摘要：针对云服务供应链中既存在策略选择又存在收益分配的问题，本文用非合作-合作两型博弈分析了由一个云应用开发商和三个云服务运营商组成的两级云服务供应链的合作与技术创新问题。用非合作博弈分析了供应链成员的策略选择问题；在合作博弈阶段，对于联盟缺失的合作博弈，Shapley值会出现偏离合理的分配，且使得分配不能达到有效和公平，本文采用合作博弈的宗系解分配成员所得收益。研究结果表明，宗系解更适合联盟缺失的合作博弈，使收益分配更公平合理，更符合实际情况。对于云服务供应链的策略选择问题，在不考虑下游运营商技术创新时，上游开发商会选择实力较强的运营商组合进行合作，且只有在贴标签成本较低时，才会选择贴标签以增加分配收益；而在考虑下游运营商技术创新时，下游实力较差的运营商只有在其创新收益高于实力较强的运营商时才有可能与开发商合作，且只有参与合作的运营商会选择技术创新。研究结论将为两级云服务供应链成员的策略选择及利益分配提供可操作性的建议。

一、研究背景与意义

随着云计算理论和技术的高速发展，以云服务、人工智能、大数据和物联网等价值载体为核心的服务型平台和环境成为新兴市场运营的重要背景。作为新供应链环境下供应关系研究热点的云服务供应链，不仅具有按照需求支付的低投入、敏捷性、扩展性强、智能化、可靠性强、低库存等特征，而且是一种变革式的商业服务模式，也是传统供应链向现代服务供应链发展的关键衔接点。近年来，已有大量文献采用博弈论对云服务供应链成员间的交互影响进行了研究，并取得了一些成果。其一，基于非合作博弈分析了云计算中确定资源管理方案和任务分配机制的问题。其二，基于合作博弈探讨了云计算中的资源和利益分配问题。然而，在云服务供应链中竞争与合作往往同时存在。如在云应用开发商和云服务运营商组成的两级云服务供应链中，供应链成员之间的合作可以增加供应链总收益，这涉及到合作之后的收益分配。此外，开发商进行贴专利标签或运营商进行技术创新等策略会提高供应链的整体效益，所以在云服务供应链中还存在开发商和运营商的策略选择问题。云服务供应链中存在的收益分配问题实质是一类合作博弈，策略选择实际上是非合作博弈问题。

2018年，鲁馨蔓等用两型博弈研究了云服务供应链中技术创新决策问题和收益分配。其中在合作阶段是用Shapley值对开发商和运营商的收益进行分配。然而，采用Shapley值进行分配时，要求所有子联盟的收益值都存在，而在已有云服务供应链的收益分配问题中，由于限制开发商只能选择一个运营商，并且运营商之间也不能合作，即一些子联盟不会形成。王先甲等提出部分联盟函数特征值缺失是供应链收益分配值得考虑的一个重要因素。鲁馨蔓等的研究中将这些子联盟的特征值记为0，并用Shapley值计算，这样会使Shapley值偏离合理的分配。当考虑下游运营商进行技术创新策略时，用Shapley值进行收益分配会使整个供应链的成本因未参与合作的运营商的技术创新而增加，这显然是不合理的。因此，对于云服务供应链这种收益分配问题采用Shapley值偏离合理的分配，且使得分配不能达到有效和公平。而对于Shapley值的不足，胡石清提出的宗系解可解决因Shapley值不满足个体理性，以及部分联盟特征值缺失而造成分配偏差的问题。部分联盟特征值缺失是供应链收益分配值得考虑的一个重要因素。因宗系解的计算只需考虑一些联盟的Pareto改进过程，而不需要所有的子联盟参与其中，故那些无法形成的联盟，可作为无效联盟。因此，对于云服务供应链中开发商和运营商的收益分配中存在子联盟特征值缺失的问题，在合作阶段采用宗系解进行分配更为合理。故本研究对于完善云服务供应链中的决策理论体系，减少由于错误决策对供应链成员带来的经济损失，增强其竞争力，提升其管理决策能力具有重要的理论意义和现实意义。

二、主要内容

本文用两型博弈模型研究了一个云应用开发商和三个云服务运营商组成的两级云服务供应链中合作与技术创新问题。其中开发商向运营商提供同质云应用产品，受市场需求和开发商本身规模以及保密协议等影响，开发商只能给其中两家运营商提供产品。
其中云服务供应链中的博弈分为如下两个阶段：

(1) 第一阶段，称为非合作阶段。此阶段是开发商和运营商的策略选择。供应链中的每个成员确定其策略，形成策略局势s。即开发商选择是否贴标签，运营商选择是否投入资金进行技术创新。

(2) 第二阶段，称为合作阶段。此阶段确定合作的开发商和运营商，并分配利益。根据由策略局势s和开发商与运营商之间的市场地位确定第二阶段的合作博弈，用宗系解将收益分配给供应链中成员。

