面向效用优先级的竞争性快递服务供应链资源分配机制

王成龙， 桂云苗

(安徽工程大学 管理工程学院，安徽 芜湖 241000)



面向效用优先级的竞争性快递服务供应链资源分配机制

王成龙， 桂云苗*

(安徽工程大学 管理工程学院，安徽 芜湖 241000)

快递服务资源分配机制设计是提高快递服务供应链运作效益过程中亟待解决的重要问题．研究由多个快递服务供应商和多个快递服务集成商构成的二级快递服务供应链，设计出一个面向效用优先级的分配机制．考虑消费者对时间敏感的影响因素，提出利用快递服务集成商效用指标来区分快递服务集成商优先级，构建相应的资源分配数学模型，通过对比研究得出竞价机制优于浮动机制的条件．最后，通过算例证实了该机制的有效性和实用性．

快递服务供应链；服务优先级；资源分配；竞价机制

目前“互联网+”已经上升到国家战略层面，中国互联网经济占到GDP的7%.网购经济是互联网经济的重要组成部分，网购经济的发展促进快递业务量急剧攀升．由于快递业务增长快速，尤其在“双十一”、“双十二”等活动促销期间，快递服务资源明显不足，常出现爆仓、服务短缺、送货延迟、服务质量差等问题.如何对快递服务供应链有限服务资源进行高效分配，提高整个快递服务供应链的效益和效率，成为网购经济快速发展过程中亟待解决的热点问题．

有限资源分配一直是资源分配研究中的热点.Cachon[1等最早提出有限资源分配的均匀分配机制和按销量浮动分配机制，但前者存在分配不公平，后者更容易鼓动销售商提高订货量从而放大牛鞭效应．Melania[2等为了解决调查问卷参与率低和成本上升问题，提出最优调查资源分配模型，使问卷响应率最大化．Dimitris[3等阐述双重最优化结构，构建动态资源分配模型，该模型具有较强的灵活性，在运输、服务、工程等领域广泛应用．朱雷[4等探讨应急状态下的人力供应链中人力资源的配置，提出不确定性需求的网络优化模型，利用随机规划模型和鲁棒优化技术对其进行解决．Saeed[5等研究有限容量下多级动态PERT网络的资源分配问题，将多级动态PERT网络看成排队网络，提出资源分配的多目标模型，利用模拟退火算法对其求解．云计算环境下，基于双向拍卖的网络资源分配也成为了不少学者研究的对象，从分配方法的改进、激励相容性、经济效益、定价策略、满意度等多个角度进行探索优化计算机网络资源分配．张翼飞[6等在云计算环境下基于SLA约束的双向拍卖机制来实现服务提供商利润最大化的资源分配方法．肖迎春[7等提出混合组合双向拍卖模式，将信任度引入到定价调整中，从而优化资源分配，提高竞拍效率和效用的合理分配．马同伟[8等提出在云计算环境下兼顾买卖双方利益的组合双向拍卖资源分配算法，该模型具有经济效益和激励相容性，有利于鼓励参与者在公平公正的前提下根据真实估值竞购资源．目前国内外对云环境下的计算机网络资源分配研究较多，但快递服务资源分配研究几乎还是空白，电商炙热化更加促进了快递服务资源分配的研究．近些年，从物流供应链角度研究资源分配、利益分配等问题，研究供应链的全局优化，为解决实际难题提供了新方向．孟丽君[9等以一个物流服务集成商和两个物流服务供应商构成的二级物流服务供应链为研究对象，利用博弈论建立Stackelberg博弈模型，解决物流服务供应商的供应链契约选择的难题．付秋芳[10等为了解决服务供应链系统运作过程中服务能力建设过量或者不足，构建以服务集成商为上层计划者和服务供应商为下层计划者的服务供应链协同决策机制，利用多目标两层规划方法建立服务供应链服务能力分配的优化模型，较符合服务供应链实际运作管理中的优化决策，并易于实现服务供应链服务能力的协同优化．张效莉[11等研究邮轮物流产业供应链，基于博弈理论的Shaplely值法考察理性经济人原则和整体服务竞争力优化原则对应的最优化利益分配机制．从物流供应链研究资源分配丰富了资源分配的方法，为更进一步研究其他产业链奠定了基础，但在快递服务供应链的运输资源分配方面研究更少．

