基于港口铁矿石混配的供应链收益共享契约模型

王常戎 吕靖

【摘 要】 为使供应链中各个成员获得更高的收益，介绍港口铁矿石混配优势，在考虑产品残值、缺货损失及生产成本的情况下，以国外矿企、国内港口和国内钢企三方为目标构建三级供应链收益共享契约模型，通过算例分析在集中模式和分散模式下契约协调策略中矿企、港口、钢企三者期望收益变化。结果表明，所构建的模型能够实现契约协调。

【关键词】 供应链;收益共享契约;铁矿石混配;期望值

0 引 言

自从我国加入世界贸易组织（WTO）后，世界各国加强了与我国的贸易往来，我国港口进入了高速发展阶段。然而近些年来世界经济不景气，我国港口货物吞吐量出现增长乏力的趋势。为应对此态势，我国沿海港口放缓大规模建设，将资金投入重心放在港口绿色发展和港口服务功能提升上，将发展目标由追求数量转变为追求质量和供应链增值。[1] 在钢铁生产过程中，为了降低运营成本、提高生产效率，钢企需要通过铁矿石混配得到成分均匀、粒度波动小的铁矿石原料。[2] 但是，许多钢企生产规模小、生产场地紧张，无法满足铁矿石混配所需条件;许多钢企原有铁矿石混配基地无法符合我国新出台的环境保护政策要求。近年来我国已成为世界最大的铁矿石进口国，港口开展了铁矿石混配业务，国内铁矿石进口贸易随之出现新的变化。本文主要研究在国内铁矿石进口贸易发生变化后如何使新供应链中各个成员获得更高收益。

1 理论基础

1.1 港口铁矿石混配优势

（1）解决港口因受经济不景气影响而需谋求新发展动力的问题。近年来，我国大规模投资建设散货矿石码头，货运量却受经济不景气的影响并未大量增加，导致我国各大港口都出现运力过剩的情况，各港口之间的竞争日益激烈;此外，国内钢铁产能严重过剩，港口腹地钢铁企业不断减产、限产甚至停产，给港口生产带来非常大的影响。因此，港口运输功能的增加、服务模式的探索和创新以及产业链的不断拓展是目前各大港口转型升级的必由之路。

（2）解决部分钢企矿石混配水平无法满足日益严格的环保政策要求的问题。我国钢铁企业数量众多、布局分散，各钢企经济和技术实力相差较大，矿石混配技术水平也参差不齐，部分钢企混匀料场未棚化、仓化，甚至未建混匀料场，不能为矿石混配提供基础设施条件保障。我国产业政策要求钢企加快完成封闭式环保原料场改造，日趋严格的环保政策和日趋激烈的市场竞争使得钢企生产面临环保与降本的双重压力。港口开展铁矿石混配业务能有效解决这些问题。

（3）解决矿企因自身原因导致的混配成本高的问题。以巴西淡水河谷公司为例，其在巴西北部能够开采出高品位低硅矿，在南部能够开采出低品位高硅矿，两种铁矿石单独供应时性价比较低，而且无法满足钢企需求，因此需要进行南北矿石混合配比。但巴西南北两大矿区相距 km，且铁路线、装货港均距离遥远，若在巴西国内进行矿石混配，则需要高额运输成本，而将铁矿石海运至中国港口再进行混配则是个优选方案。

（4）提高国内钢企客户的满意度。矿商为追求自身利益最大化，通常供应的是混配矿石，并没有结合各钢企高炉设计及生产习惯推出个性化的订制产品;因此，部分混配矿石可能由于性价比不高，烧结性能和物理性能不稳定，客户评价不高。港口开展铁矿石混配业务可以进行针对性混配，提升客户满意度。

1.2 供应链契约

供应链契约使得供应链上各个节点企业之间的关系更加紧密，同时也约束着各个企业。合理有效的供应链契约有两个主要作用：（1）能够降低供應链的总成本、增强信息共享水平、降低库存成本、改善各个节点企业之间的沟通和交流、获得更多的竞争优势以实现整个供应链效益最优化;（2）能使双方共同承担风险。在供应链中存在许多包括销售价格、产品质量、市场需求、提前期、生产核心零部件的能力和研发投入等不确定性因素，制定供应链契约可以使这些不确定性因素带来的风险由各个节点的企业共同承担。

目前主要有批发价格契约、回购契约、收益共享契约和数量弹性契约等4种基础供应链契约。4种供应链契约特点分析见表1。

由表1可以看出，在港口开展铁矿石混配业务时铁矿石贸易供应链契约最适合使用收益共享契约。

三级供应链契约（见图1）关系包含了供应商、分销商和零售商三方，其中供应商与分销商之间存在一个供应链契约，分销商与零售商之间也存在一个供应链契约。[3]

本文研究两个交易过程皆为收益共享契约的三级供应链契约模型，国外矿企（以下简称矿企）作为供给方，负责铁矿石的生产环节，为上游企业;设置国内港口（以下简称港口）作为分销商，负责铁矿石混配环节，为中游企业;设置国内钢企（以下简称钢企）作为零售商，负责钢铁的销售，为下游企业。

