基于努力和赔偿成本分摊机制的云服务供应链协调

梁昌勇，叶春森, 2

(1.合肥工业大学管理学院，安徽 合肥 230009；2.安徽大学商学院，安徽 合肥 230601)



基于努力和赔偿成本分摊机制的云服务供应链协调

梁昌勇1，叶春森1, 2

(1.合肥工业大学管理学院，安徽 合肥 230009；2.安徽大学商学院，安徽 合肥 230601)

云服务的技术研发努力和使用失败赔偿促销是提高云服务采纳率的重要措施。根据努力水平在云服务供应链整合中的作用，提出努力水平对需求、价格之间的不同影响机理，研究基于技术努力成本和赔偿成本分摊机制实现云服务供应链的协调问题。研究结果表明赔偿促销与技术研发努力的分配机制能提高供应链的整体利润；随努力水平作用于价格、需求的机理不同，努力成本分摊和赔偿成本分摊机制的协调范围、条件和能力也不同，其结果为均衡技术研发努力和使用失败赔偿促销两种措施提供决策支撑。最后通过算例展示模型的有效性。

SaaS-PaaS; 努力成本；赔偿机制；供应链协调

1 引言

随着云计算理论和技术的发展，以云服务、物联网和大数据等价值载体为主导的服务型平台和环境成为新型商业的重要背景，由此带来了由实物供应向服务共享的转变[1-3]。在新的供应链环境下，云服务供应链成为新兴供应关系的研究热点。其中，软件即服务(Software as a Service, SaaS)作为云服务交付的营销前端被学者和实践者所关注[4]。但是，当前软件即服务的业务发展仍然很缓慢。早在2008年，用友和金蝶就提出大力发展ASP(Application Service Provider)和SaaS等产品，5年过去了，采纳这些产品的企业、组织仍然很少，而且同样的现象也发生在韩国、美国等IT服务成熟的国家[5]。形成这种局面的原因很多，其中一个重要的原因就是许多企业和个人担心云服务实施过程中存在的许多风险，及最终项目和战略的失败，例如，亚马逊的宕机事件等，而且面对这种担心和厌恶，云服务供应链内外没有激励、分摊和赔偿机制[5]。

云服务是一种变革式的商务服务模式，具有按照需求支付的低成本、敏捷性、智能化、低库存等特征，承载传统供应链向现代服务供应链转型的过渡性任务，其前景已获得大多学者和实业者的肯定[6]。在云服务外包体系下，基础即服务(Infrastructure/hardware-as-a-Service, IaaS/HaaS )、平台即服务(Platform-as-a-Service, PaaS)和SaaS构成基本服务逻辑单元。与传统服务相比，这些单元细化了服务粒度，更能减低成本和提高服务外包的质量[7]，充分体现需求中的欲望行为和支付能力在计费中的作用。同时，云服务的智能化，能进一步推进服务业务中按需付费和交付即服务的发展，并给SaaS模式带来新的供应结构和协调策略[8]。Pha[2]基于云技术带来的技术和管理框架变革，分析了云服务和传统服务的融合和各自的适应与创新环境。在云服务供应链中，基于信息技术对业务、管理和服务的影响机理，Dorsch[9]提出这类供应链的协调是服务、努力与能力的协调。从服务供应链的视角，Demirkan[10]分析了应用服务基础设施提供商(Application Service Infrastructure Provider, AIP)与应用服务商(Application Service Provider, ASP)之间的信息共享、风险分担能被协调的条件；并在此基础上，这个团队引入排队模型约束，研究SaaS背景下时间成本、服务能力的各种协调模式[11]。在国内，云服务供应链的协调研究多集中在网络运营商、服务提供商和服务运营商等供-零、制-零等二级服务供应链的协调研究商。达庆利等人[12]以彩信业务为背景，针对互联网供应链的新兴成本结构和供应能力离散性特点，研究了网点建设规模和定价的协调问题。但斌等人[13]针对ASP供应链中的市场需求不确定性风险问题，研究了供应链成员身份差异对风险分摊效果的影响。任怀飞等人[14]基于ASP外包中的委托代理关系，研究了联盟式、存量式和独立新建式三类模式下关键业务能力的提升激励的契约设计问题。廖貅武[15]领导的团队在总结前期研究成果的基础上，进行了大量的开拓性工作，研究了ASP和SaaS模式中不确定需求，免费试用等环境下采用服务定价、成员努力程度、合同类型进行供应链利益与风险的协调问题。然而，已有的研究还没有关注到云服务平台下传统ASP和SaaS模式下的利益和风险变化态势，也没有研究云服务下这些模式的低采纳率和合作失败等现象对供应链协调的新影响,更没有考虑云服务智能化、低库存等背景下的行为努力对供应链协调的重要作用。因此，本文针对现有研究忽略的方向和不足，构建基于PaaS-SaaS云服务供应链，突出努力行为对协调供应链的作用，从促销努力开始，引入因服务失败或不满意时对用户的赔偿策略；研究云服务供应链的信任、合作、技术研发等努力成本和赔偿成本的分摊问题，以期为实现PaaS-SaaS云服务供应链整体绩效的最大化而提供理论参考。

