港口物流服務供應鏈的協調與利潤分配研究

胡曉青，王　瑞，王雪姣

（寧波大紅鷹學院　金融貿易學院，浙江　寧波　315175）

港口物流服務供應鏈的協調與利潤分配研究

胡曉青，王瑞，王雪姣

（寧波大紅鷹學院金融貿易學院，浙江寧波315175）

構建了由單個港口和單個航運企業組成的兩級港口物流服務供應鏈，首先分析了港口占主導地位的Stackelberg主從博弈模型，港口通過引入收益分享契約，一方面協調供應鏈，另一方面實現了與航運企業的風險共享。在此基礎上，綜合考慮港口和航運企業的資源投入貢獻率和物流服務的單位成本，運用公平熵的方法最大程度公平地分配超額利潤，發現分配因子與貢獻率和單位成本成正相關，即貢獻率越大，成本越高，其在利潤分配時將獲得更大的優勢，得到更多的超額利潤分享，從而可以激勵供應鏈成員提供更優質的服務。

港口物流供應鏈；供應鏈協調；收益分享；利益分配；公平熵

1　引言

隨著經濟全球化的發展，港口作為連接海陸運輸中轉站的地位越來越突出，港口物流已經逐步發展為以港口為核心的物流服務供應鏈，同時港口之間的競爭也日益激烈，且已經轉變成港口物流服務供應鏈之間的競爭。如今，許多港口采用縱向一體化的戰略，與航運企業建立合作關系，增加港口物流服務供應鏈的競爭力，如寧波港集團早在2005年就與中遠簽訂戰略合作協議，又于2012年與中海集團成立合資公司，共同經營梅山集裝箱碼頭一期1號和2號泊位。港口與航運企業之間的合作有利于為貨主企業提供優質的物流服務，特別是兩者共同經營的情況下，更容易通過激勵的方式，促進雙方投入更多的資源，提高港口物流服務質量，吸引貨主企業，擴大市場范圍。

港口物流服務供應鏈是一種以能力合作為核心的服務供應鏈，具有以下幾個特點：（1）不可存儲性；（2）收益主要通過提供物流服務來創造，而不生產實際的產品；（3）由于港口物流服務供應鏈是一個協調一致、集成統籌的服務系統，它的協調性要求較高。

關于物流服務供應鏈的研究比較豐富，為本文提供了有力的研究基礎。Ellram等（2004）構建了包括功能型服務提供商、服務集成商和客戶（群）的服務供應鏈結構［1］。許多學者研究了物流服務供應鏈的協調問題。桂云苗等（2009）研究了物流服務需求是銷售價格線性函數情況下的服務供應鏈協調問題，并提出了一種競爭聯盟的協調方式［2］。李劍鋒等（2013）研究了需求不確定情況下，引入期權契約來協調物流服務供應鏈，并發現供應商通過調節利益分配參數能夠有效協調供應鏈的利潤分配［3］。姚冠新等（2013）結合物流服務供應鏈的具體特點，運用能力補償和收益共享的聯合協調機制實現了供應鏈的協調［4］。在以上這些文獻中，學者們均運用了產品供應鏈中的契約來協調供應鏈。收益分享契約在產品供應鏈中被證明是一種良好的協調契約。Cachon和Lariviere（2005）認為收益分享契約能夠單獨應用于供應鏈中或者與價格機制供應鏈和回購契約結合使用，從而協調供應鏈［5］。劉偉華（2010）在三級物流服務供應鏈中引進了收益分享契約，證明該契約能夠較好地協調供應鏈［6］。本文將引入收益分享契約實現港口物流服務供應鏈的協調。

關于利潤分配問題，目前主要的分配方法有Shapley值法、Nash協商模型、委托代理理論和MCRS法等。王鵬和陳向東（2011）采用AHP法確定聯盟成員的重要性權重，并利用改進的Shapley值法建立了物流聯盟企業的利益分配機制［7］。Canakogluy等研究了二階段無線通訊供應鏈系統，并提出了基于技術投資比例的供應鏈收益分配方法，該方法得到了非合作對策下的均衡分配值［8］。而委托代理的方法比較常用，陳維維和宗莉（2008）從集配中心的角度出發，采用委托代理理論建立了制造商與集配商、供應商與集成商的信息共享激勵監督機制，協調了集配中心模式下供應鏈的利益分配［9］。文龍光（2011）則運用委托代理理論和運籌學，研究了物流供應鏈管理過程中物流服務需求企業與供應商之間的利益協調機制［10］。此外，公平熵的運用也較多，朱敏茹等（2008）運用公平熵解決了供應鏈成員的利潤分配問題，但是他們都只是考慮了單一的因素［11］。