纵观国内外研究成果，有关服务资源分配机制研究主要针对单个资源需求方非竞争下的资源分配，未考虑资源竞争情形，并且双向拍卖机制的应用主要集中在云环境下的计算机网络资源分配，在网络资源分配中研究较为成熟．而在快递服务方面研究较多侧重于网络设计、快递服务质量、寡头竞争等方面，对快递服务供应链中多个快递服务供应商的运输资源如何分配研究甚少．因此，主要针对多个快递服务供应商与多个快递服务集成商构成的快递服务供应链进行研究，考虑快递服务集成商的消费者时间效用，设计“多对多”结构的快递运输资源竞价分配机制，从而使快递服务供应链有限资源分配更加有效合理．

1 问题描述

图1 快递服务供应链结构

图2 竞价分配机制流程图

以多个快递服务供应商和多个快递服务集成商构成的二级快递服务供应链为研究对象，设计一种快递服务供应链的运输资源分配机制．为了保证快递服务供应链中运输资源分配的公平性和有序性，首先，快递服务供应商之间签订资源分配协议，优先分配单位运营成本最低的运输资源．其次，如果快递服务集成商最优运输资源订购量小于签订的运输资源订购量，则获得最优运输资源订购量，如果快递服务集成商最优运输资源订购量大于等于签订的运输资源订购量，则获得签订的运输资源订购量，剩余的运输资源将根据快递服务集成商的消费者时间效用来划分快递服务集成商的优先级，然后快递服务集成商进行报价，优先将运输资源分配给高优先级快递服务集成商．最后，按照竞价分配机制获得的运输资源与期望获得的运输资源进行比较，如果通过竞价获得的运输资源量大于等于期望获得的运输资源量，则按照期望获得量进行分配，相反，按照竞价获得量进行分配．按照以上步骤依次循环，直到运输资源分配完毕为止．快递服务供应链结构和竞价分配机制流程图如图1、图2所示.

2 建模与分析

假设条件.(Ⅰ)只考虑快递服务供应链中运输资源的分配，并且定义运输资源可以划分为多个运输集装单位(TLD)；(Ⅱ)快递服务供应商必须满足快递服务集成商最低订购量总和，单个快递服务供应商的运输资源供给总量必须满足快递服务集成商最低订购量总和的平均值；(Ⅲ)忽略快递服务供应商服务水平的差异，快递服务集成商与快递服务供应商签订的最低订购量均相等；(Ⅳ)快递服务供应商的运输资源订购价格和惩罚价格均相同，但运营成本不同.

2.1 资源供应充足情形

快递服务集成商i期望利润为：

(1)

(2)

由于快递运输资源不足，快递服务集成商总订购量为：

(3)

快递服务供应商剩余总运输资源量Kr为：

(4)

快递服务供应商j剩余运输资源量为：

(5)

2.2 资源供应不足情形：基于竞价机制下的运输资源分配

快递服务集成商i从快递服务供应商j获得的运输资源量为：

(6)

快递服务集成商i获得的运输资源量为：

(7)

快递服务集成商i获得的运输资源总量为：

(8)

(9)

(10)

此时，快递服务供应商总利润为：

(11)

2.3 比较分析

3 算例分析

为了便于对浮动分配机制和竞价分配机制的效果有更直观的理解，采用由2个快递服务供应商和3个快递服务集成商组成的二级快递服务供应链进行验证．已知的快递服务供应商和快递服务集成商的相关数据如表1、表2所示.

