潘燕華　董恬恬

【摘 要】 不同于以往企業(yè)間共享產(chǎn)成品進(jìn)行庫存轉(zhuǎn)運(yùn)應(yīng)對市場需求，存在競合關(guān)系的總裝企業(yè)協(xié)同彼此間的制造資源滿足接單生產(chǎn)需求，提高接單競爭能力。文章從船舶產(chǎn)業(yè)鏈上選取兩個獨(dú)立對稱的總裝企業(yè)，利用轉(zhuǎn)運(yùn)的思想研究了在產(chǎn)業(yè)鏈上協(xié)同制造資源對總裝企業(yè)利潤的影響。通過構(gòu)建制造資源協(xié)同下總裝企業(yè)利潤模型并求解Nash均衡，得出總裝企業(yè)的最優(yōu)決策，分析了資源協(xié)同價格與最優(yōu)持有量及利潤的關(guān)系，并解釋了協(xié)同價格對利潤的影響路徑。理論分析顯示，總裝企業(yè)間穩(wěn)定的資源協(xié)同關(guān)系可幫助總裝企業(yè)在資源持有量、利潤以及處理過剩資源等方面獲得優(yōu)勢；資源協(xié)同價格與最優(yōu)持有量同向變化，與利潤反向變化。最后以一個算例說明上述結(jié)論。文章對船舶制造企業(yè)如何參與制造資源協(xié)同，化解產(chǎn)能過剩具有一定指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】 制造資源協(xié)同； Nash均衡； 轉(zhuǎn)運(yùn)； 船舶產(chǎn)業(yè)鏈； 非合作靜態(tài)博弈

【中圖分類號】 F230 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】 A 【文章編號】 1004-5937（2018）13-0036-07

一、引言

船舶產(chǎn)業(yè)鏈上的制造資源通常具有購置渠道少且金額高、使用專屬性及依賴性強(qiáng)等特點(diǎn)，因此鏈上主體間的協(xié)同合作，制造資源的協(xié)同共享成為了適應(yīng)船舶產(chǎn)業(yè)鏈專業(yè)化分工、社會化協(xié)作的必然選擇[1-2]。從產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)部上看，存在競合關(guān)系的鏈上主體利用智能制造一體化云平臺協(xié)同制造資源，通過主體間資源的協(xié)同共享，提高接單競爭能力的同時滿足生產(chǎn)制造需求；從產(chǎn)業(yè)鏈整體上看，生產(chǎn)協(xié)同有利于分散資源集中利用，集中資源分散服務(wù)，處理鏈上過剩制造資源的同時提高協(xié)同收入水平[3]。因此，如何利用轉(zhuǎn)運(yùn)的思想?yún)f(xié)同制造資源增加主體利潤成為船舶產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同研究中值得關(guān)注的問題。

船舶產(chǎn)業(yè)鏈上的制造資源協(xié)同問題與分銷系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)運(yùn)問題都是從供需關(guān)系角度探討制造資源（或產(chǎn)品）的協(xié)同（或共享）問題。Krishnan et al.[4]在20世紀(jì)60年代就提出了多個零售商間的產(chǎn)品轉(zhuǎn)運(yùn)問題，通過協(xié)調(diào)各主體間的庫存量實(shí)現(xiàn)整體利潤最大。Rudi et al.[5]研究了分散決策下的產(chǎn)品轉(zhuǎn)運(yùn)定價及最優(yōu)利潤水平?jīng)Q策。李怡娜等[6]采用轉(zhuǎn)運(yùn)策略解決存在制造商生產(chǎn)能力約束時，雙分銷渠道下短生命周期產(chǎn)品的供需匹配問題。趙秋紅等[7]在考慮顧客購買轉(zhuǎn)移的情況下，對比不轉(zhuǎn)運(yùn)策略說明了轉(zhuǎn)運(yùn)策略在增加主體利潤方面的優(yōu)勢。文獻(xiàn)[8-10]認(rèn)為轉(zhuǎn)運(yùn)可以幫助零售商緩解市場需求的不確定性帶來的庫存壓力，并分析了零售商利潤與轉(zhuǎn)運(yùn)價格、轉(zhuǎn)運(yùn)成本間的關(guān)系。文獻(xiàn)[11-12]構(gòu)建了兩個零售商間的產(chǎn)品轉(zhuǎn)運(yùn)模型，并提出了協(xié)調(diào)供應(yīng)鏈達(dá)到整體最優(yōu)的方法。

