第52卷第9期煤炭工程
COAL ENGINEERING Vol. 52, No. 9
doi：10. 11799/ce202009036
基于Shapley值法的煤炭产运销供应链
利润分配机制研究
高振祥\朱海民、史燕翔2
(1.中国神华国际工程有限公司，北京1_7;
2.中国矿业大学（北京）管理学院，北京100083)
摘要：搜集了山西省煤炭产运销供应链上的产、运、销三家企业的数据，通过分析各环节主 体单独经营与合作经营时的成本收益构成，运用Shapley值法计算煤炭产运销供应链各主体的利润 分配，得到以下结论：①合作经营时煤炭产、运、销利润比单独经营时分别增加了 6.34%、
17.88%、0.56%，整体收益增加6.4%，合作状态下整体收益大于单独经营时各子单位的收益之和，
同时各环节企业的收益都大于各自单独经营时获得的收益；②单独经营时，产、运、销单位的收益 占比分别是48. 69%、17.52%、33.80%，通过Shapley值法计算得到产运销供应链合理的利润分配 方案为：生产单位获得供应链整体收益的48. 65%、运输单位为19.41%、销售单位为31.94%;③ 对产运销供应链的贡献由大到小依次是煤炭生产单位、销售单位、运输单位。
关键词：Shapley值法；煤炭供应链；利润分配
中图分类号：T D-05 文献标识码：A文章编号：167卜0959(2020)09-0177-06
Profit distribution mechanism of production, transportation and
sales of coal supply chain based on Shapley value method
GAO Zhen-xiang1 , ZHU Hai-min1 , SHI Yan-xiang2
(1. Shenhua International Engineering Co. , Ltd. , B eijing 100007, C hina;
2. China University of M ining and Technology ( B e ijin g) , B e ijing100083, C hina)
Abstract：The data of a coal production enterprise, a coal transportation enterprise and a coal sales
in Shanxi Province is collected, the cost-benefit composition is analyzed for the individual and cooperative operation of each link subject, and Shapley value method is used to calculate the profit distribution of each subject in the coal production, transportation and marketing, and the following conclusions are obtained ：①The profit of coal production，transportation and sales enterprises in cooperative operation is increased by 6. 34%, 17. 88% and 0. 56% respectively compared with that in separate operation, and the overall income is increased by 6.4%.②When operating independently, the revenues of production, transportation and sales enterprises account for 48. 69%，17. 52% and 33. 80% respectively. The reasonable profit distribution plan of the production, transportation and sales calculated by Shapley value method are 48. 65%, 19.41% and 31.94%, respectively.
®Coal production enterprise *s contribution to the supply chain is the largest, followed by and sales enterprise and transportation enterprise.
Keywords：Shapley value method；coal supply chain；profit distribution
收稿日期：2020-05-16
作者简介：高振祥（1970—），男，陕西神木人，经济管理硕士，会计师，中国神华国际工程有限公司总会计师，研究方 向：企业内部管控和价值创造的因果关系，E-mail: **********************。
通讯作者：史燕翔（1995—)，女，江苏常州人，硕士，研究方向：管理会计，E-mail: *****************。
引用格式：高振祥，朱海民，史燕翔.基于Shapley值法的煤炭产运销供应链利润分配机制研究[J].煤炭工程，2020, 52(9)：177-182.
