基于夏普利值的第三方物流集成供应成本分摊研究

基于夏普利值的第三方物流集成供应成本分摊研究经济问题探索2014年第3期基于夏普利值的第三方物流集成供应成本分摊研究王英鲍新中2(11.北京大学，北京100871;2.北京联合大学，北京100101) 摘要:第三方物流集成供应是降低供应链成本的有效途径，而集成供应要解决的一个关键问题是第二方物流成本在各供应商之间的分摊，运用夏普利值可以有效地解决这个成本分摊问题。针对夏普利值法应用中的两个固有缺陷，引入了经济订货批量模型，并考虑对夏普利值分配给采进行权重因子调整，使得集成供应成本的分摊更具有操作性，分摊结果更切合实际情况。关键词:集成供应;第三方物流;夏普利值;经济订货批量一、引言传统的集成供应使得核心企业和供应商之间不直供应链管理环境下，库存管理的重要性越发显接发生业务关系，从而失去了对供应商的直接控制，著。集成供应策略(I1S, Integrated Supply)于20世在一定程度上也加大了核心企业所承担的风险。因纪90年代初在维护、维修和操作(MRO)中出现，此，在更多情况下，集成供应是被运用在企业备品备并得到迅速发展。在最常见的集成供应形式中，通过件或者辅助材料的采购管理之中。第三方物流企业的一个供应集成者(顾客的唯接触者)来发展一个供成功运作为集成供应模式在企业的应用创造了条件。应集团井负责给顾客提供所有的供应，其它供应商不按照;商流与物流分离;的原则，第二方物流企业能直接将货物运送给顾客IJI1S的最大优势在于资只从事供应过程中的相关物流活动，而不参与相关的游、分配的优化，由于各合作企业都独立工作于其核心商流活动，从而使得集成供应的很多物流优势得到充能力，从而使得供应链管理水平得到提高。GHodsy?分的发挥，另方面，企业也不失去对供应商的控2J1pour:Kim34J、贺政纲等5J等都对集成、程海芳制。供应的相关问题进行过研究。在供应链管理中，在核心企业(制造商或零售集成供应的一个重要问题在于，核心企业没有直商)越来越重视JIT供应的情况下，各供应商往往要接和供应商发生业务关系，失去了对供应商的直接控屈服于核心企业的谈判能力，而在核心企业周围设立制。显然，对于企业重要的原材料或者零部件，企业库存，以保证对其的JIT配送供应。这种模式在核心并不愿意失去和供应商的联系。而第三方物流企业的企业实现零库存的情况下，大幅增加了供应商的戚发展使得集成供应模式得到了改进。第三方物流集成本，从整个供应链的角度来说，并不一定是最优的。供应可以实现多批次配送的运输，从而减少因庞大的事实上，供应商成本的增加总会以某种形式转嫁给核库存而引起的损失。第三方物流集成供应需要解决的心企业。关键问题在于集成供应成本如何在各供应商之间进行基于第三方物流的多供应商条件下的集成供应模分摊Aksoy等到对于集成供应的戚本分摊问题进行式就是在这种情况下降低供应链总成本的一种有效方过相应的研究，而博弈理论也在水资源开发和电力建式。对于处在同一地区的供应商，由一个集成供应商设等领域的成本分摊中得到过应用6J本文将运用合(一般是一个第三方物流企业)制订全部物流i十划，作博弈理论中的夏普利值法来进行第三方物流集成供按照供需双方的供求信息，负责将货物从各供应商到应成本的分摊，并引人风险调整以及经济订货批量模用户的运输、储存和管理，以满足用户制造商或型改进了夏普利值法应用中的的实际问题。零售商)的需求。图l描述了从各供应商自行供货二、基于第三万物流的集成供应模式模式到传统集成供应商供应模式，再到第三方物流集作者简介:王英(1973-) ，北京大学政府管理学院博士后，研究方向为科技管理，政府应急管理;鲍新中(1968-)，江苏宜兴人，北京联合大学教授。68 成供应模式的转变。与供应(2)大型连锁商业企业的大规模采购供应;第三方物流的集成供应问题在很多情况下都适(3)行业采购联盟的采购供应等。用，主要表现在(1)大型制造企业的零部件采购阁l(7a)供应商自行供货模式图l(h)传统的集成供应模式-、第三物方流集供商IUE2T, 、- 阁I(C)第三方物流集成供应模式物流.-.商流圄1从供应商自行供货到第三方物流集成供应三、夏普利值法在集成供应成本分摊中的应用C(i)的局中人。该公理表明，若虚设人i加入联盟S集成供应成员企业之间是一种典型的合作竞争关后并没有给S带来额外的收益，则对i的分摊X与他i系，集成供应戚本如何在成员企业之间进行合理的分单干时的收益或成本C(i)相等。摊，是集成供应成本管理所要考虑的一个关键问题。(4)聚合公理。对于两个联盟博弈<N, u>和(一)夏普利值法的应用<N, v>，有Xi(U+ v) = xi(u) + x.cv) ,i E N。聚夏普利值是1953年由ShapleyL. S.给出的一个合公理说明局中人参加两个博弈，其收益(或成本)的概念，它不仅可以解决合作联盟中效益或成本分配为在两个博弈中的分别收益(或戚本)之和。的问题，而且能够估计社会活动中各团体或者派别的Shapley提出了满足以上公理的唯一解:权利叫。