一種云服務(wù)供應(yīng)鏈中的風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于云服務(wù)供應(yīng)鏈技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種云服務(wù)供應(yīng)鏈中的風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著云計(jì)算產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，云服務(wù)這種全新的IT交付方式逐漸被產(chǎn)業(yè)界、學(xué)術(shù) 界、普通群眾等所廣泛認(rèn)知。整個(gè)云服務(wù)環(huán)境所涉及到的參與方、服務(wù)流程等形成了一條廣 泛而復(fù)雜的云服務(wù)供應(yīng)鏈。由于云服務(wù)供應(yīng)鏈中各層成員間的決策行為是獨(dú)立的，都以自 身利益最大化為目標(biāo)，不可避免地?fù)p害了供應(yīng)鏈整體利益，也就是成員的決策目標(biāo)與供應(yīng) 鏈整體決策目標(biāo)相沖突。因此，研究有效的供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)策略來(lái)實(shí)現(xiàn)云服務(wù)供應(yīng)鏈的協(xié)調(diào)運(yùn) 作，對(duì)提升云服務(wù)供應(yīng)鏈運(yùn)作效率具有重要意義。
[0003] 云服務(wù)供應(yīng)鏈水平結(jié)構(gòu)分為基礎(chǔ)設(shè)施提供商、應(yīng)用服務(wù)提供商、云服務(wù)聚合商和 用戶四層，其中云服務(wù)供應(yīng)鏈水平結(jié)構(gòu)中基礎(chǔ)設(shè)施提供商、應(yīng)用服務(wù)提供商和用戶最為主 要。研究有效的供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)策略，就是為了各成員能夠從整體的角度來(lái)考慮問(wèn)題，以整體利 益最大化為目標(biāo)，最大程度地滿足用戶的云服務(wù)需求，實(shí)現(xiàn)信息流、資金流的協(xié)調(diào)一致。
[0004] 在為數(shù)不多的運(yùn)用供應(yīng)鏈契約來(lái)對(duì)云服務(wù)供應(yīng)鏈進(jìn)行定量研究的相關(guān)研究中， Leukel和Demirkan分別用協(xié)調(diào)策略和博弈論分析云服務(wù)供應(yīng)鏈中成員之間的競(jìng)爭(zhēng)績(jī)效。李 新明建立了由一個(gè)應(yīng)用服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施提供商(AIP)和一個(gè)應(yīng)用服務(wù)提供商(ASP)組成的二 級(jí)SaaS服務(wù)供應(yīng)鏈，設(shè)計(jì)了合作契約保證免費(fèi)試用策略下服務(wù)供應(yīng)鏈的協(xié)調(diào)。以上盡管研 究的是SaaS服務(wù)供應(yīng)鏈，但是采用的協(xié)調(diào)方法對(duì)云服務(wù)供應(yīng)鏈研究起到了一定的借鑒作 用。Lingyun Wei通過(guò)研究表明，以基礎(chǔ)設(shè)施提供商為主導(dǎo)的供應(yīng)鏈中，在市場(chǎng)需求具有價(jià) 格敏感的情況下，數(shù)量折扣契約策略比批發(fā)價(jià)格契約更好的實(shí)現(xiàn)合作利潤(rùn)最大化。
[0005] 然而當(dāng)云服務(wù)供應(yīng)鏈采用領(lǐng)導(dǎo)者一一追隨者模式時(shí)，領(lǐng)導(dǎo)者都將明顯占優(yōu)，領(lǐng)導(dǎo) 者AIP分享了整個(gè)供應(yīng)鏈利潤(rùn)的大部分，長(zhǎng)期以往追隨者的利潤(rùn)空間將被嚴(yán)重?cái)D壓因而很 難在這種模式下生存。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種云服務(wù)供應(yīng)鏈中的風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)方法，用以避免現(xiàn)有技術(shù)方 案中云服務(wù)供應(yīng)鏈中各層成員間的決策行為都以自身利益最大化為目標(biāo)，造成成員的決策 目標(biāo)與供應(yīng)鏈整體決策目標(biāo)相沖突的問(wèn)題。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下：
[0008] -種云服務(wù)供應(yīng)鏈中的風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)方法，用于在包括應(yīng)用服務(wù)提供商和基礎(chǔ)設(shè)施提 供商的云服務(wù)供應(yīng)鏈中，所述方法包括：