國內僅有少數一些學者研究了港口物流服務供應鏈中成員之間的博弈。張智勇等（2009）建立了港口企業和其他物流服務提供商的合作博弈模型，并運用Shapley值法分析了供應鏈成員的利益分配問題［12］。魏肖萌（2012）分析了港口物流供應鏈的特點，重點考慮參與者投入資源和承擔風險的因素，引入改進的Shapley值法分析供應鏈的利益分配［13］。

綜上所述，國內外學者對港口物流服務供應鏈協調問題的研究較少。港口企業與航運企業等供應鏈成員為了合作，有時會共同經營碼頭等基礎物流設施，或者投入資源，努力改善物流設備和提升信息化水平等，雙方的資源投入對物流服務能力的提高以及對客戶的吸引具有較大的作用，這與實際相符合。因此，在利潤分配的過程中需要綜合考慮成員的可變成本以及固定資源投入成本，但是關于此方面的研究十分缺乏。本文將構建由港口企業和單個航運企業組成的港口物流服務供應鏈，其中港口企業處于主導地位。首先以批發價格機制為基準模型，分析分散港口物流供應鏈中航運企業的決策行為。其次，引入收益分享契約協調供應鏈，并實現風險共享。最后，本文綜合考慮了固定資源投入以及單位物流服務成本，運用公平熵的方法解決港口企業與航運企業之間的超額利潤分配問題。

2　基準模型構建

本文考慮由單個港口企業和單個航運企業組成的兩級供應鏈，面臨的物流需求市場是不確定的。假設港口提供物流服務的單位成本為cP（cP＞0），航運企業提供物流服務的單位成本為cS（cS＞0）。航運企業需要在港口掛靠并進行裝卸等物流功能，港口為航運企業提供相應的物流服務并收取w（w＞cT）的單位費用。假設航運企業面臨的市場需求X服從正態分布，概率密度函數為累積分布函數為在港口給定單位批發價格w的情況下，航運企業根據利潤函數決定向港口訂購物流服務能力Q，并以單位價格p（p＞cS+w）向貨主提供物流服務。由于物流服務能力具有不可存儲性的特征，本文不考慮剩余物流服務能力的價值。

那么，根據上述的決策過程，航運企業首先根據期望利潤函數確定物流服務能力訂購量Q，其期望利潤函數為：

其中“∧”表示兩者取較小值，πS對Q的一階偏導為并且由于所以，πS是Q的凹函數，令可得到因此，必定存在唯一正的最優訂購量Qd，使得航運企業的期望利潤最大，為：

此時港口的期望利潤為：

分散港口物流服務供應鏈總期望利潤函數為：

現在考慮集成港口物流服務供應鏈的性能，將港口和航運企業看成一個整體，討論其決策行為，總期望利潤函數為：

3　收益分享契約協調港口物流服務供應鏈

目前，港口為了提升競爭力，積極建設基礎設施并提升服務能力的同時，與航運企業之間進行合作，吸引航運企業掛靠港口，為客戶提供物流服務。港口與航運企業之間的合作主要通過價格-收益分享契約。假設在此享契約中，港口處于主導地位，并試圖在批發價機制上引入收益分享契約，通過降低物流服務的批發價格，以增加航運企業的物流服務能力訂購量。此時，港口向航運企業收取的單位物流服務費用，同時引入收益分享因子λ（其中0＜λ＜1），航運企業每銷售出一單位的物流服務，將得到收益λp，港口將得到收益此處，假設收益分享因子λ是由港口決定的。

在港口與航運企業的博弈中：（1）港口給航運企業提供單位批發價格以及收益分享因子λ，即（2）航運企業向港口訂購數量Q的物流服務能力，并以單位價格p銷售給貨主企業。

根據逆向歸納法可知，此時航運企業的期望利潤函數為：

此時，港口物流服務供應鏈協調，且航運企業的期望利潤函數為：

港口的期望利潤函數為：

4　基于公平熵的港口物流服務供應鏈利潤分配

目前，港口與航運企業的合作越來越緊密，港口為了提升競爭力，加大港口基礎設施的建設，并開展海鐵聯運等業務，主要是為了增加攬貨量，擴大市場規模。在這個過程中，需要投入大量的資源，在本文中體現為固定成本。航運企業也是一樣，隨著航運企業之間競爭的日益加劇，價格競爭只會損壞各大航運企業的利益，與港口之間的合作能夠增強航運企業的實力，并且通過合作而獲得較低的港口掛靠等費用，可以形成航運企業的價格優勢。而在航運企業和港口之間的合作過程中，一方面，形成了參股等多種形式，航運企業參與到港口碼頭的基礎建設中；另一方面，航運企業的船只等資源投入也較大。但是這些固定成本對供應鏈的貢獻程度不同，而且貢獻程度高的一方在談判過程中將占有優勢地位，并且考慮到在利潤分配過程中，單位可變成本的付出也是談判的條件之一，所以綜合考慮港口與航運企業固定資源投入的貢獻率和提供物流服務的單位成本這兩種因素，并運用公平熵的方法最大限度公平地分配集成港口物流服務供應鏈的超額利潤。