Za=|SEslW(|S|)*町的-C(Si)lShapley认为，在特征函数满足超可加性的情况1,2, ,n 下，假设<N，C>为一个联盟博弈，对于给定的特(n-lsl)!*(lsl-l)! 征函数可以确定出特定的分摊向量X问，钙，其中，W( I S 1) = I I / n n Xf E R，应满足几条公理:n n其中，x = x,X, ,Xf E R称为联盟的夏普1 2n (1)对称性公理。每个局中人i所得的收益(或利值;Isl表示联盟S中所含的成员个数，C为定义分摊的成本)与i的序号无关。在N的所有子集上的一个费用函数，表示N中所有(2)有效性公理。LXi= C(N) ，有效性公理可能形成团体的最优替代费用n是局中人的个数，n反映了XN是所有局中人构成的集合。夏普利值表示对于成员= 1X ,X, ,Xf E R作为分摊的整体合理2n i对联盟S增加成本C(S)-C(们i)的加权平均数，性。(3)虚设人公理。对于虚设人EN，有X= 权数W(IS 1)表示在n个局中人的任意排列中，1仅iC( i) ，所谓虚设人i是指满足C(SU i) = C(S) + 属于联盟S的概率。69 (二)夏普利值法应用中的缺陷虑安全库存量的变化。夏普利值法在合作收益和合作成本分摊的实践中先考虑n个供应商集成供应时的情况。集成供应得到较为广泛的应用。夏普利值的收益(成本)分后，每年的供应成本包括订货戚本、储存戚本和运输摊方法不是平均分配，而是基于各个局中人在联盟中成本。n个供应商集成供应模式下的年供应戚本可以的重要程度来进行分摊的一种分配方法，夏普利值实表示为:际上是局中人边际收益(戚本)的加权和。但是在三J矶。实际应用过程中这种方法存在两个问题:rt=Ct Z呐+(kz+Cf)*4U一+卡Ch首先，夏普利法的应用需要得到局中人集合N的每一个子集S结成联盟时的收益或者成本c(S)。n个供应商集成供应时的经济订货批量为:在集成供应戚本分摊问题中，就是要确定每个子联盟的集成供应戚本，这使得其在实际应用中往往会受到2(K, + C) *工人战r限制O在本文的第三部分就是要引入经济订货批量模EOQIi Ch 型(EOQ)来解决这个问题，计算出每个C(S)的经济订货批量条件下，n个供应商集成供应的总结果。供应戚本为:其次，夏普利方法在分配时考虑了各参与方对协同合作总收益(成本)的重要程度，并以此为依据TC工人Dj*CT+ /2 ( k-:+ C) *C h * iNi r进行收益(成本)的分配。但是在实际的合作联盟形成过程中，对于各局中人而言是存在协同风险的，居石根据上述经济订货批量模型的分析，推广而且每个局中人在联盟中的地位也有所不同，因此需到每一个集成供应子联盟，可以得到:要考虑到每个局中人在联盟中的地位和承担的协同风C(S) + 12(K， + C) * C* 险。本文的第四部分就是要考虑各成员在联盟中的地L Dj * C, h 位和所承担的风险，在夏普利值t再加上调整因子，对夏普利法进行改进，从而使得该方法对集成供应成;r;二木的分摊结果更加合理。C(Si) = L pj * C, + /2CK , + (;) * C-* 四、基于EOQ模型的子联盟集成供应成本的确j乒t定为了得到局中人集合N的每一个子集S结成联工人矶盟时的收益或者成本C(S)，这里运用经济订货批从而，对于;fS E R(的，C (S) 一C(Si) 量模型。就可以计算如下:由于产品规格的不同，使得各供应商单位产品的川且川C(S) *C DJ + 储存成本和运输成本存在明显的差异，从而给集成供再应经济订货批量的分析带来了困难。为了分析方便，Z月)需要将各供应商的不同产品折算为标准产品，从而把从而就可以利用C(S) -C (Si)的计算结每个供应商的年供应量都折合成标准产品的供应量。果来求解集成供应戚本分配的夏普利值。假设以i产品作为标准产品，则定义i= 1, D，为第i五、基于调整因子的夏普利值法改进产品的供应量，则iD，= D，就是i产品的标准年供在运用夏普利值法解决集成供应联盟的戚本分摊应量。为讨论方便，再设定以F参数:问题中，没有考虑合作各方在合作过程中承担的风险人一一第j个供应商产品的标准产品系数，以及在联盟中的地位，即假设合作各方的地位是均等Dj一一第j个供应商产品每年的供应量(j= 1,2, 的，也就是说，对于集成供应联盟N= 11, 2, . . ,n ) ;从而JDf就是第j个供应商每年的标准产品供应量。Kv-一各供应商以及集成供应商每次订货的n ，合作各方的地位均等。事实上，每个供应商采订货成本;C一单位标准产品D的年储存戚本;用集成供应后所承担的风险有可能不同，特别是考虑hC一每次运输的同定成本;C，.-一一标准产品的单到供应商规模、供货量以及加入集成供应联盟时间的位运输变动成本;Q一一每次订货标准产品的批量:不同等因素的影响，应该根据各个供应商的不同情这里假设不允许缺货，因此不考虑缺货成本，也不考况，考虑他们在联盟中的不同地位对夏曹利值法的分70 配结果进行一定的权重因子调整，以免出现一些供应供应商在集成供应联盟中的地位比理想情况下高，于商;搭便车;的问题，影响集成供应联盟的稳定性。