首先，本文通过分析开发商的策略选择和其信心指数之间的关系时，发现若云服务供应链中开发商与运营商的供应合作关系发生改变，即由一个云应用开发商和两个云服务运营商组成的云服务供应链变成由一个云应用开发商和三个云服务运营商组成的供应链时，则云应用开发商的策略选择与其信心指数的相关性较弱，且与其贴标签成本的相关性较强。从而说明开发商很难根据信心指数进行策略选择。

其次，本文用两型博弈模型探讨了只考虑云应用开发商是否选择贴专利标签以及与其合作的运营商之间的收益分配问题。图 1 为不考虑供应链中下游运营商技术创新时整个供应链的收益情况。在合作博弈阶段对宗系解和Shapley值进行比较分析。结果表明，若只考虑云应用开发商的策略选择，在合作阶段采用宗系解分配云服务供应链总收益时，不仅能确定开发商的最优策略和可以合作的运营商，且能确定每种合作发生的概率。然而若在合作阶段采用Shapley值分配供应链总收益，无论云应用开发商是否选择贴专利标签，开发商的合作对象虽然没有变化，但未参与合作的运营商却会获得供应链收益。

图 1 不考虑运营商技术创新时博弈决策树

最后，本文研究了同时将云应用开发商的贴专利标签策略和云服务运营商的技术创新策略考虑在内的策略选择和收益分配问题。图 2 是考虑供应链中下游运营商技术创新时整个供应链的收益情况。同样的我们在合作阶段分别采用宗系解和Shapley将收益分配给供应链的成员，通过比较分析得到，采用宗系解进行收益分配时云服务运营商只有在作为云应用开发商的产品供应对象时才会选择技术创新投入，未参与合作的云服务运营商既不会分配供应链的收益，且由于不会进行技术创新，也不会承担额外成本。而采用Shapley进行收益分配时无论开发商选择哪个策略，供应链形成怎样的合作联盟，各运营商均会进行技术创新，造成供应链的成本增加，且未参与合作的运营商会获得供应链收益的一部分。

图 2 运营商技术创新时的博弈决策树

特殊地，本文进一步探讨了由一个云应用开发商和两个云服务运营商构成的云服务供应链中的合作与技术创新问题，以便与鲁馨蔓等的研究进行对比分析，为云服务供应链的发展提供更有效的决策支持和管理启示。

三、主要结论

本文基于两型博弈模型研究了只考虑云应用开发商是否选择贴专利标签策略以及收益分配问题，以及同时考虑云应用开发商是否选择贴专利标签策略和云服务运营商是否选择技术创新及收益分配的问题。得到以下研究结果：

其一，在不考虑下游运营商技术创新时，上游开发商会选择实力较强的运营商组合进行合作，而且只有在贴标签成本较低时，才会选择贴专利标签以增加分配收益。

其二，在考虑下游运营商技术创新时，下游实力较差的运营商只有在其创新收益高于实力较强的运营商时才有可能与开发商合作，且只有和开发商合作的运营商会进行技术创新投入，避免了无效投入对供应链造成的成本负担。

四、边际贡献与未来拓展

本文基于两型博弈模型研究了由一个开发商和三个运营商构成的两级云服务供应链中的策略选择和收益分配问题。一方面，考虑到已有研究在合作阶段采用Shapley值分配云应用开发商和云服务运营商的收益时，出现未进行合作的运营商分配了一部分供应链的收益，且当运营商进行技术创新时整个供应链的成本因未参与合作的运营商的技术创新而增加，以及云服务供应链中存在部分联盟特征函数缺失的情况，本文在模型的合作阶段采用宗系解分配开发商和运营商的收益，得到的分配结果更符合实际，而且简化了分析和求解过程。另一方面，本文不仅考虑了一个开发商和两个运营商之间的合作与技术合作，且分析了一个开发商和三个运营商之间的策略选择和收益分配，所用的研究方法和结果更易推广至多开发商和多运营商的云服务供应链问题中。

由于本文主要讨论的是一个云应用开发商和三个云服务运营商的合作与技术创新问题，未涉及到多开发商合作选择决策与多运营商进行技术创新投资的两级供应链的策略选择及利益分配问题。在未来的研究中，可以考虑将本文研究结论和方法拓展到多开发商与多运营商合作与策略选择的两型博弈问题中。此外，本文只是将两型博弈用于研究两级云服务供应链中同时存在合作与竞争的问题，而很多实际问题也同时存在合作与竞争，如绿色供应链中的产品回收设计问题、技术创新和转载问题等，将两型博弈用于解决这些实际问题也是有待于我们进一步研究的方向。

本文摘编自《系统工程理论与实践》第41卷第7期论文《云服务供应链多人合作与技术创新决策的两型博弈模型》，点击链接下载全文：http://www.sysengi.com/CN/abstract/abstract112872.shtml

作者：南江霞、 张茂军，均是苏州科技大学商学院教授；张莉，桂林电子科技大学数学与计算机学院硕士研究生；李登峰，电子科技大学经济与管理学院教授（通讯作者）