CN109919539B - 一种合作式物流问题的利润分配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于物流管理领域，具体涉及一种合作式物流问题的利润分配方法，本方法步骤如下：第一步，进行合作式物流问题路径规划，得到联盟以及子联盟的运输成本，设总公司有m个子公司，在合作式物流规划中，总公司将p(p＜m)个子公司组成联盟Q。p个子公司共有n个订单需要满足，F为联盟Q中任意子公司组成的子联盟，
Figure DDA0001978150580000011
第二步，基于联盟Q以及部分子联盟B的运输成本，采用Shapley value方法进行联盟收益分配。本发明基于合作式物流问题的路径规划结果，考虑联盟中成员的边际贡献值，因而收益分配结果更为公平合理，有助于促进合作式物流规划的成功。

Description

一种合作式物流问题的利润分配方法
技术领域
本发明属于物流管理领域，具体涉及一种合作式物流问题的利润分配方法。
背景技术
合作式物流指的是一种总公司与子公司间的新型物流管理模式，目的是实现总公司与分公司的运输成本最小化。首先，总公司将两个及以上的子公司结成联盟，联盟中的子公司将订单信息发送给总公司。其次，总公司根据订单的地分配理位置进行订单重分配，并将结果发送给各子公司进行路径规划方案的制定。然后，各子公司路径规划方案的结果反馈给总公司进行合作收益分配。最后，收益分配结果反馈给各子公司，若各子公司接受收益分配结果，则完成此次物流规划，否则，总公司重新制定联盟物流规划。
研究发现，在合作式物流问题中，公平合理的收益分配方法是物流规划成败的关键。现有的收益分配方法采用基于比例的简单分配法，即子公司实际服务的订单占所有订单的比例决定子公司分得的利润。这种分配方法具有较大的偶然性，且不能实际反映子公司在联盟中的具体贡献，因而总公司的收益分配方案不被子公司接受导致物流规划失败。总公司如何基于路径规划结果设计公平合理的收益分配方法，保证利润分配方案唯一性，同时反映各子公司在联盟中的边际贡献，成为合作式物流管理中亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，是合作式物流问题的收益分配方法设计。该收益分配方法基于合作式物流问题的路径规划结果，目标是得到考虑边际贡献的合作式物流收益分配方案。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种合作式物流问题的利润分配方法，步骤如下：
第一步，进行合作式物流问题路径规划，得到联盟以及子联盟的运输成本
设总公司有m个子公司，在合作式物流规划中，总公司将p(p<m)个子公司组成联盟Q，Q＝(1,2,…,p)。p个子公司共有n个订单需要满足，F为联盟Q中任意子公司组成的子联盟，
Figure BDA0001978150560000021
图1为合作式物流问题路径规划结果求解的流程图。
步骤1：m个子公司基于本公司订单进行路径规划，得到订单重分配前每一个子公司的运输成本N1，N2,…,Nm。
步骤2：总公司对联盟Q中的n个订单进行重新分配，将订单分配给距离最近的子公司；
步骤3：各子公司对新分配到的订单进行路径规划，得到每一个子公司的运输成本CQ1，CQ2，…,CQp，相加得到联盟Q的运输成本总和为CQ；
步骤4：计算部分子联盟B的运输成本CB＝(CB1,CB2,..,CBb)
设子联盟F中有f个子公司，部分子联盟指的是子联盟F中子公司数f≠1且f≠3的联盟，设共有b个，记为部分子联盟B。设其运输成本分别为CB1,CB2,…,CBb；
步骤4.1：总公司对部分子联盟B进行订单重分配，将订单分配给距离最近的子公司；
步骤4.2：部分子联盟B中的子公司对新分配到的订单进行路径规划，得到每一个子公司的运输成本，相加得到部分子联盟B的运输成本总和CB；
步骤4.3：重复步骤4.1-4.2，计算得到部分子联盟B的运输成本CB1,CB2,…,CBb。
第二步，基于联盟Q以及部分子联盟B的运输成本，采用Shapley value方法进行联盟收益分配
步骤5：定义特征函数v(F)
Figure BDA0001978150560000031
式中：F指的是联盟Q的子联盟，