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工程管理煤炭工程2020年第9期
能源是人类赖以生存的物质基础。煤炭作为我
国的主体能源，自改革开放以来，随着中国工业化 和城镇化进程的加快，煤炭的需求也在快速增长, 2012年的销量达到了 40. 2亿吨标准煤，年均增长率 高达9%，大量的市场需求使得煤炭企业运营模式较 为单一。2012年以来，随着经济发展速度放缓和产 业结构调整，煤炭消费的增长速度也大幅下降，煤 炭行业出现供需失衡矛盾、煤价也大幅下跌。如何 在煤炭行业下行的背景下，改变单一的运营模式、提高企业利润成为亟待解决的重要问题。由于仅靠 自身资源难以应对激烈的市场竞争，因此煤炭企业 必须向外部寻求资源、开展供应链合作运营模式,
将单个企业之间的竞争转变为供应链之间的竞争W。煤炭产、运、销一体化是常见的供应链合作方式,
虽然一些煤炭企业参与了产运销供应链合作，通过 信息、资源共享等多种协同措施降低了交易费用，并分散了风险，但是如何对参与供应链合作的产、运、销企业进行合理的利润分配又成为困扰企业的 难题。因此，本文对煤炭产运销供应链中企业的利 润分配机制进行研究，以期为推动煤炭企业之间的 合作、提高供应链各环节的运转效率和提高煤炭行 业利润提供参考借鉴。
关于利润分配的相关研究，学者根据不同行业 供应链的特点选用不同的利润分配方法。李洋和刘 柄含等人[2]利用Stackelberg法对由制造商、分销商、零售商组成的三级供应链总收益进行二次分配，并 给出产品定价策略；杨怀珍等人[3]、邹勇[4]对于由 供应商、第三方物流与制造商联组成的供应链上游 段V M I&T P L模式，基于收益共享契约的视角，分别 利用不对称N A S H谈判法和最大熵值法建立
V M I&T P L模式的利益分配机制；刘家财和李登峰[5]基于供应链上各企业的整体满意度最优，利用模糊
合作对策理论与方法对供应链信息共享的利益进行 分配；王雪W考虑企业的核心能力对联盟总利润的
影响，利用核心、核仁和S H A P L Y值法对联盟提出 了更公平的利益分配改进方案；黎楓和李广霞[7]建 立了收益共享契约下煤炭供应链利益分配模型，运 用成本分担契约，解决多个供应商之间的利益分配 问题；李治和胡志全[8]、张英等人^分别运用Shapley值法对奶牛产业链和制造联盟合作收益进行 分配；杨怀珍等人[1<)]引人风险承担、努力程度和资金投人3个修正因素对Shapley值法进行改进，并运
用T O P S I S法确定修正系数，对农超对接供应链进行 利益分配。还有学者对供应链利益分配的影响因素 进行了分析，白晓娟和贺云飞n1]认为供应链的利润 分配影响因素主要在投人因素、贡献程度、承担风 险三个方面；江书军[12]认为应当在煤炭供应链利润 分配研究中重点关注生产成本、贡献度、位置因素 和创新能力等影响利润分配的因素来推动煤炭企业 供应链的协调和稳定发展；张慧和高竹莲[13]在 Shapley值法的基础之上，综合考虑技术创新、合作 积极性、风险三个因素对煤炭利益分配的激励作用，为煤炭生产、流通、消耗企业供应链利润分配机制 提出了改进方案。
根据上述文献综述可知，对于煤炭供应链，已有文献主要集中于分析利润分配的影响因素和煤电 供应链利润分配机制，但目前还没有文献对煤炭产 运销的利润分配机制进行研究。煤炭产运销联盟通 过各环节信息和资源的合理配置以获取更高的收益，所以考虑到各成员对合作联盟的贡献程度的Shapley 值法很适合煤炭产运销供应链的利润分配机制研究。
因此，本文以煤炭产运销供应链为研究对象，利用产、运、销企业的年报数据，分析供应链上各 经济主体的成本收益和价值增值情况，然后利用 Shapley值方法，给出供应链中各经济主体的利润分 配方案，并提出促进供应链发展的政策建议，以期 构建互惠共赢的煤炭产运销供应链合作模式，推动 供应链合作的稳定性。
1研究方法与数据来源
1.1研究方法
Shapley值是衡量联盟中的成员按各自对联盟总 体收益的贡献率来分配收益的一个概率值。当联盟 中各成员的利益活动互不对抗，合作中人数的增加 不会引起收益的减少，此时全体成员的合作将会带 来最大收益，这种最大收益分配方案即可用Shapley 值法来衡量[14]。其定义如下：
设集合表示n个人组成的联盟，对任意子集，存在实函数满足：
v((p) =〇(1) t;(i,U s2) &+ v(s2),D S2=(p(2)
其中，s表示/中可能形成的任意一个联盟，特
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2020年第9期煤炭工程工程管理
征函数表示联盟s在联盟中因互动而获得的最
大收益。意为不合作无收益，表示合作收益大于各
自收益的简单加总，成员活动为非对抗性。设为n
人从！;(/)得到的分配，满足：
n
I
»•= 1
(3)
x( ^v(i),i = l,2, 3, ---n(4)
在联盟S中第〖名成员获得的利润分配大小可
表示为：
xi =X I*I)~v(s\i)] 's i
UI)(n -U|) ( |^[- 1) !
