一种云服务供应链中的风险分担方法
一种云服务供应链中的风险分担方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于云服务供应链技术领域，尤其涉及一种云服务供应链中的风险分担方 法。
【背景技术】
[0002] 随着云计算产业的迅猛发展，云服务这种全新的IT交付方式逐渐被产业界、学术 界、普通群众等所广泛认知。整个云服务环境所涉及到的参与方、服务流程等形成了一条广 泛而复杂的云服务供应链。由于云服务供应链中各层成员间的决策行为是独立的，都以自 身利益最大化为目标，不可避免地损害了供应链整体利益，也就是成员的决策目标与供应 链整体决策目标相冲突。因此，研究有效的供应链协调策略来实现云服务供应链的协调运 作，对提升云服务供应链运作效率具有重要意义。
[0003] 云服务供应链水平结构分为基础设施提供商、应用服务提供商、云服务聚合商和 用户四层，其中云服务供应链水平结构中基础设施提供商、应用服务提供商和用户最为主 要。研究有效的供应链协调策略，就是为了各成员能够从整体的角度来考虑问题，以整体利 益最大化为目标，最大程度地满足用户的云服务需求，实现信息流、资金流的协调一致。
[0004] 在为数不多的运用供应链契约来对云服务供应链进行定量研究的相关研究中， Leukel和Demirkan分别用协调策略和博弈论分析云服务供应链中成员之间的竞争绩效。李 新明建立了由一个应用服务基础设施提供商(AIP)和一个应用服务提供商(ASP)组成的二 级SaaS服务供应链，设计了合作契约保证免费试用策略下服务供应链的协调。以上尽管研 究的是SaaS服务供应链，但是采用的协调方法对云服务供应链研究起到了一定的借鉴作 用。Lingyun Wei通过研究表明，以基础设施提供商为主导的供应链中，在市场需求具有价 格敏感的情况下，数量折扣契约策略比批发价格契约更好的实现合作利润最大化。
[0005] 然而当云服务供应链采用领导者一一追随者模式时，领导者都将明显占优，领导 者AIP分享了整个供应链利润的大部分，长期以往追随者的利润空间将被严重挤压因而很 难在这种模式下生存。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种云服务供应链中的风险分担方法，用以避免现有技术方 案中云服务供应链中各层成员间的决策行为都以自身利益最大化为目标，造成成员的决策 目标与供应链整体决策目标相冲突的问题。
[0007] 为了实现上述目的，本发明技术方案如下：
[0008] -种云服务供应链中的风险分担方法，用于在包括应用服务提供商和基础设施提 供商的云服务供应链中，所述方法包括：
[0009] 根据服务能力剩余成本和机会成本及其对应的风险因子建立风险分担决策模型；
[0010] 根据集中式决策模型确定最优的应用服务提供商的订购量以及应用服务提供商 向客户提供服务能力的单位价格；
[0011] 根据应用服务提供商和基础设施提供商的利润期望，确定服务能力剩余成本和机 会成本对应的风险因子；
[0012] 根据确定了服务能力剩余成本和机会成本对应的风险因子的风险分担决策模型， 以及实际发生的整个云服务供应链利润值，进行风险分担。
[0013]进一步地，所述集中式决策模型如下：
[0014]
[001 5] 其中，JTSP为云服务供应链的整体利润，JTASP为应用服务提供商的利润期望，JT AIP为基 础设施提供商的利润期望，为服务能力剩余成本，_为机会成本，P为应用服务提供商向 客户提供服务能力的单位价格，r代表服务能力所具有的基本价值，k为服务能力不足时引 起的机会成本参数，b为市场需求波动常量，Q为一个合同期内应用服务提供商的订购量，D (P)为价格敏感的市场需求范围，d表示市场最大需求量，e为管理成本参数。
[0016] 进一步地，所述风险分担决策模型公式如下：
[0017]
[0018]
[0019 ]其中JTASP为应用服务提供商的利润期望，JTAIP为基础设施提供商的利润期望， m为机 会成本对应的风险因子，η为服务能力剩余成本对应的风险因子，w为应用服务提供商向基 础设施提供商购买计算能力的价格，Ρ为应用服务提供商向客户提供服务能力的单位价格， r代表服务能力所具有的基本价值，k为服务能力不足时引起的机会成本参数，b为市场需求 波动常量，Q为一个合同期内应用服务提供商的订购量，d表示市场最大需求量，a为市场需 求价格敏感系数，e为管理成本参数。
[0020]进一步地，所述根据服务提供商和基础设施提供商的利润期望，确定服务能力剩 余成本和机会成本对应的风险因子，包括：
[0021 ]应用服务提供商与基础设施提供商协商确定各自的利润期望；
[0022]根据应用服务提供商与基础设施提供商各自的利润期望、应用服务提供商的最优 订购量、应用服务提供商向客户提供服务能力的最优单位价格，根据如下公式计算应用服 务提供商向基础设施提供商购买计算能力的最优订购价格w:
[00231
[0024]其中，Θ为设定的折扣系数；
[0025]根据风险分担决策模型计算得到服务能力剩余成本和机会成本对应的风险因子。 [0026]本发明提出了一种云服务供应链中的风险分担方法，在云服务供应链中引入风险 分担策略，通过确定不同的风险因子来进行风险分担。能够提高供应链中的订购量，并且在 达到整体利润最大化的同时，提高供应链成员的自身利润。
