Cooperation in an HMMS-type supply chain: A management application of cooperative game theory = Kooperáció egy HMMS-típusú ellátási láncban: A kooperatív játékelmélet egy menedzsment alkalmazása

We apply cooperative game theory concepts to analyze a Holt-Modigliani-Muth-Simon (HMMS) supply chain. The bullwhip effect in a two-stage supply chain (supplier-manufacturer) in the framework of the HMMS-model with quadratic cost functions is considered. It is assumed that both firms minimize their relevant costs, and two cases are examined: the supplier and the manufacturer minimize their relevant costs in a decentralized and in a centralized (cooperative) way. The question of how to share the savings of the decreased bullwhip effect in the centralized (cooperative) model is answered by the weighted Shapley value, by a transferable utility cooperative game theory tool, where the weights are for the exogenously given “bargaining powers” of the participants of the supply chain. = A cikkben a kooperatív játékelmélet fogalmait alkalmazzuk egy Holt-Mogigliani-Muth-Simon-típusú ellátási lánc esetében. Az ostorcsapás-hatás elemeit egy beszállító-termelő ellátási láncban ragadjuk meg egy kvadratikus készletezési és termelési költség mellett. Feltételezzük, hogy mindkét vállalat minimalizálja a releváns költségeit. Két működési rendszert hasonlítunk össze: egy hierarchikus döntéshozatali rendszert, amikor először a termelő, majd a beszállító optimalizálja helyzetét, majd egy centralizált (kooperatív) modellt, amikor a vállalatok az együttes költségüket minimalizálják. A kérdés úgy merül fel, hogy a csökkentett ostorcsapás-hatás esetén hogyan osszák meg a részvevők ebben a transzferálható hasznosságú kooperatív játékban a költség megtakarítást, exogén módon adott tárgyalási pozíció mellett

Cooperation in an HMMS-type supply chain: A management application of cooperative game theory

We apply cooperative game theory concepts to analyze a Holt-Modigliani-Muth-Simon (HMMS) supply chain. The bullwhip effect in a two-stage supply chain (supplier-manufacturer) in the framework of the HMMS-model with quadratic cost functions is considered. It is assumed that both firms minimize their relevant costs, and two cases are examined: the supplier and the manufacturer minimize their relevant costs in a decentralized and in a centralized (cooperative) way. The question of how to share the savings of the decreased bullwhip effect in the centralized (cooperative) model is answered by the weighted Shapley value, by a transferable utility cooperative game theory tool, where the weights are for the exogenously given “bargaining powers” of the participants of the supply chain

Partage des coûts et tarification des infrastructures - Les méthodes de partage de coûts - Un survol

In this paper, we present the different cost sharing methods one can find in the economic literature. We regroup the methods into three sets : the proportional methods, the cooperative game theory methods and the serial cost sharing methods. All those methods are presented through the stylized example of a pipeline connecting the Saguenay-Lac-Saint-Jean and Beauce regions to Montreal, through Quebec city, capable of satisfying the needs of those three regions. Dans le présent document, on entreprend une présentation systématique des méthodes de partage qu'on retrouve dans la littérature économique. On les regroupe en trois catégories : les règles de proportionnalité, celles qui sont inspirées de la théorie des jeux coopératifs et celles de répartition séquentielle (serial cost sharing). Chacune des méthodes présentées est illustrée à l'aide d'un exemple, celui d'un gazoduc qui relierait le Saguenay-Lac-Saint-Jean et la Beauce à Montréal, en passant par Québec, capable de desservir ces trois régions.Cost sharing, Pricing, Infrastructures, Cost Games, Partage des coûts, tarification, infrastructures, jeux de coûts

Partage des coûts et tarification des infrastructures - Le cas des réseaux municipaux souterrains

Large cities have underground networks of pipes and/or wires for water, sewage, natural gas, electricity and telecommunication services. These networks carry heavy fixed costs that must be shared among users. This problem has specific characteristics that we illustrate with an example. After reviewing proportional cost sharing methods, including the one based on the length of the pipes, we present two cost sharing methods that appear to be more interesting in such contexts, namely the Shapley-Shubik and the serial cost sharing rules. We review the properties satisfied by these methods and we discuss the data required for their application. We conclude by recommending the serial cost sharing rule, which seems easier to apply and more appropriate in the context of an underground network of pipes of all sorts Dans les municipalités d'une certaine taille, les réseaux d'aqueduc, de collecte des eaux usées, de distribution de gaz naturel, de distribution électrique, de télécommunications, etc. passent dans des canalisations regroupées sous terre. La construction de ces ouvrages implique des coûts fixes très importants, qu'il faut partager entre les différents utilisateurs. Le problème de la répartition des coûts d'un réseau de conduits souterrain présente des caractéristiques particulières. On les illustre à l'aide d'un exemple et, après avoir passé en revue les méthodes de répartition proportionnelle, dont celle qui consiste à répartir les coûts proportionnellement à la longueur des conduits attribués aux usagers, on présente deux méthodes qui semblent des plus intéressantes dans ce contexte, soit la règle Shapley-Shubik et la méthode de répartition séquentielle. On passe en revue les propriétés satisfaites par ces méthodes et on discute des données nécessaires à leur application. En conclusion, on recommande le choix de la méthode de répartition séquentielle, qui semble à la fois la plus facile à appliquer et la plus susceptible de répondre à la problématique des conduits souterrains.Cost Sharing, Underground Network, Infrastructures, partage des coûts, réseaux souterrains, infrastructures

Evaluating the impact of items and cooperation in inventory models with exemptable ordering costs