n\(5)
(6)
其中，s(i)是集合/中包含成员i的所有子集，|s|是s中元素个数，《；(h l)是加权因子，是子 集s的收益，为子集s中除去合作伙伴；后可 取的收益。
U；(U I)可以作为成员i在联盟S的贡献《〇)-!；G|i)不同合作状态下的成本收益的一个加权因子。因此，成员i'对他可能参与的所有联盟所作贡献的 加权平均值（也称为期望值）就是Shapley值。
1.2数据来源
山西省是我国重要的煤炭生产、调出和转化区 域，山西的煤炭资源储量大、分布广、品种全，建 国至2018年底，山西省累计生产原煤190亿t，占全国800亿t累计产量的1/4左右。本文的研究对象 是煤炭产运销供应链，通过运用Shapley值法的模型 对各主体单独经营和不同合作经营情况供应链整体 的收益情况进行测算，可以得到充分考虑各环节贡 献度的利润分配方案，因此本文分别选取山西省煤 炭产运销供应链各环节上较为代表性的生产企业A、运输企业B和销售企业C，通过搜集并整理相关数 据进行实证研究，验证此方法的可行性。
本文研究需要的数据主要包括生产单位、运输 单位、销售单位三个方面。煤炭生产单位方面，煤 炭生产成本包括原材料、人工成本、燃料及动力、折旧费、提取的维简费、安全费等；运输单位方面，铁路
运输成本包括材料成本、电力及燃料，人工成 本、货运服务费、货车使用费、折旧及摊销、其他 成本等；销售单位方面，销售单位的煤炭购买成本 为生产单位的煤炭售价。三家单位日常经营成本通 过对各单位期间费用分摊到每吨煤炭的金额计算。对于运输、采购的信息搜寻成本，从各单位年报中 销售费用中的广告宣传费得到。以上数据通过查阅 各企业2018年的年报得到。
2结果与分析
2.1产运销各环节成本收益分析
根据查询生产单位和运输单位的年报得到每单 位煤炭的生产成本及运输成本构成见表1、表2。
表1每单位煤炭的生产成本
成本项目金额/(元•r1)
材料成本18.38
人工成本30. 69
电力成本8.47
折旧费12. 19
提取的井巷工程费 2. 94
提取的维简费7.41
提取的安全费17.65
其他成本96.70
生产成本合计187.03
表2每单位煤炭的运输成本
成本项目金额/(元.)
人工成本20.67
折旧费8. 37
电力及燃料 4.01
货运服务费18.51
货车使用费 4.53
材料成本 1.87
修理成本 1.55
其他成本0.51
运输成本合计60. 02
各单位单独经营时的成本除了生产单位的煤炭 生产成本、运输单位的运输成本、销售单位的煤炭 采购成本还包括企业经营管理中的经营成本，因此 各单位的收益为销售商品或提供服务获得的收人减 去生产及经营过程中的各项成本费用。通过计算得 到产运销供应链上各主体单独经营时的成本收益情 况见表3。
表3单独经营时各单位成本收益情况表（元/t)
生产单位运输单位销售单位成本187.0360. 02405. 83经营成本130.43 1.3691.32信息搜寻成本0. 190. 0080. 18
铁路运输成本65.65— 1. 12收入405. 8393. 18558. 50
收益88.3831.8061.35
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工程管理煤炭工程
2020年第9期
当煤炭生产单位A 单独经营时，收益为销售收人 减去煤炭生产成本与经营成本之和，为88. 38 7^1。 当运输单位B 单独经营时，收益为收人减运输成本和 经营成本之和，为31. 80元/t 。销售单位C 单独经营 时，购买煤炭的成本为生产单位的收人405. 83元/t ， 销售收入按照动力煤全年均价558. 5元/t 计算，收益 为销售收人减去购买煤炭成本和新增经营成本之和， 为61. 35元/t 。产运销各单位的利润分别占总收益的 48. 69%、17. 52%、33. 80%。
在合作状态下，联盟整体的成本收益有所变化。 由于在煤炭产运销供应链中，各单位通过建立稳定 的供应链合作关系，可以降低各环节相互信息搜寻 等交易成本。煤炭市场具有需求必要性、购买渠道 多