【附图说明】
[0027]图1为云服务供应链结构示意图；
[0028]图2为本发明云服务供应链中的风险分担方法流程图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图和实施例对本发明技术方案做进一步详细说明，以下实施例不构成 对本发明的限定。
[0030] 本发明的总体思路是采用风险分担策略来作为基础设施提供商(AIP)和应用服务 提供商(ASP)之间的云服务供应链协调契约，通过对风险分担因子的合理取值来激励上下 游节点企业采取积极合作性的竞争方式。一方面能实现系统利润的最大化，另一方面可以 通过设置风险分担因子的合理取值，对供应链利润进行合理分配。
[0031] 如图1所示，供应链上游的基础设施提供商(AIP)向下游应用服务提供商(ASP)提 供每单位价格为w的IT基础服务能力，应用服务提供商(ASP)应用此IT计算能力向客户提供 带附加值的应用服务，每单位价格为P。在一个合约期内，应用服务提供商(ASP)向基础设施 提供商(AIP)订购Q单位计算能力，AIP的单位服务能力的成本为 C(3ASP的目标是通过决定最 优订购量Q和服务价格P取得最大利润，同时AIP通过设定价格w取得最大利润。
[0032]市场需求X是一个服从均匀分布的随机变量，受市场单位价格p的影响，其中关于 价格的市场需求函数可表示为：
[0033] D(p)=d_ap (2-1)
[0034] 其中d为最大市场需求量，a为价格敏感系数，两者满足关系:d，a>0, 1 2 p 2 0。 a 该函数表明市场需求量是关于价格的减函数，即价格越高市场需求越小。我们设定一个市 场需求波动常量b，市场需求的上下限表示为[D(p)-b，D(p)+b]，该区间可以反应市场需求 具有价格敏感的情况。模型中假设市场需求在此区间服从均匀分布，则市场需求概率密度 函数为：
[0035] (22)
[0036]出丁 商水tf」个确定性，应用服务提供商(ASP)的订购量Q存在大于市场需求和 小于市场需求的情况，所以ASP的利润期望由这两部分组成。即ASP的利润期望可表示为单 位售价P减去购买单价w的单位利润乘以订购量：
[0037]
[0038]由公式（2-1，2-2)，公式（2-3)可表示为：
[0039] Δ L；
"+LJ
[0040] 而基础设施提供商(AIP)的利润期望等于收入减去成本。这个成本分为两部分:一 是固定成本，单位计算能力价格c乘以订购量Q，表示为cQ;二是因网络容量及用户访问等引 起的管理成本，其成本费用可表示为eQ 2，e为管理成本参数，AIP利润期望如公式（2-5)所 示：
[0041] JiAip=wQ-cQ-eQ2 (2-5)
[0042] 由于市场的不确定性，ASP的订购量Q存在大于市场需求和小于市场需求的情况， 则整个供应链下有服务能力大于市场需求时的能力剩余成本或服务能力不足，不满足市 场时带来的机会成本MP，假设参数r代表服务能力所具有的基本价值，k代表市场需求不能 得到满足而造成的机会成本系数，则能力剩余成本，机会成本分别表示为：
[0043]
[0045]其中，上述公式中的参数如下表所示：
[0046]
[0047]
[0048] 表 1
[0049] 在具体阐述本实施例风险分担策略之前，先阐述现有技术的几种云服务供应链协 调契约，分别为集中式决策、无契约直接租赁和数量折扣决策：
[0050] (1)集中式决策。
[0051] 在云服务供应链集中式决策下，AIP与ASP是一个利益共同体，相当于AIP与ASP进 行了垂直一体化。整个供应链的利润期望是ASP及AIP的利润之和减去服务能力剩余成本及 服务能力不足带来的机会成本，BP :
[0052] JTSPJIASP+JTMP-JTOP-JTUP (2-8)
[0053] 根据计算可得函数：
[0054]
[0055] 假设为其最优解，此时得到的供应链整体利润的最优解可以作为之后协调效 果衡量的标准。
[0056] (2)无契约直接租赁。
[0057] 此时由离市场最近的应用服务提供商ASP承担市场风险，即承担服务能力不足时 的机会成本和服务能力大于市场需求的服务能力剩余成本。此时AIP及ASP利润期望分别表 示为：
[0058]
[0059] JiAipi=wQ-cQ-eQ2 (2-11)
[0000] (3)数量折扣决策。
[0061]为了激励应用服务提供商(ASP)增加服务能力的投入，基础设施提供商(AIP)将数 量折扣契约引入到云服务供应链协调模型中。ASP利润是供应链整体利润的一部分，假设 JTASP = 0*JTSP，其中 0 为折扣系数，〇<0<1，则 JTAIP=(1-0)*JTSP。
[0062]已知当订购量为最优订购量Q*时，在集中式决策模型下供应链整体利润最大。则 数量折扣决策是在当ASP订购量小于最优订购量Q*时，AIP不提供价格折扣；当ASP订购量大 于Q*时，AIP提供价格折扣。因此数量折扣契约能够提高供应链中的订购量，从而提高整个 供应链利润。
[0063]如图2所示，本发明实施例一种云服务供应链中的风险分担方法，包括：
[0064] 步骤S1、根据服务能力剩余成本和机会成本及其对应的风险因子建 立风险分担决 策模型。
