（管理科学与工程专业论文）基于CVaR模型的企业多产品耦合平衡问题研究.pdf

浙江t 业大学硕? i ：学位论文 基于c v a r 模型的企业多产品耦合、p 衡问题研究 基于c v a r 模型的企业多产品耦合平衡问题研究 摘要 目前受金融危机的影响，很多生产型企业都濒临倒闭或已经倒 闭。在这种特殊时刻，以利润最大化作为目标已经不能满足企业的需 要。如何控制风险，在危机中求生存和发展，已经成为企业首先需要 解决的问题。c v a r 作为风险度量的工具，由于其数学上的优越性， 已经被广泛运用于各种领域，其中包括供应链领域。由于需求的不确 定性，企业无法确定合适的采购数量和生产数量，这样就使企业采购 和生产变得盲目，从而有可能导致巨额亏损。为了解决企业在采购、 生产和销售中耦合平衡问题，本文运用了c v a r 工具来深入研究企业 多产品采购、生产和销售中耦合平衡问题。 本文以生产型企业为研究对象，具体分析其采购、生产和销售三 个环节，并使用c v a r 测量由于需求的不确定性产生的风险。为了使 企业达到整体优化，本文建立了基于c v a r 多产品单目标风险决策模 型和基于c v a r 多产品多目标耦合平衡模型。前者是以控制风险为目 标，把采购成本和生产成本作为约束条件；后者是同时以控制风险、 控制采购成本和生产成本作为目标。经过数值实验比较分析可得，多 产品多目标耦合平衡模型更能满足企业的需求，不仅能控制风险，还 l 浙江j r 业人学硕i ：学位论文基于c v a r 模型的企业多产品耦合、f 衡问题研究 能更好地把采购、生产和销售衔接起来，达到耦合的效果，使企业达 到整体最优化。 为了证明模型的实际价值，本文把多目标耦合平衡模型运用于 实际企业的经营管理中。通过模型计算，得出企业在风险最小前提下 的最优采购策略和生产策略，并且得出实际需要花费的采购成本和生 产成本。企业可以根据采购策略和生产策略来安排下个阶段的采购和 生产，并且更灵活地分配采购预算和生产预算。所以多目标耦合平衡 模型对于企业而言有重要的实用价值。 关键词：生产型企业，需求不确定，条件风险值，多目标，耦合平衡模型 浙江t 业人学硕1 ：学位论文 基于c v a r 模型的企业多产品耦合、f 衡问题研究 r e s e a r c h o ne n t e r p r i s e sm u l t i p r o d u c t sc o u p l e de q u i l i b r i u m p r o b l e mb a s e do n c v a r a b s t r a c t a f f e c t e db yf i n a n c i a l c r i s i s ，m a n yp r o d u c t i o n - o r i e n t e de n t e r p r i s e sn e a r l y c o l l a p s eo rh a v ea l r e a d yc l o s e dd o w n i nt h i sk i n do fs p e c i a lt i m e ，m a x i m i z i n gp r o f i t s a st h eg o a lc o u l dn o tm e e tt h en e e d so fe n t e r p r i s e s h o wt oc o n t r o lt h er i s k ，s t r u g g l e f o rs u r v i v a la n dd e v e l o p m e n ti nc r i s i sh a sb e e nt h eb i gp r o b l e mw h i c hs h o u l db e s o l v e df i r s t l y c v a l 王勰ar i s km e a s u r e m e n tt 0 0 1 b e c a u s eo fi t sm a t h e m a t i c a l s u p e r i o r i t y ，h a sb e e nw i d e l yu s e di n av a r i e t yo fa r e a s ，i n c l u d i n gt h es u p p l yc h a i n d o m a i n d u et ot h eu n c e r t a i nd e m a n d ，t h ee n t e r p r i s e sa r eu n a b l et od e t e r m i n et h e a p p r o p r i a t eo r d e r i n gq u a n t i t ya n dp r o d u c t i o nq u a n t i t y ，s ot h a tt h eo r d e r i n ga n d p r o d u c t i o nb e c a m eb l i n d ，w h i c hm a yl e a dt oh u g el o s s e s i no r d e