本文研究的特色之处在于：(1)针对云服务的低采纳率，从云服务供应链内部努力成本和外部赔偿促销成本两个角度考虑云服务供应链的协调问题；(2) 基于云服务SaaS的低采纳率，提出赔偿策略以推广云服务；(3)针对SaaS需求空间和采纳行为之间的联系，提出了努力水平与需求量、市场价格和赔偿成本之间的影响模式，并研究了基于技术研发努力成本和赔偿促销成本分摊的云服务供应链协调机制。

2 假设与模型分析

信息技术以信息、效率和服务等形式创造组织的价值。云理论与技术作为新一代信息技术的代表对价值链和商业模式都有变革式影响，使得服务成为价值的重要形式。在完整的云服务体系下，三层云服务构成一个内部多级供应链。但考虑到IaaS的需求模式和有形性，本文仅选取了后面的PaaS和SaaS, 这是因为在三级服务体系中，平台和软件之间的联系更为密切。同时，平台即服务也是软件即服务纵向发展的基础，是实现多元和个性化统一的重要平台。鉴于这些考虑，面对当前SaaS的低采纳率近况，从一体化供应链的角度出发，强调内部努力对供应链整合的作用。在内部，通过技术创新、合作、共赢、信任环境营造的努力，激励SaaS的上游即PaaS的加入，搭建内部平台和商业模式；在另一方面，面对其下游的使用中的终端和失败担忧，提出补偿策略，即在服务效果不明显和失败的情况下，提出赔偿，以激励更多的需求方成为伙伴，发展云服务市场。在整篇的模型构建中，提出以下假设：

假设1 在云服务中，云服务供应商的主体是SaaS，其上游是PaaS，下游是用户或租户。在这样的结构中SaaS是主导者，负责整体供应链的宣传和激励，是云服务供应链整合的主要动力源和开展努力行为的唯一主体。

假设2 基于整个云服务行业的低采纳率和SaaS的按需计费或支付特征，以需求为中介变量，假设努力对需求有不同影响模式，可以独立和交互影响，根据这些机理可以建立努力、价格和利润之间的关系模型函数。且假设云服务效益与SaaS的努力程度密切相关，其关系是复杂的非线性关系[16-18]，本文对他们的具体关系的假设见假设3和4。

假设3 假设努力水平在一定的条件下会影响价格，即在某些情景下，核心企业可能因为自己的让利意愿和研发进步，会主动减低价格。

假设4 根据按照需求计费模式，细分需求为基本需求(A)和技术研发努力、免费和赔偿驱动的需求增长两个部分。假设努力的最大水平为E，每单位水平的努力对需求变动的影响系数为φ。总需求和努力水平之间的关系表现为两种模式，一是D=f1(e)=A+φe；二是D=f2(e)=-0.5e2+ep+A。p是云服务市场的单位价格。前一种是简单的线性关系，后一种是服务的多变量交互关系，是努力水平，价格和需求之间的交互影响的结果。这一模式满足当努力水平为0时，是基本需求；努力水平和价格交互影响需求。

假设5 针对低采纳率，通过提出赔偿促销努力策略吸引用户，以提高市场容量，形成规模经济。对于努力不足造成的赔偿量为φ(E-e)，单位赔偿价格为市场价格的k倍数，当K为1时，即为免费状态。在现实中，努力水平很难达到最大努力水平E，这是因为，出于能力过剩和资源闲置考虑，云服务商不可能让租户的个性化需求得到完全满足。

假设6 SaaS在激励和整合供应链中的努力成本为0.5be2；向PaaS支付的单位成本为w；PaaS自身的成本为c。

因此，云服务供应链中SaaS，PaaS和整体的利润函数依次为：

3 努力水平影响需求的云服务供应链协调研究

在此模式下，特定努力水平下，供应链整体需求受到努力成本的影响；同时，努力水平成本和努力不足带来的赔偿成本构成主要成本成分。所以云服务供应链中SaaS,PaaS和整体的利润函数依次为：