[0065] 本发明实施例风险分担决策模型能够提高供应链中的订购量，目的是在达到整体 利润最大化的同时，提高并合理分配供应链成员的自身利润。相比集中制决策能够达到整 体利润最大化，并且相比分散式决策提高了供应链成员的自身利润。
[0066] 本实施例风险分担决策模型，即对订购量大于市场需求引起的剩余成本及不满足 市场需求引起的机会成本进行差异化处理。通过公式（2-12)描述了供应链各级的分担风 险：
[0067]
[0068] 其中m，n分别表示jtup，jtqp的风险因子，满足〇 < m，n < 1。当m= 1，η = 1时代表ASP承 担全部风险，此时ASP利润期望函数如下：
[0069] 3TASP2 = 3iASP_3i〇P_3iUP (2~13)
[0070] 当m = 0，n = 0时代表AIP承担全部风险：
[0071] JTAIP2 = 3TAIp-3T〇p-3TuP (2~14)
[0072] 以上为m，η取值在极端情况下的期望利润表达式，考虑m，η取值普通状态下情况， ASP及ΑΙΡ的利润期望函数可表示为：
[0073] 3tasp3 = JTAsp-mJTop-nJTup (2-15)
[0074] JiAiP3=wQ-cQ-eQ2-( l-m)3T〇p-( 1-η)πυρ (2-16)
[0075] 而供应链总体利润表示为：
[0076] JTSP3 = 3TASP3+3TAIP3 = 3TASP+3TAIP-3T0P-JTUP = 3TSP (2-17)
[0077] 公式(2-17)说明，风险分担策略下的云服务供应链整体期望收益等同于集中制下 的供应链整体收益，即不论以何种风险分担比例都不会存在差异，这同时也表明，风险分担 策略下数量折扣契约依然能使供应链整体利润最大化。
[0078] 根据上述公式通过计算可以得到ASP及AIP关于风险因子m，n的函数，如公式（2-18,2-19)所示：
[0079]
[0080]
[0081] 上述公式2-18和公式2-19就是本实施例风险分担利润期望模型。
[0082] 步骤S2、根据集中式决策模型确定最优的应用服务提供商的订购量以及应用服务 提供商向客户提供服务能力的单位价格。
[0083]集中式决策模型保证了供应链整体利润的最大化，在此基础上可以得到最优的应 用服务提供商的订购量Q以及应用服务提供商向客户提供服务能力的单位价格P。
[0084] 步骤S3、根据服务提供商和基础设施提供商的利润期望，确定服务能力剩余成本 和机会成本对应的风险因子。
[0085] 根据以上步骤得到的风险分担决策模型，设定一些基本的参数值来检验模型效 果。根据模型中参数变量，设定一组基本参数变量值如下：
[0086]
[0087] 表 2
[0088] 为了考虑分析风险分担因子取值的不同所引起的利润变化，设定折扣系数θ = 0.2，并且模型中应用服务提供商(ASP)向基础设施提供商(ΑΙΡ)订购的价格w等于Θ = 〇. 2时 的w*。通过设置不同的风险分担因子m，n取值来分析模型中θ = 〇.2时的协调结果，对比分析 最优订购量f，最优销售价格Ρ'订购价格w*，应用服务提供商(ASP)利润hasp，基础设施提供 商(AIP)利润π ΑΙΡ，供应链整体利润jtsp，其结果如下：
[0089] L0091J 表3
[0092] 表3在m，n不同取值下，引入风险分担策略的数量折扣契约协调，不管风险分担因 子m，n如何取值，最优订购量为ζΤ = 55.17，整体收益(3iSP)达到1028.82。并且，此时基础设施 提供商利润Ump)及应用服务提供商利润Uasp)都高于无契约协调情况下，所以引入风险分 担策略能够提高供应链中的订购量，并且在达到整体利润最大化的同时，提高并合理分配 供应链成员的自身利润。风险分担因子m，n取值只改变了基础设施提供商利润(jimp)及应用 服务提供商利润(MSP)，并不影响供应链总体利润及最优订购价格w*。同时m风险因子对供 应链双方利润分配影响较大，即当服务能力不满足市场需求时引起的机会成本对供应链中 参与者影响较大。在供应链中双方可以通过协商机会成本的风险因子m，来作为主要风险承 担的因素，而订购量大于市场需求的风险因子η作为协调过程中微调的变量。
[0093] 实验已证明最优订购量Q*和最优销售价格ρ*都不受Θ值的影响，而步骤S2中已根 据集中式决策模型确定了Q*和Ρ*的值。假设折扣系数为Θ，即ASP的利润3!视=0聊，根据公式 2-4和公式2-9，就能得到一个w关于Θ的线性函数：
[0094]
[0095] 将最优订购量Q*和最优销售价格p*代入公式2-20可得到最优订购价格w*。不管折 扣系数取值较低还是较高，都只改变折扣价格w以及AIP和ASP的利润，整体利润不变并达到 最大化。也就是说在不同折扣系数下，供应链系统整体收益是相等的，因此供应链是协调 的。
[0096] 在本实施例风险分担决策模型中，根据表3的实验数据得到的结论，无论两种风险 分担因子如何取值，都不影响最优订购量Q*、最优销售价格P*、最优订购价格w*以及供应链 整体利润的值，这些值都能够根据前面的步骤确定下来，最后将已知值代入公式2-18和公 式2-19即可确定服务能力剩余成本和机会成本对应的风险因子。两种风险分担因子的取值 可由供应链双方协商得到，目的是为了达到整体利润最大化，并且在双方之间进行可接受 的价值分配，避免出现一方分享大部分利润而另一方利润空间被挤压的情况。在协商了服 务提供商和基础设施提供商的利润期望情况下，可以确定两类风险分担因子的取值。例如 表3中：
