不同庫存決策機(jī)制對供應(yīng)鏈績效的影響_確定性模型

1、不同庫存決策機(jī)制對供應(yīng)鏈績效的影響:確定性模型沈厚才熊燕華劉春林摘要:許多成功企業(yè)的經(jīng)驗(yàn)表明,供應(yīng)鏈重構(gòu)是企業(yè)增強(qiáng)競爭力的主要措施之一。要成功地進(jìn)行供應(yīng)鏈重構(gòu),必須要對各種供應(yīng)鏈重構(gòu)策略進(jìn)行分析。在經(jīng)濟(jì)訂貨量(EOQ 模型假設(shè)下,針對由一個制造商與一個零售商所構(gòu)成的供應(yīng)鏈,研究了零售商優(yōu)先決策、制造商優(yōu)先決策以及聯(lián)合決策3種供應(yīng)鏈管理機(jī)制對供應(yīng)鏈績效的影響。通過理論分析與數(shù)值模擬方法,說明了在這種供應(yīng)鏈中存在“雙重邊際性”現(xiàn)象,這將有助于決策者選擇合適的供應(yīng)鏈管理機(jī)制,并為下一步進(jìn)行供應(yīng)鏈重構(gòu)打下理論基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞:供應(yīng)鏈;Stackelberg 博弈;EOQ 模型中圖分類號:F 274文獻(xiàn)標(biāo)識

2、碼:A 文章編號:1672-884 (200401-0112-04收稿日期:2004-05-10基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(70271015、70328001、70101003在當(dāng)今競爭激烈的市場之中,重構(gòu)供應(yīng)鏈能夠幫助企業(yè)取得市場競爭的成功,如沃爾瑪(W al 2M art 公司采用了接駁轉(zhuǎn)運(yùn)(cro ss 2dock ing 、供應(yīng)商庫存管理(V endo r M anaged In 2ven to ry ,VM I 等策略戰(zhàn)略性地重構(gòu)了其供應(yīng)鏈,使之以接近每年25%的增長速度增長,由美國南部1家小型零售企業(yè)成為全球500強(qiáng)榜首1,2。因此,供應(yīng)鏈重構(gòu)成為當(dāng)今國內(nèi)外企業(yè)所采取的最重

3、要管理策略之一。重構(gòu)供應(yīng)鏈?zhǔn)且豁?xiàng)風(fēng)險與機(jī)會都很高的管理行為。有許多企業(yè)通過重構(gòu)供應(yīng)鏈獲得了成功,但也有不少企業(yè)的供應(yīng)鏈重構(gòu)沒有成功。例如F ish 2er 3發(fā)現(xiàn)一些企業(yè)盡管采取了各種各樣的措施來重構(gòu)供應(yīng)鏈,但是沒有解決長期以來一直面臨的庫存量過多、顧客服務(wù)水平低等問題,甚至使問題變得更加嚴(yán)重。要成功地進(jìn)行供應(yīng)鏈重構(gòu),就必須對各種可能采用的供應(yīng)鏈重構(gòu)策略進(jìn)行分析。重構(gòu)供應(yīng)鏈可以從多個角度進(jìn)行,其中1種就是對供應(yīng)鏈參與方之間的關(guān)系進(jìn)行調(diào)整。在由1個制造商與1個零售商所構(gòu)成的供應(yīng)鏈中,制造商與零售商有3種博弈關(guān)系4:零售商優(yōu)先決策(即零售商為Stackelberg 領(lǐng)導(dǎo)者、制造商為Stackel

4、2berg 追隨者、制造商優(yōu)先決策(即制造商為Stackelberg 領(lǐng)導(dǎo)者、零售商為Stackelberg 追隨者以及制造商與零售商聯(lián)合決策(即制造商與零售商合作博弈。該問題已經(jīng)引起了學(xué)術(shù)界的重視。本文假定零售商與制造商的決策問題都是用經(jīng)濟(jì)訂貨量(EOQ 模型描述,我們在此基礎(chǔ)之上說明了在這種供應(yīng)鏈中存在“雙重邊際性(doub lem arginalizati on ”現(xiàn)象,這將有助于決策者選擇合適的供應(yīng)鏈管理機(jī)制,并為下一步進(jìn)行供應(yīng)鏈重構(gòu)打下理論基礎(chǔ)。1供應(yīng)鏈假設(shè)與記號為了研究3種供應(yīng)鏈管理機(jī)制的影響,本文將考慮一種提供“功能型產(chǎn)品”的2層供應(yīng)鏈3,它由1個制造商與1個零售商所組成(見圖1

