基于修改Shapley值的农产品绿色供应链的利益分布

1基于修改Shapley值的农产品绿色供应链的利益分布YanlingXu,ChenPeng,CaoyuWang,JinXieandZhiLi摘要：在本文中，在Shapley值法的利益分布策略的基础上，综合考虑影响在农产品绿色供应链系统中稳定性的因素，我们采用层次分析法（AHP）方法修改Shapley值，建立农产品绿色供应链系统的修改的利益分布模型。最后通过一组实验说明了该策略的可行性。关键词：绿色供应链；Shapley值；贡献率；AHP1.引言农产品绿色供应链，将农业文化生产、农业生产、处理器、供应商、零售商和物流服务整合于一体，提供以客户为导向的农产品。它有助于实现节约交易成本的目的，提高资源利用效率和效果，使整个供应链价值的最大化。因此整体竞争优势的供应链优势将有所改善【1】。长期以来，农业生产的地域性和农产品的普遍性消费，农业生产的局限性和农产品的全球消费，分散的农业生产和农产品需求的多样性，造成农业生产和农产品消费之间在时间和空间的矛盾冲突。然而，解决这一问题的关键是要建立一个绿色农产品供应链保证有效的物流，信息流和资金流【2】。在农业文化的绿色供应链中，每个连接点有助于提高生产、获取、分配等方面的核心竞争力，并在彼此之间实现产品流通和利益分配。一旦产品被消费，由于各环节的独立性，农业供应链就可以分解，然后将所有的环节结合起来，根据市场情况和新的因素组合成一个新的供应链。然而，供应链中的任何链接点，其根本目的是最大化经济效益，收入分配是否合理将直接影响供应链的效率和稳定性。因此，建立合理的收入分配机制是供应链合作中必须探讨的主要问题之一。W.Sterm指出，农产品供应链是一个超强的组织，一个非线性系统通过“农场到餐桌”的过程，具有明显的“生产者与消费者的“双驱动模式的特点。供应链合作伙伴关系的稳定性是一个动态的平衡关系，也就是说在多成员参与的供应链中，每个成员会选择对整个供应链发展最好的互相合作行为并建立合作关系友好的动态平衡【3】。影响供应链稳定性的因素有很多，从多个维度衡量各点对稳定性的贡献率是供应链结构整体稳定性的关键。例如，在2015年初，新疆冠农果茸集团有限公司和顺丰快递通过O2O模式【4】，共同打造农产品供应链的特点。然而，如何稳定这个产品供应链，实现合理的利益分配是一个亟待解决的问题。本文分析了Shapley提出合作伙伴的利益分布的Shapley值模型【5】，并应用该模型解决了农产品绿色供应链的利益分配问题。然而，Shapley值没有考虑供应链的整体稳定性。因此，在本文中，我们考虑影响稳定的各种因素，并确定通过层次分析法（AHP）的每一个环节点的贡献因素，然后调整利益分布的权重。最后，建立农产品绿色供应链系统的修正利益分配模型。2.方法与模型22.1Shapley值模型Shapley值法是一种Shapley给出的数学方法，用公理化方法，Shapley构成显着的解决方案不仅是它的魅力和有见地的定义，而且还有它由一组合理的公理的独特特性。在Shapley值中，每个参与部分的利润是在一个给定的联盟和联盟的可能性边际贡献的产品上出现的所有排列总和【6】。当有n个选手在经济活动参与，合作形式由众多玩家相结合，将获得一定的好处当玩家之间的利益的活动都是非对抗性，玩家的合作增加不会引起利益减少，而将会带来最大的好处。Shapley值是一种分配最大利益的计划。Shapley模型考虑了特征函数的形式合作游戏（现在有时也被称为“联盟形式”）由一个有限集合定义I={1,2，...，N}的成员，和实值“特征函数”，去定义I的所有子集。v(Φ)=0(1)v(s1∪x2)≥v(s1)+v(s2),s1∩s2=Φ(2)v的解释是，对于I任何子集的个数V（S）是联盟的价值。如果s1和s2是I个不相交的子集，然后在式（2）的联盟S1∪x2的值至少等于部分单独行动的价值。我们假设x表示i从I的最大利益功能V（I）得到了共享。