Figure BDA0001978150560000033
i为子联盟F中的子公司，C({i})指的是订单重分配前子联盟F中每一个子公司i的运输成本，CF为子联盟F的运输成本；特征函数v(F)表示子联盟F中的子公司通过结成联盟获得的收益。
步骤6：计算子公司i加入子联盟F的边际贡献值GiF(v)
GiF(v)＝v(F)-v(F\{i}) (2)
式中，v(F)表示子联盟F中的子公司通过结成联盟获得的收益，v(F\{i})表示子联盟F中除去子公司i后联盟中剩余的子公司组成的子联盟的运输成本，其值在步骤4中得到。GiF(v)表示子公司i加入联盟F的边际贡献值。
步骤7：计算子公司i分配的收益Yi(v)
Figure BDA0001978150560000032
其中，p表示联盟Q中的子公司数目，f表示子联盟F中的子公司数目。Yi(v)表示子公司i的所有边际贡献值之和，即在联盟Q中分配到的收益。
本发明的有益效果：
本发明基于现有的合作式物流问题收益分配的不合理性，提出一种考虑边际贡献值的分配方法。该方法基于合作式物流问题的路径规划结果，采用Shapley value法进行收益分配。本发明考虑联盟中成员的边际贡献值，因而收益分配结果更为公平合理，有助于促进合作式物流规划的成功。
附图说明
图1合作式物流问题路径规划方案求解示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图来对本发明进一步说明。
第一步，进行合作式物流问题路径规划，得到联盟以及子联盟的运输成本
在一次合作式物流管理过程中，设总公司组建的联盟Q中有3个子公司，分别为Q1，Q2，Q3，该3个子公司共有150个订单需要满足。F为联盟Q中任意子公司组成的子联盟，
Figure BDA0001978150560000042
由于该联盟Q中共有3个子公司，故子联盟F共有
Figure BDA0001978150560000041
种可能，F＝{{Q1},{Q2},{Q3},{Q1,Q2},{Q1,Q3},{Q2,Q3},{Q1,Q2,Q3}}。
步骤1：3个子公司基于本公司订单进行路径规划，得到订单重分配前每一个子公司的运输成本N1，N2，N3，分别为1146，747，707。
步骤2：总公司对联盟Q中的150个订单进行重新分配，将订单分配给距离最近的子公司；
步骤3：各子公司对新分配到的订单进行路径规划，得到每一个子公司的运输成本CQ1，CQ2，CQ3分别为329，565，444，相加得到联盟Q的运输成本总和CQ为1338；
步骤4：计算部分子联盟B的运输成本CB＝(CB1,CB2,..,CBb)
设子联盟F中有f个子公司，部分子联盟指的是子联盟F中f≠1且f≠3的联盟，假设共有b个，记为B。本示例中B＝{Q1,Q2}，{Q1,Q3}，{Q2,Q3}，即b为3，假设其运输成本分别为CB1，CB2，CB3；
步骤4.1：总公司对部分子联盟B进行订单重分配，将订单分配给距离最近的子公司；
步骤4.2：B中的子公司对新分配到的订单进行路径规划，得到每一个子公司的运输成本，相加得到子联盟B的运输成本CB；
步骤4.3：重复步骤4.1-4.2，计算得到三个子联盟B的运输成本CB1，CB2，CB3分别为1187,1464,1047。
第二步，基于联盟以及子联盟的运输成本，采用Shapley value方法进行联盟收益分配
步骤5：根据公式(1)计算联盟及其子联盟的收益
当F＝{Q1}，v(F)＝N1-N1＝0
当F＝{Q2}，v(F)＝N2-N2＝0；
当F＝{Q3}，v(F)＝N3-N3＝0；
当F＝{Q1,Q2}，v(F)＝N1+N2-CB1＝706；
当F＝{Q1,Q3}，v(F)＝N1+N3-CB2＝389；
当F＝{Q2,Q3}，v(F)＝N2+N3-CB3＝407；
当F＝{Q1,Q2,Q3},v(F)＝N1+N2+N3-CQ＝1262；
步骤6：根据公式(2)计算子公司i加入子联盟F的边际贡献值GiF(v)
步骤6.1：计算子公司1的边际贡献值
在7个子联盟中，包含子公司1的子联盟为F＝{{Q1}，{Q1,Q2}，{Q1,Q3}，{Q1,Q2,Q3}}。
当F＝{Q1}时，GiF(v)＝0；
当F＝{Q1,Q2}时，GiF(v)＝706-0＝706；
