云環(huán)境下的價值鏈協(xié)同收益分配

王 平，王 克，潘燕華，葛世倫

(1.江蘇科技大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212003；2.江蘇科技大學(xué) 服務(wù)制造模式與信息化研究中心，江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

0 引言

隨著新技術(shù)革命和經(jīng)濟(jì)全球化的深入發(fā)展，世界各國的聯(lián)系日益緊密，尤其是商品與生產(chǎn)要素在全球范圍內(nèi)大規(guī)模流動和自由配置，使得制造企業(yè)的跨邊界協(xié)作活動日益增加，企業(yè)間相互滲透、融合和依存，逐步使制造業(yè)具有全球化特點(diǎn)。另外，制造業(yè)外部生存環(huán)境日趨動蕩，顧客需求日益多樣化和個性化，產(chǎn)品生命周期縮短，新技術(shù)、新設(shè)備快速更替，迫使企業(yè)必須通過經(jīng)營模式變革，快速應(yīng)對和適應(yīng)外部環(huán)境變化[1]。以云計算技術(shù)為基礎(chǔ)的新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用有效地打破了傳統(tǒng)企業(yè)間的邊界，通過資源高度匯聚、信息高效共享和流程公開透明，促進(jìn)價值鏈企業(yè)間高質(zhì)量的價值共創(chuàng)，從而推動企業(yè)管理理念與制造模式的轉(zhuǎn)變[2]。

云計算技術(shù)為實現(xiàn)價值鏈企業(yè)間協(xié)作提供了新途徑，成為新興的制造模式，高效的協(xié)作關(guān)系可以幫助企業(yè)提高創(chuàng)新能力、增加競爭優(yōu)勢、增強(qiáng)利潤表現(xiàn)[3]，價值鏈協(xié)同收益分配方案的科學(xué)性將直接影響價值鏈協(xié)作關(guān)系的穩(wěn)定性和成員企業(yè)參與協(xié)同的積極性[4]。國內(nèi)外學(xué)者已從價值鏈、供應(yīng)鏈的角度對收益分配問題進(jìn)行了大量的研究，主要方法集中在幾方面：

(1)運(yùn)用博弈論研究合作收益的分配問題 Cochon等[5]認(rèn)為如果供應(yīng)鏈成員間的收益分配決策行為達(dá)成成員間的Nash均衡，則供應(yīng)鏈任何成員將不愿意偏離該均衡，此時供應(yīng)鏈?zhǔn)找娣峙溥_(dá)到最優(yōu)；潘會平等[6]利用Stackelberg博弈分析了不同收益分配方案對制造商和零售商利潤的影響，并基于各方偏好的合作區(qū)間提出雙方四六分成的利潤分配方法；苗治平等[7]借助參與度隸屬函數(shù)構(gòu)建了模糊平均單調(diào)博弈模型，通過求解博弈模型來解決合作聯(lián)盟最優(yōu)利益分配問題；Ghosh等[8]通過博弈論方法建立了成本分?jǐn)倷C(jī)制模型，給出了成本分?jǐn)倷C(jī)制對供應(yīng)鏈參與者關(guān)鍵決策的影響；李泉林等[9]在對云資源提供商的合作博弈收益分配研究中，分析了該合作博弈收益分配模型的超可加性、核心非空性和非凸性，并給出了求解方法。

(2)運(yùn)用改進(jìn)的Shapley值法研究收益分配問題 Qazi等[10]通過風(fēng)險度量指標(biāo)及其相互依存關(guān)系，利用Shapley值法構(gòu)建了收益分配模型；王選飛等[11]利用Shapley值法計算各參與主體在聯(lián)盟中的綜合量化值，給出了動態(tài)聯(lián)盟利益分配量化模型；于曉輝等[12]基于模糊Shapley值提出企業(yè)產(chǎn)學(xué)研合作問題的模糊收益分配策略；汪翔等[4]和李霞等[13]分別利用Shapley值法設(shè)計了合作聯(lián)盟的收益分配問題。

(3)運(yùn)用效用理論解決協(xié)作收益問題 Tantalo等[14]在研究利益相關(guān)者協(xié)同作用所創(chuàng)造的價值時從效用的角度出發(fā)，提出將多屬性效用函數(shù)與戰(zhàn)略行動結(jié)合，構(gòu)建了利益相關(guān)者群體效用計算模型；Svejnar[15]基于效用、綜合談判力和底價提出Nash談判解的N人協(xié)商談判收益分配模型；孫東川等[16]提出Nash談判模型的破裂點(diǎn)，確定了聯(lián)盟效用最大化下的收益分配方案。

