基于改进的Shapley值法煤炭供应链利益分配研究

张慧　高竹莲

摘 要： 煤炭供应链建设与管理的关键是建立公平合理的利益分配机制，在Shapley值法的基础之上，综合考虑技术创新、合作积极性、风险三个因素对煤炭利益分配的激励作用，提出了修正模型，使得利益分配效果更加合理。最后将该研究应用于榆林市某煤炭企业集团，实例验证了该方法可行实用。

关键词： 煤炭供应链； Shapley值法； 修正模型； 利益分配

中图分类号： TN710?34； TK01.9 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）11?0148?03

Research， Yulin University， Yulin 719000， China）

Abstract： The key of coal supply chain establishment and management is to build a fair and reasonable profit allocation mechanism. Based on the Shapley value method， a modified model is proposed to make the profit allocation more balanced and reaso?nable by comprehensively considering the incentive effect of risk， technical innovation and cooperation positivity. The profit allocation mechaism has been applied to a coal business group in Yulin city. The application result proved the feasibility of the mechaism.

Keywords： supply chain； Shapleymethod； modified model； profit allocation

0 引 言

煤炭是我国主要的能源资源，在国民经济发展中占有重要的地位。煤炭行业的竞争已经由企业之间的竞争，转化为供应链之间的竞争。煤炭供应链主要是煤炭企业通过集成内部供应链各业务流程，对煤炭内部供应链进行网络规划、组织和控制，以此实现客户满意。构成供应链的各个企业，都以实现各自利益的最大化为经济目标，供应链运行的效率与稳定[1]，将直接受到供应链中合作伙伴间收益分配合理与否的影响。因此，供应链共赢合作必须解决的关键问题之一，就是建立合理、稳定、高效的煤炭供应链收益分配机制。

煤炭供应链构成的目的是通过对煤炭信息和资源的合理配置与运作，使整体供应链的收益大于原先构成供应链的各个企业单独运行时所取得的收益之和[2]，形成个体不具备的特性以及功能，使供应链各参与方的核心优势得到最大限度地发挥。如何使煤炭供应链中利益得到合理、稳定、高效的分配，是保证供应链是否能够长期存在的关键问题之一。目前，我国学者对煤炭供应链的含义、结构、特征、价格波动及需求、决策与集成优化等的优化模型进行了一定的研究，但对煤炭供应链的利益分配的研究比较少见。目前国内外研究利益分配的主要模型有：产品定价法[3]、Stackelberg博弈分析法[4]、Shapley值法的利益分配问题[5?7]，各有利弊。结合煤炭供应链的特点，本文最终采用在原有Shapley值法的基础上，综合考虑技术创新、合作积极程度、风险值三个因素对煤炭利益分配的激励作用，提出了改进后的Shapley值法，对如何使煤炭供应链的利益合理分配进行了研究。

1 Shapley值法原始模型

Shapley值法是1953年由Shapley LS提出的，从有效性、对称性、合理性出发，主要用于解决多个人合作效益分配对策问题的一种数学方法。全体[n]个人从事某项经济活动时，全体成员（[n]个人）的都参与合作将带来最大的经济效益。Shapley值法是如何合理分配[n]个成员效益一种方案。

通过核心能力的优化整合，供应链上各企业实现资源共享、风险共担，能够有效地促进企业创新，分担企业风险，降低企业成本，从而获得更高的利润。供应链上企业都以各自的利润最大化为目标。对于每个企业而言，给整个供应链带来利润的增加是该企业能够加入供应链的前提；加入供应链后，该企业所分得的利润不少于加入供应链前能获得的利润是维持供应链持续运转的保证。因此，可以看作是多人合作对策的收益分配问题。所以Shapley值法也可以应用在供应链多个合作伙伴间的收益分配问题。分配模型如下：

设集合[N={1，2，…，n}，]表示[n]个成员组成的集合，如果对于[N]的任一子集[S]（[n]个成员集合中的任意一种组合）都对应着一个实值函数[V（S），]满足：

