“港-钢”联盟下铁矿石分拨运输配流优化与利益分配探讨

本文所应用的利益分配方法与传统利益分配方法不同，在考虑各方贡献度差异、铁矿石采购成本共摊、钢铁产成品收益共享的基础上，经算例求解，合作博弈理论验证，该联盟利益分配方法符合个体理性及集体理性，也符合贡献与收益相匹配的原则，证明该利益分配模型合理有效。

1绪论

1.2国内外研究现状

1.2.1“港-钢”合作模式研究

作为钢铁大国，由于我国铁矿石品位低，开采成本大，需依赖大量进口高品位铁矿石，至2021年我国铁矿石对外依存度仍高达76.2%。长期大批量的海外铁矿石采购，使得钢铁企业供应链与港口发展密不可分，催生了“前港后厂”理论与实践的探索。自2007年高邮港与土建企业合作使得“前港后厂”初见雏形后[5]，上海港罗泾二期工程[6]、曹妃甸港[7]均引入了“前港后厂”的物流组织系统以提高生产效益。港口企业服务供应链融入钢铁企业采购、仓储、分销、配送等生产供应链环节中，具有典型的共生特征。Huang等[8]提出共生演化新思路，运用Logistic生物学共生演化理论证明“前港后厂”可有力促进港、钢企业共生共赢。现有理论研究表明，港口企业与钢铁企业之间建立战略联盟伙伴关系，可降低铁矿石采购[9]与钢铁产成品销售成本[10]，提高生产效率[11]，优化钢铁企业库存[12]，实现供-产-销一体化协同发展，促进钢铁企业与港口企业共赢共生，齐头并进。但现有研究仅局限于单港口与单钢厂之间的合作，并未提出产业联盟下“港-钢”之间的运作模式，也未对其产生的规模经济效益进行利益分配研究。

1.2.2港口服务供应链研究

随着航运市场的发展，在客户需求多样化及航运服务供过于求的环境下，航运服务领域竞争激烈，为提升自身竞争力，以船公司、陆上运输公司等结成以港口为中心的联盟，形成了集物流、信息流及资金流为一体的港口服务供应链。港口供应链整合是港口将物流活动中各种职能组织整合成供应链中不可缺少的一部分[13]，通过横向与纵向一体化加强港口供应链合作是港口的重要发展目标[14]。与传统产品供应链相比，港口企业供应链属于服务供应链，其不确定性和整合难度更大，故加强港口供应链协调均衡对于港口供应链可持续发展具有重要理论及现实意义。为实现港口供应链可持续发展，现有研究从港口供应链运营成本优化[15]、港口绩效[16]、衡量港口利益相关者贡献度[17]等方面进行研究。研究表明降低港口运营成本提高港口绩效对港口供应链有正向激励作用，而引入链上利益相关者贡献度进行利益合理分配，可以进一步增强供应链运营能力[18]。

3分拨运输方式运量分配模型

3.1问题描述

近年来我国钢厂布局逐渐转向沿海区域，但由于迁厂成本较大、沿海区域有限、设备等不动产浪费大，我国现今仍存在内陆钢厂，如山东淄博钢铁、莱芜钢铁等。同时，根据国外供应商地理位置及钢厂地理位置，长江沿线钢铁企业往往先经较大吨位的海运散货船挂靠海港，再采用减载运输及江海直达相结合的方式运输以降低运输成本[64]。除此之外，不具备水运条件的内陆钢厂一般以船转铁方式运输至钢厂。故如何将铁矿石从港口安全、高效、低成本地运输至钢铁企业，减少联盟内运输成本，对于实现联盟规模经济十分关键。

A港与B港周遭运输网络发达，可根据内陆钢厂运输位置、运输时间、运输数量等因素选择合适的运输方式。其中水路运输运量大，适合内河水运发达的钢铁产业原材料运输，内陆航线运输方式主要分为三程运输、减载运输和江海直达运输三种方式；若运输距离较远，运量较大且铁路运输路线发达可选择铁路运输方式。在本文所选取的研究案例中，根据其地理位置及其他现实因素，铁矿石存储至港口后，主要经铁路运输和水运两种方式运至钢厂，均可直达无需中转，如图3.1。为计算简单，设在内陆运输环节，所有运输工具均满载，并且为方便建模及节省数学符号，港口服务供应链上企业统一由港口代替。

5算例分析

5.1基础数据整理

将两阶段模型所需的钢厂、港口、产品售价、原材料进价及运输方式等相关数据整理如下：在研究期间，钢铁产成品售价为5250元/吨，联盟下铁矿石进价为645元/吨；C、D钢厂售出产成品货数量（万吨）分别为51.45、50.51、48.64、46.96；钢厂为避免原材料供应不及时，在钢厂处分别设安全库存100万吨；钢铁企业处理铁矿石的生产成本为520元/吨；A、B港口堆场容量分别为400、600万吨，最大集疏运能力为350、550万吨，最大A港口和B港口的运营成本如表5.1所示；水运和铁路运输方式所选运输工具的基础数据如表5.2所示；港口-钢厂距离及在途运输时间如表5.3所示；所需铁矿石的在港堆存时间如表5.4所示，由铁矿石出港时间减去铁矿石进港时间确定。

5.2分拨运输方式运量分配模型求解

5.2.1求解结果

因第一阶段模型多决策变量且决策变量之间互为约束，约束条件较多，为节省运算时间提高运算效率，增加求解方法通用性，故采用带方向引导的细菌觅食优化算法进行求解。根据以上算例数据及算法前期研究经验，设置算法内各参数值：种群总数S=75；

结论

本文以港口产业与钢铁产业形成的产业联盟为研究对象，铁矿石分拨运输网络为研究主体，以运输成本最小为目标函数，以铁矿石分拨运输工具数量为决策变量构建第一阶段模型，优化内陆运输方案，得到了每种运输方式的铁矿石运量；以此为依据确定联盟内各方的贡献度并作为第二阶段利益分配模型的输入，运用合作博弈理论及考虑利益分配公平原则基础上，构建了以港口供应链收益最大和钢铁企业收益最大的多目标优化模型，对参与联盟主体进行合理利益分配。

通过算例分析验证，主要得出以下结论：

（1）港口供应链与钢铁产业联盟后，港口供应链上企业可以整合联盟内钢厂需求，并考虑港口库存、装卸能力及运输成本因素，为钢厂制定分拨运输方案，与独立运营模式下港口向钢厂运输等量铁矿石对比，运输成本降低。

（2）本文所应用的利益分配方法与传统利益分配方法不同，在考虑各方贡献度差异、铁矿石采购成本共摊、钢铁产成品收益共享的基础上，经算例求解，合作博弈理论验证，该联盟利益分配方法符合个体理性及集体理性，也符合贡献与收益相匹配的原则，证明该利益分配模型合理有效。该利益分配方法不是均分主义，保证联盟内成员投入与产出相匹配；且与传统利益分配方法相比，不需收集大量原始数据，也不必推演联盟内成员任意结成联盟可获得的边际效益，极大降低了工作量，适用于大规模产业联盟中。同时，不同于传统利益分配方法的静态契约约束，可以根据联盟成员在联盟每笔收益中的贡献度进行利益分配，对联盟成员具有一定的激励作用。在信息化时代，利益分配结果及时透明性可以极大增加联盟个体成员粘性，助推产业集中度提升，发展规模经济。

参考文献（略）

（本文摘自网络）