綜上所述，現(xiàn)有的收益分配研究從理論到方法對價值鏈協(xié)同收益分配問題進(jìn)行了深入研究。然而作為一種新型市場環(huán)境，云環(huán)境的價值鏈組建和協(xié)作模式與傳統(tǒng)制造模式存在一定差異，現(xiàn)有研究不能很好地解決云環(huán)境下的價值鏈協(xié)同收益分配問題。本文在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上，分析了云環(huán)境下市場環(huán)境的特點(diǎn)以及價值鏈協(xié)同合作模式的特點(diǎn)，基于效用理論構(gòu)建了改進(jìn)的Nash協(xié)商談判收益分配模型，并通過仿真分析驗證了模型的科學(xué)性和有效性。

1 云環(huán)境下價值鏈協(xié)同的收益分配模型

1.1 云環(huán)境下的市場環(huán)境特點(diǎn)

云環(huán)境下的價值鏈企業(yè)需要在產(chǎn)品全生命周期過程中共享各類資源和能力[17]，企業(yè)處在一種高度協(xié)同的生產(chǎn)狀態(tài)中，其生產(chǎn)信息、價格信息公開透明，因此云環(huán)境下的企業(yè)處于一種完全競爭的市場環(huán)境，其具有如下特點(diǎn)：

(1)云環(huán)境下的市場上有大量生產(chǎn)者和消費(fèi)者，任何一個生產(chǎn)者或消費(fèi)者都不能影響市場價格。由于存在大量的生產(chǎn)者和消費(fèi)者，同整個市場環(huán)境下的供給量和需求量相比，任何一個生產(chǎn)者和消費(fèi)者的供給量和需求量所占比例都很小，因此，云環(huán)境下的生產(chǎn)者和消費(fèi)者是市場既定價格的接受者而不是市場價格的決定者。

(2)云環(huán)境下制造企業(yè)的高度匯聚使得企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品具有同質(zhì)性。生產(chǎn)企業(yè)所生產(chǎn)的商品在功能、質(zhì)量、規(guī)格、服務(wù)等方面差異不大，企業(yè)無法通過產(chǎn)品的特異性形成市場壟斷，從而享受壟斷收益[18]。

(3)云環(huán)境下的制造資源具有完全流動性。企業(yè)可以自由地進(jìn)入或退出一個行業(yè)，資源可以在各企業(yè)間或行業(yè)間完全自由地流動，沒有進(jìn)入或退出市場的障礙，任何一種資源可以及時地從虧損的生產(chǎn)中退出，并及時投向能獲得最大利潤的生產(chǎn)[19]。

(4)云環(huán)境下的信息完全透明，參與者能夠充分了解市場及生產(chǎn)運(yùn)營的各類信息。市場上的每一個生產(chǎn)者和消費(fèi)者都掌握與自己經(jīng)濟(jì)決策有關(guān)的所有信息[20]，然后根據(jù)所掌握的信息做出最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)決策進(jìn)行協(xié)同生產(chǎn)，從而獲得最大的經(jīng)濟(jì)收益。

1.2 云環(huán)境下的價值鏈協(xié)同特點(diǎn)

(1)具有高度協(xié)同的工作流程，可以覆蓋產(chǎn)品的全生命周期[21]。云環(huán)境下的價值鏈突破空間地域?qū)ζ髽I(yè)生產(chǎn)經(jīng)營范圍和方式的約束，開展包括產(chǎn)品設(shè)計、制造、銷售、采購、管理等產(chǎn)品全生命周期的業(yè)務(wù)活動，實現(xiàn)價值鏈協(xié)同以及社會資源的共享與集成[2]。

(2)價值鏈協(xié)同參與成員達(dá)成信息共享，實現(xiàn)共同目標(biāo)和共同收益[3]。云環(huán)境下的價值鏈參與者在完全競爭市場環(huán)境下進(jìn)行信息共享，以使目標(biāo)具有一致性，并使價值鏈具有敏捷性，快速應(yīng)對市場變化。

(3)價值鏈協(xié)同體進(jìn)行風(fēng)險共擔(dān)和收益共享[3,22]。云環(huán)境下的價值鏈協(xié)同過程中，參與企業(yè)往往來自不同地域，具有不同特性，會承擔(dān)不同風(fēng)險或做出不同的創(chuàng)新性貢獻(xiàn)。價值鏈協(xié)同體“風(fēng)險共擔(dān)、收益共享”的合作機(jī)制是確保其有效發(fā)展的強(qiáng)大動力[23]。