4.1供應鏈成員資源貢獻率

首先，確定港口物流服務供應鏈成員固定資源投入對集成供應鏈的貢獻率?，F供應鏈中有2個成員，即港口P和航運企業S，每個成員的固定資源投入均為n項。設第i個成員的第 j種固定資源的投入成本為如果某個成員沒有某種資源的投入，則其中考慮到不同的固定資源投入產生的效益不同，所以對每項資源投入成本設立一個權重δj。因此，可得到固定資源成本矩陣價值權重向量表示第i個成員總的固定資源價值，那么港口和航運企業兩者的總資源投入成本價值為v=vP+vS，其中港口對供應鏈的貢獻率為航運企業的貢獻率為

4.2集成供應鏈中超額利潤分配公平熵的構造

證明：在該二級港口物流服務供應鏈中，引入公平熵思想，如果港口和航運企業之間對供應鏈超額利潤分配越公平，則eP和eS的差異就越小。那么，先對eP和eS進行歸一化，得到：

那么，在集成港口物流服務供應鏈中，港口和航運企業的期望利潤分別為：

由式（11）可知，超額利潤的分配因子θ與供應鏈成員的固定資源投入的貢獻率和港口物流服務的單位成本成正相關。固定資源投入貢獻率越大，單位成本越高，則在利潤分配中越占優勢。但是當其中一方的固定資源投入的貢獻率為0時，其服務質量等影響甚微，可替代性強，不管單位成本多大，都不能分享超額利潤。隨著供應鏈成員一方的固定資源投入貢獻率和單位成本的增加，其影響力越大，那么可替代性就越弱，在利潤分配中就越來越強勢，可以獲得更高的期望利潤。綜上，如果供應鏈成員想要獲得更強的談判力，獲得更高的超額利潤分配系數，那么應該提高自己的固定資源投入，對于港口而言，可以積極建設港口物流服務的基礎設施，提升物流服務能力，并不斷擴大港口的攬貨范圍，例如在內陸城市建設內陸港，開展海鐵聯運等方式，優化自身的服務能力，對于航運企業，面臨日益激烈的市場競爭，通過與港口進行合作，參與港口的碼頭建設等，并不斷開辟自身的航線等。因而，通過公平熵的方式分配集成港口物流服務供應鏈的超額利潤，能夠加強港口與航運企業之間的合作，促進港口物流服務質量的提升。證畢。

5　數值分析

本文中，將通過Matlab對上述結論進行數值分析，設 p=10，cP=3，cS=2，w=5，KP=60，KS=50，在基準模型中，航運企業首先根據自身利潤最大化來確定最優的物流服務訂購量Qd=184.27，最大期望利潤為在批發價格機制下，航運企業以單位價格w=5向港口訂購物流服務Qd，此時港口的期望利潤為

如圖1所示，存在一個區間λ∈［］0.563，0.581，此時，供應鏈成員的期望利潤均能高于分散供應鏈時各自的最大期望利潤。該區間即為Pareto區間，當且僅當λ在該區間內，集成商和提供商才愿意接受收益分享契約。

圖1　集成狀態下港口物流服務供應鏈成員利潤隨收益分享因子的變化情況

接下來，結合前期資源投入貢獻率和物流服務單位成本，運用公平熵的思想，對供應鏈超額利潤進行分配。如表1所示，在單位成本固定的情況下，超額利潤分配因子θ隨著航運企業貢獻率的增加而增加，即航運企業的影響力越大，在談判過程就越占有優勢，獲得更多的超額利潤；反之，港口就更占有優勢。此外，某一方的優勢越大，那么就可以獲得更多的超額利潤，最終的期望利潤也將更大。

