考虑风险分摊的云制造服务供需关系韧性评估和提升方法研究

doi:10.16381/j.cnki.issn1003-207x.2024.0848

摘要/Abstract

摘要：

由于产业链供应链韧性提升的关键之一在于供需关系的维持，因此，本文利用云制造模式的平台优势，研究供需关系韧性的定量提升方法。首先，根据供需双方是否购买云平台的需求预测服务，将云制造服务交易模式分为独立承担风险模式、一方与云平台合作模式和三方合作模式，并利用Stackelberg博弈分别计算三种交易模式下供需双方的最优定价策略。其次，将市场扰动情形下供需双方的利润和损失率作为供需关系韧性的评估指标，并利用熵权法量化供需关系的韧性水平。本文提出在三方合作模式下结合数量弹性契约和成本分摊契约来应对扰动风险，从而提升供需关系韧性的方法。通过数值仿真，说明市场需求变化对供需双方最优定价和利润的影响，分析不同扰动情形下成本分摊契约的合理性，并比较不同合作模式下的韧性水平。研究结果表明：与云平台合作的企业将具有信息优势并获得更高的利润，但仅供应方与云平台合作可能导致供需匹配的失败；结合契约的三方合作模式在合作联盟中分摊了扰动风险，比固定比例成本分摊方法更加有效地提升供需关系的韧性，且提升后的韧性对市场随机需求具有鲁棒性。本研究为云平台提供了一种评估和提升供需关系韧性的方法，有效维持了不确定环境下的供需关系，为增强产业链供应链的韧性提供了新的方法。

关键词: 云制造, 韧性评估, 韧性提升, 契约协调, 成本分摊

Abstract:

The improvement of supply-demand relationship resilience is crucial to enhancing the resilience of industrial and supply chains. Therefore， the platform advantages of cloud manufacturing are utilized to study the quantitative methods for improving the resilience of supply-demand relationships. First， based on whether the supply and demand parties purchase demand forecasting services from the cloud platform， the cloud manufacturing service transaction model is divided into three modes： independent risk-bearing mode， one-party cooperation with the cloud platform mode， and tripartite cooperation mode. The optimal pricing strategies for both the supply and demand sides under these three transaction modes are then calculated using a Stackelberg game. Second， the profits and loss rates of the supply and demand sides under market disturbances are used as evaluation indicators of the resilience of the supply-demand relationship， and the entropy weight method is employed to quantify the resilience level. A method is proposed to improve the resilience of the supply-demand relationship by combining quantity flexibility contracts and cost-sharing contracts to address disturbance risks in the tripartite cooperation mode. Numerical simulations are conducted to illustrate the impact of market demand changes on the optimal pricing and profits of both parties， analyze the rationality of cost-sharing contracts under different disturbance scenarios， and compare the resilience levels across different cooperation modes. The results show that enterprises cooperating with the cloud platform have an information advantage and achieve higher profits， but cooperation only between the supplier and the cloud platform may lead to supply-demand mismatches. The tripartite cooperation model， which incorporates contracts， effectively shares disturbance risks within the cooperative alliance and enhances the resilience of the supply-demand relationship more efficiently than fixed-ratio cost-sharing methods. The enhanced resilience is robust to random market demand. A method is provided for cloud platforms to evaluate and improve the resilience of supply-demand relationships， effectively maintaining the supply-demand balance in uncertain environments and offering a new approach to enhancing the resilience of industrial and supply chains.

Key words: cloud manufacturing, resilience assessment, resilience enhancement, contract coordination, cost allocation

中图分类号:

F424

茅建鹏,陆剑峰,宋佳霖, 等. 考虑风险分摊的云制造服务供需关系韧性评估和提升方法研究[J]. 中国管理科学, 2026, 34(1): 315-326.

Jianpeng Mao,Jianfeng Lu,Jialin Song, et al. Research on the Assessment and Enhancement Methods for the Resilience of Supply and Demand Relationships in Cloud Manufacturing Services Considering Risk Sharing[J]. Chinese Journal of Management Science, 2026, 34(1): 315-326.

图/表 12

图1

表1

图2

表2

符号说明"

符号	参数
$C s / C d$	供应方制造成本/需求方销售成本
$g s / g d$	供应方/需求方缺货因子
$v d$	需求方滞销商品残值
$P s / P d$	供应方定价/需求方定价
$D$	市场需求函数
$B$	市场基础规模
$α$	市场需求对产品价格的敏感度
$β$	市场规模系数
$ε$	市场随机需求
$n d$	需求方订单量

表2

图3

表3

参数取值"