值得注意的是，以往的分銷系統(tǒng)多由制造商和銷售商兩級構(gòu)成，而在船舶產(chǎn)業(yè)鏈中，總裝企業(yè)按訂單生產(chǎn)船東定制的大型復(fù)雜產(chǎn)品，它同時具有制造商和銷售商雙重身份，在產(chǎn)業(yè)鏈上處于核心地位?？傃b企業(yè)間在船舶接單上存在競爭，但由于其使用的制造資源存在特殊性，當(dāng)出現(xiàn)資源短缺時需要通過資源的協(xié)同共享實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)訂單的按時交付。因此存在競合關(guān)系的總裝企業(yè)間研究的是如何協(xié)同制造資源以滿足接單生產(chǎn)需求，提高接單競爭能力的問題，而不是簡單討論多個銷售商間共享產(chǎn)成品以滿足市場需求。針對以上不同，本文從船舶產(chǎn)業(yè)鏈上選取兩個獨(dú)立對稱的總裝企業(yè)，利用轉(zhuǎn)運(yùn)的思想研究在產(chǎn)業(yè)鏈上協(xié)同制造資源對總裝企業(yè)利潤的影響。通過構(gòu)建制造資源協(xié)同下總裝企業(yè)利潤模型并求解非合作靜態(tài)博弈的Nash均衡，得出總裝企業(yè)的最優(yōu)決策，發(fā)現(xiàn)了協(xié)同價格與資源最優(yōu)持有量及利潤的關(guān)系，并以此來為總裝企業(yè)參與制造資源協(xié)同提供決策指導(dǎo)。

二、問題描述

船舶為單件小批生產(chǎn)的大型復(fù)雜產(chǎn)品[13]，其建造是從產(chǎn)品設(shè)計(jì)，獲取物料設(shè)備，加工成各制造級的組件、部件及分段，合攏為整船后交付船東的綜合裝配過程[14]，其業(yè)務(wù)協(xié)同過程具體見表1。在業(yè)務(wù)協(xié)同過程中所需的制造資源包括設(shè)備資源、人力資源、場地資源、無形資源、物料資源等[15-16]。如圖1所示，這些制造資源具有種類多、數(shù)量大、金額高、專屬性強(qiáng)等特點(diǎn)。

由于總裝企業(yè)擁有船臺等瓶頸資源，負(fù)責(zé)支撐分段吊裝和船體合攏，直接決定訂單能否如期完成[17]，因此船舶產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)且钥傃b企業(yè)為核心的制造資源協(xié)同網(wǎng)絡(luò)，總裝企業(yè)在接單能力競爭的同時進(jìn)行制造資源協(xié)同共享。在船舶建造實(shí)際工作中，經(jīng)常發(fā)生總裝企業(yè)將其閑置的船臺、碼頭、高吊等制造資源租借給有需要的總裝企業(yè)使用的情況，既能增加本企業(yè)的對外服務(wù)收入，又能幫助有需要的總裝企業(yè)及時滿足訂單需求。

本文從船舶產(chǎn)業(yè)鏈上選取兩個獨(dú)立對稱的總裝企業(yè)，假設(shè)總裝企業(yè)在接單前持有一定數(shù)量的制造資源，接單后按客戶需求首先利用自有制造資源進(jìn)行生產(chǎn)，若此時資源持有量不足以滿足訂單需求，根據(jù)總裝企業(yè)間是否參與制造資源協(xié)同存在兩種情況。情況1，不參與協(xié)同，即需求方無法通過外協(xié)補(bǔ)充制造資源，發(fā)生生產(chǎn)停滯，延誤交貨，產(chǎn)生違約損失；另一方的剩余制造資源處于閑置狀態(tài)，無法通過協(xié)同對外提供服務(wù)，損失資源協(xié)同收入。情況2，總裝企業(yè)間共享制造資源，需求方可在決定參與接單競爭前，以支付資源剩余方一定費(fèi)用為代價獲得所需制造資源，增強(qiáng)接單生產(chǎn)能力，資源的協(xié)同共享數(shù)量是資源剩余量與需求量中的較小者。