[0097] 供应链双方进行协商，若ASP占41 . 1 %的利润，AIP占58.9 %的利润，即hasp = 422.86,31仙=605.96(最大整体利润聊取算例中的1028.82)，分别代入公式(2-18,2-19)得 至Ijm和η的值都为0.2;若ASP占25.7%的利润，AIP占74.3%的利润，同样算出3t asp和jiAIP的值 并分别代入公式(2-18,2-19)，得到!11=0.8，11 = 0.2。依此计算，风险分担因子的值就可以确 定下来了。
[0098] 步骤S4、根据确定了服务能力剩余成本和机会成本对应的风险因子的风险分担决 策模型，以及实际发生的整个云服务供应链利润值，进行风险分担。
[0099] 供应链中应用服务提供商和基础设施提供商双方允许存在一方考虑风险因子，另 一方不考虑风险因子的情况，考虑风险的一方只不过使决策行为更加理性。引入风险分担 因子的目的是在供应链整体利润达到最大化的同时，使得双方之间进行可接受的价值分 配，避免出现一方分享大部分利润而另一方利润空间被挤压的情况。在确定了风险因子后， 无论实际的销售情况如何，按照风险分担利润期望模型来进行最后的利润分配，可以实现 达到整体利润最大化的同时提高供应链成员的自身利润。
[0100] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，在不背离本发明精 神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变 形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
【主权项】
1. 一种云服务供应链中的风险分担方法，用于在包括应用服务提供商和基础设施提供 商的云服务供应链中，其特征在于，所述方法包括： 根据服务能力剩余成本和机会成本及其对应的风险因子建立风险分担决策模型； 根据集中式决策模型确定最优的应用服务提供商的订购量以及应用服务提供商向客 户提供服务能力的单位价格； 根据应用服务提供商和基础设施提供商的利润期望，确定服务能力剩余成本和机会成 本对应的风险因子； 根据确定了服务能力剩余成本和机会成本对应的风险因子的风险分担决策模型，以及 实际发生的整个云服务供应链利润值，进行风险分担。2. 根据权利要求1所述的风险分担方法，其特征在于，所述集中式决策模型如下：其中，JTSP为云服务供应链的整体利润，JTASP为应用服务提供商的利润期望，JTAIP为基础设 施提供商的利润期望，MP为服务能力剩余成本，狗A机会成本，P为应用服务提供商向客户 提供服务能力的单位价格，r代表服务能力所具有的基本价值，k为服务能力不足时引起的 机会成本参数，b为市场需求波动常量，Q为一个合同期内应用服务提供商的订购量，D(p)为 价格敏感的市场需求范围，d表示市场最大需求量，e为管理成本参数。3. 根据权利要求1所述的风险分担方法，其特征在于，所述风险分担决策模型公式如 下：其中:π ASP为应用服务提供商的利润期望，Jtaip为基础设施提供商的利润期望，m为机会成 本对应的风险因子，η为服务能力剩余成本对应的风险因子，w为应用服务提供商向基础设 施提供商购买计算能力的价格，P为应用服务提供商向客户提供服务能力的单位价格，Hf 表服务能力所具有的基本价值，k为服务能力不足时引起的机会成本参数，b为市场需求波 动常量，Q为一个合同期内应用服务提供商的订购量，d表示市场最大需求量，a为市场需求 价格敏感系数，e为管理成本参数。4.根据权利要求3所述的风险分担方法，其特征在于，所述根据服务提供商和基础设施 提供商的利润期望，确定服务能力剩余成本和机会成本对应的风险因子，包括： 应用服务提供商与基础设施提供商协商确定各自的利润期望； 根据应用服务提供商与基础设施提供商各自的利润期望、应用服务提供商的最优订购 量、应用服务提供商向客户提供服务能力的最优单位价格，根据如下公式计算应用服务提 供商向基础设施提供商购买计算能力的最优订购价格w:其中，Θ为设定的折扣系数； 根据风险分担决策模型计算得到服务能力剩余成本和机会成本对应的风险因子。
【专利摘要】本发明公开了一种云服务供应链中的风险分担方法，用于在包括应用服务提供商和基础设施提供商的云服务供应链中，先根据服务能力剩余成本和机会成本及其对应的风险因子建立风险分担决策模型；根据集中式决策模型确定最优的应用服务提供商的订购量以及应用服务提供商向客户提供服务能力的单位价格；根据应用服务提供商和基础设施提供商的利润期望，确定服务能力剩余成本和机会成本对应的风险因子；最后根据确定了服务能力剩余成本和机会成本对应的风险因子的风险分担决策模型，以及实际发生的整个云服务供应链利润值，进行风险分担。本发明风险分担方法能够在达到整体利润最大化的同时，提高并合理分配供应链成员的自身利润。
【IPC分类】G06Q10/06
【公开号】CN105488638
【申请号】CN201511023653
【发明人】宗晓杰, 张铁柱, 王昱飒
【申请人】浙江工商大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月30日