(4)價值鏈協(xié)同參與者在資源、技術(shù)及經(jīng)濟(jì)上可以進(jìn)行優(yōu)勢互補(bǔ)[24]?；趦?yōu)勢互補(bǔ)的價值鏈通過協(xié)同在組織間產(chǎn)生競爭優(yōu)勢[25]來交換或開發(fā)新產(chǎn)品，從而產(chǎn)生超額收益，實現(xiàn)互利互惠，推動價值鏈企業(yè)共同成長。

(5)價值鏈?zhǔn)找娣峙渥非笮в米畲蠡?。在成熟的價值鏈協(xié)同中，每個成員公平分享收益和損失[3]，追求整體收益最大化。通過制定激勵補(bǔ)償機(jī)制對收益、投資和風(fēng)險進(jìn)行匹配[26]，在實現(xiàn)參與者期望收益的前提下，實現(xiàn)價值鏈整體效用最大化。

1.3 條件假設(shè)與描述

(1)理性假設(shè) 相比各企業(yè)分散經(jīng)營，云環(huán)境下高度協(xié)同的價值鏈聯(lián)盟形式將會獲得更高的收益[27-28]，參與方具有協(xié)同的意愿和積極性。

(2)收益補(bǔ)償機(jī)制假設(shè)[23,26]云環(huán)境下，價值鏈聯(lián)盟作為“風(fēng)險共擔(dān)、收益共享”協(xié)同體的同時也是一個典型的非完全利益共同體[29]。協(xié)作過程各企業(yè)承擔(dān)的風(fēng)險和創(chuàng)新性的貢獻(xiàn)不同，期望收益也不同，因此需要通過收益補(bǔ)償機(jī)制使聯(lián)盟成員在實現(xiàn)多方共贏的同時實現(xiàn)效用最大化。

(3)談判協(xié)商假設(shè) 在完全競爭的云環(huán)境中，收益分配方案需要通過多方協(xié)商得出。在假設(shè)(1)(2)的前提下，聯(lián)盟成員通過協(xié)商制定合理的收益補(bǔ)償機(jī)制，以實現(xiàn)各自效用最大化，使價值鏈協(xié)作更加緊密。

理性假設(shè)為云環(huán)境下價值鏈協(xié)同體的形成提供了可能性，在各個成員具有合作意向的前提下，收益補(bǔ)償機(jī)制對分配方案的制定起了修正作用，即在考慮風(fēng)險、創(chuàng)新性等因素的影響下，承擔(dān)較大風(fēng)險或做出創(chuàng)新性貢獻(xiàn)的企業(yè)將會得到一定的收益作為補(bǔ)償。在滿足參與約束和激勵約束的前提下，考慮到云環(huán)境下的價值鏈協(xié)同體是一個非完全利益共同體，Nash協(xié)商談判可以為價值鏈協(xié)同體提供一個公平合理的“風(fēng)險共擔(dān)、收益共享”收益平衡機(jī)制。

1.4 模型設(shè)計理論基礎(chǔ)

本文以Pareto效率公理、Nash談判公理為理論基礎(chǔ)，構(gòu)建的Nash談判模型主要包括收益分配規(guī)則、效用、談判破裂點(diǎn)3個基本要素。

(1)收益分配規(guī)則 為價值鏈協(xié)同體收益分配的核心，以3個企業(yè)參與價值鏈協(xié)同為例，x=(x1,x2,x3)為價值鏈協(xié)同體收益分配規(guī)則，在成員企業(yè)的所有可行收益分配集中，以保證整體收益為前提，將各成員效用函數(shù)乘積最大值的收益分配方案作為參與合作成員的分配方案，實現(xiàn)了整體效用最大化，可以極大地促進(jìn)價值鏈整體的穩(wěn)定性。

(2)談判破裂點(diǎn) 任何協(xié)作均存在破裂的可能性，談判破裂點(diǎn)描述了談判破裂時成員企業(yè)可以獲得的收益，需要注意的是，談判破裂點(diǎn)雖然意味著談判并未達(dá)成，但是仍可作為可行分配方案。談判破裂點(diǎn)對成員參與合作的態(tài)度和結(jié)果會產(chǎn)生重要影響，其代表著參與合作者所能接受的收益底線，參與成員將不會接受低于談判破裂點(diǎn)收益的分配規(guī)則。