rt os o l v et h ec o u p l e d e q u i l i b r i u mp r o b l e mb e t w e e no r d e r i n g ，p r o d u c t i o na n ds a l e ，t h i sp a p e ru s ec v a r t o r e s e a r c ht h ec o u p l e de q u i l i b r i u mp r o b l e mb e t w e e nt h et h r e ep r o c e s s e s t h i sp a p e rt a k e st h ep r o d u c t i o n o r i e n t e de n t e r p r i s e sa st h eo b j e c to fr e s e a r c h ， a n a l z s e so r d e r i n g ，p r o d u c t i o na n ds a l ei nd e t a i l ，t h e nu s e sc o n d i t i o n a lv a l u ea tr i s k ( c v a r ) w h i c hi sw i d e l yu s e di nf i n a n c i a lf i e l dt om e a s u r et h er i s k i no r d e rt oh e l p e n t e r p r i s e so b t a i no v e r a l lo p t i m i z a t i o n ，t h i sp a p e rb u i l d st w om o d e l s ，t h ef i r s tm o d e l i sc a l l e dm u l t i - p r o d u c t ss i n g l eo b j e c tr i s kd e c i s i o nm o d e l ，a n dt h es e c o n dm o d e li s c a l l e dm u l t i p r o d u c t sm u l t i - o b j e c t sc o u p l e de q u i l i b r i u mm o d e l t h ef i r s tm o d e lt a k e s r i s ka st h eo b j e c t ，o r d e r i n gc o s ta n dp r o d u c t i o nc o s ta sc o n s t r a i n t s t h es e c o n dm o d e l t a k e sr i s k ，o r d e r i n gc o s ta n dp r o d u c t i o nc o s ta so b j e c t i v e s n u m e r i c a le x p e r i m e n t s s h o wt h a tt h es e c o n dm o d e lc a nm e e tt h en e e d so fe n t e r p r i s e sb e t t e r i tc a nn o to n l y c o n t r o lr i s k s ，b u ta l s oi n t e g r a t eo r d e r i n g ，p r o d u c t i o na n ds a l e 1 1 1 浙江t 业人学硕i ：学位论文 幕于c v a r 模型的企业多产品耦合、f 衡问题研究 i no r d e rt op r o v et h er e a lv a l u eo ft h em o d e l ，t h i sp a d e ra p p l i e st h ec o u p l e d e q u i l i b r i u mm o d e lt ot h ea c t u a lo p e r a t i o na n dm a n a g e m e n to fe n t e r p r i s e s b yt h e m o d e lc o m p u t a t i o n ，w eo b t a i nt h eb e s to r d e r i n gs t r a t e g ya n dp r o d u c t i o ns t r a t e g ya ta b u s i n e s sc y c l ew h e nt h er i s ki ss m a l l e s t ，t h e ng e tt h ea c t u a lo r d e r i n gc o s ta n d p r o d u c t i o nc o s t t h ee n t e r p r i s ec a na r r a n g et h eo r d e r i n ga n dp r o d u c t i