【技术领域】
[0001] 本发明属于云服务供应链技术领域，尤其涉及一种云服务供应链中的风险分担方 法。
【背景技术】
[0002] 随着云计算产业的迅猛发展，云服务这种全新的IT交付方式逐渐被产业界、学术 界、普通群众等所广泛认知。整个云服务环境所涉及到的参与方、服务流程等形成了一条广 泛而复杂的云服务供应链。由于云服务供应链中各层成员间的决策行为是独立的，都以自 身利益最大化为目标，不可避免地损害了供应链整体利益，也就是成员的决策目标与供应 链整体决策目标相冲突。因此，研究有效的供应链协调策略来实现云服务供应链的协调运 作，对提升云服务供应链运作效率具有重要意义。
[0003] 云服务供应链水平结构分为基础设施提供商、应用服务提供商、云服务聚合商和 用户四层，其中云服务供应链水平结构中基础设施提供商、应用服务提供商和用户最为主 要。研究有效的供应链协调策略，就是为了各成员能够从整体的角度来考虑问题，以整体利 益最大化为目标，最大程度地满足用户的云服务需求，实现信息流、资金流的协调一致。
[0004] 在为数不多的运用供应链契约来对云服务供应链进行定量研究的相关研究中， Leukel和Demirkan分别用协调策略和博弈论分析云服务供应链中成员之间的竞争绩效。李 新明建立了由一个应用服务基础设施提供商(AIP)和一个应用服务提供商(ASP)组成的二 级SaaS服务供应链，设计了合作契约保证免费试用策略下服务供应链的协调。以上尽管研 究的是SaaS服务供应链，但是采用的协调方法对云服务供应链研究起到了一定的借鉴作 用。Lingyun Wei通过研究表明，以基础设施提供商为主导的供应链中，在市场需求具有价 格敏感的情况下，数量折扣契约策略比批发价格契约更好的实现合作利润最大化。
[0005] 然而当云服务供应链采用领导者一一追随者模式时，领导者都将明显占优，领导 者AIP分享了整个供应链利润的大部分，长期以往追随者的利润空间将被严重挤压因而很 难在这种模式下生存。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种云服务供应链中的风险分担方法，用以避免现有技术方 案中云服务供应链中各层成员间的决策行为都以自身利益最大化为目标，造成成员的决策 目标与供应链整体决策目标相冲突的问题。
[0007] 为了实现上述目的，本发明技术方案如下：
[0008] -种云服务供应链中的风险分担方法，用于在包括应用服务提供商和基础设施提 供商的云服务供应链中，所述方法包括：
[0009] 根据服务能力剩余成本和机会成本及其对应的风险因子建立风险分担决策模型；
[0010] 根据集中式决策模型确定最优的应用服务提供商的订购量以及应用服务提供商 向客户提供服务能力的单位价格；
[0011] 根据应用服务提供商和基础设施提供商的利润期望，确定服务能力剩余成本和机 会成本对应的风险因子；
[0012] 根据确定了服务能力剩余成本和机会成本对应的风险因子的风险分担决策模型， 以及实际发生的整个云服务供应链利润值，进行风险分担。
[0013]进一步地，所述集中式决策模型如下：
[0014]
[001 5] 其中，JTSP为云服务供应链的整体利润，JTASP为应用服务提供商的利润期望，JT AIP为基 础设施提供商的利润期望，为服务能力剩余成本，_为机会成本，P为应用服务提供商向 客户提供服务能力的单位价格，r代表服务能力所具有的基本价值，k为服务能力不足时引 起的机会成本参数，b为市场需求波动常量，Q为一个合同期内应用服务提供商的订购量，D (P)为价格敏感的市场需求范围，d表示市场最大需求量，e为管理成本参数。
[0016] 进一步地，所述风险分担决策模型公式如下：
[0017]
[0018]
[0019 ]其中JTASP为应用服务提供商的利润期望，JTAIP为基础设施提供商的利润期望， m为机 会成本对应的风险因子，η为服务能力剩余成本对应的风险因子，w为应用服务提供商向基 础设施提供商购买计算能力的价格，Ρ为应用服务提供商向客户提供服务能力的单位价格， r代表服务能力所具有的基本价值，k为服务能力不足时引起的机会成本参数，b为市场需求 波动常量，Q为一个合同期内应用服务提供商的订购量，d表示市场最大需求量，a为市场需 求价格敏感系数，e为管理成本参数。
[0020]进一步地，所述根据服务提供商和基础设施提供商的利润期望，确定服务能力剩 余成本和机会成本对应的风险因子，包括：
[0021 ]应用服务提供商与基础设施提供商协商确定各自的利润期望；
[0022]根据应用服务提供商与基础设施提供商各自的利润期望、应用服务提供商的最优 订购量、应用服务提供商向客户提供服务能力的最优单位价格，根据如下公式计算应用服 务提供商向基础设施提供商购买计算能力的最优订购价格w:
[00231
[0024]其中，Θ为设定的折扣系数；
[0025]根据风险分担决策模型计算得到服务能力剩余成本和机会成本对应的风险因子。 [0026]本发明提出了一种云服务供应链中的风险分担方法，在云服务供应链中引入风险 分担策略，通过确定不同的风险因子来进行风险分担。能够提高供应链中的订购量，并且在 达到整体利润最大化的同时，提高供应链成员的自身利润。
【附图说明】