5、。為了簡化問題的討論,我們采用類似于經(jīng)濟(jì)訂貨量(EOQ 模型的假設(shè)來描述這種功能型產(chǎn)品供應(yīng)鏈,即產(chǎn)品的市場需求是已知穩(wěn)定連續(xù)的,制造商的產(chǎn)能總能滿足零售商的訂貨需求,制造商與零售商在供應(yīng)過程中不允許缺貨、不允許延期交貨,有關(guān)的市場需求信息、成本數(shù)據(jù)在供應(yīng)鏈中是公共信息5 。圖1簡單的供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)圖1所描述的供應(yīng)鏈中,制造商與零售商需要根據(jù)產(chǎn)品的市場需求決定生產(chǎn)批量與采購批量。在零售商優(yōu)先決策機(jī)制下,零售商在供應(yīng)鏈中占據(jù)主導(dǎo)地位,并根據(jù)市場需求確定其庫存補(bǔ)充量,據(jù)此制造商決定其生產(chǎn)批量;在制造商優(yōu)先決策機(jī)制下,制造商在供應(yīng)鏈中占據(jù)主導(dǎo)地位,并由他決定其向零售商庫存的產(chǎn)品補(bǔ)充數(shù)量與其生產(chǎn)批量;在聯(lián)合

6、決策機(jī)制下,制造商與零售商在供應(yīng)鏈中都不占據(jù)主導(dǎo)地位,它們共同進(jìn)行決定零售211管理學(xué)報第1卷第1期2004年7月商庫存的產(chǎn)品補(bǔ)充數(shù)量與制造商生產(chǎn)批量。為了定量比較這3種供應(yīng)鏈機(jī)制,我們給出如下記號:令產(chǎn)品的年度市場需求量為已知的常數(shù)D,零售商的每次訂貨成本為S r、年度單位庫存保管成本為h r、每次庫存補(bǔ)充批量為Q;在定期需求Q單位的情況下,制造商每次的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)批量應(yīng)為零售商每次庫存補(bǔ)充量Q的整數(shù)倍6,即為nQ,n= 1,2,;制造商的年度產(chǎn)能為R,年度單位庫存保管成本為h m,每次制造準(zhǔn)備成本為S s,對零售商每批訂貨處理成本為S m。這樣,可以得到在每次庫存補(bǔ)充量為Q的情況下,零售商的平

7、均年度變動成本函數(shù)為G r(Q=(D QS r+(Q 2h r,(1式中,第一項(xiàng)為年度平均采購總成本;第二項(xiàng)為年度平均庫存保管總成本。根據(jù)Joglekar7,生產(chǎn)能力為R、生產(chǎn)批量為nQ的制造系統(tǒng)中,制造商的年平均庫存量為(n -1-(n-2D R(Q 2,則制造商的平均年度變動成本函數(shù)為G m(n,Q=(S m+S s nD Q+(n-1-(n-2D R(Q 2h m。(2于是,整個供應(yīng)鏈系統(tǒng)的年平均總變動成本函數(shù)為G c(n,Q=(S r+S m+S s nD Q+(n-1-(n-2D Rh m+h r(Q 2。(3 2不同供應(yīng)鏈管理機(jī)制下的最優(yōu)決策2.1零售商優(yōu)先決策機(jī)制許多時候大型零售