o ni nn e x tp h a s e a c c o r d i n gt h eo r d e r i n gs t r a t e g ya n dp r o d u c t i o ns t r a t e g y , a n da l l o c a t et h eb u d g e tm o r e f l e x i b i l i t y t h e r e f o r e ，t h ec o u p l i n ge q u i l i b r i u mm o d e lh a si m p o r t a n tp r a c t i c a lv a l u e k e yw o r d s ：t h ep r o d u c t i o n o r i e n t e de n t e r p r i s e s ；c o n d i t i o n a lv a l u ea tr i s k ( c v a g ) ；m u l t i o b j e c t i v e s ，c o u p l i n ge q u i l i b r i u mm o d e l 浙江工业大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行 研究工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文 不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙 江工业大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作 出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明 的法律责任。 作者签名： 覆次 嗍：沙1 他1 月哆日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存 和汇编本学位论文。 本学位论文属于 l 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密口。 ( 请在以上相应方框内打“ ) 作者签名：琵衣之 导师签名： 日期：跏7 年l2 月 之e t e l 期：年 月 e 1 浙江t 业人学硕i ：学位论义基于c v a r 模型的企业多产品耦合、f 衡问题研究 1 绪论 本章首先介绍了本文研究的背景，然后介绍了国内外对基于c v a r 模型的生 产型企业多产品耦合平衡问题这一领域的研究现状，并对研究现状进行总结和分 析，最后在此基础上给出本文的研究目的、现实意义、研究内容与研究方法。 1 1 研究背景 面对市场竞争f 益激烈，用户需求的不确定性，高新技术迅猛发展，产品寿 命周期缩短和产品结构越来越复杂的环境，生产型企业如何适应新的竞争环境， 在竞争中处于不败之地己成为企业管理者和理论研究者关注的焦点。 在竞争激烈的市场环境下，处于供应链链条中的制造型企业必须承担复杂的 供应链网络带来的各种风险与不确定性。风险主要分为四种类型：环境风险，市 场风险，信息风险。环境风险是由自然灾害，社会冲突，经济波动等冈素造成的。 市场风险是由消费者需求变化造成的。信息风险是由于供应商，生产商与零售商 之间信息不对称造成的1 。随着供应链网络的日趋复杂和供应链成员的日益扩大， 制造型企业面临着前所未有的波动，所以他们越来越关注不断发展壮大的供应链 管理中存在的风险因子，并且试图用一套整合的供应链风险管理模型来解决无法 预测的市场需求风险，但从目前的文献来看，大多数关于采购、生产和销售的风 险决策模型都是分丌进行研究的，很少有人提出一个结合采购，生产和销售于一 身的风险控制模型。 2 0 0 8 年下半年至今，由美国次贷危机引发的全球性金融危机已席卷全球各 国，并由金融业向制造业，实体经济等经济领域各个范畴蔓延。在此冲击下，诸 多制造型企业濒临倒闭或已经倒闭。如何减少金融危机对企业带来的负面影响， 在危机中求生产图发展，这是企业目前所面临的主要问题。在这个严峻的形势下， 把利润最大化作为企业经营的唯一目标已经不能适应现在形势发展的需要，企业 求生存的一个重要方法就是加强风险控制，减少风险。 风险管理在最近的几年真正经历了一场革命。v a r ( 风险价值) 产生于2 0 世纪 9 0 年代初。当时重大金融灾难频繁发生：巴林银行倒闭，德国金属股份有限公司、 f l 本大和银行以及其他一些金融机构也纷纷破产。这些事件的共同教训是由于金 融风险的监督和管理不力，导致数十亿美元的损失。针对这一难题，金融机构和 管理者采用v a r 方法来评估风险。v a r 是指一项金融资产或资产组合在一定置信 度下，一定期间内预期的最大损失2 。v a r 产生后被广泛应用于金融领域的j x l 险度 1 姚军供心链的风险及j e 防范 j 辽宁师范人学学报( 自然科学版) ，2 0 0 3 ，4 ( 2 6 ) ：3 6 1 3 6 3 2 李治v a r 和c v a rn ：创业投资风险管理中的心用 j 学习j 探索，2 0 0 5 ，5 ( 1 6 0 ) ：1 7 5 - 1 7 8 浙江t 业人学硕i ：学位论文皋于c v a r 模型的企业多产品耦合、f 衡问题研究 量。