等特点，因此煤炭生产企业与销售企业间的宣传、 建立合作关系所发生的费用也就相应更高，而受生 产单位所处地理位置等因素影响，运输单位与生产 单位、销售单位的关系相较稳定一些。因此，本文 假定生产单位、销售单位之间的信息搜寻成本占报 表中广告宣传费等营销费用的70%，分别与运输单 位的信息搜寻成本占30%。根据表3，当生产单位与 运输单位合作时，减少了相互的信息搜寻成本约为 0. 06元/t 。根据对生产单位相关信息和数据的调查发 现，生产单位承担的运输费用主要包括铁路运输费 用、公路运输费、船舶、港口费等，该生产单位的交 货方式有到场交货、直达煤车板交货、下水煤离岸交 货、港口煤场交货等方式，其中最主要的直达煤板 车、到场交货方式主要通过铁路运输。因此本文假设 生产单位铁路运输成本占运输费用的50%，生产单位 原先的铁路运输成本按铁路运输单位的基准运价 0. 10元/(t • k m )计算，节约了 10. 88元/t 。当生产单 位与销售单位合作时，减少相互的信息搜寻成本约为 0.26元/t 。当运输单位与销售单位合作时，销售单位 的铁路运输成本按铁路运输单位的基准运价〇. 10元/
(t . k m )计算，节约了 0.37元/t ，同时减少相互的信
息搜寻成本约为〇. 058元/t 。2.2产运销供应链利润分配测算 2.2.1不同合作状态下的成本收益
1) 煤炭生产单位、运输单位、销售单位单独经
营时的收益分别为88.38元/t 、31.80元/t 、61.35
元/t 。
2)
当煤炭生产单位和铁路运输单位合作而销售单位不参与合作时，降低了生产单位以及铁路运输 单位相互的运输信息搜寻成本，同时减少了生产单 位内部铁路运输的成本，此时合作收益为生产、运 输单位单独经营的收益和（120. 18元）+生产单位节 约的运输成本（10. 88元）+节约的信息搜寻成本 (0.06元）=131. 12(元/t )；当生产单位和销售单位 合作而铁路运输单位不参与合作时，降低了采购时 的交易成本和煤炭采购的信息搜寻成本，此时的合 作收益为煤炭销售收人（558. 50元）-煤炭生产成本 (187.03元）和生产单位与销售单位的经营成本 (91. 32+130. 43元）+节约的信息搜寻成本（0. 26元） =149. 98(元/t )；当运输单位和销售单位合作时， 降低了销售单位的铁路运输部分成本以及运输信息 搜寻成本和相关交易费用，此时的合作收益为运输 单位和销售单位单独经营收益和（93. 15元）+销售单 位合作节约运输成本（0.37元）+节约的信息搜寻成
本（0. 058 元）=93.58(元/t )。
3)当生产单位、铁路运输单位和销售单位共同 参与合作经营时，合作收益为煤炭销售收人与运输 收人之和（651. 68元）-生产单位总成本（317. 45元） -运输单位总成本（61. 37元）-销售单位新增经营成 本(91. 32元）+节约的运输成本（11. 25元）+节约的 信息搜寻成本(〇. 38元)=193. 15(元/t)D
得到三家企业单独经营及不同合作状态下的收 益情况见表4。
表4
各单位单独经营与合作经营收益状况
元/t
部门生产单位
运输单位
销售单位
生产单位88. 38131. 12149.98运输单位131.1231.8093.58销售单位
149.98
93.58
61.35
2. 2. 2 Shapley 值计算
将上述计算得到的数据带入Shapley 模型，分别 得出生产单位、运输单位和销售单位的收益情况见 表5—表7。
通过Shapley 值模型的计算得到在供应链上各单 位的利润分配情况如下：
生产单位收益7?生产雖（〃）=29.46+16. 55 +14. 77 + 33. 19 = 93. 98 (元/t )
运
输
单
位
收
益
10.60 + 7. 12 + 5. 37 +
14.39
= 37.49(^5/1)180
2020年第9期煤炭工程工程管理
销售单位收益 7/_轉（1；)= 20.45+10.27+10.30+
20. 68 = 61.69(7C/t)
Shapley值计算结果见表8。
表5不同合作状态下的生产单位收益元/t
项目生产生产+
运输
生产+
销售
生产■运
输+销售
v(s)88.38131. 12149.98193. 15