[0009] 根據(jù)服務(wù)能力剩余成本和機(jī)會(huì)成本及其對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)因子建立風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)決策模型；
[0010] 根據(jù)集中式?jīng)Q策模型確定最優(yōu)的應(yīng)用服務(wù)提供商的訂購(gòu)量以及應(yīng)用服務(wù)提供商 向客戶提供服務(wù)能力的單位價(jià)格；
[0011] 根據(jù)應(yīng)用服務(wù)提供商和基礎(chǔ)設(shè)施提供商的利潤(rùn)期望，確定服務(wù)能力剩余成本和機(jī) 會(huì)成本對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)因子；
[0012] 根據(jù)確定了服務(wù)能力剩余成本和機(jī)會(huì)成本對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)因子的風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)決策模型， 以及實(shí)際發(fā)生的整個(gè)云服務(wù)供應(yīng)鏈利潤(rùn)值，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)。
[0013]進(jìn)一步地，所述集中式?jīng)Q策模型如下：
[0014]
[001 5] 其中，JTSP為云服務(wù)供應(yīng)鏈的整體利潤(rùn)，JTASP為應(yīng)用服務(wù)提供商的利潤(rùn)期望，JT AIP為基 礎(chǔ)設(shè)施提供商的利潤(rùn)期望，為服務(wù)能力剩余成本，_為機(jī)會(huì)成本，P為應(yīng)用服務(wù)提供商向 客戶提供服務(wù)能力的單位價(jià)格，r代表服務(wù)能力所具有的基本價(jià)值，k為服務(wù)能力不足時(shí)引 起的機(jī)會(huì)成本參數(shù)，b為市場(chǎng)需求波動(dòng)常量，Q為一個(gè)合同期內(nèi)應(yīng)用服務(wù)提供商的訂購(gòu)量，D (P)為價(jià)格敏感的市場(chǎng)需求范圍，d表示市場(chǎng)最大需求量，e為管理成本參數(shù)。
[0016] 進(jìn)一步地，所述風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)決策模型公式如下：
[0017]
[0018]
[0019 ]其中JTASP為應(yīng)用服務(wù)提供商的利潤(rùn)期望，JTAIP為基礎(chǔ)設(shè)施提供商的利潤(rùn)期望， m為機(jī) 會(huì)成本對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)因子，η為服務(wù)能力剩余成本對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)因子，w為應(yīng)用服務(wù)提供商向基 礎(chǔ)設(shè)施提供商購(gòu)買(mǎi)計(jì)算能力的價(jià)格，Ρ為應(yīng)用服務(wù)提供商向客戶提供服務(wù)能力的單位價(jià)格， r代表服務(wù)能力所具有的基本價(jià)值，k為服務(wù)能力不足時(shí)引起的機(jī)會(huì)成本參數(shù)，b為市場(chǎng)需求 波動(dòng)常量，Q為一個(gè)合同期內(nèi)應(yīng)用服務(wù)提供商的訂購(gòu)量，d表示市場(chǎng)最大需求量，a為市場(chǎng)需 求價(jià)格敏感系數(shù)，e為管理成本參數(shù)。
[0020]進(jìn)一步地，所述根據(jù)服務(wù)提供商和基礎(chǔ)設(shè)施提供商的利潤(rùn)期望，確定服務(wù)能力剩 余成本和機(jī)會(huì)成本對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)因子，包括：
[0021 ]應(yīng)用服務(wù)提供商與基礎(chǔ)設(shè)施提供商協(xié)商確定各自的利潤(rùn)期望；
[0022]根據(jù)應(yīng)用服務(wù)提供商與基礎(chǔ)設(shè)施提供商各自的利潤(rùn)期望、應(yīng)用服務(wù)提供商的最優(yōu) 訂購(gòu)量、應(yīng)用服務(wù)提供商向客戶提供服務(wù)能力的最優(yōu)單位價(jià)格，根據(jù)如下公式計(jì)算應(yīng)用服 務(wù)提供商向基礎(chǔ)設(shè)施提供商購(gòu)買(mǎi)計(jì)算能力的最優(yōu)訂購(gòu)價(jià)格w:
[00231
[0024]其中，Θ為設(shè)定的折扣系數(shù)；