在合作的基础上，合作博弈的分享是x=(x1,x2,...,xn)。显然，一个成功的合作必须满足以下条件：φi(v)表示i在合作I下的共享，在合作的每一个球员的Shapley值：si表示所有的子集，包含成员i在I设置,|s|表示在子集S的元素数,w(|s|)表示一个加权因子,v(s)代表子集S的利益，v(s\i)代表通过子集S去除的I中获得的利益，基于以上模型，这是很容易获得效益分布的答案。2.2农产品绿色供应链中的修正Shapley值在农产品供应链的上述利益分布中，它只考虑的制造商，供应商，经销商共3同的利益贡献率并没有考虑稳定性。Shapley值假设供应链成员在模型的整体稳定性有一个平等的贡献率。也就是说，对农产品供应链成员集I={1,2，…，n}，稳定供应链的每一个成员的贡献率，很显然，这是一种理想状态。这种方式的利益分布，供应链中的成员在合作中会只考虑自己的利益。然而，也有与Shapley值的利益分配的改进。例如，Shapley值不考虑整个农产品供应链的稳定问题。供应链中各成员之间的合作协调、市场竞争、合作关系等因素对供应链的健康稳定发展有一定的影响。因此，有必要对农产品供应链的稳定性进行研究。在本文中我们主要研究了绿色供应链的利益分布。绿色供应链是一个稳定的、可持续的供应链，其中每个成员对整个供应链稳定性的影响是不同的。因此，我们需要在绿色供应链的要求进行一定修正Shapley值。为了确保农产品供应链的可持续发展，我们引入了稳定的贡献率纠正合作伙伴利益分布。稳定性的贡献率是将其引入到供应链中以表示在n人游戏稳定性的每个人的贡献率的概念。考虑到贡献率分配的各成员将促进成员努力维护供应链的稳定的利益。2.3层次分析法可以很容易地发现，有许多因素，可以从不同的角度影响合作的稳定性。各因素的影响程度不同，这些因素可大致分为几个方面，每个方面可以分为几个因素进行评估，我们通过简单而有效的层次分析法计算的成员稳定的贡献率（AHP），AHP提供了一种方法来校准定量测量数字刻度以及定性表演【7】。基于贡献率的结果，我们可以调整由Shapley值得到了利益分流的权重。在这层次分析法的基本步骤如下：步骤1.构成目标、标准、子标准和替代品的层次结构中的问题。步骤2.比较在相应的电平的每个元素，然后确定两两比较的矩阵。UI，U（I，J=1,2,3，...，M）表示第m因素，表示UI的U上j中的相对重要性。成对比较的P（判断矩阵）的矩阵是由为uij确定：步骤3.执行计算，找到判断矩阵的最大特征值的λmax，然后计算对应特征值λmax的特征向量w。4步骤4.测量判断的一致性，并为每个标准/替代正常化值。比重的分布是否合理仍应以CR=CI/RI进行测定。其中，CR表示判断矩阵的一致性比率，RI代表判断矩阵的随机一致性指标，CI表示判断矩阵的一致性指标，CI=λmax−m/m−1。当CR小于0.1时，我们可以认为使P拥有满意的一致性。步骤5.如果最大的特征值，CI，和CR是令人满意，然后作出基于所述归一化值的决定；否则重复该过程直到这些值位于期望的范围。得到归一化值后，获得对稳定贡献的所有因素的权重。让KJ是第j个因素的权重，以稳定和xij是对第j个因子的第i个部件的得分，i稳定性的贡献率命名wi。这样一来，稳定的贡献率是：3.应用3.1Shapley值在农产品供应链为例在农产品供应链，为最大限度的经济利益，独立制造商，供应商和分销商整合他们的核心竞争力。因此，农产品供应链可以看作是多人合作的利益分布的问题，可以通过Shapley值来解决。据天山网，新疆冠农果茸集团有限公司和顺丰快递报道了这一消息表达的O2O模式，共同打造特色农产品供应链。我们假设农民生产厂家，冠农果茸集团有限公司作为供应商，分销商是顺丰快递。它使特色农产品绿色供应链，构成了“一行三个点”的供应格局。假设制造商，供应商，经销商三个成员A、B、C，如果他们的工作一个人的孤单，每个成员可以得到10万元的利润。如果A、B合并，他们可以得到70万元。如果A和C结合，会得到5000万的利润。