是应给予它较少的成本分摊;同理，当?Ri:s; 0时，在联盟合作过程中，集成供应的总体成本C应在原来分得的成本上再加上一定的分摊额?X= i(N) ，集成供应的成本总节约额为?C(N)?C(N) * I ?Ri I。显然I, C( i) -C(的。在考虑各供应商地位相同而不进LX = L X+ Ll C (N) * Ll RJ ii 行权重因子调整的理想情况下，单个成员分摊的成本=ZIXE+A C (S)*Z1A RI=C (N)。X。此时，每个供应商的权重均为R= 1In。i六、算例下面考虑调整权重因子后的情况。假设调整权重某核心制造企业在外地某一城市有兰家供应商，因子后单个供应商分摊的成本为xj，而各供应商实以前采用供应商自行供货方式。目前核心制造企业希际的权重因子为尺，(i 1,2, n) ，Ri不考虑权重因望引入一家物流企业，由该物流企业来对三家供应商子调整的差值为?Ri= Ri -1In ，则立Ri= 1 ，且实行第三方物流集成供应，以节约供应链物流成本，优化供应链管理。引入第三方物流集成供应之后，在ZAR=0。其中，?Ri表示了某供应商在实际集成整体供应物流成本得到降低的同时，需要解决的问题供应过程中的权重因子与理想情况下的差值。是集成供应成本如何在三个供应商之间进行合理的分于是应给予该供应商应的成本分摊修正量为:摊。对各供应商供应过程中的相关参数假设如表1。?X= ?C(N) *?Ri ，则实际分配的成本为Xj= Xj i -Ll X。具体修正方案即为:当?Ri 0时，表示该i表1三个供应商的相关参数D K CCC R J h f 供应商12 18000 1000 10 1000 4 5/8 供应商21.5 12000 1000 10 1000 4 114 供应商310000 1000 10 1000 4 118 根据以上基础数据，运用经济订货批量模型，可以计算出三个供应商各种组合下的供应成本情况如表2。表2三个供应商各种组合下的供应成本组一合供一方应一式成一本411iA-1n-y-A 7 12f 13f I 11,2f I 11,3f I 12,31 I 11,2,31 -00 句句JVd98832.82 I 60000.00 I 262475.80 I 226895.22 I 145466.40 I 306596.44 可以看到，三个供应商自行供货方式所发生的供有了上述计算结果，就可以利用夏普利值公式来应成本总额181947.33+ 98832.82 + 600.00 = 计算三个供应商应该分摊的供应成本。先不考虑权重340780.15，而实施第二方物流集成供应后的供应成因子的调整来计算三个供应商分摊的成本。表3是以本总额为306596.44，成本节约额34183.71。供应商1为例的计算过程。表3供应商l应分摊的成本计算S /1 1 11, 21 11, 31 11, 2, 3 f C (S) 181947.33 262475.80 226895.22 306596.44 C (S 1) O 98832.82 60000.00 145466.40 C (S) -C (S飞1) 181947.33 163642.98 166895.22 161130.04 I S I 1 2 2 3 W ( I S I ) 113 116 116 1/3 W ( I S I ) C (S) -C (S 飞1) 60649.11 27273.83 27815.87 53710.01 X, 169448.83 其中，供应商1应分摊的供应物流成本Xl= + 161130. 04 x 113 = 169448.83。同理可以计算供应181947.33 x 113 + 163642.98 x 116 + 163642.98 x 116 商2和3分别应分摊87177.16和44970.46。71 与三个供应商自行供货相比较，分摊到的成本都2 JG hodpour S H, 0B rien C. The total cost of 10-比自行供货成本有降低，符合夏普利值法成本分摊的gistics in supplier selection under condition of multiple 基本条件。但是在没考虑权重因子的情况下，三个供sourcl吨，multiple criteria and capacity constraint J J . 