[0025]根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)決策模型計(jì)算得到服務(wù)能力剩余成本和機(jī)會(huì)成本對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)因子。 [0026]本發(fā)明提出了一種云服務(wù)供應(yīng)鏈中的風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)方法，在云服務(wù)供應(yīng)鏈中引入風(fēng)險(xiǎn) 分擔(dān)策略，通過(guò)確定不同的風(fēng)險(xiǎn)因子來(lái)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)。能夠提高供應(yīng)鏈中的訂購(gòu)量，并且在 達(dá)到整體利潤(rùn)最大化的同時(shí)，提高供應(yīng)鏈成員的自身利潤(rùn)。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為云服務(wù)供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2為本發(fā)明云服務(wù)供應(yīng)鏈中的風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，以下實(shí)施例不構(gòu)成 對(duì)本發(fā)明的限定。
[0030] 本發(fā)明的總體思路是采用風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)策略來(lái)作為基礎(chǔ)設(shè)施提供商(AIP)和應(yīng)用服務(wù) 提供商(ASP)之間的云服務(wù)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)契約，通過(guò)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)因子的合理取值來(lái)激勵(lì)上下 游節(jié)點(diǎn)企業(yè)采取積極合作性的競(jìng)爭(zhēng)方式。一方面能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)利潤(rùn)的最大化，另一方面可以 通過(guò)設(shè)置風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)因子的合理取值，對(duì)供應(yīng)鏈利潤(rùn)進(jìn)行合理分配。
[0031] 如圖1所示，供應(yīng)鏈上游的基礎(chǔ)設(shè)施提供商(AIP)向下游應(yīng)用服務(wù)提供商(ASP)提 供每單位價(jià)格為w的IT基礎(chǔ)服務(wù)能力，應(yīng)用服務(wù)提供商(ASP)應(yīng)用此IT計(jì)算能力向客戶提供 帶附加值的應(yīng)用服務(wù)，每單位價(jià)格為P。在一個(gè)合約期內(nèi)，應(yīng)用服務(wù)提供商(ASP)向基礎(chǔ)設(shè)施 提供商(AIP)訂購(gòu)Q單位計(jì)算能力，AIP的單位服務(wù)能力的成本為 C(3ASP的目標(biāo)是通過(guò)決定最 優(yōu)訂購(gòu)量Q和服務(wù)價(jià)格P取得最大利潤(rùn)，同時(shí)AIP通過(guò)設(shè)定價(jià)格w取得最大利潤(rùn)。
[0032]市場(chǎng)需求X是一個(gè)服從均勻分布的隨機(jī)變量，受市場(chǎng)單位價(jià)格p的影響，其中關(guān)于 價(jià)格的市場(chǎng)需求函數(shù)可表示為：
[0033] D(p)=d_ap (2-1)
[0034] 其中d為最大市場(chǎng)需求量，a為價(jià)格敏感系數(shù)，兩者滿足關(guān)系:d，a>0, 1 2 p 2 0。 a 該函數(shù)表明市場(chǎng)需求量是關(guān)于價(jià)格的減函數(shù)，即價(jià)格越高市場(chǎng)需求越小。我們?cè)O(shè)定一個(gè)市 場(chǎng)需求波動(dòng)常量b，市場(chǎng)需求的上下限表示為[D(p)-b，D(p)+b]，該區(qū)間可以反應(yīng)市場(chǎng)需求 具有價(jià)格敏感的情況。模型中假設(shè)市場(chǎng)需求在此區(qū)間服從均勻分布，則市場(chǎng)需求概率密度 函數(shù)為：
[0035] (22)
[0036]出丁 商水tf」個(gè)確定性，應(yīng)用服務(wù)提供商(ASP)的訂購(gòu)量Q存在大于市場(chǎng)需求和 小于市場(chǎng)需求的情況，所以ASP的利潤(rùn)期望由這兩部分組成。即ASP的利潤(rùn)期望可表示為單 位售價(jià)P減去購(gòu)買(mǎi)單價(jià)w的單位利潤(rùn)乘以訂購(gòu)量：