三、模型構(gòu)建

（一）假設(shè)說明及參數(shù)定義

假設(shè)總裝企業(yè)（i，j=1，2且i≠j）產(chǎn)品對制造資源的需求服從[0，1]上的均勻分布，且需求之間相互獨(dú)立。考慮到船舶產(chǎn)業(yè)鏈上的產(chǎn)品專屬性強(qiáng)，假設(shè)殘值為0。模型相關(guān)參數(shù)定義如下：

Qi：總裝企業(yè)i制造資源的持有量。

Di：市場對總裝企業(yè)i制造資源的需求量，總裝企業(yè)按訂單生產(chǎn)單件小批量的大型復(fù)雜產(chǎn)品，一旦訂單確定，制造資源需求量也隨之確定。

r：總裝企業(yè)投入單位制造資源獲得的訂單 。

w：總裝企業(yè)為獲得價值為r的訂單所承擔(dān)的生產(chǎn)成本。

p：總裝企業(yè)由于無法協(xié)同到相應(yīng)數(shù)量制造資源而放棄接單時的單位機(jī)會成本。

A：總裝企業(yè)投入制造資源生產(chǎn)出產(chǎn)品的單位邊際增加價值，A=r+p-w。

c：單位制造資源的協(xié)同單價，如總裝企業(yè)j協(xié)同使用總裝企業(yè)i的制造資源時，c為i方獲得的單位資源協(xié)同收入，也是j方付出的單位資源使用成本，c∈[0，A]。

（三）總裝企業(yè)參與制造資源協(xié)同

從總裝企業(yè)是否參與制造資源協(xié)同產(chǎn)生的利潤差值來看，只要滿足協(xié)同共享?xiàng)l件參與資源協(xié)同，總裝企業(yè)獲得的利潤就會高于不參與時的利潤。這是因?yàn)閷τ谥圃熨Y源過剩企業(yè)，由于船舶行業(yè)特性，制造資源專屬性較強(qiáng)，殘值近乎為0，如果能將過剩資源共享，協(xié)同服務(wù)于其他企業(yè)，就會有協(xié)同共享收入。對于制造資源需求方來說，只要邊際增加價值高于付出價格，就可以從協(xié)同共享中獲利，所以制造資源協(xié)同共享對雙方來說是共贏的選擇。隨著總裝企業(yè)間制造資源的最優(yōu)持有量逐漸增大，協(xié)同與不協(xié)同的利潤差值在降低，但前者始終高于后者。

從前面的討論中可以看出，參與制造資源協(xié)同有助于總裝企業(yè)在資源持有量和利潤兩個方面獲益。由于制造資源的協(xié)同價格是影響總裝企業(yè)參與協(xié)同與否的關(guān)鍵因素，也是影響資源協(xié)同數(shù)量及收入的重要因素，故針對單位制造資源協(xié)同價格展開以下討論。

當(dāng)制造資源單位協(xié)同價格上升時，總裝企業(yè)協(xié)同其他企業(yè)剩余制造資源時付出的使用成本隨之上升，有協(xié)同需求的總裝企業(yè)獲益程度逐漸降低。當(dāng)制造資源單位使用成本接近于單位邊際增加價值時，總裝企業(yè)更趨向于依靠自有制造資源自給自足而不是選擇制造資源協(xié)同共享，所以總裝企業(yè)的制造資源持有量隨協(xié)同價格升高而升高。隨著資源協(xié)同價格的升高，資源需求方參與資源協(xié)同的積極性降低，資源短缺量隨之升高，此時的制造資源協(xié)同無法彌補(bǔ)制造資源短缺損失。資源需求方參與協(xié)同的積極性降低也會影響供給方，資源剩余量也會隨著協(xié)同價格的升高而升高，此時的制造資源協(xié)同也不能彌補(bǔ)制造資源過剩損失，最終導(dǎo)致了總裝企業(yè)整體利潤的降低。

五、算例分析

船臺是總裝企業(yè)的關(guān)鍵制造資源，由于近年來船舶訂單的飽滿程度不均衡，存在一些企業(yè)船臺超負(fù)荷而另一些企業(yè)船臺閑置的情況，因此船臺是總裝企業(yè)重要的可協(xié)同資源。本算例以某總裝企業(yè)協(xié)同20 000噸級船臺資源以建造64 000噸中型散貨船為例，驗(yàn)證制造資源協(xié)同策略的可行性。