8、商在整個產(chǎn)品供應(yīng)鏈中具有很大的影響力,是Stackelberg領(lǐng)導(dǎo)者,如家電行業(yè)中的“蘇寧電器連鎖集團(tuán)”,它對大多數(shù)空調(diào)制造商來說就是Stackelberg領(lǐng)導(dǎo)者。在這種零售商優(yōu)先決策機(jī)制下,處于主導(dǎo)地位的零售商在給定成本參數(shù)下,根據(jù)自身成本最小原則決定其最優(yōu)訂貨批量Q,處于追隨地位的制造商根據(jù)零售商的訂貨決策Q決定其最優(yōu)生產(chǎn)批量nQ。G r(Q是關(guān)于Q的凸函數(shù),因此具有最優(yōu)性。求得式(1的一階導(dǎo)數(shù),且令其為0,得零售商的最優(yōu)訂貨批量為Q1=2D S rh r,(4此時G r(Q1=2D S r h r,(5假設(shè)n是連續(xù)的,G m(n,Q具有關(guān)于n的凸性。G m (n,Q1對n求導(dǎo),即可得到最

9、優(yōu)生產(chǎn)批量n31=(1-,式中,為制造商制造準(zhǔn)備成本與零售商訂貨準(zhǔn)備成本之比,=S s S r;為制造商庫存保管成本與零售商庫存保管成本之比,=h m h r;為制造商制造準(zhǔn)備成本與訂單處理成本之比,=S s S m;為產(chǎn)品年度市場需求與制造商年度產(chǎn)能之比,=D R(其中0<1。但對制造商而言,由于n為正整數(shù),可通過如下算法求解:G m(n+1,Q1G m(n,Q1G m(n-1,Q1G m(n,Q1。整理得n(n-1c1n(n+1c1=n321,(6由式(6搜索得到的值記為n1。從而得到這種情況下供應(yīng)鏈的最優(yōu)決策(n1,Q1,對應(yīng)的零售商、制造商及整個供應(yīng)鏈總變動成本為G r(n1,Q

10、1=2kG m(n1,Q1=k1+1n1+n1(1-+(2-1G c(n1,Q1=G r(n1,Q1+G m(n1,Q1,(7式中,k=D S r h r2。2.2制造商優(yōu)先決策機(jī)制也有不少制造商如家電行業(yè)的“海爾集團(tuán)”在整個產(chǎn)品供應(yīng)鏈中具有很大的影響力,他總具有絕對的優(yōu)先保證自己利益最大化的能力,供應(yīng)鏈中的關(guān)鍵決策都由其做出。在這種制造商優(yōu)先決策機(jī)制下,處于主導(dǎo)地位的制造商決定向零售商提供批量Q單位的產(chǎn)品以及本企業(yè)的生產(chǎn)量nQ,而不是零售商自己決定采購批量Q單位的產(chǎn)品。G m(n,Q是關(guān)于Q、n的凸函數(shù),因此具有最優(yōu)性。對式(2中的Q求導(dǎo)得零售商最優(yōu)采購批量:Q2(n=2D(S m+S s

11、n(n-1-(n-2D Rh m。(8將式(8代入式(2,假定n是連續(xù)的,對G m(n,Q2求導(dǎo),即可得到最優(yōu)生產(chǎn)批量n32=(2-1(1-。類似于上一節(jié)中的討論,整數(shù)n的求解由下面的不等式組而得:G m(n+1,Q2(n+1G m(n,Q2(nG m(n-1,Q2(n-1G m(n,Q2(n,n(n-1c2n(n+1c2=n322,(9由式(9搜索得到的值記為n2。該種情況下供應(yīng)鏈的最優(yōu)決策為(n2,Q2。此時對應(yīng)的零售商、制造商及整個供應(yīng)鏈的總變動成本為311不同庫存決策機(jī)制對供應(yīng)鏈績效的影響:確定性模型沈厚才熊燕華劉春林G r (n 2,Q 2=kn 2(1-+(2-1+n 2+n 2n

12、 2(1-+(2-1G m (n 2,Q 2=k 2(1+1n 2n 2(1-+(2-1G c (n 2,Q 2=G r (n 2,Q 2+G m (n 2,Q 2。(102.3聯(lián)合決策機(jī)制制造商與零售商合作是供應(yīng)鏈管理的理想狀態(tài)。在聯(lián)合決策機(jī)制下,既不單純從零售商角度、也不單純從制造商角度考慮,而是從整個供應(yīng)鏈的總變動成本最小來決定零售商的補(bǔ)貨批量Q 及制造商的生產(chǎn)批量nQ 。G c (n ,Q 是關(guān)于Q 、n 的凸函數(shù),對式(3中的Q 求導(dǎo)得Q 3(n =2D (S r +S m +S s n h r +(n -1-(n -2D R h m。(11G c (n ,Q 3對n 求導(dǎo),最優(yōu)生產(chǎn)