表1 快递服务供应商的相关数据

表2 快递服务集成商的相关数据

由表3可知，竞价分配机制与浮动分配机制相比，快递服务供应商1和供应商2的利润分别增加了0.98%、0.44%；快递服务集成商1利润增加了0.02%，但快递服务集成商2和集成商3利润分别减少了-0.24%、-0.22%，快递服务供应链总利润增加0.003 2%，快递服务集成商的消费者效用增加40.96%．由此表明，该分配机制对快递服务供应商和快递服务供应链均有利，但对部分快递服务集成商不利，同时该机制提高了快递服务集成商的消费者效用，从而为快递服务供应链可持续发展奠定了基础．

表3 快递服务供应链成员利润变化

4 结论

快递服务资源分配机制设计是提高快递服务供应链运作效益过程中亟待解决的重要问题．研究由多个快递服务供应商与多个快递服务集成商构成的二级快递服务供应链的运输资源分配问题，设计一种面向服务优先级的竞价分配机制．考虑快递服务集成商的消费者时间效用，并以此为依据来划分快递服务集成商的优先级，构建面向效用优先级的竞价分配数学模型，与浮动分配机制做比较研究，得出竞价分配机制优于浮动分配机制的条件．最后，用算例验证了方法的有效性和合理性.该机制提高了整个快递服务供应链的运输资源分配的效益和快递服务集成商的消费者时间效用，同时也提高了快递服务集成商的消费者满意度，有利于快递服务供应链整体运作，具有较强的实践意义．研究中也存在一些不足，例如只考虑多个快递服务供应商和多个快递服务集成商的二级快递供应链结构，对多级复杂的快递服务供应链运作还需要进一步研究和探讨．

[1] G P Cachon,M A Lariviere.Capacity Allocation Using Past Sales:When to Turn-and-earn[J].Management Science,1999,45(5):685-703.

[2] Melania Calinescu,Sandjai Bhulai.Optiomal Resource Allocation in Survey Designs[J].European Journal of Operational Research,2013,226(1):115-121.

[3] Dimitris Bertsimas,Shubham Gupta,Guglielmo Lulli.Dynamic Resource Allocation:A Flexible and Tractable Modeling Framework[J].Physics Reports,2014,236(1):14-26.

[4] 朱雷,黎建强,汪明.不确定条件下应急管理人力供应链多功能资源配置鲁棒优化问题[J].系统工程理论与实践,2015,35(3):736-742.

[5] Saeed Yaghoubi,Siamak Noori,Amir Azaron,et al.Resource Allocation in Multi-class Dynamic PERT Networks with Finite Capacity[J].European Journal of Operational Research,2015,247(3):879-894.

[6] 张翼飞,杨斌.基于SLA和双向拍卖机制的云计算服务资源分配[J].计算机测量和控制,2014,22(4):1 285-1 287.

[7] 肖迎春,王汉武,李梦雄.基于混合组合双向拍卖的网络资源分配方案[J].计算机科学,2014,41(5):150-172.

[8] 马同伟,谢瑞云,廖晓飞.云计算环境下兼顾买卖双方利益的双向拍卖资源分配算法[J].计算机应用研究,2016,33(3):734-740.

[9] 孟丽君,黄祖庆.二级物流服务供应链的供应链契约选择研究[J].重庆大学学报：社会科学版,2012,18(3):64-72.

[10] 付秋芳,赵淑雄.基于多目标二层规划的服务供应链服务能力协同决策模型[J].中国管理科学,2012,20(6):61-69.

[11] 张效莉,张从容.邮轮物流产业供应链资源分配机制研究[J].统计与决策,2015(19):50-53.

Resource Allocation for Competitive Express Service Supply Chain under Utility Priority

WANG Cheng-long,GUI Yun-miao*

(College of Management Engineering，Anhui Polytechnic University,Wuhu 241000,China)

The mechanism design of express service resource allocation is an important problem that urges to be settled for improving the operational effectiveness of resource allocation of express service supply chain.Two-level express service supply chain,consisting of multiple service providers and multiple service integrators,is researched,by designing an auction mechanism under utility priority.Consumer's time-sensitiveness is considered in this mechanism,using the express service integrator utility index to distinguish service priorities of the express service integrator and designing the appropriate mathematical model of resource allocation.The conditions of what bidding mechanism is over floating mechanism are determined by comparative study.Finally,numeral results prove the efficiency and applicability of the proposed mechanism.

express service supply chain;utility;service priorities;resource allocation;bidding system

1672-2477(2016)05-0043-06

教育部人文社会科学研究规划基金资助项目(13YJA630021)

王成龙(1989-)，男，河南兰考人，硕士研究生．

桂云苗(1978-)，男，安徽潜山人，副教授，博士．

F253；O225

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