[0027]图1为云服务供应链结构示意图；
[0028]图2为本发明云服务供应链中的风险分担方法流程图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图和实施例对本发明技术方案做进一步详细说明，以下实施例不构成 对本发明的限定。
[0030] 本发明的总体思路是采用风险分担策略来作为基础设施提供商(AIP)和应用服务 提供商(ASP)之间的云服务供应链协调契约，通过对风险分担因子的合理取值来激励上下 游节点企业采取积极合作性的竞争方式。一方面能实现系统利润的最大化，另一方面可以 通过设置风险分担因子的合理取值，对供应链利润进行合理分配。
[0031] 如图1所示，供应链上游的基础设施提供商(AIP)向下游应用服务提供商(ASP)提 供每单位价格为w的IT基础服务能力，应用服务提供商(ASP)应用此IT计算能力向客户提供 带附加值的应用服务，每单位价格为P。在一个合约期内，应用服务提供商(ASP)向基础设施 提供商(AIP)订购Q单位计算能力，AIP的单位服务能力的成本为 C(3ASP的目标是通过决定最 优订购量Q和服务价格P取得最大利润，同时AIP通过设定价格w取得最大利润。
[0032]市场需求X是一个服从均匀分布的随机变量，受市场单位价格p的影响，其中关于 价格的市场需求函数可表示为：
[0033] D(p)=d_ap (2-1)
[0034] 其中d为最大市场需求量，a为价格敏感系数，两者满足关系:d，a>0, 1 2 p 2 0。 a 该函数表明市场需求量是关于价格的减函数，即价格越高市场需求越小。我们设定一个市 场需求波动常量b，市场需求的上下限表示为[D(p)-b，D(p)+b]，该区间可以反应市场需求 具有价格敏感的情况。模型中假设市场需求在此区间服从均匀分布，则市场需求概率密度 函数为：
[0035] (22)
[0036]出丁 商水tf」个确定性，应用服务提供商(ASP)的订购量Q存在大于市场需求和 小于市场需求的情况，所以ASP的利润期望由这两部分组成。即ASP的利润期望可表示为单 位售价P减去购买单价w的单位利润乘以订购量：
[0037]
[0038]由公式（2-1，2-2)，公式（2-3)可表示为：
[0039] Δ L；
"+LJ
[0040] 而基础设施提供商(AIP)的利润期望等于收入减去成本。这个成本分为两部分:一 是固定成本，单位计算能力价格c乘以订购量Q，表示为cQ;二是因网络容量及用户访问等引 起的管理成本，其成本费用可表示为eQ 2，e为管理成本参数，AIP利润期望如公式（2-5)所 示：
[0041] JiAip=wQ-cQ-eQ2 (2-5)
[0042] 由于市场的不确定性，ASP的订购量Q存在大于市场需求和小于市场需求的情况， 则整个供应链下有服务能力大于市场需求时的能力剩余成本或服务能力不足，不满足市 场时带来的机会成本MP，假设参数r代表服务能力所具有的基本价值，k代表市场需求不能 得到满足而造成的机会成本系数，则能力剩余成本，机会成本分别表示为：
[0043]
[0045]其中，上述公式中的参数如下表所示：
[0046]
[0047]
[0048] 表 1
[0049] 在具体阐述本实施例风险分担策略之前，先阐述现有技术的几种云服务供应链协 调契约，分别为集中式决策、无契约直接租赁和数量折扣决策：
[0050] (1)集中式决策。
[0051] 在云服务供应链集中式决策下，AIP与ASP是一个利益共同体，相当于AIP与ASP进 行了垂直一体化。整个供应链的利润期望是ASP及AIP的利润之和减去服务能力剩余成本及 服务能力不足带来的机会成本，BP :
[0052] JTSPJIASP+JTMP-JTOP-JTUP (2-8)
[0053] 根据计算可得函数：
[0054]
[0055] 假设为其最优解，此时得到的供应链整体利润的最优解可以作为之后协调效 果衡量的标准。
[0056] (2)无契约直接租赁。
[0057] 此时由离市场最近的应用服务提供商ASP承担市场风险，即承担服务能力不足时 的机会成本和服务能力大于市场需求的服务能力剩余成本。此时AIP及ASP利润期望分别表 示为：
[0058]
[0059] JiAipi=wQ-cQ-eQ2 (2-11)
[0000] (3)数量折扣决策。
[0061]为了激励应用服务提供商(ASP)增加服务能力的投入，基础设施提供商(AIP)将数 量折扣契约引入到云服务供应链协调模型中。ASP利润是供应链整体利润的一部分，假设 JTASP = 0*JTSP，其中 0 为折扣系数，〇<0<1，则 JTAIP=(1-0)*JTSP。
[0062]已知当订购量为最优订购量Q*时，在集中式决策模型下供应链整体利润最大。则 数量折扣决策是在当ASP订购量小于最优订购量Q*时，AIP不提供价格折扣；当ASP订购量大 于Q*时，AIP提供价格折扣。因此数量折扣契约能够提高供应链中的订购量，从而提高整个 供应链利润。
[0063]如图2所示，本发明实施例一种云服务供应链中的风险分担方法，包括：
[0064] 步骤S1、根据服务能力剩余成本和机会成本及其对应的风险因子建 立风险分担决 策模型。
