공유물류 네트워크에서의 허브(hub node)의 역할 및 기여도 산정에 대한 연구

Network Collaboration and Cooperative Game Theory: Examining the Role of a Hub Node

본 연구는 물류기업 간의 협력을 바탕으로 하는 공유물류에서 허브 마디(hub node)의 역할을 살펴본다. 공유물류 참여기업의 다양한 특성 가운데, 물동량 수요를 갖지 않고 네트워크의 다양성을 가져오는 허브 마디를 가정하고, 네트워크 구조 변화에 따라 허브 마디가 공유물류에 추가적인 이익을 가져오는지에 대해 분석한다. 협력게임이론에 기반한 다양한 배분 방식의 적용 및 비교를 통해 참여기업의 기여도를 계산하고, 이 과정에서 허브 마디의 기여도를 산정한다. 기여도 산정의 기준이 되는 배분 대상은 공유물류를 통한 추가적인 이익으로, 공유된 네트워크에서 공유한 자원을 효율적으로 사용함으로써 감소된 비용으로 정의하고, 이를 네트워크 최적화 모형을 통해 구현한다. Shapley값, τ-value, nucleolus 이상의 세 가지 기준을 적용하여 참여기업의 기여도를 산출하고 허브 마디의 공유물류에의 기여도를 확인한다. 본 연구에서 설계된 모형은 네트워크 협력에 기반한 다양한 종류의 협력 및 산업으로의 확장 연구가 가능하고, 협력게임이론의 틀에서 네트워크 협력이라는 분야에 대한 연구를 확장했다는 점에서 본 연구의 학문적인 의의를 찾을 수 있다. 또한 공유물류 참여 기업간 비용 배분에 대한 논의 등과 같이 실무적으로도 적용할 수 있는 내용이라는 점에서 연구의 가치가 있다.

This manuscript investigates the role of hub nodes in shared logistics. By analyzing the contribution of participating firms, we figure out the impact of the hub node on the network, which is combined and shared. The base value is defined as cost reduction, the benefits from network sharing and resource sharing accordingly. Thus, the joint benefit of shared logistics derives from efficient resource utilization, such as the optimal usage of vehicles through alternative paths. We propose a network optimization model based on mixed-integer programming to minimize the total cost of the entire network and calculate the value created by cooperation. By comparing three distribution methods of cooperative game theory -Shapley value, τ-value, and nucleolus- we examine each party's contribution. This paper expands the research scope of network cooperation in the framework of cooperative game theory, providing the basis for calculating the individual network members' contribution by realizing the optimal cost of various networks through the proposed optimization model. Our proposed framework can be applied to other industries with network sharing, making the study's idea and framework meaningful for practical applications.