但是随着研究的深入，a r t z n e r 等( 1 9 9 9 ) 发现v a r 有很多缺陷：v a r 对风险的 尾部没有研究，即当损失一旦超过给定的置信水平下的最大可能损， c a r 将无法测 量，并且以v a r 为目标函数的规划问题一般不是凸规划，其局部最优解不一定是 全局最优解。所以针对v a r 的不足，r o c k a f e l l a r 和u r y a s e v ( 2 0 0 0 ) i k i 入了c v a r 的概 念。c v a r 是指损失额超过v a r 部分的期望值。它具有v a r 的优点，同时在理论上 又具有良好的性质，如具有次可加性、凸性等在投资组合优化决策时，以c v a r 作为优化目标，可以采用线性规划方法进行求解，求解过程还可以同时得到v 承 值。基于以上的优点，文章将使用c v a r 方法建立生产商多产品耦合模型。 消费者需求的不确定性是造成风险的主要冈素之一，由于需求数量无法确 定，导致生产商采购原材料的数量和生产产品的数量都无法确定。如果生产产品 过多，供大于求，产品在规定时问内无法售出，企业就需要支付库存成本来存放 这些产品或者以低于生产成本的价格折价出售给零售商。如果产品生产太少，供 不应求，企业将会损失一部分本来应该获得的利益。所以企业面临的问题足如何 从众多供应商那旱采购合适数量的原材料，生产合适的数量的产品，并以合理的 价格和数量分销给众多的零售商，来达到最大利润。该问题是一个耦合平衡问题。 由于涉及各种复杂不确定因素，使得这一问题的研究一直没有得到彻底解决。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 采购和库存问题研究现状 采购是制造型企业生产经营的一个重要环节，同时也是企业的第一利润源 泉。一般而占，商品销售成本的最大部分是由所采购的原材料和服务占据的。在 商品销售成本中，采购值大约占5 0 3 。 库存是企业物料管理的核心环节，是维持稳定生产、平衡企业物流的重要保 障，库存优化是降低企业生产成本的最有效途径之一，库存占据2 0 一3 0 的企 业总资产，被称为企业的“第三利润源 4 。 适当的库存量是确保企业币常生产并最大限度获取利益的必要条件；过多或 过少的库存都会给企业带来不必要的经济损失。库存量过大，会增加库存的储存 费用，占用企业大量的流动资金，使企业失去投资于其他方面的收益机会，影响 资金的使用效率；反之，库存量过少，则可能因为原材料短缺造成停工待料而无 法组织通畅的生产过程，从而失去顾客和销售机会。因此，科学地管理好库存， 对于降低企业生产成本，提高企业经济效益有着重要的意义。 3 刘荔娟现代采购管理 m i ：海：l ：海财绛人学 l 版 i ：2 0 0 6 4d o n a l d j ，b ，d v a i d ，j & c l o s s ，m b i x b y c o o p e r s u p p l yc h a i nl o g i s t i c sm a n a g e m e n t m 1 b e i j i n g ：c h i n a m a c h i n ep r e s s , 2 0 0 4 2 浙江t 业人学硕 ：学位论文基于c v a r 模型的企业多产品耦合、i f 衡问题研究 研究者主要通过以下两个方面来研究采购和库存问题： ( 1 ) 通过报章模型确立最优的订购策略 报童模型是有名的运筹学模型，是指易逝品零售商面对的市场需求不确定性 较大，在销售期之i j f ，零售商必须决定易逝品的订购量。 易逝品也称易变质产品、时效品、时令品、时尚品或季节性产品等，是指由 于产品本身的特性或目标消费群的偏好等，使该类产品具有生产提前期长、销售 周期短、期术未售出的产品残值低、需求不确定性大等明显特征。 由于易逝品生产提前期较长，在销售期内，零售商一般没有机会再次订货和 补充库存。易逝品零售商为了获得最大利益，必须确定最优的订购量。适当的订 购量可以满足顾客需求，获得利润；但过量的订货在销售期木会使产品价值降低， 零售商造成一定的损失。最优的订购量要求经销商在库存过量和库存短缺之间平 衡，获得最大利益。 报章问题源于1 9 世纪8 0 年代的银行业，直至1 2 0 世纪5 0 年代受二次世界大战的 影响，库存论得到了长足的发展，报章问题引起关注并形成报童模型。传统的单 周期报童问题( s p p ) 使用折价方式处理一个周期内没有卖出的产品，并用利润最 大化模型来找出合适的产品订购数量5 。随着研究的深入，报童问题得到了很大 的扩展和延伸，应用范围也越来越广。其中研究方向从单产品报童问题向多产品 报奄问题转变。 h a d l e y 和w h i t i n ( 1 9 6 3 ) 涉及了库存( 预算) 约束下的多产品报童问题。他们基于 拉格朗日乘数，莱布尼茨规则和动态规划研究了预算约束下指定需求分布的多产 品报壹问题。 