当F＝{Q1,Q3}时，GiF(v)＝389-0＝389；
当F＝{Q1,Q2,Q3}时，GiF(v)＝1262-407＝855；
步骤6.2：计算子公司2的边际贡献值
在7个子联盟中，包含子公司2的子联盟为F＝{{Q2}，{Q1,Q2}，{Q2,Q3}，{Q1,Q2,Q3}}。
当F＝{Q2}时，GiF(v)＝0；
当F＝{Q1,Q2}时，GiF(v)＝706-0＝706；
当F＝{Q2,Q3}时，GiF(v)＝407-0＝407；
当F＝{Q1,Q2,Q3}时，GiF(v)＝1262-389＝873；
步骤6.3：计算子公司3的边际贡献值
在7个子联盟中，包含子公司3的子联盟为F＝{{Q3}，{Q1,Q3}，{Q2,Q3}，{Q1,Q2,Q3}}。
当F＝{Q3}时，GiF(v)＝0；
当F＝{Q1,Q3}时，GiF(v)＝389-0＝389；
当F＝{Q2,Q3}时，GiF(v)＝407-0＝407；
当F＝{Q1,Q2,Q3}时，GiF(v)＝1262-706＝556；
步骤7：根据公式(3)计算子公司i分配的收益Yi(v)
已知p为3，f为子公司1加入的子联盟中子公司的数目，由步骤6可知F共有四种情况。故有：
Figure BDA0001978150560000061
Figure BDA0001978150560000062
Figure BDA0001978150560000063

Claims (1)

1.一种合作式物流问题的利润分配方法，其特征在于，步骤如下：
第一步，进行合作式物流问题路径规划，得到联盟以及子联盟的运输成本
设总公司有m个子公司，在合作式物流规划中，总公司将p(p＜m)个子公司组成联盟Q，Q＝(1,2,…,p)；p个子公司共有n个订单需要满足，F为联盟Q中任意子公司组成的子联盟，
Figure FDA0001978150550000011
步骤1：m个子公司基于本公司订单进行路径规划，得到订单重分配前每一个子公司的运输成本N1，N2,…,Nm；
步骤2：总公司对联盟Q中的n个订单进行重新分配，将订单分配给距离最近的子公司；
步骤3：各子公司对新分配到的订单进行路径规划，得到每一个子公司的运输成本CQ1，CQ2，…,CQp，相加得到联盟Q的运输成本总和为CQ；
步骤4：计算部分子联盟B的运输成本CB＝(CB1,CB2,..,CBb)
设子联盟F中有f个子公司，部分子联盟指的是子联盟F中子公司数f≠1且f≠3的联盟，设共有b个，记为部分子联盟B；设其运输成本分别为CB1,CB2,…,CBb；
步骤4.1：总公司对部分子联盟B进行订单重分配，将订单分配给距离最近的子公司；
步骤4.2：部分子联盟B中的子公司对新分配到的订单进行路径规划，得到每一个子公司的运输成本，相加得到部分子联盟B的运输成本总和CB；
步骤4.3：重复步骤4.1-4.2，计算得到部分子联盟B的运输成本CB1,CB2,…,CBb；
第二步，基于联盟Q以及部分子联盟B的运输成本，采用Shapley value方法进行联盟收益分配
步骤5：定义特征函数v(F)
Figure FDA0001978150550000021
式中：F指的是联盟Q的子联盟，
Figure FDA0001978150550000022
i为子联盟F中的子公司，C({i})指的是订单重分配前子联盟F中每一个子公司i的运输成本，CF为子联盟F的运输成本；特征函数v(F)表示子联盟F中的子公司通过结成联盟获得的收益；
步骤6：计算子公司i加入子联盟F的边际贡献值GiF(v)
GiF(v)＝v(F)-v(F\{i}) (2)
式中，v(F)表示子联盟F中的子公司通过结成联盟获得的收益，v(F\{i})表示子联盟F中除去子公司i后联盟中剩余的子公司组成的子联盟的运输成本，其值在步骤4中得到；GiF(v)表示子公司i加入联盟F的边际贡献值；
步骤7：计算子公司i分配的收益Yi(v)
Figure FDA0001978150550000023
其中，p表示联盟Q中的子公司数目，f表示子联盟F中的子公司数目；Yi(v)表示子公司i的所有边际贡献值之和，即在联盟Q中分配到的收益。
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