2 改进后的Shapley值法模型

煤炭供应链具有与一般制造业供应链不同的特点，具体表现在：销售之间的竞争就是链群之间的竞争；供应链中链节实体相对稳定；煤炭供应链的绩效考核以销售为中心；供应链中的链节实体重点在于质量的稳定性；供应链间的利益的分配问题比较复杂。我国煤炭供应链的行业特点，以及煤炭自身特点决定了：整个供应链均衡供给目标的实现主要由煤炭流通企业承担着，运输瓶颈风险和一定的供给风险由煤炭流通企业亦承担着，而市场风险主要由煤炭消耗企业承担着。煤炭流通企业、煤炭生产企业和煤炭消耗企业受合作能力大小的影响，合作程度大小也不等，对整体供应链利益的影响也不同。因此合作伙伴的合作程度是影响煤炭供应链收益的重要因素。为了能够保证分配机制能够对供应链中的各成员起到激励作用，而且供应链上各合作伙伴都满意利益的分配。本文在Shapley值法的基础之上，综合考虑风险因素（环境风险、行业风险、内部风险等）、煤炭供应链企业技术创新程度、企业合作积极性程度三个因素对煤炭供应链利益分配的激励作用，提出了修正模型。修正模型为：

2.1 合作程度

在煤炭供应链的运作过程中经常存在下面情况：供应链中的合作的企业经常会同时参与在其他多条供应链中，对不同供应链有着不同的积极性和努力水平。为了保证供应链的稳定，在供应链利益分配时，对积极合作的企业进行奖励，反之进行惩罚。可以从信息的公开度，能力的信任度，友好的信任度等方面，对供应链中企业的积极性进行评价以及定量分析，最后得出各合作企业的合作程度量化评分[9]。

2.2 风险因素

Shapley值法认为供应链上下游参与体承担的风险是均等的，均为[1n。]但是现实中，供应链上的成员企业都是独立的经营主体，有各自的技术水平、目标市场、经营战略、管理制度等，不同企业面对的风险程度是不同的。煤炭行业主要面临三种风险：环境风险。主要包括宏观经济运行风险、国际市场风险以及金融风险三大类；行业风险。这是煤炭业面临的主要风险，主要包括行业竞争风险、价格波动风险、政策风险、财务风险以及自然风险等五种风险；内部风险。主要包括投资控制风险、经营管理风险以及技术风险等三种。技术风险相对稳定；投资控制风险与经营管理风险是企业效率提高的重要因素。在利益分配时要考虑到风险共担的原则，对承担风险大的企业增加利益分配，反之则减少利益分配[10]。

2.3 技术创新程度

技术创新是煤炭供应链具有核心竞争力的最重要因素之一。煤炭行业的技术创新主要体现在企业新工艺、新技术、新材料、新装备、新的经营管理模式和生产方式，提高产品质量和经济效益，加强市场的竞争能力。在分配供应链利益时要对企业的技术创新程度加以考虑，对没有技术创新或技术创新低的企业进行惩罚，对有技术创新或技术创新高的企业加以奖励。还要综合考虑企业创新技术在整个供应链中的地位以及给供应链带来的利润。在计算过程中可以通过层次分析法等对技术进行评价。

2.4 权重设置

合作程度、技术创新值和风险值在利益分配时起到的作用不同，所以应该利用科学的方法设置合理的权重。在设定权重时可以采用直觉模糊法、层次分析法、德尔斐法等。

3 案例研究分析

选取榆林市某煤炭企业集团供应链作为研究对象，该供应链中的煤炭流通企业、煤炭消耗企业、煤炭生产企业基本能以煤炭均衡供给为运营目标。假设风险值[c1=]（0.78，0.84，0.14），技术创新值[t1=]（0.49，0.52，0.76），企业合作程度[r1=]（0.72，0.69，0.40），三个因素的权重为[m1=0.39，m2=0.28，m3=0.033，]修正前总利益假设为10，则煤炭生产商、煤炭流通商、煤炭消耗企业的利益为：20，48，39，三个企业综合各个因素和相应权重后的值为：

[w1=0.780.840.140.490.520.760.720.690.400.390.280.33=0.590.590.61]

[Δw1=w1-1n，Δw1]表示在供应链分配利益时作为激励因素的综合因子，综合上述中的数值计算，得到煤炭生产商、煤炭流通商、煤炭消耗商三个企业合作后的利益分配值为：

4 结 语

本文结合煤炭供应链的基本结构特点，综合考虑了煤炭供应链中风险值、企业合作积极性、技术创新三个因素对供应链上各成员的收益分配的影响，提出了基于Shapley值法修正模型。并且以陕西省榆林市某煤炭集团的供应链为研究对象，对修正模型进行验证，通过验证发现修正后的模型对成员企业在合作中所作的努力程度和规避风险的措施有一定的影响，使利益分配更符合实际，研究成果更具现实指导意义。但是，技术创新、风险值等模型的参数值如何更加合理的确定尚需进一步研究。

参考文献

[1] 马士华，王鹏.大型煤炭供应链集成决策模型及应用[J].计算机集成制造系统，2009，15（9）：1738?1742.