13、批量n 33=1+(2-11+1(1-。類似于上一節(jié)中的討論,整數(shù)n 的求解由下面的不等式組而得:G c (n +1,Q 3(n +1G c (n ,Q 3(n G c (n -1,Q 3(n -1G c (n ,Q 3(n ,即n (n -1c 3n (n +1,c 3=n 323。(12由式(12搜索得到的值記為n 3。該種情況下供應(yīng)鏈的最優(yōu)決策為(n 3,Q 3。此時對應(yīng)的零售商、制造商及整個供應(yīng)鏈的總變動成本為G r (n 3,Q 3=k1+n 3(1-+(2-11+n 3+1+n 31+n 3(1-+(2-1G m (n 3,Q 3=k +n 3×1+n 3(1-+(2-1

14、 1+n 3+n 3(1-+(2-1×1+n 31+n 3(1-+(2-1G c (n 3,Q 3=G r (n 3,Q 3+G m (n 3,Q 3。(1333種供應(yīng)鏈管理機(jī)制的比較命題一:G r (n 1,Q 1G r (n 3,Q 3 G r (n 2,Q 2。其證明見附錄。數(shù)值模擬分析見圖2,其中n 1、n 2、n 3取通過搜索獲得的整數(shù)值;R rij =G r (n i ,Q i G r (n j ,Q j ×100,為零售商在第i 種供應(yīng)鏈管理機(jī)制與在第j 種供應(yīng)鏈管理機(jī)制下的成本比率(i 、j =1,2,3,i j 。該命題表明,零售商對3種供應(yīng)鏈管理機(jī)制的排

15、序是零售商優(yōu)先決策機(jī)制最好,其次是聯(lián)合決策機(jī)制,制造商優(yōu)先決策機(jī)制最差。圖2零售商變動成本比較(=0.95,=5.0,=0.8命題二:G m (n 2,Q 2G m (n 3,Q 3G m (n 1,Q 1。其證明見附錄。數(shù)值模擬分析見圖3,其中n 1、n 2、n 3取通過搜索獲得的整數(shù)值;R m ij =G m (n i ,Q i G m (n j ,Q j ×100,為制造商在第i 種供應(yīng)鏈管理機(jī)制與在第j 種供應(yīng)鏈管理機(jī)制下的成本比率(i 、j =1,2,3,i j 。該命題表明,制造商對3種供應(yīng)鏈管理機(jī)制的排序是制造商優(yōu)先決策機(jī)制最好,其次是聯(lián)合決策機(jī)制,零售商優(yōu)先決策機(jī)制最

16、差。圖3制造商變動成本比較(=0.95,=5.0,=0.8命題三:G c (n 3,Q 3m in G c (n 1,Q 1,G c (n 2,Q 1。其證明見附錄。數(shù)值模擬分析見圖4,其中n 1、n 2、n 3取通過搜索獲得的整數(shù)值;R cij =G c (n i ,Q i G c (n j ,Q j ×100,為在第i 種供應(yīng)鏈管理機(jī)制與在第j 種供應(yīng)鏈管理機(jī)制下整個供應(yīng)鏈的成本比率(i 、j =1,2,3,i j 。該命題表明,無論零售商411管理學(xué)報第1卷第1期2004年7月優(yōu)先決策機(jī)制還是制造商優(yōu)先決策機(jī)制,系統(tǒng)的總變動成本都大于聯(lián)合決策機(jī)制時的系統(tǒng)總變動成本,即從供應(yīng)鏈整