6　結語

本文首先研究了港口物流服務供應鏈的協調問題，通過引入收益分享契約，一方面協調供應鏈，促進成員的合作關系；另一方面實現供應鏈風險共享，減少了航運企業的風險。在此基礎上，研究了如何選擇收益分享因子，從而使得集成供應鏈的超額利潤在供應鏈成員之間公平分配?？紤]到港口物流服務中，服務能力受到資源投入的影響較大。因此，本文在綜合考慮各成員資源貢獻率和物流服務單位成本的基礎上，運用公平熵的思想，最大程度公平地分配集成供應鏈超額利潤。公平熵的分配方法克服了物流服務供應鏈收益分享契約僅有的收益分享因子的取值范圍而不能有根據地選擇分享因子的局限性。本文將供應鏈成員的資源貢獻率進行量化，這里的資源貢獻率主要是指供應鏈成員前期的資源投入對物流服務能力、服務質量等的影響。在最公平的分配原則中，成員獲得的期望利潤與其資源貢獻率和物流服務的單位成本成正相關，即貢獻率越大，成本越高，其在利潤分配時將獲得更大的優勢，得到更多的超額利潤分享。

本文只考慮了兩級港口物流服務供應鏈，而在現實中，特別是隨著海鐵聯運的發展，以港口為核心的包括鐵路公司、航運公司的三級港口物流服務供應鏈，將是一個重要的研究內容。此外，單個港口企業和多個航運公司組成的供應鏈及其成員間的利潤分配問題也是未來的研究方向之一。

表1　供應鏈成員資源貢獻率比例對利潤分配的影響

［1］Ellram L M，Tatew L，Billington C.Understanding and managing the services supply chain［J］.Journal of Supply Chain Management，2004，40（4）:17-32.

［2］桂云苗，龔本剛，程幼明.需求不確定下物流服務供應鏈協調［J］.計算機集成制造系統，2009，15（12）:2 412-2 416.

［3］李劍鋒，黃祖慶，陳世平，等.基于期權的物流服務供應鏈協調機制［J］.計算機集成制造系統，2013，19（6）:77-84.

［4］姚冠新，王琳芝，徐靜.基于聯合協調的三級LSSC能力協調研究［J］.物流技術，2013，32（8）:126-129.

［5］Cachon G P，Lariviere M A.Supply chain coordination with revenue-sharing contracts:strengths and limitations［J］.Management Science，2005，51（1）:30-44.

［6］劉偉華.三級物流服務供應鏈最優收益共享系數確定方法［J］.西南交通大學學報，2010，45（5）:811-816.

［7］王鵬，陳向東.基于改進夏普利值的物流企業戰略聯盟利益分配機制研究［J］.統計與決策，2011，（12）:48-50.

［8］Canakoglu E，T Bilgic.Analysis of a two-stage telecommunication supply chain with technology dependent demand［J］.European Journal of Operation research，2007，177（2）:995-1 012.

［9］陳維維，宗莉.基于委托代理的供應鏈利益激勵機制研究［J］.商業研究，2008，（5）:42.

［10］文龍光.基于委托代理模型的物流供應鏈任務分配及利益協調機制研究［J］.經濟問題，2011，（4）:62-66.

［11］朱敏茹，汪賢裕.公平熵下制造商占主導地位的利潤分配研究［J］.決策參考，2008，（13）:46-47.

［12］張智勇，鄭成華，宋薛峰.基于改進值的港口物流服務供應鏈利益分配分析［J］.工業技術經濟，2009，28（6）:113-115.

［13］魏肖萌.港口物流供應鏈利益分配問題初探［J］.對外經貿，2012，（5）:67-69.

Study on Coordination and Profit Allocation of Port Logistics Service Supply Chains

Hu Xiaoqing，Wang Rui，Wang Xuejiao
（School of Finance&Trade，Ningbo Dahongying University，Ningbo 315175，China）

In this paper，we built a two-echelon port logistics service supply chain composing of a single port and a single shipping enterprise，then analyzed the Stackelberg master-slave game model where the port played the dominant role in the supply chain.Next on such basis，we considered comprehensively the resource input contribution rate of the port and the shipping enterprise as well as the unit cost of the logistics service，used the fairness entropy to distribute the excess profit fairly to the maximum extent，found that the distribution factor was positively correlated with the contribution rate and the unit cost.

port logistics supply chain；supply chain coordination；benefit sharing；profit distribution；fairness entropy

F274

A

1005-152X（2016）04-0148-06

10.3969/j.issn.1005-152X.2016.04.034

2016-03-07

浙江省教育廳科研項目（Y201534806）；寧波市哲學規劃課題（D15DZ09）；寧波市哲學社會科學學科帶頭人培育項目（G15-XK19）；寧波市軟科學課題（2014A10084，2015A10078）；2015年度寧波市與中國社會科學院共建研究中心研究課題“寧波高端服務業態創新及支持政策研究”；寧波大紅鷹學院優秀中青年教師支持計劃資助

胡曉青（1989-），女，浙江德清人，碩士，助教，研究方向：物流與供應鏈管理。