[2] 李巍巍，吴冲.基于Shapley值法和直觉模糊的煤炭供应链利益分配[J].黑龙江科技学院学报，2010，20（6）：483?487.

[3] 魏学成，李文涛.基于改进shapley值法的供应链联盟利益分配研究[J].统计与决策，2010（23）：53?55.

[4] 谭春桥.基于Choquet延拓具有区间模糊联盟n人对策的Shapley值[J].系统工程学报，2010，25（4）：451?458.

[5] 卢志刚，朱文瑾.基于修正区间模糊Shapley值信息产品供应链利益分配算法[J].计算机应用，2013，33（10）：2960?2963.

[6] 生延超.基于改进的Shapley值法的技术联盟企业利益分配[J].大连理工大学学报：社会科学版，2009，30（2）：34?39.

[7] 吕萍，张云，慕芬芳.总承包商和分包商供应链利益分配研究：基于改进的Shapley值法[J].运筹与管理，2012，21（6）：211?216.

[8] 雷勋平，Robin Qiu.基于改进Shapley值的四级供应链利润分配研究[J].计算机应用研究，2012，29（6）：2142?2144.

[9] 张云，吕萍，宋吟秋.总承包工程建设供应链利润分配模型研究[J].中国管理科学，2011，19（4）：98?104.

[10] 杜志平，胡贵彦，刘永胜.基于复杂性供应链脆弱性研究[J].中国流通经济，2011（6）：49?54.

2.1 合作程度

在煤炭供应链的运作过程中经常存在下面情况：供应链中的合作的企业经常会同时参与在其他多条供应链中，对不同供应链有着不同的积极性和努力水平。为了保证供应链的稳定，在供应链利益分配时，对积极合作的企业进行奖励，反之进行惩罚。可以从信息的公开度，能力的信任度，友好的信任度等方面，对供应链中企业的积极性进行评价以及定量分析，最后得出各合作企业的合作程度量化评分[9]。

2.2 风险因素

Shapley值法认为供应链上下游参与体承担的风险是均等的，均为[1n。]但是现实中，供应链上的成员企业都是独立的经营主体，有各自的技术水平、目标市场、经营战略、管理制度等，不同企业面对的风险程度是不同的。煤炭行业主要面临三种风险：环境风险。主要包括宏观经济运行风险、国际市场风险以及金融风险三大类；行业风险。这是煤炭业面临的主要风险，主要包括行业竞争风险、价格波动风险、政策风险、财务风险以及自然风险等五种风险；内部风险。主要包括投资控制风险、经营管理风险以及技术风险等三种。技术风险相对稳定；投资控制风险与经营管理风险是企业效率提高的重要因素。在利益分配时要考虑到风险共担的原则，对承担风险大的企业增加利益分配，反之则减少利益分配[10]。

2.3 技术创新程度

技术创新是煤炭供应链具有核心竞争力的最重要因素之一。煤炭行业的技术创新主要体现在企业新工艺、新技术、新材料、新装备、新的经营管理模式和生产方式，提高产品质量和经济效益，加强市场的竞争能力。在分配供应链利益时要对企业的技术创新程度加以考虑，对没有技术创新或技术创新低的企业进行惩罚，对有技术创新或技术创新高的企业加以奖励。还要综合考虑企业创新技术在整个供应链中的地位以及给供应链带来的利润。在计算过程中可以通过层次分析法等对技术进行评价。