n a h m i m a s 和s c h m i d t ( 1 9 8 4 ) 在假设需求满足正态分布的条件下使用启发式方 法求解单约束的多产品报童问题( m p n p ) 。 l a u 和l a u ( 1 9 9 5 ) 提出企业必须在承受范围之内进行采购。他们设定多个约束 条件，并建立新的模型和解决方案求解多产品、多约束的报童问题。 v a i r a k t a r a k i s ( 2 0 0 0 ) 将单一产品的报奄问题扩展为多产品的报童问题，利用整 数规划的方法求得最优解。 a b d e l 和m o n t a n a r i ( 2 0 0 5 ) 针对不同需求分布函数提出预算约束下多产品报奄 问题的三种求解方法：精确求解方法，近似求解方法和一般迭代方法( g e n e r i c i t e r a t i v em e t h o d ，g i m ) 。 a b d e l 和a r e e r a t c h a k u l ( 2 0 0 7 ) 用二次规划方法来解决多产品报童问题，他们提 出使用熟悉的工具( ；t 1 e x c e ls o l v e r 和l i n g o ) 处理问题，不仅可以满足产品需求 范围的限制，而且可以减轻灵敏度分析的难度。 n i e d e r h o f f ( 2 0 0 7 ) 用凸分离技术求解两个或更多事前线性约束下的多产品报 5 k h o u j a , m t h es i n g l e p e r i o d ( n e w v e n d o r ) p r o b l e m ：l i t e r a t u r er e v i e wa n ds u g g e s t i o n sf o rf u t u r er e s e a r c h 【j 】o m e g a , i n t j m g m t s c i ，1 9 9 9 ，2 7 ：5 3 7 5 5 3 3 浙江t 业人学烦f ：学位论文 基rc v a r 模型的企业多产品耦含、f 衡问题研究 奄模型。 多产品报奄问题研究非生产型企业在随机需求的情况下企业最优订购量问 题。在报章问题中，企业不生产产品，而是向生产商批发多种产品，再以较高的 价格把产品卖给顾客，以此获利。总之，几乎所有的扩展后的报童模型主要解决 最优订购问题，而不能解决最优生产量问题。 ( 2 ) 通过建立各种库存模型来寻找产品的订购策略或库存策略。 于海鸿等( 2 0 0 2 ) 从建立实用的系统出发，针对确定性离散需求是的库存问 题提出一种库存一费用比较模型，在该模型和其它现有库存模型的基础上，设计 并实现关于库存管理问题的决策支持系统。 d o n a l d ( 2 0 0 5 ) 介绍了库存控制方面的一些量化模型。重点介绍了建立在理想 化存货体系的基础上，在成本最小化的前提下寻求固定的订单批量，即经济型订 单批量( e c o n o m i co r d e rq u a n t i t y ，e o q ) 。 罗兵等( 2 0 0 5 ) 币1 j 用库存的历史数据，建立了动态环境下一个基于b p 神经网络 的初始库存模型，采用提前结束训练法克服因样本量不足而产生的网络过适应问 题，并通过网络的训练获得一个关系简单的库存模型。 张延林等( 2 0 0 5 ) 针对随机型库存系统，用e x c e l ，v b a 和c r y s t a lb a l l 进行仿真， 利用仿真间接地获得优化策略，解决了随机库存系统的存货策略问题。 傅玉颖( 2 0 0 5 ) 等主要探讨不确定性情况下用模糊理论处理库存管理问题。在 简要介绍模糊理论的基础上，给出了库存管理中模糊参数的表达并导出允许适度 缺货情况下多模糊参数的库存管理问题的模糊数学模型。 陆卫平等( 2 0 0 5 ) 依据通钢生产销售实际情况，建立铁精粉原料供应优化模 型，重点考虑原料采购和库存优化管理。由于初始模型为非线性混合整数规划模 型，直接求解比较困难，作者将初始模型分成两步求解，从而降低求解难度。 从以上文献中可以看出，库存模型主要用来解决最优订购策略和库存策略问 题，而不能解决生产和销售问题。 1 2 2 生产问题研究现状 众所周知，运筹学的起源就是从单个企业的最优生产计划模型歹：始，定量模 型大多数是以线性或非线性规划为主，一般根据不同的问题建立不同的生产模 型，其主要目标是确定生产数量使利润最大化。目i j 国内外有很多文献讨论生产 计划问题。 h o s h i n o 等( 1 9 9 5 ) 提出了针对单一产品再制造系统的生产计划模型。该模型在 考虑再使用、再制造和废弃处理三种产品再利用方式的情况下，分别以利润最大 化和再利用率最大化为目标函数，采用目标规划算法求解并获得了主生产计划的 优化解。 4 浙江t 业人学硕i ：学位论文幕于c v a r 模型的企业多产品耦合、f 衡问题研究 y a h ( 2 0 0 1 ) 论述了柔性自动化车问的生产计划模型建立思想，并给出了最大 效益的生产计划模型。 严洪森等( 2 0 0 1 ) 研究了由多个柔性制造系统组成的柔性自动化车间的最优 随机生产计划问题，着重解决不确定性生产计划问题，并根据实际需要建立了车 间生产计划的随机非线性规划模型。 