按行業(yè)內(nèi)建造該船型的實(shí)際情況進(jìn)行如下賦值。由于船臺資源的特殊性，其數(shù)量采用所占平方米數(shù)和使用天數(shù)雙重方式計(jì)量，該船型的船臺周期平均為90天，每天占用船臺面積10 000平方米，根據(jù)模型假設(shè)，本算例的總裝企業(yè)制造資源需求服從[0，900 000]的均勻分布。已知行業(yè)內(nèi)該型號船臺的使用成本平均為每天每平方米2.75元，對外協(xié)同指導(dǎo)價格通常上浮15%，為每天每平方米3.17元，故該船臺資源的協(xié)同價格區(qū)間為[2.75，3.17]。該船訂單價格為200 000 000元，建造成本為190 000 000元，按行業(yè)內(nèi)平均毛利潤的最大值計(jì)算該訂單的機(jī)會成本為16 000 000元，故協(xié)同船臺資源按訂單生產(chǎn)時，總裝企業(yè)使用該單位制造資源可獲得價值為222.22元的訂單，為獲得222.22元訂單所付出的建造成本為211.11元，單位機(jī)會成本為17.78元，單位邊際增加價值為28.89元。利用MATLAB軟件計(jì)算，得到如表2的結(jié)果。

當(dāng)總裝企業(yè)不參與制造資源協(xié)同時，資源持有量要保證最大以應(yīng)對不確定的市場需求，故資源最優(yōu)持有量為最大值900 000；相反，在參與協(xié)同的策略下，從表2中可以看到，只要滿足資源協(xié)同共享?xiàng)l件，總裝企業(yè)的制造資源平均最優(yōu)持有量都會低于不參與協(xié)同的數(shù)量。另外，由于持有過量的制造資源帶來的溢出成本或資源的短缺成本無法通過資源協(xié)同彌補(bǔ)，且損失了潛在的剩余制造資源對外協(xié)同收入，總裝企業(yè)不參與資源協(xié)同時獲得的平均期望收益會低于參與協(xié)同時的水平，以上充分說明了總裝企業(yè)間穩(wěn)定的資源協(xié)同關(guān)系對于總裝企業(yè)在資源持有量和利潤方面的優(yōu)勢，驗(yàn)證了命題1和命題2的結(jié)論。從表中數(shù)據(jù)不難看出，隨著制造資源單位協(xié)同價格的上升，總裝企業(yè)的資源最優(yōu)持有量在上升，利潤水平卻在下降，驗(yàn)證命題3的結(jié)論。

為進(jìn)一步說明制造資源協(xié)同策略對于總裝企業(yè)的優(yōu)勢，對于同樣的制造資源持有量，總裝企業(yè)參與協(xié)同與否的利潤水平等相關(guān)數(shù)據(jù)如表3所示。

從表3的數(shù)據(jù)中可以清晰看出，隨著總裝企業(yè)持有量的上升，參與協(xié)同總裝企業(yè)的利潤水平是下降的；相反，不參與協(xié)同時，總裝企業(yè)由于制造資源持有量的增加，無需協(xié)同資源便可參與接單競爭，滿足接單生產(chǎn)需求，獲得的利潤也隨之增加，但作為關(guān)鍵制造資源的船臺在行業(yè)中數(shù)量有限，在接單競爭中僅依靠自身持有量會導(dǎo)致利潤增加水平有限。如圖6所示，兩種情況下的利潤差異逐漸減小，但參與時的利潤總是高于不參與時的水平。

在總裝企業(yè)參與制造資源協(xié)同的情況下，隨著制造資源單位協(xié)同價格的升高，資源需求方和供給方的協(xié)同參與度均在下降，這直接導(dǎo)致了制造資源短缺量和剩余量的提高，平均利潤水平的下降。在總裝企業(yè)依靠自給自足，不參與制造資源協(xié)同的情況下，為應(yīng)對不確定的訂單需求，總裝企業(yè)一般在生產(chǎn)開始前選擇較高的資源持有量，在需求發(fā)生后，剩余制造資源由于無法參與協(xié)同共享往往帶來較高的持有成本或庫存溢出損失，會影響利潤水平，且該利潤減項(xiàng)與資源持有量同向變化。