2.4 权重设置

合作程度、技术创新值和风险值在利益分配时起到的作用不同，所以应该利用科学的方法设置合理的权重。在设定权重时可以采用直觉模糊法、层次分析法、德尔斐法等。

3 案例研究分析

选取榆林市某煤炭企业集团供应链作为研究对象，该供应链中的煤炭流通企业、煤炭消耗企业、煤炭生产企业基本能以煤炭均衡供给为运营目标。假设风险值[c1=]（0.78，0.84，0.14），技术创新值[t1=]（0.49，0.52，0.76），企业合作程度[r1=]（0.72，0.69，0.40），三个因素的权重为[m1=0.39，m2=0.28，m3=0.033，]修正前总利益假设为10，则煤炭生产商、煤炭流通商、煤炭消耗企业的利益为：20，48，39，三个企业综合各个因素和相应权重后的值为：

[w1=0.780.840.140.490.520.760.720.690.400.390.280.33=0.590.590.61]

[Δw1=w1-1n，Δw1]表示在供应链分配利益时作为激励因素的综合因子，综合上述中的数值计算，得到煤炭生产商、煤炭流通商、煤炭消耗商三个企业合作后的利益分配值为：

4 结 语

本文结合煤炭供应链的基本结构特点，综合考虑了煤炭供应链中风险值、企业合作积极性、技术创新三个因素对供应链上各成员的收益分配的影响，提出了基于Shapley值法修正模型。并且以陕西省榆林市某煤炭集团的供应链为研究对象，对修正模型进行验证，通过验证发现修正后的模型对成员企业在合作中所作的努力程度和规避风险的措施有一定的影响，使利益分配更符合实际，研究成果更具现实指导意义。但是，技术创新、风险值等模型的参数值如何更加合理的确定尚需进一步研究。

参考文献

[1] 马士华，王鹏.大型煤炭供应链集成决策模型及应用[J].计算机集成制造系统，2009，15（9）：1738?1742.

[2] 李巍巍，吴冲.基于Shapley值法和直觉模糊的煤炭供应链利益分配[J].黑龙江科技学院学报，2010，20（6）：483?487.

[3] 魏学成，李文涛.基于改进shapley值法的供应链联盟利益分配研究[J].统计与决策，2010（23）：53?55.

[4] 谭春桥.基于Choquet延拓具有区间模糊联盟n人对策的Shapley值[J].系统工程学报，2010，25（4）：451?458.

[5] 卢志刚，朱文瑾.基于修正区间模糊Shapley值信息产品供应链利益分配算法[J].计算机应用，2013，33（10）：2960?2963.

[6] 生延超.基于改进的Shapley值法的技术联盟企业利益分配[J].大连理工大学学报：社会科学版，2009，30（2）：34?39.

[7] 吕萍，张云，慕芬芳.总承包商和分包商供应链利益分配研究：基于改进的Shapley值法[J].运筹与管理，2012，21（6）：211?216.

[8] 雷勋平，Robin Qiu.基于改进Shapley值的四级供应链利润分配研究[J].计算机应用研究，2012，29（6）：2142?2144.

[9] 张云，吕萍，宋吟秋.总承包工程建设供应链利润分配模型研究[J].中国管理科学，2011，19（4）：98?104.

[10] 杜志平，胡贵彦，刘永胜.基于复杂性供应链脆弱性研究[J].中国流通经济，2011（6）：49?54.

2.1 合作程度

在煤炭供应链的运作过程中经常存在下面情况：供应链中的合作的企业经常会同时参与在其他多条供应链中，对不同供应链有着不同的积极性和努力水平。为了保证供应链的稳定，在供应链利益分配时，对积极合作的企业进行奖励，反之进行惩罚。可以从信息的公开度，能力的信任度，友好的信任度等方面，对供应链中企业的积极性进行评价以及定量分析，最后得出各合作企业的合作程度量化评分[9]。

2.2 风险因素

Shapley值法认为供应链上下游参与体承担的风险是均等的，均为[1n。]但是现实中，供应链上的成员企业都是独立的经营主体，有各自的技术水平、目标市场、经营战略、管理制度等，不同企业面对的风险程度是不同的。煤炭行业主要面临三种风险：环境风险。主要包括宏观经济运行风险、国际市场风险以及金融风险三大类；行业风险。这是煤炭业面临的主要风险，主要包括行业竞争风险、价格波动风险、政策风险、财务风险以及自然风险等五种风险；内部风险。主要包括投资控制风险、经营管理风险以及技术风险等三种。技术风险相对稳定；投资控制风险与经营管理风险是企业效率提高的重要因素。在利益分配时要考虑到风险共担的原则，对承担风险大的企业增加利益分配，反之则减少利益分配[10]。