[0065] 本发明实施例风险分担决策模型能够提高供应链中的订购量，目的是在达到整体 利润最大化的同时，提高并合理分配供应链成员的自身利润。相比集中制决策能够达到整 体利润最大化，并且相比分散式决策提高了供应链成员的自身利润。
[0066] 本实施例风险分担决策模型，即对订购量大于市场需求引起的剩余成本及不满足 市场需求引起的机会成本进行差异化处理。通过公式（2-12)描述了供应链各级的分担风 险：
[0067]
[0068] 其中m，n分别表示jtup，jtqp的风险因子，满足〇 < m，n < 1。当m= 1，η = 1时代表ASP承 担全部风险，此时ASP利润期望函数如下：
[0069] 3TASP2 = 3iASP_3i〇P_3iUP (2~13)
[0070] 当m = 0，n = 0时代表AIP承担全部风险：
[0071] JTAIP2 = 3TAIp-3T〇p-3TuP (2~14)
[0072] 以上为m，η取值在极端情况下的期望利润表达式，考虑m，η取值普通状态下情况， ASP及ΑΙΡ的利润期望函数可表示为：
[0073] 3tasp3 = JTAsp-mJTop-nJTup (2-15)
[0074] JiAiP3=wQ-cQ-eQ2-( l-m)3T〇p-( 1-η)πυρ (2-16)
[0075] 而供应链总体利润表示为：
[0076] JTSP3 = 3TASP3+3TAIP3 = 3TASP+3TAIP-3T0P-JTUP = 3TSP (2-17)
[0077] 公式(2-17)说明，风险分担策略下的云服务供应链整体期望收益等同于集中制下 的供应链整体收益，即不论以何种风险分担比例都不会存在差异，这同时也表明，风险分担 策略下数量折扣契约依然能使供应链整体利润最大化。
[0078] 根据上述公式通过计算可以得到ASP及AIP关于风险因子m，n的函数，如公式（2-18,2-19)所示：
[0079]
[0080]
[0081] 上述公式2-18和公式2-19就是本实施例风险分担利润期望模型。
[0082] 步骤S2、根据集中式决策模型确定最优的应用服务提供商的订购量以及应用服务 提供商向客户提供服务能力的单位价格。
[0083]集中式决策模型保证了供应链整体利润的最大化，在此基础上可以得到最优的应 用服务提供商的订购量Q以及应用服务提供商向客户提供服务能力的单位价格P。
[0084] 步骤S3、根据服务提供商和基础设施提供商的利润期望，确定服务能力剩余成本 和机会成本对应的风险因子。
[0085] 根据以上步骤得到的风险分担决策模型，设定一些基本的参数值来检验模型效 果。根据模型中参数变量，设定一组基本参数变量值如下：
[0086]
[0087] 表 2
[0088] 为了考虑分析风险分担因子取值的不同所引起的利润变化，设定折扣系数θ = 0.2，并且模型中应用服务提供商(ASP)向基础设施提供商(ΑΙΡ)订购的价格w等于Θ = 〇. 2时 的w*。通过设置不同的风险分担因子m，n取值来分析模型中θ = 〇.2时的协调结果，对比分析 最优订购量f，最优销售价格Ρ'订购价格w*，应用服务提供商(ASP)利润hasp，基础设施提供 商(AIP)利润π ΑΙΡ，供应链整体利润jtsp，其结果如下：
[0089] L0091J 表3
[0092] 表3在m，n不同取值下，引入风险分担策略的数量折扣契约协调，不管风险分担因 子m，n如何取值，最优订购量为ζΤ = 55.17，整体收益(3iSP)达到1028.82。并且，此时基础设施 提供商利润Ump)及应用服务提供商利润Uasp)都高于无契约协调情况下，所以引入风险分 担策略能够提高供应链中的订购量，并且在达到整体利润最大化的同时，提高并合理分配 供应链成员的自身利润。风险分担因子m，n取值只改变了基础设施提供商利润(jimp)及应用 服务提供商利润(MSP)，并不影响供应链总体利润及最优订购价格w*。同时m风险因子对供 应链双方利润分配影响较大，即当服务能力不满足市场需求时引起的机会成本对供应链中 参与者影响较大。在供应链中双方可以通过协商机会成本的风险因子m，来作为主要风险承 担的因素，而订购量大于市场需求的风险因子η作为协调过程中微调的变量。
[0093] 实验已证明最优订购量Q*和最优销售价格ρ*都不受Θ值的影响，而步骤S2中已根 据集中式决策模型确定了Q*和Ρ*的值。假设折扣系数为Θ，即ASP的利润3!视=0聊，根据公式 2-4和公式2-9，就能得到一个w关于Θ的线性函数：
[0094]
[0095] 将最优订购量Q*和最优销售价格p*代入公式2-20可得到最优订购价格w*。不管折 扣系数取值较低还是较高，都只改变折扣价格w以及AIP和ASP的利润，整体利润不变并达到 最大化。也就是说在不同折扣系数下，供应链系统整体收益是相等的，因此供应链是协调 的。
[0096] 在本实施例风险分担决策模型中，根据表3的实验数据得到的结论，无论两种风险 分担因子如何取值，都不影响最优订购量Q*、最优销售价格P*、最优订购价格w*以及供应链 整体利润的值，这些值都能够根据前面的步骤确定下来，最后将已知值代入公式2-18和公 式2-19即可确定服务能力剩余成本和机会成本对应的风险因子。两种风险分担因子的取值 可由供应链双方协商得到，目的是为了达到整体利润最大化，并且在双方之间进行可接受 的价值分配，避免出现一方分享大部分利润而另一方利润空间被挤压的情况。在协商了服 务提供商和基础设施提供商的利润期望情况下，可以确定两类风险分担因子的取值。例如 表3中：