17、體的角度,聯(lián)合決策機(jī)制優(yōu)于2種分散決策機(jī)制 。圖4總變動成本比較(=0.95,=5.0,=0.8根據(jù)上面的討論,我們發(fā)現(xiàn),聯(lián)合決策節(jié)省了整個供應(yīng)鏈的總成本,但是與零售商優(yōu)先決策相比,零售商增加了成本、制造商降低了成本;與制造商優(yōu)先決策相比,制造商增加了成本、零售商降低了成本。在經(jīng)濟(jì)學(xué)中這種現(xiàn)象被稱為“雙重邊際性”現(xiàn)象8。因此,若沒有一定的協(xié)調(diào)激勵機(jī)制,零售商主導(dǎo)的供應(yīng)鏈中零售商不愿意與制造商聯(lián)合決策,制造商主導(dǎo)的供應(yīng)鏈中制造商不愿意與零售商聯(lián)合決策。目前學(xué)術(shù)界已經(jīng)有不少工作討論“數(shù)量折扣激勵機(jī)制”來促進(jìn)供應(yīng)鏈中的零售商與制造商的聯(lián)合決策5,6,912。但是,大多數(shù)研究工作主要是在零售商優(yōu)先決策

18、的供應(yīng)鏈管理情況下進(jìn)行的,對于制造商優(yōu)先決策的供應(yīng)鏈管理情況下如何改進(jìn)供應(yīng)鏈績效還需要深入研究。4結(jié)語根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的經(jīng)濟(jì)定貨量模型假定,本文研究了由1個制造商與1個零售商所構(gòu)成供應(yīng)鏈的績效,其中零售商為滿足其市場需求而向制造商采購所需產(chǎn)品,而制造商根據(jù)零售商的需求來組織產(chǎn)品的生產(chǎn)。在此基礎(chǔ)之上,本文探討了3種供應(yīng)鏈管理機(jī)制及其對供應(yīng)鏈參與者、供應(yīng)鏈整體的影響。分析表明,對零售商而言,采用零售商庫存管理機(jī)制對其最有利,其次是聯(lián)合決策機(jī)制;對制造商而言,制造商庫存管理和采用聯(lián)合決策機(jī)制對其較有利;對整個供應(yīng)鏈而言,聯(lián)合決策優(yōu)于零售商庫存管理機(jī)制、制造商庫存管理的效率。本文的結(jié)果將有助于選擇合適的供應(yīng)鏈

19、重構(gòu)策略,為今后的進(jìn)一步選擇合適的協(xié)調(diào)機(jī)制提出方向。但是,由于文中所討論的模型還較為簡單,今后還應(yīng)繼續(xù)討論大于1的零售商數(shù)、制造商數(shù)、所提供的產(chǎn)品品種數(shù)以及供應(yīng)鏈中的隨機(jī)因素對供應(yīng)鏈管理機(jī)制的影響,以及對供應(yīng)鏈管理績效的影響。參考文獻(xiàn)1財富公布全球五百強(qiáng)沃爾瑪拔頭籌BE 1大洋網(wǎng),2002-07-082沃爾瑪雄踞福布斯全球最佳公司排行榜首N 1國際金融報,2003-04-153F isher M L 1W hat Is the R igh t Supp ly Chain fo rYour P roduct J 1H arvard Business R ev ,1997,75(2:1051164

20、張維迎1博弈論與信息經(jīng)濟(jì)學(xué)M 1上海:上海三聯(lián)出版社,上海人民出版社,1996:1821865Peterson P ,Silver E A 1D ecisi on system s fo r inven 2to ry m anagem ent and p roducti on p lanning M 1N ewYo rk :W iley ,1985:1491576L ee H L ,Ro senblatt M J 1A generalized quantitydiscount p ricing model to increase supp liers p rofits J 1M anagem

21、ent Science ,1986,32(9:117711857Joglekar P N 1Comm ents on “A Q uantity D iscountP ricing M odel to Increase V endo r P rofits ”J 1M an 2agem ent Science ,1988,34(11:139113988泰勒爾1產(chǎn)業(yè)組織理論J 1張維迎,馬捷,吳有昌,等譯1北京:中國人民大學(xué)出版社,1997:2162199W eng Z K 1Channel coo rdinati on and Q uantity D is 2counts J 1M anagem

22、ent Science ,1995,41(9:1509152210V is w anathan S 1Op ti m al strategy fo r the integratedvendo r 2buyer invento ry model J 1European Jour 2nal of Operati onal R esearch ,1998,105:384211Co rbett C J ,Groo te X de 1A supp liers op ti m alquantity discount po licy under asymm etric info r m a 2ti on J