(4)Nash談判公理

1)對稱性公理 如果價值鏈協(xié)同體中成員企業(yè)實力相當(dāng)、地位對等，則成員企業(yè)將得到同樣待遇，即使成員互換地位，談判局勢也不會發(fā)生改變。在不對稱問題中，一般采用合適的方法將不對稱問題轉(zhuǎn)化為等價的對稱問題，以便求解。例如，因談判破裂點(diǎn)不同導(dǎo)致的不對稱性，通過獲取成員企業(yè)相對于談判破裂點(diǎn)的凈效用增量，可以將其轉(zhuǎn)化為對稱問題。

2)線性變換不變性公理 在價值鏈協(xié)同體中，如果對其合作成員的效用函數(shù)進(jìn)行保序線性(對效用函數(shù)u進(jìn)行線性變換,au+b,a>0)變換，則Nash談判的結(jié)果不發(fā)生改變，變化的僅為效用的數(shù)值，即效用的相對度量。線性變換不變性公理可以將非對稱談判問題通過保序線性變換轉(zhuǎn)化為對稱問題，然后通過Pareto效率公理和對稱性公理求解。

3)無關(guān)方案獨(dú)立性公理 兩個Nash談判問題BS和BT具有相同的談判破裂點(diǎn)d，其中一個可行結(jié)果集T包含在另一個可行結(jié)果集S中，T?S，而且談判問題BS的解集位于談判問題BT的可行結(jié)果集T中，即σ(BS)?T，則兩個談判問題的解集相同，σ(BT)=σ(BS)。將無關(guān)方案獨(dú)立性公理同保序線性變換結(jié)合解決非對稱談判問題，可使擴(kuò)展博弈的成員企業(yè)效用落在原問題的成員企業(yè)效用對集合內(nèi)。

Pareto效率公理和Nash談判公理詮釋了Nash解的通用求解方法，而不必關(guān)心效用對集合是否規(guī)則、博弈是否對稱。也就是說，如果問題滿足以上公理，則企業(yè)談判博弈的收益分配解是唯一的，且為如下規(guī)劃問題的最優(yōu)解(以3個企業(yè)參與協(xié)作為例)：

u2(d2))(u3(s3)-u3(d3))]。

s.t.

s1≥d1,s2≥d2,s3≥d3；

s≡(s1,s2,s3),d≡(d1,d2,d3)。

(1)

本文基于云環(huán)境下市場環(huán)境和合作模式的特點(diǎn)，在協(xié)同收益分配設(shè)計過程中充分利用上述公理，同時考慮收益補(bǔ)償機(jī)制對價值鏈協(xié)同體穩(wěn)定性的影響，在Nash談判模型的基礎(chǔ)上，從成員企業(yè)進(jìn)行收益分配規(guī)則制定時的談判破裂點(diǎn)入手引入權(quán)重，在保證談判結(jié)果的前提下，尋求使價值鏈協(xié)同體整體效用最大的收益分配規(guī)則。

1.5 模型分析與求解

Shapley值法是用于解決多方合作對策問題的一種數(shù)學(xué)方法[30]，其基本的理論思想是根據(jù)各成員企業(yè)為合作帶來的增值比例來分配收益。云環(huán)境下價值鏈成員間的協(xié)作為協(xié)同體帶來了超額收益，各成員企業(yè)圍繞協(xié)同體總收益分配進(jìn)行談判。在Nash談判公理和Pareto效率公理的基礎(chǔ)上構(gòu)建改進(jìn)后的Nash談判模型，對價值鏈成員所提收益分配規(guī)則的主觀效用進(jìn)行描述。

i=1,2,…,n，j=1,2,…,m;

(2)

xij為價值鏈協(xié)同體i在j指標(biāo)下獲得的收益；X為n個協(xié)同體在m個指標(biāo)上的收益分配矩陣，

i=1,2,…,n，j=1,2,…,m。

(3)

則第i個企業(yè)在j指標(biāo)下的收益分配效用函數(shù)為

(4)

改進(jìn)后的Nash談判模型為

(5)

1.5.1 指標(biāo)識別與分析

條件①②滿足了理性假設(shè)，說明達(dá)成協(xié)同體后成員分配到的收益不低于獨(dú)自完成生產(chǎn)任務(wù)所獲得的收益。因此，定義價值鏈協(xié)同體的第i個成員談判起始點(diǎn)(即談判破裂點(diǎn))為其根據(jù)談判方案在j指標(biāo)下獨(dú)自完成生產(chǎn)任務(wù)時所獲得的收益；條件③說明協(xié)同體內(nèi)所有成員的收益之和正好為協(xié)同體的總收益。