2 模型的建立

2.1 符号说明

模型中使用的符号说明：

p为铁矿石市场价格;

wSD为矿企卖给港口铁矿石的批发价格;

wDR为港口卖给钢企铁矿石的批发价格;

CS为矿企铁矿石单位生产成本;

CD为港口铁矿石混配单位生产成本;

gS为矿企缺货信誉损失;

gD为港口缺货信誉损失;

gR为钢企缺货信誉损失;

kSD为矿企与港口之间的利益分配系数;

kDR为港口与钢企之间的利益分配系数;

Q为铁矿石订购数量;

SQ为钢企的期望销售量;

IQ为钢企未出售的产品剩余量期望值;

LQ为钢企缺货的产品量期望值;

v为单位产品残值;

x为铁矿石随机市场需求;

为随机需求x的均值。

2.2 构建模型

2.2.1 集中模式下的契约协调策略

在集中模式下的契约协调策略中，侧重考虑供应链的整体利益，在这种模式下作出的契约协调策略，可以使整个供应链利益达到最优;在契约中，钢企以wDR的批发价格获得产品，再以1 kDR比例的收益回报给港口;港口以wSD的批发价格获得产品，再以1 kSD比例的收益回报给矿企。

2.2.2 分散模式下的契约协调策略

在分散模式下的契约协调策略中，只考虑各方以自身利益最大化为前提作出的策略，不能使整个供应链利益达到最优。在分散的三级供应链中，当上游企业给定批发价格时，下游企业以自身利益最大化为标准制定订货量，此时由于仅考虑自身利益最大化，基本不会出现缺货情况，因而不考虑缺货损失。在供应链相互信息公开的情况下，上游企业在确定批发价格时也需要考虑下游企业对自己决策的应对。

令式（14）等于0，便可以求得最优批发价格。同理将和式（13）代入式（12）关于求偏导，令其等于0便能得到最优批发价格。

3 算例分析

为了能够较为直观地展示出供应链收益共享契约的协调作用，以及證明构建的三级供应链收益共享契约能够实现协调，设计一系列数据进行数值分析。

假设随机变量x服从均匀分布x：U（a，b），其中a=10，b=110，则此均匀分布的分布函数为

假设铁矿石市场价格p=11，矿企铁矿石单位生产成本CS=1，港口铁矿石混配单位生产成本CD=0.5，矿企缺货信誉损失gS、港口缺货信誉损失gD、钢企缺货损失gR及他们的和g均为0，单位产品残值v=1。

集中模式下契约协调策略中，利用控制变量法，当矿企与港口之间的利益分配系数kSD和港口与钢企之间的利益分配系数kDR的取值发生变化时，矿企、港口和钢企的期望收益情况见表2。

分散模式下契约协调策略中，矿企、港口和钢企的期望收益情况见表3。

当kDR固定时，改变kSD，矿企、港口和钢企的期望收益变化分别见图2、图3、图4。

当kSD固定时，改变kDR，矿企、港口和钢企的期望收益变化分别见图5、图6、图7。

由图2～图7可以得出以下结论：

（1）在所构建的三级供应链收益共享契约模型中，应用算例所提供的数据，集中模式下的契约协调策略中钢企、港口和矿企的期望收益情况都优于分散模式下钢企、港口和矿企的期望收益情况，证明建立的三级供应链收益共享契约是可以达成供应链契约协调的。

（2）在港口与钢企之间利益分配系数固定的情况下，改变矿企与港口之间的利益分配系数并不会影响钢企的期望收益情况;但在矿企与港口之间利益分配系数固定的情况下，改变港口与钢企之间的利益分配系数会对矿企的期望收益情况造成一定程度的影响。

（3）在集中模式下的契约协调策略中，供应链总体期望收益不会随着任何一方利益分配系数的改变而改变，只要利益分配系数在合理范围内能够被各方接受，改变利益分配系数就相当于是对总体期望收益的重新分配。

4 结 语

在考虑产品残值、缺货损失以及生产成本的情况下，以国外矿企、国内港口和国内钢企三方为目标构建三级供应链收益共享契约模型，通过制定合理的利益分配系数，使得供应链契约达成协调，实现整个供应链期望收益最大化。通过算例分析，证明所构建的模型能够实现契约协调，并能运用控制变量法分析单一利益分配系数的改变对供应链上各方的期望收益影响情况。该模型可为港口开展铁矿石混配业务使得国内铁矿石进口贸易结构出现变化后的新供应链中各个成员如何获得更高收益的问题提供一定的参考价值。

参考文献：

[1] 虞跃.基于SWOT分析的可门港混矿业务策略探析[J].物流科技，2019（6）：110-112.

[2] 孙家臣. 开展矿石混配 增强港口发展新动力[J].交通企业管理，2018（4）：24-25.

[3] 张艳艳，丛娇娇.基于风险中性的三级供应链协调研究[J].纳税，2019（17）：229.