In this paper we introduce and analyse, from a game theoretical perspective, several multi-agent or multi-item continuous review inventory models in which the buyers are exempted from ordering costs if the price of their orders is greater than or equal to a certain amount. For all models we obtain the optimal ordering policy. We first analyse a simple model with one firm and one item. Then, we study a model with one firm and several items, for which we design a procedure based on cooperative game theory to evaluate the impact of each item on the total cost. Then, we deal with a model with several firms and one item for each firm, for which we characterise a rule to allocate the total cost among the firms in a coalitionally stable way. Finally, we discuss a model with several firms and several items, for which we characterise a rule to allocate the total cost among the firms in a coalitionally stable way and to evaluate the impact of each item on the cost that would be payable to each firm when using the allocation rule. All the concepts and results of this article are illustrated using data from a case study.Agencia Estatal de Investigación | Ref. MTM2017-87197-C3-1-PAgencia Estatal de Investigación | Ref. MTM2017-87197-C3-2-PAgencia Estatal de Investigación | Ref. PGC2018-097965-B-I00Agencia Estatal de Investigación | Ref. PID2021-124030NB-C31Agencia Estatal de Investigación | Ref. PID2021-124030NB-C33MCIN/AEI/10.13039/501100011033/ | Ref. PID2022-137211NB-100Comunidad Valenciana | Ref. PROMETEO/2021/063Xunta de Galicia | Ref. ED431C-2020/03Xunta de Galicia | Ref. ED431C-2020/14Universidade da Coruña/CISU

Partage des coûts et tarification des infrastructures - Les méthodes de partage de coûts - Propriétés

It is important that the choice of a cost sharing method be made on the basis of its general equity and consistency properties rather than on the basis of the results it may generate in a given application. In this paper, we partition the different methods according to whether they satisfy a given property or not. In so doing, we present a set of results relative to what methods satisfy what properties in what contexts. Il est important de faire le choix d'une méthode de partage des coûts sur la base de ses propriétés, avant même de connaître les résultats qu'elle peut donner. L'objet du présent document est de départager les méthodes de répartition des coûts sur la base de propriétés générales qu'elles peuvent ou non satisfaire. Nous énonçons un certain nombre de propriétés relatives à l'équité et à la cohérence, souhaitables de façon générale ou dans certaines circonstances. Nous présentons divers résultats indiquant quelles propriétés sont satisfaites par quelles méthodes dans quels contextes.Cost sharing, Pricing, Infrastructures, Cost Games, Partage des coûts, tarification, infrastructures, jeux de coûts

Solutions in multi-actor projects with collaboration and strategic incentives

This dissertation focuses on the mathematical analysis of projects involving decisions by multiple players. These players all have their own capabilities, requirements, and incentives, but their (monetary) outcome is dependent on the decisions of other players as well. Game theory is a mathematical tool to analyze the interactive decision-making process, generally paired with a method to ‘resolve’ the conflict situation. The way in which players interact in such a situation is commonly divided in two categories, distinguishing between cooperative and competitive (non-cooperative) behavior. This dissertation first studies two models within a cooperative framework, starting with the definition and analysis of a new influence measure for general, collaborative projects. The second model applies to situations where players cooperate on the construction of a new joint infrastructure, with a specific focus on cost allocation for CO2 transport infrastructure. Next, two-stage models are considered, in which a noncooperative first stage is followed by a cooperative second stage. Subsequently, social welfare loss in auctions with a corrupt auctioneer is studied. Finally, a new solution concept is presented that refines the notion of Nash equilibria for a general class of non-cooperative games

Partage des coûts et tarification des infrastructures - Partage des coûts dans l'entreprise et incitations

In order to choose the proper size of an infrastructure and to save as much as possible on investment costs, it is necessary for the responsible party (the Centre in the language of this report) to have access to information that is typically known only by some agents or partners who may use their privileged information in a strategic way. These problems are endemic to all societies, alliances, partnerships and public or private businesses. We consider in this report three specific but important contexts. In the first one, a business or alliance with several divisions or partners want to set up a common cost sharing method that induces the division managers or partners to contribute to the minimisation or at least the reduction of the common costs. In the second and third cases, the sharing of common costs appears in contexts where the division managers are the only ones informed of crucial elements for the determination of the firm's optimal program of activities. It must then induce the divisions or partners to reveal their privileged information. In spite of the significant difficulties in analysing those problems, the methodological approach that we propose leads to solutions that are often imperfect but transparent and informative. Afin de choisir la bonne taille d'une infrastructure et d'économiser autant que possible sur les coûts d'investissement, il faut en général au responsable (le Centre dans le langage de ce rapport) certaines informations qui lui font typiquement défaut et pour lesquelles il doit s'en remettre à des agents ou partenaires, qui voudront utiliser leurs informations privilégiées de manière stratégique. Ce problème est endémique à toute société, toute alliance, tout partenariat et toute entreprise publique ou privée. Nous considérons dans ce rapport trois contextes spécifiques particulièrement importants. Dans le premier, une entreprise ou une alliance d'entreprises avec plusieurs divisions veut mettre en place une méthode de répartition des coûts communs qui incite les chefs de division ou les partenaires à contribuer à la minimisation ou du moins à la réduction de ces coûts communs. Dans les deuxième et troisième cas, le problème du partage des coûts communs se pose dans des contextes où les responsables de divisions sont les seuls à connaître certaines informations cruciales pour la détermination du programme optimal de l'entreprise ou l'alliance. L'entreprise doit alors inciter les divisions ou partenaires à révéler leurs informations privilégiées. Nous proposons une approche méthodologique qui permet d'obtenir des solutions souvent imparfaites mais du moins transparentes et éclairantes.Cost sharing, incomplete information, incentives, performance, partage des coûts, information incomplète, incitations, performance