23、 1M anagem ent Science ,2000,46(3:44445012WAN G Q ,ZHAN G W 1I mp roving a supp liersquantity discount gain from m any different buyers J 1IIE T ransacti on ,2000(32:10711079作者簡介:沈厚才(1964,男,漢族,江蘇姜堰市人。南京大學(xué)(南京市210093工程管理學(xué)院副教授。研究方向?yàn)檫\(yùn)營管理、信息系統(tǒng)。熊燕華,南京農(nóng)業(yè)大學(xué)(南京市210031管理工程系。劉春林,南京大學(xué)商學(xué)院。511不同庫存決策機(jī)制對供應(yīng)鏈績效的影響:確定

24、性模型沈厚才熊燕華劉春林Abstract:L ogistics capab ility no t on ly in2 cludes the tangib le elem en ts,bu t also includes the in tangib le cap ab ility.T h is article firstly studies the structu re of logistics cap ab ility from the view of supp ly chain,and gives the affecting elem en ts system,finally analyse

25、s the m echan is m w h ich con stitu tes the in tegrated logistics cap a2 b ility.Key words:supp ly chain;logistics cap ab ili2 ty;elem en ts systemThe Effect of the I nven tory D ec ision M echan is m on the Supply Cha i n Perfor mance:the D eter m i n-istic M odelSH EN Houcai(N an jing U n iversi2

26、 ty,N an jing,Ch inaX I ON G YanhuaL I U Chun linp1122115Abstract:It has been show n that the supp ly chain re2engineering is one of best app roaches to i m p rove their com p etitive advan tage by m any successfu l bu siness sto ries.It is necessary and i m po rtan t to analyze every strategy fo r

27、the sup2 p ly chain re2engineering.In th is pap,w e study the issue of w hat is the effect of the inven2 to ry decisi on m echan is m of the supp ly chain p er2 fo r m ance,in w h ich one retailer w ill rep len ish its inven to ry from one m anufactu rer w ho w ill m an2 ufactu re th is p roduct.W h

28、at w e study in th is pa2 p er is th ree k inds of inven to ry decisi on m echa2 n is m in the supp ly chain:the retailer as Stackel2 berg leader,the m anufactu rer as the as Stackel2 berg leader,and the jo in t decisi on m ak ing by the retailer and the m anufactu rer.U nder the as2 sum p ti on of

29、EOQ m odel,w e find that the“dou2 b le m arginalizati on effect”ex ists in th is k ind of supp ly chain,w h ich w ill help u s design a good supp ly chain re2engineering strategy.Key words:supp ly chain;stackelberg gam e; EOQ M odelA Genetic A lgor ith m for Solv i ng I n tegra tedM ul-tilevel Produ

30、ction Plann i ng Proble m sTAN X iaow ei(B eihang U n iversity,B eijing,Ch inaZHOU HongSH I R u ifengp1162118A b stract:T raditi onal m ethods u sually fo r2 m u late and so lve the in tegrated m u ltilevel p ro2 ducti on p lann ing p rob lem s w ith h ierarch ical m odels.T heo retically,the app ro

31、aches of u sing a single m odel to describe and op ti m ize the p rob2lem cou ld reach m uch better p erfo r m ance,al2 though it is qu ite difficu lt to realize the op ti m iza2 ti on p rocess.B ased on the J IT idea,a new ob2 jective functi on fo r op ti m izati on is p ropo sed in th is p aper,an

32、d a single m odel is estab lished w h ich si m u ltaneou sly fo r m u lates and op ti m izes the lo t sizing and schedu ling p rob lem.A genetic algo rithm is designed fo r so lving th is p rob lem and the resu lts are satisfying.Key words:m u ltilevel p roducti on p lann ing; lo t sizing;schedu lin

33、g;genetic algo rithmPerspective on Technolog ica l I nnova tion M an-age m en t of the En terpr ise:the Sta te of the Art and TrendsCH EN J in(Zhejiang U n iversity, H angzhou,Ch inaZH EN G Gangp1192124Abstract:B ased on literatu res bo th hom e and ab road,th is pap er review s and summ arizes m ain developm en t stages from single innovati on, innovati on fo rtfo li o and to tal innovati on,p ro2 vides a strategy based,cap ab ility based and re2 sou rce based view s of the researches on m anage2 m en t of en terp rises techno logical in