应商分摊的成本与自行供货时的成本相比，成本降低Intemational Joumal of Production Economics, 2001 ,73 ; 的比例却不同O供应商l的戚本降低比例为15 -27. (181947.33 -169448.83) 3 J Kim B, Leung J M Y, Park K T, Zhar L * 100% = 6.879毛，而供181947.33 S. Congiguring a manufacturing firm s supply network 应商2和供应商3的戚本降低比例分别为11.79%和with multiple suppliers J J. IIE Transactions, 2002, 34 16.72%。可以看到，在不考虑权重因子调整的情况( 8) : 663 -677 . 下，总供应量越小的供应商，在集成供应的戚本分摊4J程海芳，张子刚.多供应商条件下集成供应中获得的利益就越多，这就出现了;搭便车;的现商订货模型研究1.工业工程与管理，2004.4:27-象，这与集成供应的运作实践情况不符合，这样的成30. 本分摊也不能保证集成供应联盟的稳定性。5J贺政刚，贺国强等.基于相关总成本的采购下面我们考虑权重困子的调整后的戚本分摊结联盟形成动力研究JJ.公路交通科技，2006.23(11) : 果。供应商1的成本分摊额为:146 -149. 6 Aksoy Y, Erenguc S. Multi -item inventory 酬48.83-34183.71 * ( 一)=M858;models with coordinated repler山hments:a survey J J . 供应商2成本分摊:Intemational Joumal of Production Management, 1998,32 1阳883+3418371*(;)工90025.80; (8): 647 -67l. 7 JG umani H. A study of quantit句yd肌oun川ltpnc口ln而供应商3的成本分摊额变为:models with different ordering 创structures:order coordina?州7046+3418371*()=附2肝tion, order consolidation and multitier ordering hierarchy J J. Intemational Joumal of Production Economics, 可以看到，经过权重因子调整后兰个供应商的成2001 ,72 ( 3 ) : 203 -225 . 本降低比例分别为1口2.3另5%毛、8.引91%和4.8臼5%毛，这样8 J李泼，杨灿军等.基于合作对策的行业联合的分配比例体现了在联盟中地位更高的供应商应获得采购费用分摊研究JJ. 系统工程理论与实践，2003，更多的集成供应成本节约好处，这也有利于集成供应23(11): 65 -70. 联盟的稳定，而那些地位较低、供应量相对小的供应9 JP . A. Kattuman, R J Green, J W Bialek. Allo?商，也可以通过参与集成供应联盟获得一定的成本节cation electricity transmission costs through tracing: a 约。game -theoretic rationale J J. Operations Research Let?七、结论ters, 2004, (32) : 114 -120. 第兰方物流集成供应是供应链管理条件下大型制 10 JH artanto Wong, Drik V皿Oudheusden，胁ikCat?造商和零售商降低供应成本的有效途径。集成供应模trysse. Cost allocation in spare pa阳inventorypooling J J. 式的应用，需要解决供应成本在各供应商之间的合理Transportation Research Part E, 2朋7，(43): 370 -386. 分摊问题。夏普利值法是解决集成供应成本分摊问题 11 J Y oung H P et al. Cost allocation in water re?的有效方法，但该方法的运用存在两个主要的局限。sources development J J. Water Resources Research, 通过引人标准产品的概念，并运用集成供应的经济订1982,18(3): 463 -475. 货批量模型，可以解决夏普利值法应用中的数据来源 12 JT ijs S N, Driessen T S H. Game theory and 问题。同时，通过对各供应商权重因子的调整，可以cost allocation problems J J. Management Science, 使得夏普利值法的成本分摊结果更符合实践，也使得1986,32(8): 1015 -1028. 集成供应联盟更具有稳定性。 13 J于维生.博弈论与经济MJ.北京:高等教育出版社，2007.参考文献: 1 J周水银，陈荣秋.物资采购中的供应链管理:(编辑校对:孙敏陈崇仁)集成供应JJ.中国物资流通，2000.6;36 -39. 72