[0037]
[0038]由公式（2-1，2-2)，公式（2-3)可表示為：
[0039] Δ L；
"+LJ
[0040] 而基礎(chǔ)設(shè)施提供商(AIP)的利潤(rùn)期望等于收入減去成本。這個(gè)成本分為兩部分:一 是固定成本，單位計(jì)算能力價(jià)格c乘以訂購(gòu)量Q，表示為cQ;二是因網(wǎng)絡(luò)容量及用戶訪問(wèn)等引 起的管理成本，其成本費(fèi)用可表示為eQ 2，e為管理成本參數(shù)，AIP利潤(rùn)期望如公式（2-5)所 示：
[0041] JiAip=wQ-cQ-eQ2 (2-5)
[0042] 由于市場(chǎng)的不確定性，ASP的訂購(gòu)量Q存在大于市場(chǎng)需求和小于市場(chǎng)需求的情況， 則整個(gè)供應(yīng)鏈下有服務(wù)能力大于市場(chǎng)需求時(shí)的能力剩余成本或服務(wù)能力不足，不滿足市 場(chǎng)時(shí)帶來(lái)的機(jī)會(huì)成本MP，假設(shè)參數(shù)r代表服務(wù)能力所具有的基本價(jià)值，k代表市場(chǎng)需求不能 得到滿足而造成的機(jī)會(huì)成本系數(shù)，則能力剩余成本，機(jī)會(huì)成本分別表示為：
[0043]
[0045]其中，上述公式中的參數(shù)如下表所示：
[0046]
[0047]
[0048] 表 1
[0049] 在具體闡述本實(shí)施例風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)策略之前，先闡述現(xiàn)有技術(shù)的幾種云服務(wù)供應(yīng)鏈協(xié) 調(diào)契約，分別為集中式?jīng)Q策、無(wú)契約直接租賃和數(shù)量折扣決策：
[0050] (1)集中式?jīng)Q策。
[0051] 在云服務(wù)供應(yīng)鏈集中式?jīng)Q策下，AIP與ASP是一個(gè)利益共同體，相當(dāng)于AIP與ASP進(jìn) 行了垂直一體化。整個(gè)供應(yīng)鏈的利潤(rùn)期望是ASP及AIP的利潤(rùn)之和減去服務(wù)能力剩余成本及 服務(wù)能力不足帶來(lái)的機(jī)會(huì)成本，BP :
[0052] JTSPJIASP+JTMP-JTOP-JTUP (2-8)
[0053] 根據(jù)計(jì)算可得函數(shù)：
[0054]
[0055] 假設(shè)為其最優(yōu)解，此時(shí)得到的供應(yīng)鏈整體利潤(rùn)的最優(yōu)解可以作為之后協(xié)調(diào)效 果衡量的標(biāo)準(zhǔn)。
[0056] (2)無(wú)契約直接租賃。
[0057] 此時(shí)由離市場(chǎng)最近的應(yīng)用服務(wù)提供商ASP承擔(dān)市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)，即承擔(dān)服務(wù)能力不足時(shí) 的機(jī)會(huì)成本和服務(wù)能力大于市場(chǎng)需求的服務(wù)能力剩余成本。此時(shí)AIP及ASP利潤(rùn)期望分別表 示為：
[0058]
[0059] JiAipi=wQ-cQ-eQ2 (2-11)
[0000] (3)數(shù)量折扣決策。
[0061]為了激勵(lì)應(yīng)用服務(wù)提供商(ASP)增加服務(wù)能力的投入，基礎(chǔ)設(shè)施提供商(AIP)將數(shù) 量折扣契約引入到云服務(wù)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)模型中。ASP利潤(rùn)是供應(yīng)鏈整體利潤(rùn)的一部分，假設(shè) JTASP = 0*JTSP，其中 0 為折扣系數(shù)，〇<0<1，則 JTAIP=(1-0)*JTSP。
[0062]已知當(dāng)訂購(gòu)量為最優(yōu)訂購(gòu)量Q*時(shí)，在集中式?jīng)Q策模型下供應(yīng)鏈整體利潤(rùn)最大。則 數(shù)量折扣決策是在當(dāng)ASP訂購(gòu)量小于最優(yōu)訂購(gòu)量Q*時(shí)，AIP不提供價(jià)格折扣；當(dāng)ASP訂購(gòu)量大 于Q*時(shí)，AIP提供價(jià)格折扣。因此數(shù)量折扣契約能夠提高供應(yīng)鏈中的訂購(gòu)量，從而提高整個(gè) 供應(yīng)鏈利潤(rùn)。
[0063]如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例一種云服務(wù)供應(yīng)鏈中的風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)方法，包括：
[0064] 步驟S1、根據(jù)服務(wù)能力剩余成本和機(jī)會(huì)成本及其對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)因子建