如果B和C合作，会创造40万元。如果A、B、C联合，他们能够获得100万元。如果均分，每个成员共享333000元，这种共享方案不能促进农业供应链的循环。由于A、B认为总的利润666000元低于A、B的利润结合起来，因此他们不太愿意加盟的供应链。那么，如何分配百万元合理？考虑Shapley值来解决这个问题。我们用I=1、2、3表示参与合作的成员A、B、C,个人利益是100000元，在S1={1,1∪2,1∪3,1∪2∪3}.中找到A参与的各种形式的合作，根据上述条件，Φ(v)可以在Shapley值的评估。在农产品供应链中成员A的利益分布Φ1（v）如表1所示。5表1在农产品供应链中成员A的利益分布Φ1（v）从表1的最后一行，Φ1(v)=400,000元，同样，Φ2(v)=350,000元,Φ3(v)=250,000元。这是很容易验证Φ1(v)+Φ2(v)+Φ3(v)=1,000,000元，Φ1(v),Φ2(v),Φ3(v)100,000元,Φ1(v)+Φ2(v)700,000元，Φ1（v）+Φ3（v）500000元，Φ2(v)+Φ3(v)400,000元。因此，而三个部件相互配合以构建农业供应链，他们得到的利润比所产生的单独的制造商更大，并且也比成对合作利益更大。3.2结果分析可以看到上面的例子中，B结合C获得400000元利润，B和A获得700000元，我们可以知道，A可以比C能够给B带来更多的效益。很显然，A的收入分配应该大于别人百万元合作，与Shapley值的结果，有400,000元为A，则B，C对应350000，250000元匹配。这反映了A在农业供应链获得利润中的重要性。可以看出，随着Shapley值农产品供应链的利益分布避免了不公平的分配模式。除此之外，它可以提高资源的利用和实现最大化农产品供应链的整个值。3.3基于贡献率的修正Shapley值的应用假设影响对农产品供应链的稳定性主要是定量的从三个维度与9个不同的因素。对Shapley值的校正过程的方案给出了图1。6图一Shaley值得修正过程这些因素用x1来表示，X2，...，X9和相关9因素判断矩阵是：运用层次分析，我们得到了九个因素的权重。结果如表2所示。表2三个维度，九个因素及其权重维度因素权重竞争力合作利润365/1777成本579/4198专用资产投资121/1259协调信息共享程度402/4517资源依赖597/9596信誉保证能力218/4059亲密关系合作时间202/5953违约概率665/2258参与者的折扣因素53/1948通过专家评估法，我们确定了三名成员在供应链中的九个因素。分数显示在表3。表三A，B，C的评分因素ABC合作利润0.36410.33070.3052成本0.31980.21850.4617专用资产投资0.21860.5710.2104信息共享程度0.5190.23530.2457资源依赖0.2830.1060.611信誉保证能力0.31130.2230.4657合作时间0.22620.4540.3198违约概率0.25260.3240.4234参与者的折扣因素0.24770.27450.4778最后，我们用上述的计算结果来计算稳定性wi的贡献率，在计算的重量总和，我们得到以下结果：7根据以上分析，合作的整体效益是v(I)，v(I)表示第i个成员的利益，wi和平均贡献率之间的区别是△wi=wi−1/n。因此，通过wi修改的利益值是△vi=v(I)×△wi。最后，效益的实际分布值是v(i)’=v(i)+△v(i)。特定的校正过程如下：当△wi≥0时，它指示成员拥有更高的贡献率比用于供应链的整体稳定性的平均值。因此，更多的利益应当给予成员，以鼓励成员继续保持整个供应链的稳定性。这个时候，增加的效益值是△vi=v(I)×△wi，利益共享的实际值是v(i)’=v(i)+△v(i)。当△wi≤0时，时，表明对供应链的稳定所做的成员的贡献率小于平均值。这意味着成员没有对合作的绿色发展做出足够的