v(s 1i)031.8061.3593. 58 t;( s) - l>( 5 1i)88.3899.3288. 6399.58
15 11223
u;( 1s 1)1/31/61/61/3
M；( 15 1)
[v(s)-v(s\ i)]
29.4616.5514.7733. 19
表6不同合作状态下的运输单位收益元/t
项目运输运输+
生产
运输+
销售
运输+生
产+销售
v(s)31.80131. 1293.58193. 15
t;(s 1i)088.3861.3561.35 t;(s) - t;(s 1i)31.8042. 7532.2343. 17
15 11223
U>(15 1)1/31/61/61/3
M；( 15 1)
[v(s)-v(s 1i)]
10.607. 12 5.3714. 39
表7不同合作状态下的销售单位收益(T t/t)
项目销售销售+销售+销售+生生产运输产+运输
v(s)61.35149. 9893.58193. 15 t;(5 1i)088.3831. 80131. 12 l；( s) - v(5 1i)61.3561.6061.7862.03
15 11223
M；( 1S 1)1/31/61/61/3 M；( 15 1)
[v(s)-v(s 1i)]
20. 4510.2710.3020.68
表8Shapley值计算结果
单独经合作利 部门营收益润分配
/(元•t_l)/(元•t_l)增长
比例
/%
史文翔计算前
占比
/%
计算后
占比
/%
生产单位88.3893.98 6. 3448. 6948.65
运输单位31. 8037.4917.8817. 5219.41
销售单位61.3561.690. 5633. 8031.94
通过表8可以看出：
1)煤炭产运销合作的情况下的整体收益大于单 独经营时各子单位的收益之和，同时各环节企业的收益都大于各自单独经营时获得的收益，说明对于
产运销供应链合作的运营模式来说，可以做到供应
链整体的价值增值，也可以为各环节上的单位创造
更多价值。
2)从收益情况上看，合作状态下铁路运输单位 收益的增长比例最大，由单独经营时的31.8元/t上
涨至37. 49元/t，增加了 17.88%，说明合作运营模
式可以很好地改善运输单位的收益状况，同时也保
证了生产单位和销售单位的利润。
3)就利润分配而言，各单位单独经营时，该供 应链上生产、运输、销售单位的收益占比分别是
48. 69%、17.52%、33.80%，通过 Shapley模型计算
的产运销的收益占比分别为48. 65%、19.41%、31.94%。获利最大的是煤炭生产单位，其次是销售
单位，铁路运输单位获利最少。由于Shapley值法考
虑到各主体对煤炭供应链的贡献程度，因此生产单
位对煤炭供应链的贡献度最高，其利润分配比较合
理，同时应当增加铁路运输单位的利润分配来保证
利润分配的公平性。
通过研究煤炭产运销供应链的利润分配、建立
健全煤炭产业的利润协调机制，可以维持供应链发
展的稳定性及可靠性，充分发挥1 + 1>2的合作优
势，提升煤炭企业经济效益和行业竞争力，促进我
国煤炭资源产业的长期健康发展。
3结论与建议
本文搜集山西省煤炭产运销供应链上的产、运、
销三家企业的数据，通过分析各环节主体单独经营
与合作经营时的成本收益构成，运用Shapley值法计
算了煤炭产运销供应链各主体的利润分配，得到以
下结论：①合作经营时煤炭产、运、销利润比单独
经营时分别增加了 6.34%、17.88%、0.56%，整体
收益增加6.4%，合作状态下整体收益大于单独经营
时各子单位的收益之和，同时各环节企业的收益都
大于各自单独经营时获得的收益；②单独经营时，产、运、销单位的收益占比分别是48. 69%、17.52%、33. 80%，通过Shapley值法计算得到产运
销供应链合理的利润分配方案为：生产单位获得供
应链整体收益的48_ 65%、运输单位为19.41%、销
售单位为31. 94%;③对产运销供应链的贡献由大到
小依次是煤炭生产单位、销售单位、运输单位。
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