果將為我國“最后一公里”的終端配送自提管理提供重要的理論依據與技術支撐。為自提企業(yè)聯盟的利益分配提供決策支持作用。

1終端配送自提點合作博弈模型

1.1問題提出和模型描述

本文中參加博弈的是配送終端的各個自提服務點，例如在同一地區(qū)范圍內，有菜鳥驛站、京東派、順豐豐巢自提柜，便利店代收點以及其他多個自提服務點，它們所處位置、規(guī)模大小可能不同，并且由配送中心到自提點配送都是自營配送?，F要將所有自提點的資源整合，整合辦法有兩種：（1）對不同企業(yè)的自提點直接進行共同配送;（2）不同企業(yè)聯合共建自提點后再對其進行共同配送。這樣，參與共同配送或共建自提點的企業(yè)形成合作聯盟。因而怎樣構建這個聯盟并在獲益最大的同時，保證自身的利益最大化，是本文首要解決的問題。

自提點共建模式中的一個基本結構如下：一個上級配送中心和n個企業(yè)的自提點，它們構成一個終端配送系統。對于各個快遞公司而言他們自己進行對終端自提點的配送工作，配送中心到自提點的過程如圖1（a）所示，經過聯盟后，由于多家配送企業(yè)的上級配送中心相同，因而可以按上述兩種整合辦法對聯盟的企業(yè)進行共同配送或共建自提點后再共同配送，如圖1（b）、1（c）所示。

每個自提點的成本分為建設成本和運營成本。運營成本包括從配送中心到達自提服務點的運輸成本和企業(yè)雇傭的車輛成本。運輸成本與送往每個自提點的快遞量和其之間的路徑有關。車輛成本與每家快遞公司的快遞量有關。

對于由配送中心和自提點構成的終端配送系統，作出如下假設：

（1）假設多家終端自提點上級配送中心相同且只有一個;

（2）假設同一區(qū)域一個快遞企業(yè)只有一個自提點，且只計算區(qū)域內該企業(yè)自提點的運營利潤，不考慮整個快遞企業(yè)的利潤;

（3）假設每個自提點的快遞量固定且獨立，并且能夠全部滿足;

（4）配送中心和每個自提點之間的路徑固定;

（5）假設參與共同配送和自提點共建的聯盟能夠成立。

本文構建了一個由1個配送中心與多個企業(yè)自提服務點的合作博弈模型，通過這種合作博弈的shapley值和0wen值，提供了多個自提服務點進行聯盟整合資源和利潤的合理分配機制，從而提高配送資源利用率，降低終端配送成本。

1.2參數設計

2模型求解及利益分配

當多家配送企業(yè)的自提點形成聯盟后，如何對其進行利益分配，即要求合作博弈的解，本章分別通過sh印1ey值和Owen值來實現更加合理的利益分配。從而對多企業(yè)自提點共建模式提供依據。

2.1沙普利值（Shapley）下的利益分配

shapley值是求解合作博弈模型中最重要的利潤（或成本）分配策略，在很多方面都有應用，它是一種通過邊際貢獻的簡單平均建立了合作博弈中聯盟的利潤（或成本）的合理分配方案。

2.2歐文值（Owen）下的利益分配

但在某些情況下，存在優(yōu)先聯盟，即可能兩家距離較近的自提點達成協議，共用一個自提點，費用根據聯盟的利益進行分配。聯盟存在分割情況，此時就要用具有聯盟結構的合作博弈進行求解，且需要用Owen值進行利益分配。

具有聯盟結構的合作博弈是指在某些情形下，局中人為在合作過程中獲取更多利益而形成數個小聯盟，并制定了規(guī)則來約束這些參與者的行為。在參與合作時，這些小聯盟中的參與者們均以一個局中人的身份出現，選擇同時與其他聯盟進行合作或者不合作。各小聯盟內部的參與者不能與其他小聯盟中的參與者單獨合作，但小聯盟內部可自由組合，這種合作形式稱為聯盟結構。

2.3不同分配方案的比較

2.3.1自提企業(yè)單獨配送和共同配送的比較

用Shapley值在共同配送模式下對自提企業(yè)聯盟進行分配和自提企業(yè)單獨配送比較結果如表8所示。

由表8可見，在Shapley值分配方法下自提點1、2、3形成的共同配送聯盟收益比自提點1、2、3單獨配送分別多92.6，190.6，122.2。表明對自提企業(yè)建立共同配送聯盟可有效提高收益，降低成本。且用Shapley值對聯盟利益的分配能盡可能保證方案的公平合理性。

2.3.2共同配送下企業(yè)聯盟Shapley值分配和共建自提點的Owen值分配比較

Owen值用于對多家企業(yè)共建自提點情形下共同配送聯盟的利益分配。Shapley值下的共同配送聯盟和Owen值下的共建自提點聯盟比較如表9所示。

由表9可見，在企業(yè)共建自提點形成合作聯盟情況下進行共同配送比直接進行共同配送獲利更高。例如當聯盟情形為Ⅳ=（{1}.{2}，{3}）時即表示三個自提企業(yè)均沒有共同合并自提點，直接進行共同配送，其獲利分配92.6，190.6，122.2和Shapley值下的利益分配相同。當企業(yè)進行共建自提點時，如聯盟情形為N={l}，{2，3}）時，獲利為118.5，220，217.8，可知在2、3企業(yè)共用自提點的情況下進行共同配送時，該兩個企業(yè)更占優(yōu)勢。即共同合并自提點在進行共同配送情況下，優(yōu)先聯盟會占更多優(yōu)勢。因而，終端快遞企業(yè)在選擇自提點時，可根據自己的地理位置、建設規(guī)模優(yōu)勢來決策與之合作的企業(yè)或選擇共同配送的企業(yè)從而達到更高的獲益。

Shapley值和Owen值都有效根據不同的情況對不同企業(yè)的利潤進行合理的分配。在快遞自提企業(yè)只進行共同配送的情況下，面對多種聯盟情況，可直接用Shapley值對不同聯盟下的企業(yè)利潤值進行分配。若快遞自提企業(yè)之間存在優(yōu)先聯盟，即多家企業(yè)想聯合共用一個自提點，此時在具有聯盟結構的合作博弈下，用Owen值對其進行的利益分配，自提企業(yè)能根據自身優(yōu)勢選擇對自己更加有利的企業(yè)進行合作。且聯盟之間并不只考慮自身利益，還能提高聯盟整體與其他聯盟在分配大聯盟時的討價還價的能力。各企業(yè)也可根據值的結果結合自身條件來更加合理地選擇合作對象來提高自己的利益。

3結論

本文通過分析目前自提點的現狀，對終端自提點聯盟可構成情況下的資源整合做了量化分析。建立了多個自提點聯盟的合作博弈模型，并分別通過Shapley值和Owen值對只進行共同配送和在共用自提點并進行共同配送兩種情況下的企業(yè)利潤進行分配。通過分析，發(fā)現本文提出的對于終端自提企業(yè)的資源整合方案能有效降低快遞企業(yè)聯盟成本，各企業(yè)成員在加入聯盟后利潤也明顯提高。因而各企業(yè)可根據Shapley值和Owen值的結果結合自身條件來更加合理地選擇合作對象以提高自己的利益。該結論為快遞自提的聯盟企業(yè)在配送中利益分配提供思路。

由于本文重點在于對多個自提企業(yè)聯盟的利益分配問題，弱化了模型部分，在自提點過多的情況下可采用建立車輛路徑問題模型的方法來計算聯盟利潤，還有未考慮自提點快遞量變化等情況，這些問題將在未來的研究工作中加以改進。