$C s$	$C d$	$g s$	$g d$	$v d$	$α$	$B$	$λ$	$η$
7	3	3	5	6	-5	1000	0.2	0.01

表3

图4

图5

图6

图7

图8

图9

参考文献 29

[1]	江聃. 党的二十大报告擎画高质量发展新篇章［N］. 证券时报， 2022-10-27（A01）.
	Jiang D. The 20th CPC National Congress report charts a new chapter in high-quality development［N］. Securities Times， 2022-10-27（A01）.
[2]	陶锋，王欣然，徐扬，等. 数字化转型、产业链供应链韧性与企业生产率［J］. 中国工业经济， 2023（5）： 118-136.
	Tao F， Wang X R， Xu Y， et al. Digital transformation， resilience of industrial chain and supply chain， and enterprise productivity［J］. China Industrial Economics， 2023（5）： 118-136.
[3]	李燕. 在加快构建新发展格局中提高我国产业链供应链韧性和安全水平［J］. 经济纵横， 2023（11）： 51-58.
	Li Y. Improving the resilience and security of China’s industrial chain supply chain in the context of building the new development paradigm［J］. Economic Review Journal， 2023（11）： 51-58.
[4]	李伯虎，张霖，王时龙，等. 云制造——面向服务的网络化制造新模式［J］. 计算机集成制造系统， 2010， 16（1）： 1-7+16.
	Li B H， Zhang L， Wang S L， et al. Cloud manufacturing： A new service-oriented networked manufacturing model［J］. Computer Integrated Manufacturing Systems， 2010， 16（1）： 1-7+16.
[5]	晏鹏宇，杨柳，车阿大. 共享制造平台供需匹配与调度研究综述［J］. 系统工程理论与实践， 2022， 42（3）： 811-832.
	Yan P Y， Yang L， Che A D. Review of supply-demand matching and scheduling in shared manufacturing［J］. Systems Engineering —Theory & Practice， 2022， 42（3）： 811-832.
[6]	Tao F， Zhang L， Liu Y， et al. Manufacturing service management in cloud manufacturing： Overview and future research directions［J］. Journal of Manufacturing Science and Engineering， 2015， 137（4）： 040912.
[7]	刘志峰，陈伟，杨聪彬，等. 基于数字孪生的零件智能制造车间调度云平台［J］. 计算机集成制造系统， 2019， 25（6）： 1444-1453.
	Liu Z F， Chen W， Yang C B， et al. Intelligent manufacturing workshop dispatching cloud platform based on digital twins［J］. Computer Integrated Manufacturing Systems， 2019， 25（6）： 1444-1453.
[8]	戴培超，张容嘉. 供应链韧性研究前沿、热点和演化分析［J］. 商业经济研究， 2023（17）： 5-8.
	Dai P C， Zhang R J. Frontier and hotspot tendency analysis of supply chain resilience［J］. Journal of Commercial Economics， 2023（17）： 5-8.
[9]	刘馨忆. 市场扰动下多级供应链的联合契约协调策略研究［D］. 秦皇岛：燕山大学， 2016.
	Liu X Y. Research on combined contract coordination strategy of multistage supply chain under the market disturbance［D］. Qinhuangdao： Yanshan University， 2016.
[10]	于辉，陈剑，于刚. 批发价契约下的供应链应对突发事件［J］. 系统工程理论与实践， 2006， 26（8）： 33-41.
	Yu H， Chen J， Yu G. Managing wholesale price contract in the supply chain under disruptions［J］. Systems Engineering-Theory & Practice， 2006， 26（8）： 33-41.
[11]	肖迪，潘可文. 基于收益共享契约的供应链质量控制与协调机制［J］. 中国管理科学， 2012， 20（4）： 67-73.
	Xiao D， Pan K W. Quality control and coordination mechanism in supply chain based on revenue sharing contract［J］. Chinese Journal of Management Science， 2012， 20（4）： 67-73.
[12]	刘浪，史文强，冯良清. 多因素扰动情景下应急数量弹性契约的供应链协调［J］. 中国管理科学， 2016， 24（7）： 163-176.
	Liu L， Shi W Q， Feng L Q. Supply chain coordination with quantity flexibility contract under the scene of multi-factor disturbance［J］. Chinese Journal of Management Science， 2016， 24（7）： 163-176.
[13]	于辉，陈剑，于刚. 回购契约下供应链对突发事件的协调应对［J］. 系统工程理论与实践， 2005， 25（8）： 38-43.
	Yu H， Chen J， Yu G. Supply chain coordination under disruptions with buy back contract［J］. Systems Engineering-Theory & Practice， 2005， 25（8）： 38-43.
[14]	Gheidar-kheljani J， Halat K. Developing a resilient supply chain in complex product systems through investment in reliability and cooperative contracts［J］. RAIRO-Operations Research， 2024， 58（1）： 79-102.
