基于Shapley值的港口企業和貨運企業信息共享合作博弈分析

劉婷婷 楊星星 戴家宏 陳雷雷

摘 要：港口與貨運企業在物流體系中扮演著各自的重要角色，他們之間的信息共享能使其所在的物流鏈整體受益。文章研究港口企業和貨運企業在信息共享合作機制下帶來的收益分配問題，只有合理的收益分配才能促使港口和貨運企業長期的共享與合作，并應用值法建立收益分配模型，通過由單個陸運企業、單個港口企業和單個航運企業組成的供應鏈算例進行利潤分配分析，證實其實用性和有效性。

關鍵詞：信息共享；利益分配；Shapley值

中圖分類號：U691 文獻標識碼：A

Abstract： Port and shipping companies play their important role in logistics system. The information sharing between them can benefit their logistics chain as a whole. In this paper， we study the port and shipping enterprises under the information sharing and cooperation mechanism of income distribution problem. Only by reasonable income distribution port and shipping enterprises have long-term sharing and cooperation. Income distribution model is established and applied value method， through a single port by a single road transport enterprises， enterprise and individual shipping enterprise supply chain consisting of a case analysis of profit distribution， confirmed its practicability and effectiveness.

Key words： information sharing； profit distribution； value of Shapley

0 引 言

隨著經濟的全球化和人們物質生活水平的提高，物流的重要性日益顯現。港口是不同區域、不同國家間物流的重要樞紐，它與貨運企業組成的物流鏈是跨區域、跨國物流的主要通道。在傳統的物流模式下港口企業和貨運企業各自為政。

港口企業主要從事裝卸、搬運、儲存、代理等港口生產、流通或服務性經濟活動，實行自主經營、獨立核算、自負盈虧，具有法人地位的經濟組織。而貨運企業是對實物進行分配，包括企業、銷售商自身的運輸、倉儲、包裝和搬運等活動的公司，它們在傳統運營模式下的交流少、信息閉塞。例如，在港口集裝箱的提取問題上，傳統模式下對港口而言，貨運企業的集卡調運的時間是不確定的，而貨運企業對港口集裝箱的堆場計劃也不了解，由此會造成貨運企業的集卡在提箱等待的時間過長和空駛等資源浪費現象，港口企業則是翻箱成本居高不下，如果兩者能在信息共享方面建立合作機制，減少等待時間，降低翻箱成本，就能創造利益最大化。

Tijs[1]指出博弈論，主要研究決策主體的行為發生直接相互作用時的決策及均衡問題，它主要分為非合作博弈和合作博弈兩個方向。合作博弈亦稱為正和博弈，是指博弈雙方的利益都有所增加，或者至少是一方的利益增加，而另一方的利益不受損害，因而整個社會的利益有所增加的。本文研究的是合作博弈，利用合作博弈下的Shapley值來求得不同信息共享下的收益分配。

企業信息共享包括內部信息共享與外部信息共享，而外部信息共享是指企業與外界環境間的信息交流與傳遞，包括企業間為了更好地實現供應鏈協同而進行的數據交換與傳遞[2]。信息共享指的是在不同企業或者同一企業的不同部門、不同層次之間的信息系統、信息產品的交流與共用，達到節約資源和成本的目的，使得利益達到最大化。供應鏈信息共享則是指在特定交易過程或合作過程中，不同企業之間的信息交流與傳遞[1]。信息共享能為港口企業和貨運企業合作的決策者提供相對精確與及時的信息以支持決策，比如在等待時間和翻箱成本取得優化，做出合理決策，節約時間和降低翻箱成本，減少資源的浪費，使得利益最大化。然而并不是所有的合作者都愿意把自己的信息共享，現實中的合作，各個子系統普遍存在著信息不對稱、利益不均衡以及企業間信息共享系統的限制等[3]，比如港口企業和貨運企業就存在著信息不對稱，在一系列信息活動中，因處理失當或維護不力，使原本在一定程度或時間范圍內可獲得質量保證的信息出現了錯誤（無意或有意）的一類信息失真狀況等一系列問題，使得合作中的不同企業貢獻的信息程度不同。要想實現合作機制成員間的相互信任，首先需要加強合作機制成員間的信息共享和良好的溝通，并保證信息是真實有效的，建立激勵措施和監督機制，使得成員間的信息是相互流通的，通暢的信息共享和溝通是合作機制成員間互信建立的關鍵。加強信息共享和溝通的方面很多，包括：資料信息，人員交流，情報和企業文化以及優勢資源和技術的交流等[4]。良好的信息共享可以使供應鏈總成本降低、有效地改進工作流的管理，提高整體信息系統能力以及供應鏈的整體利潤和服務水平，并且通過長期的合作信任關系加強了用戶的忠誠度[3]。

1 Shapley值法模型

2 算例分析

假設市面上有一個陸運企業A，一個港口企業B，一個航運企業C，這三個企業通過協同合作組建供應鏈聯盟，為了使供應鏈各成員間利益最大化，可以通過信息共享實現集中決策。當不合作時，企業A的收益是60百萬，企業B的收益是50百萬。企業C的收益是45百萬，當他們合作時，收益會增加，體現在時間成本的節約和周轉速度上，當信息達到很好的共享時，收益就會增加，收益分配如表1所示：

根據ws=n-s！s-1！/n！可計算出聯盟中A、B、C的收益分配（如表2至表4所示）。

因此，合作后A的收益為87.5（百萬），不合作時A的收益是60（百萬），收益增加了45.83%；B的收益為72.5（百萬），不合作時B的收益是50（百萬），收益增加了45.00%；C的收益為65（百萬），不合作時C的收益是45（百萬），收益增加了44.44%；從中可以看出每家企業的收益增長率大致在同一水平線上，所以用Shapley值法進行供應鏈合作伙伴間收益分配是合理的，而且從中可以看出合作后的收益比單獨作業的收益大。

3 結 論

隨著全球化的發展和人們生活水平的日益提高，港口和貨運企業作為整個物流鏈中重要的角色發揮了很大的作用，他們之間的合作也越來越重要，而完善和良好的信息共享可以使合作的成本減少，獲得利益最大化。采用Shapley值法進行供應鏈合作伙伴間的收益分配是公平的和有效的，它有助于整個合作的成功進行。

參考文獻：

[1] Tijs S. Introduction to Game Theory[M]. Hindustan Book Agency， New Delhi， 2003.

[2] 蔡淑琴，梁靜. 供應鏈協同與信息共享的關聯研究[J]. 管理學報，2007（2）：4.

[3] 陳國慶，黃培清. 供應鏈中的信息共享與激勵機制[J]. 上海交通大學學報，2007（12）：3.

[4] 陳曉菲. 基于博弈論的集裝箱多式聯運網絡貨流分配研究[D]. 大連：大連海事大學（碩士學位論文），2014.

[5] 馬士華，王鵬. 基于Shapley值法的供應鏈合作伙伴間收益分配機制[J]. 工業工程與管理，2006（4）：3.