2.3 技术创新程度

技术创新是煤炭供应链具有核心竞争力的最重要因素之一。煤炭行业的技术创新主要体现在企业新工艺、新技术、新材料、新装备、新的经营管理模式和生产方式，提高产品质量和经济效益，加强市场的竞争能力。在分配供应链利益时要对企业的技术创新程度加以考虑，对没有技术创新或技术创新低的企业进行惩罚，对有技术创新或技术创新高的企业加以奖励。还要综合考虑企业创新技术在整个供应链中的地位以及给供应链带来的利润。在计算过程中可以通过层次分析法等对技术进行评价。

2.4 权重设置

合作程度、技术创新值和风险值在利益分配时起到的作用不同，所以应该利用科学的方法设置合理的权重。在设定权重时可以采用直觉模糊法、层次分析法、德尔斐法等。

3 案例研究分析

选取榆林市某煤炭企业集团供应链作为研究对象，该供应链中的煤炭流通企业、煤炭消耗企业、煤炭生产企业基本能以煤炭均衡供给为运营目标。假设风险值[c1=]（0.78，0.84，0.14），技术创新值[t1=]（0.49，0.52，0.76），企业合作程度[r1=]（0.72，0.69，0.40），三个因素的权重为[m1=0.39，m2=0.28，m3=0.033，]修正前总利益假设为10，则煤炭生产商、煤炭流通商、煤炭消耗企业的利益为：20，48，39，三个企业综合各个因素和相应权重后的值为：

[w1=0.780.840.140.490.520.760.720.690.400.390.280.33=0.590.590.61]

[Δw1=w1-1n，Δw1]表示在供应链分配利益时作为激励因素的综合因子，综合上述中的数值计算，得到煤炭生产商、煤炭流通商、煤炭消耗商三个企业合作后的利益分配值为：

4 结 语

本文结合煤炭供应链的基本结构特点，综合考虑了煤炭供应链中风险值、企业合作积极性、技术创新三个因素对供应链上各成员的收益分配的影响，提出了基于Shapley值法修正模型。并且以陕西省榆林市某煤炭集团的供应链为研究对象，对修正模型进行验证，通过验证发现修正后的模型对成员企业在合作中所作的努力程度和规避风险的措施有一定的影响，使利益分配更符合实际，研究成果更具现实指导意义。但是，技术创新、风险值等模型的参数值如何更加合理的确定尚需进一步研究。

参考文献

[1] 马士华，王鹏.大型煤炭供应链集成决策模型及应用[J].计算机集成制造系统，2009，15（9）：1738?1742.

[2] 李巍巍，吴冲.基于Shapley值法和直觉模糊的煤炭供应链利益分配[J].黑龙江科技学院学报，2010，20（6）：483?487.

[3] 魏学成，李文涛.基于改进shapley值法的供应链联盟利益分配研究[J].统计与决策，2010（23）：53?55.

[4] 谭春桥.基于Choquet延拓具有区间模糊联盟n人对策的Shapley值[J].系统工程学报，2010，25（4）：451?458.

[5] 卢志刚，朱文瑾.基于修正区间模糊Shapley值信息产品供应链利益分配算法[J].计算机应用，2013，33（10）：2960?2963.

[6] 生延超.基于改进的Shapley值法的技术联盟企业利益分配[J].大连理工大学学报：社会科学版，2009，30（2）：34?39.

[7] 吕萍，张云，慕芬芳.总承包商和分包商供应链利益分配研究：基于改进的Shapley值法[J].运筹与管理，2012，21（6）：211?216.

[8] 雷勋平，Robin Qiu.基于改进Shapley值的四级供应链利润分配研究[J].计算机应用研究，2012，29（6）：2142?2144.

[9] 张云，吕萍，宋吟秋.总承包工程建设供应链利润分配模型研究[J].中国管理科学，2011，19（4）：98?104.

[10] 杜志平，胡贵彦，刘永胜.基于复杂性供应链脆弱性研究[J].中国流通经济，2011（6）：49?54.