[0097] 供应链双方进行协商，若ASP占41 . 1 %的利润，AIP占58.9 %的利润，即hasp = 422.86,31仙=605.96(最大整体利润聊取算例中的1028.82)，分别代入公式(2-18,2-19)得 至Ijm和η的值都为0.2;若ASP占25.7%的利润，AIP占74.3%的利润，同样算出3t asp和jiAIP的值 并分别代入公式(2-18,2-19)，得到!11=0.8，11 = 0.2。依此计算，风险分担因子的值就可以确 定下来了。
[0098] 步骤S4、根据确定了服务能力剩余成本和机会成本对应的风险因子的风险分担决 策模型，以及实际发生的整个云服务供应链利润值，进行风险分担。
[0099] 供应链中应用服务提供商和基础设施提供商双方允许存在一方考虑风险因子，另 一方不考虑风险因子的情况，考虑风险的一方只不过使决策行为更加理性。引入风险分担 因子的目的是在供应链整体利润达到最大化的同时，使得双方之间进行可接受的价值分 配，避免出现一方分享大部分利润而另一方利润空间被挤压的情况。在确定了风险因子后， 无论实际的销售情况如何，按照风险分担利润期望模型来进行最后的利润分配，可以实现 达到整体利润最大化的同时提高供应链成员的自身利润。
[0100] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，在不背离本发明精 神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变 形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
【主权项】
1. 一种云服务供应链中的风险分担方法，用于在包括应用服务提供商和基础设施提供 商的云服务供应链中，其特征在于，所述方法包括： 根据服务能力剩余成本和机会成本及其对应的风险因子建立风险分担决策模型； 根据集中式决策模型确定最优的应用服务提供商的订购量以及应用服务提供商向客 户提供服务能力的单位价格； 根据应用服务提供商和基础设施提供商的利润期望，确定服务能力剩余成本和机会成 本对应的风险因子； 根据确定了服务能力剩余成本和机会成本对应的风险因子的风险分担决策模型，以及 实际发生的整个云服务供应链利润值，进行风险分担。2. 根据权利要求1所述的风险分担方法，其特征在于，所述集中式决策模型如下：其中，JTSP为云服务供应链的整体利润，JTASP为应用服务提供商的利润期望，JTAIP为基础设 施提供商的利润期望，MP为服务能力剩余成本，狗A机会成本，P为应用服务提供商向客户 提供服务能力的单位价格，r代表服务能力所具有的基本价值，k为服务能力不足时引起的 机会成本参数，b为市场需求波动常量，Q为一个合同期内应用服务提供商的订购量，D(p)为 价格敏感的市场需求范围，d表示市场最大需求量，e为管理成本参数。3. 根据权利要求1所述的风险分担方法，其特征在于，所述风险分担决策模型公式如 下：其中:π ASP为应用服务提供商的利润期望，Jtaip为基础设施提供商的利润期望，m为机会成 本对应的风险因子，η为服务能力剩余成本对应的风险因子，w为应用服务提供商向基础设 施提供商购买计算能力的价格，P为应用服务提供商向客户提供服务能力的单位价格，Hf 表服务能力所具有的基本价值，k为服务能力不足时引起的机会成本参数，b为市场需求波 动常量，Q为一个合同期内应用服务提供商的订购量，d表示市场最大需求量，a为市场需求 价格敏感系数，e为管理成本参数。4.根据权利要求3所述的风险分担方法，其特征在于，所述根据服务提供商和基础设施 提供商的利润期望，确定服务能力剩余成本和机会成本对应的风险因子，包括： 应用服务提供商与基础设施提供商协商确定各自的利润期望； 根据应用服务提供商与基础设施提供商各自的利润期望、应用服务提供商的最优订购 量、应用服务提供商向客户提供服务能力的最优单位价格，根据如下公式计算应用服务提 供商向基础设施提供商购买计算能力的最优订购价格w:其中，Θ为设定的折扣系数； 根据风险分担决策模型计算得到服务能力剩余成本和机会成本对应的风险因子。
【专利摘要】本发明公开了一种云服务供应链中的风险分担方法，用于在包括应用服务提供商和基础设施提供商的云服务供应链中，先根据服务能力剩余成本和机会成本及其对应的风险因子建立风险分担决策模型；根据集中式决策模型确定最优的应用服务提供商的订购量以及应用服务提供商向客户提供服务能力的单位价格；根据应用服务提供商和基础设施提供商的利润期望，确定服务能力剩余成本和机会成本对应的风险因子；最后根据确定了服务能力剩余成本和机会成本对应的风险因子的风险分担决策模型，以及实际发生的整个云服务供应链利润值，进行风险分担。本发明风险分担方法能够在达到整体利润最大化的同时，提高并合理分配供应链成员的自身利润。
【IPC分类】G06Q10/06
【公开号】CN105488638
【申请号】CN201511023653
【发明人】宗晓杰, 张铁柱, 王昱飒
【申请人】浙江工商大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月30日
最新回复(0)