王廷平( 2 0 0 4 ) 将上游生产线的产品细分成主成品、副成品和同步副成品，在 优先满足主成品需求的前提下建立了以满足下游生产需求为条件的上下游生产 线生产成本最低生产计划模型以及效益最高生产计划模型。 张燕红等( 2 0 0 4 ) 以优先满足主成品需求为前提建立了上下游生产线生产成 本最低生产调度模型以及效益最高生产调度模型。 李敏( 2 0 0 6 ) 针对o p e n s h o p 生产线建立生产计划模型，并根据建立模型规模 较大的特点，提出了一种从模型建立的角度进行简化的思想，给出了简化过程。 生产计划模型主要用于解决最优生产策略问题，而不涉及采购阶段。所以该 模型也不能解决生产型企业的整体优化问题。 1 2 3v a r 和c v a r 研究现状 ( 1 ) v a r 研究现状 v a l u ea tr i s k ( v a r ) 是度量、识别和管理金融市场风险的先进工具。早在1 9 9 0 年，国外学者就开始了对v a r 的研究，主要包括对v a r 的分析评价以及在各个 领域的应用两个方面。 p h i l i p p e ( 1 9 9 7 ) 介绍了风险测度方法，v 水的监管、开发和运用，用v 水测度 交易和投资过程中的风险，以及实施安全风险管理系统的步骤等几个方面。 j e a n 和m a r c p o t t e r s ( 1 9 9 9 ) 提出如何利用金融资产波动的非正态特性去简单地 计算复杂的非线性组合的v a r 。 k e v i n ( 1 9 9 9 ) 提出了不是对整个资产组合收益率分布建模，而是只对收益率尾 部分布超过某一较大阀值( t h r e s h o l d ) 的数据进行建模进而计算v a r 值的极值模 型。 k a p l a n s k i 和k r o l l ( 2 0 0 1 ) 建立了一个基于v a r 的均衡资产定价模型，并提出用 v a r b e t a ( v b ) 来衡量单个资产在均衡时的风险。他们通过实证研究指出， v a r b e t a l 匕传统的b e t a 有更大的解释能力。 r a c h e l 等( 2 0 0 1 ) 将v a r 风险管理模型应用于资产组合选择和资本资产定价， 通过理论推导得出在资产组合收益率呈正态分布且无风险利率为零的假设条件 下，基于v a r 风险管理模型的资产组合选择将会得出同均值方差模型完全一致 的结论。 b a c m a n n 等( 2 0 0 4 ) 应用极值理论分析了包括套利基金、股票和债券的混合投 5 浙江下业人学硕l j 学位论义某fc v a r 模型的企业多产品耦合、卜衡问题研究 资组合的风险，并用v a r 和e s 进行了定量描述，结果显示了包含套利基金的组合 可以很好地避免极端市场情况的冲击。 a l e x a n d e r 和b a p t i s t a ( 2 0 0 1 ) 将v 水与均值方差联系起来分析，检验均值v a r 组合选择标准是否与效用最大化一致。他们的结论是这种分析与效用最大化基本 一致。 彭寿康( 2 0 0 3 ) l 匕较了历史模拟方法、一般正态分布模型、加权正态模型和 l o g i s t i c 分布模型，得出了历史模拟方法和l o g i s t i c 分布模型的预测能力要优于一 般正态分布模型和加权正念模型的结论。 作为金融机构和监管部门重要的风险度量和管理的有力工具，v a r 以最简单 的形式将已知组合潜在的损失与发生概率结合成为单个数字，将多个风险暴露的 效果综合起来，便于金融机构和监管当局风险管理和监督，它已成为银行等会融 机构控制风险的工具和讨论风险的共同语言。 ( 2 ) c v 水研究现状 随着研究的深入，a r t z n e r 等( 1 9 9 9 ) 发现v a r 缺乏一些良好的数学特征：由于 v a r 不能表示各种组合资产的头寸函数，而且以v a r 为目标函数的规划问题一般 不是凸规划，因此无法对其直接进行优化；v a r 不满足一般风险度量模型所具有 的次可加性，这使得投资机构不能通过计算单笔投资的v a r 来确定整个投资组合 的v a r ；v a r 的本质含义是一个分位点，即在一定置信度下的最大可能损失，而不 能反映该分位点以下的投资损失情况。 针对v a r 的不足，r o c k a f e l l a r 和u r y a s e v ( 2 0 0 0 ) 首次提出了条件风险价值( c v a r ) 的风险度量技术，给出了c v a r 的定义和性质，并指出线性资产组合在正态分布 下的c v a r 的基本计算方法。他们还证明了c v a r 问题可以近似化为线性规划问 题，大大降低了求解的难度。 p n u g ( 2 0 0 0 ) 证明c 、，抿具有良好的数学特征，包括j 下齐次性，单调性，次可 加性和凸性。 c v a r 被提出后就广泛运用于金融，水，电等领域。j o n a s 等( 1 9 9 9 ) 探讨了投 资组合最优化问题，同时用历史模拟法进行了标准和普尔指数下1 0 0 种股票的 c v a r 值计算。