對比協(xié)同與否兩種情況下的制造資源短缺量和剩余量，在每一種情況下，參與協(xié)同時的資源短缺量和剩余量都明顯低于不參與時的數(shù)量。由圖7可知，兩種情況下的制造資源短缺量均隨制造資源最優(yōu)持有量同向變化，且數(shù)值差異逐漸減小，這也是兩種情況下的利潤水平差異逐漸減小的原因。圖8中，不參與協(xié)同時的制造資源剩余量的變化速度明顯快于參與協(xié)同時的水平，且數(shù)值差異會逐漸增加。這是因?yàn)閰⑴c制造資源協(xié)同，剩余資源可以及時對外協(xié)同處理，所以制造資源平均剩余量變化不明顯。相較于不參與制造資源協(xié)同，參與協(xié)同可有效幫助資源需求方及時獲得所需資源，降低制造資源短缺成本，滿足接單生產(chǎn)需求的同時提高接單競爭能力。對于資源供給方來說，參與協(xié)同可以幫助其迅速化解過剩資源帶來的閑置損失，降低制造資源溢出成本，提高船舶產(chǎn)業(yè)鏈資源利用效率的同時增加參與協(xié)同雙方的利潤水平。綜上所述，制造資源協(xié)同策略可幫助總裝企業(yè)在資源持有量、利潤及處理剩余制造資源等方面獲得優(yōu)勢。

六、結(jié)語

本文利用轉(zhuǎn)運(yùn)的思想研究了在船舶產(chǎn)業(yè)鏈上實(shí)施制造資源協(xié)同對總裝企業(yè)利潤的影響問題，通過構(gòu)建制造資源協(xié)同下總裝企業(yè)利潤模型，求解非合作靜態(tài)博弈下的納什均衡解，并對影響利潤的關(guān)鍵因素制造資源單位協(xié)同價格進(jìn)行分析，得出了以下結(jié)論：

1.由于船舶行業(yè)制造資源在購置、使用等方面的特殊性，鏈上主體間選擇制造資源協(xié)同共享是船舶產(chǎn)業(yè)鏈向?qū)I(yè)化分工、社會化協(xié)作方向發(fā)展的必然結(jié)果。制造資源協(xié)同意味著存在競合關(guān)系的多個總裝企業(yè)可以通過云平臺共享彼此持有的制造資源，穩(wěn)定的協(xié)同關(guān)系幫助資源需求方協(xié)同剩余制造資源滿足接單生產(chǎn)需求，提高接單競爭能力，也為資源供給方提供了處理過剩資源的方法，提高資源利用效率的同時獲得資源協(xié)同收入。

2.借鑒以往產(chǎn)品轉(zhuǎn)運(yùn)研究，本文研究船舶產(chǎn)業(yè)鏈總裝企業(yè)間的制造資源協(xié)同問題，通過對比總裝企業(yè)是否參與資源協(xié)同時的利潤水平，發(fā)現(xiàn)只要在協(xié)同價格滿足一定條件下實(shí)施制造資源協(xié)同，總裝企業(yè)的利潤總會高于不參與協(xié)同時的水平，且在滿足訂單需求的情況下，參與協(xié)同下的制造資源最優(yōu)持有量總是低于不參與時的水平，故應(yīng)鼓勵總裝企業(yè)積極參與制造資源協(xié)同，實(shí)現(xiàn)互利共贏。本文還討論了單位制造資源的協(xié)同價格與最優(yōu)持有量及利潤之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)了資源協(xié)同價格對利潤的影響途徑。

3.本文考慮了總裝企業(yè)間協(xié)同共享某些制造資源（如船臺資源）對主體利潤的影響。這些資源具有使用依賴性強(qiáng)、持有成本高、有服務(wù)空閑期、可重復(fù)利用等特點(diǎn)，再加上時空交叉、任務(wù)并行、工程變更等情況經(jīng)常發(fā)生導(dǎo)致總裝企業(yè)對制造資源的持有量難以準(zhǔn)確估計(jì)。通過云平臺匹配，總裝企業(yè)間可協(xié)同共享此類空閑制造資源，這為總裝企業(yè)緩解產(chǎn)能過剩提供一定幫助。

4.本文僅討論了制造資源需求服從均勻分布的情況，不能代表所有需求種類，下一步將通過放松假設(shè)條件得出分布更具有普遍性的結(jié)論；通過命題討論發(fā)現(xiàn)當(dāng)制造資源單位協(xié)同價格與總裝企業(yè)的利潤呈反方向變化時，關(guān)于如何激勵總裝企業(yè)間保持較低的制造資源協(xié)同價格可在接下來的研究中進(jìn)行討論。

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