针对上述供应链成员间的关系和利润结构，分别从分散决策、集中决策和协调三个角度来分析。

3.1 分散决策研究

在云服务供应链中， 处于主导地位的SaaS首先进行决策，在单独追求利润最大化的情况下，通过对其利润函数求导并运算得到：

(1)

3.2 联合决策研究

基于SaaS主导的供应链在分散决策中，会让整条供应链缺少整体竞争力。在面对低采纳率进行的赔偿机制需要整合供应链内部资源，建立稳定的和合作性的供应链上游供应源。因此，SaaS考虑和PaaS合作，进行联合决策，以提供供应链整体效益。根据这一思路，采用最优化方法得到联合决策下的努力水平。

(2)

在联合决策情况下，整体供应链的绩效为：

比较两种背景下努力水平可得：

带入整体供应链绩效中可知，

3.3 基于成本分摊协调机制的优化研究

以供应链整体利润最大为目标，在满足整体利润最大的情况下，SaaS需要和PaaS共同承担努力成本和赔偿费用。于是，假设α为其分摊比例，于是相应的函数利润函数如下：

对协调后的供应链进行努力水平的优化可以得到最优的努力水平为：

基于这样的协调，其效果要与联合决策的利润一样，于是可令：

进一步求解得到协调参数为：

(3)

协调供应链目标是实现Pareto改进，即此时供应链成员的利润大于分散决策得到的利润。其中的机制可以通过定理1给出。

证明：根据Pareto改进原理可知，协调后的云服务供应链各成员利润需要满足如下条件：

求解该不等式得到：

定理1证毕，其内涵表明，成本分摊机制可实现云服务供应链的协调，其协调本质是成本分摊比例和利润分配比例一致。基于这一特征，结合努力成本和赔偿成本的属性差异，可以得到推论1.

推论1 赔偿成本的分摊增强了成本分摊的可测量性。

推论1表明，在供应链协调中，如果只是考虑分摊努力成本，而不分摊赔偿成本，则有协调参数为：

从表达式中可知α′≥α。说明若不分摊赔偿成本，需要分摊更多的努力成本。但是，努力的成本是不好测量的，而赔偿成本，通过与定价相比，其可测量性较好，故其结果更直观，便于供应链上游供应商参与分摊机制，也激励了下游成员的主动联合行为。因此，引入赔偿成本分摊使得供应链分摊机制更可视化和更容易被相关成员接受，促进供应链利润分配的公正性。这也说明努力成本的补偿可以通过提高价格来进行弥补，于是本文的第四部分将基于价格、需求、努力和赔偿的交互关系研究云服务供应链的协调问题。

4 努力水平影响需求和价格的云服务供应链协调研究

4.1 独立影响模式下的云服务供应链协调研究

在第三部分研究结果的基础上，本部分认为努力水平的提高不但影响需求，也影响市场定价。在假设3的基础上，进一步假设其影响的机制是独立的，即努力水平会带来需求的增加，也会促使市场价格的减低，且是线性关系，进一步假设单位努力带来的降价系数为g。

于是，云服务供应链的成员和整体利润函数如下：

在分散决策情况下，SaaS的最优努力水平为：

(4)

从整体角度考虑，联合决策的努力水平为：

(5)

此时的最优努力水平为：

根据优化的要求约束和目标，要使得：

进一步解出参数。得到参数：

α=(2φkg+b)(φ(p0-w)-gA)-2kgφ(w-c+k(p0+gE))/(2φkg+b)(φ(p0-c)-gA)-2kgφ2(p0+gE)

(6)

(6)式表明内部研发努力成本和外部赔偿促销成本的共享分摊机制能实现供应链协调，协调后的供应链成员达到Pareto改进的条件见定理2。

定理2 当：

证明同定理1。在定理2中，从实现Pareto改进的参数表达式中可以看出赔偿成本和努力成本之间的分摊无差别。从式(4)、(5)和(6)可知，在实践中，通过研发努力和赔偿努力能同时实现销量增长和低价格，但独立影响模式下不能分辨赔偿成本和努力成本分摊对供应链协调的贡献联系和差异。

4.2 交互式影响模式下的云服务供应链协调研究

在4.1模型的基础上，本部分研究努力水平、价格和需求的交互式影响机理。在假设4的基础上，选择第二类需求函数。即假设需求是努力水平和价格的函数。于是，在该模式下，价格也是一个决策变量。于是，得到该模式下云服务供应链各成员的利润函数为：