[15]	Wang W， Xue K， Sun X. Cost sharing in the prevention of supply chain disruption［J］. Mathematical Problems in Engineering， 2017， 2017： 7843465.
[16]	赵友宝，任翠真，饶卫振. 云制造环境下客户协作的成本分摊问题［J］. 计算机集成制造系统， 2021， 27（10）： 3004-3013.
	Zhao Y B， Ren C Z， Rao W Z. Cost allocation of customer collaboration in cloud manufacturing environment［J］. Computer Integrated Manufacturing Systems， 2021， 27（10）： 3004-3013.
[17]	郑小雪，刘志，李登峰，等. 基于多选择目标规划方法的生产者责任组织成本分摊合作博弈研究［J］. 系统工程理论与实践， 2021， 41（10）： 2512-2523.
	Zheng X X， Liu Z， Li D F， et al. Research on cooperative game for cost sharing of producer responsibility organization based on multi-choice goal programming method［J］. Systems Engineering —Theory & Practice， 2021， 41（10）： 2512-2523.
[18]	Ho W， Zheng T， Yildiz H， et al. Supply chain risk management： A literature review［J］. International Journal of Production Research， 2015， 53（16）： 5031-5069.
[19]	Katsaliaki K， Galetsi P， Kumar S. Supply chain disruptions and resilience： A major review and future research agenda［J］. Annals of Operations Research， 2022， 319（1）： 965-1002.
[20]	谢畅，马弘. 风险冲击与产业链供应链重构研究前沿与展望［J］. 当代经济管理， 2024， 46（8）： 53-63.
	Xie C， Ma H. Fronts and prospects of research on risk shocks， industrial chain and supply chain restructuring［J］. Contemporary Economic Management， 2024， 46（8）： 53-63.
[21]	高新勤，原欣，朱斌斌，等. 基于合作博弈的制造联盟利益分配方法［J］. 计算机集成制造系统， 2018， 24（10）： 2575-2583.
	Gao X Q， Yuan X， Zhu B B， et al. Benefit allocation method of manufacturing alliance based on cooperative game［J］. Computer Integrated Manufacturing Systems， 2018， 24（10）： 2575-2583.
[22]	Martin R. Regional economic resilience， hysteresis and recessionary shocks［J］. Journal of Economic Geography， 2012， 12（1）： 1-32.
[23]	崔鑫，李春发，周驰，等. 随机需求下生鲜电商供应链物流合作与运营决策［J］. 中国管理科学， 2024， 32（2）： 87-98.
	Cui X， Li C F， Zhou C， et al. Logistics cooperation and operations decision of fresh E-commerce supply chain considering random demand［J］. Chinese Journal of Management Science， 2024， 32（2）： 87-98.
[24]	刘广东，杨天剑，张雪梅. 生产成本扰动下的风险规避双渠道供应链定价决策［J］. 计算机集成制造系统， 2020， 26（2）： 551-564.
	Liu G D， Yang T J， Zhang X M. Pricing decisions on risk-averse dual-supply chain under production cost disruption［J］. Computer Integrated Manufacturing Systems， 2020， 26（2）： 551-564.
[25]	Hicks J R， von Stackelberg H. Marktform und gleichgewicht［J］. The Economic Journal， 1935， 45（178）： 334-336.
[26]	饶卫振，王梦涵，姜力文. 订单合并决策下云制造联盟收益分配问题［J］. 计算机集成制造系统， 2022， 28（8）： 2592-2604.
	Rao W Z， Wang M H， Jiang L W. Benefit allocation of cloud manufacturing alliance under order consolidation decision［J］. Computer Integrated Manufacturing Systems， 2022， 28（8）： 2592-2604.
[27]	李泉林，段灿，鄂成国，等. 云资源提供商的合作博弈模型与收益分配研究［J］. 运筹与管理， 2014， 23（4）： 274-279.
	Li Q L， Duan C， E C G， et al. Research on cooperative game and revenue allocation in cloud federation platform［J］. Operations Research and Management Science， 2014， 23（4）： 274-279.
[28]	陈伟，查迎春. 关于成本分摊的合作博弈方法［J］. 运筹与管理， 2004， 13（2）： 54-57.
	Chen W， Zha Y C. Cost allocation methods based on cooperative games［J］. Operations Research and Management Science， 2004， 13（2）： 54-57.
[29]	朱永光，张伍丰，王迪，等. 中国铜资源产业链供应链韧性评价［J］. 资源科学， 2023， 45（9）： 1761-1777.
	Zhu Y G， Zhang W F， Wang D， et al. Resilience evaluation of China’s copper resources industrial chain and supply chain［J］. Resources Science， 2023， 45（9）： 1761-1777.

扰动情形分类	具体表现
灾难性事件	突发且不可抗的因素
需求侧事件	需求波动、紧急订单等
供给侧事件	供应能力不足、产品召回等
物流-运输事件	运输网络中断等