1.5.2 指標(biāo)權(quán)重賦值

根據(jù)熵值法求解指標(biāo)權(quán)重：

(3)計算第j個指標(biāo)的差異系數(shù)。指標(biāo)差異越大，對方案評價的作用越大；熵值越小，指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)越大。差異系數(shù)hj=1-ej，1≤j≤m。

1.5.3 模型求解

價值鏈協(xié)同體在不同指標(biāo)下創(chuàng)造的收益

(6)

第i個成員在第j指標(biāo)下所提方案的效用函數(shù)

(7)

第i個企業(yè)在j指標(biāo)下的收益即為下述模型的解：

s.t.

(8)

2 數(shù)值模擬

(1)模型數(shù)據(jù)假設(shè) 云環(huán)境下價值鏈協(xié)同體由3個制造企業(yè)組成，收益分配影響要素為成本投入、風(fēng)險承擔(dān)和創(chuàng)新性貢獻(xiàn)。如果制造企業(yè)不達(dá)成價值鏈協(xié)同，則需要各自投入生產(chǎn)要素、機(jī)器設(shè)備和創(chuàng)新資源，并將獨(dú)自承擔(dān)風(fēng)險?，F(xiàn)假設(shè)制造企業(yè)A，B，C不達(dá)成價值鏈協(xié)同體時生產(chǎn)制造該產(chǎn)品均可獲利700萬元，則其在云環(huán)境下達(dá)成價值鏈協(xié)同體時，協(xié)同體總收益X(N)=2 750萬元，并且在成本投入指標(biāo)下的談判破裂點(diǎn)分別為260萬元、210萬元、270萬元，承擔(dān)風(fēng)險指標(biāo)下的談判點(diǎn)分別為190萬元、230萬元、220萬元，創(chuàng)新性貢獻(xiàn)指標(biāo)下的談判點(diǎn)分別為250萬元、260萬元、210萬元。

(2)模型求解 根據(jù)上述熵值法求得A，B，C 3個企業(yè)在云環(huán)境下成本投入、風(fēng)險承擔(dān)、創(chuàng)新性貢獻(xiàn)的指標(biāo)權(quán)重β=(0.441 3，0.244 7，0.314 0)，經(jīng)計算成本投入、風(fēng)險承擔(dān)、創(chuàng)新性貢獻(xiàn)所應(yīng)補(bǔ)償?shù)氖找鎄′=(1 213.575，672.925，863.5)。通過解上述非線性方程組，求得的收益補(bǔ)償分配方案如表1所示。

表1 3個的企業(yè)成本、風(fēng)險承擔(dān)、創(chuàng)新性貢獻(xiàn)收益分配

3 結(jié)束語

本文針對云環(huán)境下的市場特點(diǎn)和價值鏈協(xié)同特點(diǎn)，基于談判破裂點(diǎn)，采用Nash談判公理、Pareto效率公理和效用理論研究了云環(huán)境下的價值鏈協(xié)同收益分配問題。首先，通過分析云環(huán)境對市場及企業(yè)協(xié)作模式的影響，提出云環(huán)境下的價值鏈協(xié)同收益分配問題；其次，分析了云環(huán)境下的市場環(huán)境及價值鏈協(xié)同的特點(diǎn)，由于云環(huán)境下的制造資源和服務(wù)需求高度匯聚，而且信息高度公開共享，認(rèn)為云環(huán)境下的市場是一種完全競爭的市場，價值鏈企業(yè)在共同利益目標(biāo)下業(yè)務(wù)協(xié)同、風(fēng)險共擔(dān)、收益共享，在實現(xiàn)價值鏈企業(yè)間的優(yōu)勢互補(bǔ)的同時提升了產(chǎn)品研制的效率和效益；然后，利用效用理論構(gòu)建了改進(jìn)的Nash談判模型，并基于談判破裂點(diǎn)矩陣，利用熵值法確定了收益分配的影響指標(biāo)權(quán)重，通過非線性規(guī)劃的方法對模型進(jìn)行求解；最后，采用數(shù)值仿真驗證了模型的科學(xué)性和有效性。

基于談判破裂點(diǎn)的權(quán)重計算方法能夠有效解決云環(huán)境下價值鏈協(xié)同收益分配過程中影響要素復(fù)雜多樣、重要程度動態(tài)多變的問題，基于效用理論構(gòu)建的收益分配模型能夠在滿足價值鏈各方期望收益的同時實現(xiàn)價值鏈整體效用的最大化。