同理，可以采用类似的方法研究该模式下的分散决策，联合决策和协调三个方面内容。但由于最优的努力水平和价格表达式较长，结合本部分主要研究协调问题，故在行文过程中省去最优努力水平和价格的求解过程，直接用努力水平和价格表达协调参数。于是，首先考虑价格的最优决策，令利润函数的价格导函数为零得到：

(7)

接着进行联合决策下的价格最优化决策，得到式(8)：

(8)

在此基础上，设两个参数α，β分别为内部努力成本和外部赔偿努力成本的分摊协调系数，此时的SaaS利润函数为：

对此时的利润函数进行优化求解可以得到最优价格为式(9)：

(9)

按照协调的目标得到：

(10)

推论2 赔偿成本的协调参数是努力水平与供应商利润的函数，努力水平与赔偿成本分摊参数负相关，与利润正相关。

证明：根据协调参数表达式可知道：

按照P的优化思路，同理可以得到努力水平的优化过程，依次得到分散、联合和协调三类情境下的最优努力水平：

(11)

(12)

(13)

式(11)和(12)表明联合决策时，云服务供应链的整体利润最大。根据协调目标，令式(12)等于(13)得到：

(14)表1 模型参数取值表

表2 模型的算例结果表

推论3 赔偿成本和努力成本分摊协调参数具有线性关系。

式(10)和(14)表明，努力水平、价格和需求的交互影响模式下，能通过基于差异化的努力成本分摊机制实现云服务供应链的协调。因此，根据推论可知，在协调云服务供应链过程中，需要均衡技术研发努力和赔偿促销宣传，实现内外努力的结合。

5 算例分析

基于模型的抽象性，下面进行数值算例以提高模型应用的直观性的感知。分别定义第三部分的模型为模型1，4.1模式下的模型为模型2, 4.3模型下的模型为模型3。各模型的参数取值见表1。

按照表1中的参数，代入上述模型的求解结果可以得到供应链的各成员独立决策及整体联合决策下的努力水平和利润等情况，具体见表2。

从表2的结果可知，算例结果基本符合直觉认知和决策，努力水平作用于价格、需求的机理假设基本服务事实，相对于模型1而言，模型2和模型3的结果表明，SaaS通过技术研发和赔偿促销努力活动可以获得更多的利润，更有助于SaaS成为供应链中的优势成员。

6 结语

云计算产业虽然得到了广泛的关注和各界的热捧，但仍然遭遇低采纳率的现实危机。本文针对云服务的低采纳率，提出通过内部技术研发努力与外部赔偿促销努力以提高云服务采纳率的思想，研究了基于成本分摊机制的云服务供应链协调问题。研究结果表明努力成本分摊机制能实现云服务供应链协调，在努力只促进需求的情况下，技术研发努力成本和赔偿成本的分摊没有区别，只是形成了成本分摊的细分，提高了供应链协调的可视性；在努力独立影响价格和需求时，无差别成本分摊协调能同时实现减低价格和提高需求的双目标；在努力水平、需求和价格交互影响时，赔偿努力成本分摊系数与技术努力成本分摊系数之间存在线性关系，这为均衡技术研发努力和赔偿促销努力投入提供决策依据。

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Research on Coordinating Cloud Service Supply Chain Based on the Apportioning Mechanism of the Cost of Effort and Compensation

LIANG Chang-yong1, YE Chun-sen1, 2

(1. School of Management Hefei University of Technology, Anhui 230009,China;2. School of Business Administration, Anhui University, Anhui 230601,China)

Efforts in cloud service technology research and development and compensation from failure applications are two key count-measures in order to improve the rate of adoption of cloud service in client market. The interactive mechanism between effort, demand and price is proposed according to the role of theirs in integrating cloud service supply chain in this paper, and the coordination of cloud service supply chain is studied based on cost distributions of efforts cost and compensation cost. The research shows that coordination and equilibriums can improve the profits of the whole supply chain and realize Pareto improvement, and different interactive mechanisms have different coordination scopes and conditions based on apportioning parameters of the costs, which can provide some advice for equilibriums making decision of efforts level and compensation promotion. Finally, numerical examples and experiments are applied to illustrate the validity of the proposed method.

SaaS-PaaS; effort cost; compensation mechanism; supply chain coordination

1003-207(2015)05-0082-07

10.16381/j.cnki.issn1003-207x.2015.05.011

2013-06-24；

2014-03-27

国家自然科学基金重点项目(71331002)；教育部人文社科项目(12YJC630268)

梁昌勇(1965-)，男(汉族)，安徽肥西人，合肥工业大学管理学院教授，博士生导师，研究方向：管理信息系统、智能决策方法、行为决策等.

F272

A