司继文和张明佳( 2 0 0 5 ) 基于r o c k f e l l e r 和u r y a s e v 的c v a r 投资组 合理论，结合m o n t ec a r l o 模拟法和分枝定界法，建立了c v a r 最优投资组合模 型。陈剑利和李胜宏( 2 0 0 4 ) 运用风险度量指标c v a r 提出一个新的最优投资组合 模型，并利用我国的股票市场进行了实证分析，验证了新模型的有效性，为制定 合理的投资组合提供了一种新的思路。詹原瑞和张建龙( 2 0 0 4 ) 把c v a r 与遗传算 法相结合，得出c v a r 模型能在很少牺牲资产收益率的条件下显著降低c v a r ， 并同时减少了v a r 、标准差等重要风险衡量指标，提高了组合对抗风险尤其是极 端风险的能力，是一种有效的信用风险优化模型。r a b i h 等( 2 0 0 5 ) 使用c v a r 评 6 浙江t 业人学硕1 ：学位论文皋于c v a r 模型的企业多产品耦合、t t - 衡问题研究 估在电力交易中出现的风险值。孟志青等( 2 0 0 7 ) 研究了基于动态条件风险值 ( c v a r ) 模型的房地产组合投资风险度量问题。p i a n t a d o s i 等( 2 0 0 8 ) 使用c v a r 测量 风险值，建立一个随机动态模型得出最优的供水的策略。谢品杰等( 2 0 0 9 ) 利用 c v a r 为风险计量指标，以供电公司利润的c v a r 值最大化为目标，构建了供电 公司在现货市场的购电优化决策模型。常先英等( 2 0 0 9 ) 为了克服粒子群算法陷入 局部极值的缺陷，对算法进行了改进，并把算法应用于c v a r 模型中，然后进行 投资组合优化。 越来越多的研究者关注供应链中的风险问题，他们把c v a r 与报奄模型相结 合，用c v a r 测量由于需求不确定性造成的风险。许明辉等( 2 0 0 6 ) 研究报奄模型 中，在c v a r 风险度量准则下，缺货惩罚和风险厌恶程度对厌恶风险的零售商的 最有订购数量的影响。蒋敏，孟志青和周根贵( 2 0 0 7 ) 研究了供应链中单周期和多 周期多产品组合采购与供应的c v a r 模型，利用了条件风险值理论将多产品从多 个供应商采购来分散需求不确定性带来的风险，以达到损失最小的目的。g o t o h 和t a k a n o ( 2 0 0 7 ) 定义两种不同的损失函数，并用c v a r 测量风险，最后把c v a r 问题转化为线性规划问题进行求解。z h o u a 等( 2 0 0 8 ) 使用c v a r 测量风险，考虑 决策者的风险偏好，把c v a r 作为约束条件，使用利润最大化的方法求解多产品 的最优订购量。程露等( 2 0 0 8 ) 以供应商为领导层，零售商为从属层，基于c v a r 准则，建立了两个双层报章问题模型。安智宇等( 2 0 0 9 ) 考虑了供应商具有随机的 违约概率及需求不确定的情况，基于c v a r 的风险度量准则，建立了最优订货模 型。 1 2 4 国内外研究现状总结 ( 1 ) 从以上发表的文献来看，有关于生产型企业产供销的文献非常有限，采 购、库存、生产和销售四个环节的定量研究大都是分开进行的。但是生产型企业 的多产品采购与库存主要目的为了生产和销售，考虑采购、库存、生产和销售等 整个环节的有效衔接与平衡优化才符合实际情形。如果将采购、库存、生产或销 售的优化分开考虑，就不可能带来企业效益的整体优化。 ( 2 ) 在报章问题中，企业不生产产品，而是批发多种产品，以较高的价格把 产品卖给顾客，以此获利。报奄问题只能解决最优采购问题，而不能解决最优生 产问题。所以单凭报章问题无法解决生产型企业的优化问题。 ( 3 ) 虽然报奄模型与c v a r 的结合不仅能很好的控制风险，而且还能帮助企 业得出最优的采购策略，但是这仅仅局限于非生产型企业，而无法满足生产型企 业的需求。因为对生产型企业而言，采购和生产是不可分割的两个环节，企业不 仅需要得知最优的采购策略，而且需要得出最优的生产策略。 基于以上的阐述，本文提出了基于c v a r 模型的企业多产品耦合平衡问题的 7 浙江t 业人学硕i ：学位论文旌fc v a r 模型的企业多产品耦合f 衡问题研究 研究，这不仅综合考虑企业采购、生产和销售三个阶段( 其中库存在生产阶段进 行分析) ，解决生产型企业的整体优化问题，而且拓宽了用c v a r 的应用范围， 丌创了用c v a r 解决生产型企业风险测量问题的新局面。 1 3 研究目的与现实意义 1 3 1 研究目的 众所周知，一个生产型企业需要经历采购，生产和销售三个过程。企业首先 向供应商采购原材料，然后使用原材料，e 产产品，最后把产品出售给零售商获得 利润。评估一个企业经营状况好坏，不能只看销售业绩，还得看其采购和生产所 花费的成本，只有综合考虑这三个过程才能使企业达到最优的经营状态。本文的 研究目的是把采购、生产和销售三个阶段有效地衔接起来，在保障企业面临风险 最小的前提下更好地帮助生产型企业制定采购策略和生产策略，使企业获得较高 的利润。 1 3 2 现实意义 近年来，浙江省的经济高速发展。在新的经济发展格局和竞争环境中，如何 使浙江的企业继续保持强劲的发展态势成为一道急待解决的难题。特别足浙江省 的不少大型生产型企业已成为全球供应链中的核心企业，其中采购、库存、生产 和销售的平衡发展已成为各企业迫切需要解决的重要问题。本文运用金融风险中 条件风险值的理论，建立相应的企业与多供应商和多零售商之间的原材料采购和 库存，多产品生产和销售之间的耦合平衡模型来解决企业的采购和生产问题，这 对于推动浙江省生产型企业进一步发展具有重要的现实意义。并且在全球性金融 危机席卷全球的情形下，把控制风险作为目标更符合企业的实际需求。 1 4 研究内容与研究方法 1 4 1 研究内容 本文以生产型企业为主要研究对象，研究一个生产型企业与多个供应商之间 的多种原材料的采购，和多个零售商之问的多产品生产和销售的耦合平稳问题。 本文使用金融风险评估工具c v a r 来衡量由于需求的不确定给企业造成的风险， 并以套整合的风险管理模型把采购、生产、销售三个阶段有效结合起来，确定 8 浙江t 业人学硕1 ：学位论文 荣于c v a r 模型的企业多产品耦合i f 衡问题研究 企业在一个周期内的最佳原材料采购策略和产品生产策略，同时包括研究模型的 性质、等价性问题、最优性条件等理论问题，并深入研究策略的稳定性和灵敏度 分析等理论问题。 1 4 2 研究方法 本文综合运用多目标规划、随机过程、运筹学、v a r 和c v a r 理论方法、供应 链管理等多方面知识，以生产型企业主要研究对象，设原材料采购量、产品生产 量为决策或控制变量，建立一类带约束的c v a r 风险决策模型来确定企业的最优 订购策略和生产策略。 建立模型的步骤可以细分为以下五个部分： ( 1 ) 具体分析采购阶段、生产阶段和销售阶段。用c v a r 方法衡量由于需求不 确定性产生的风险。 ( 2 ) 使用蒙特卡洛方法来解决不确定需求的预测问题，根据符合一定概率分布 的历史数据( 数学期望，标准差) 模拟出未来的市场需求量。 ( 3 ) 建立两种风险决策模型 第一种是基于c v a r 模型的企业多产品单目标的风险决策模型。该模型以销 售风险为目标，以采购成本，生产成本为约束条件，在最小化风险的前提下得出 最优采购策略和生产策略。 第二种是基于c v a r 模型的企业多产品多目标的耦合平衡模型。该模型以销 售风险、采购成本和生产成本作为目标，在多个目标最小化的i j 提下得出最优采 购策略和生产策略。 ( 4 ) 对模型的计算和分析。根据c v a r 良好的数学特征，本文把模型转化为线 性规划模型，并用m a t l a b 进行求解，这样大大降低了求解的难度。通过仿真实验 研究了模型的有效性、稳定性和灵敏度分析等问题。 ( 5 ) 最后使用调研而得的实际数据对模型进行实证分析，并且得出具有实用价 值的管理策略。 1 5 创新点 ( 1 ) 现有的供应链管理理论中，采购、库存、生产和销售这四个环节的定量 研究大都是分开进行的。但是一个生产型企业的采购，生产和销售是紧密相连的， 如果分开考虑，就不可能带来企业的整体优化。所以本文把采购、库存、生产和 销售四个环节结合起来，建立耦合决策模型，得出最优的原材料采购策略和产品 生产策略。 ( 2 ) 虽然已经有研究者们把c v a r 与报章模型相结合，得出非生产型企业的 9 浙江t 业人学硕i ：学位论文某于c v a r 模型的企业多产品耦含f 衡问题研究 最优材料订购策略，但目前还没有研究者以生产型企业为研究对象，以c v a r 为 衡量风险的工具，既得出最优材料采购策略又得出最优产品生产策略。所以本文 用c v a r 来测量生产型企业的市场风险。 1 6 本文的结构编排 第一章：介绍了选题的背景、困内外研究现状、研究目的和意义、研究内容和 研究方法。 第二章：阐述了v a r 的定义、c v a r 的定义和相关定理，以及c v a r 最优化模型的 建立和线性转化。 第三章：对生产型企业的多产品问题进行简单的描述和参数设置，建立多产品 单目标的风险决策模型，最后通过若干个数值实验对模型进行计算和 分析。 第四章：建立了多产品多目标的耦合平衡模型。然后通过几个数值实验对该模 型进行详细分析。并把多产品多目标的耦合平衡模型与多产品单目标 风险决策模型进行比较，得出多产品多目标的耦合平衡模型的优点。 第五章：把多产品多目标耦合平衡模型运用于实际企业中。通过实证分析得出 企业的最优订购策略和生产策略、风险值、实际采购费用和实际生产 费用等数值。最后提出三点模型应用策略。 第六章：总结本文所做的工作，和对尚未解决的问题和将来可能的研究方向提 出了展望。 最后是参考文献、攻读硕士期间公开发表的论文以及致谢。 1 0 浙江t 业大学硕? i ：学位论文基于c v a r 模型的企业多产品耦合、p 衡问题研究 2v a r 和c v a r 的理论基础 本章简单阐述了v a r 的定义、c v a r 的定义和相关定理，为基于c v a r 的多 产品风险决策模的建立提供理论基础。 2 1v a r 的理论基础 2 1 1v a r 的产生背景 2 0 世纪9 0 年代初，世界各地金融灾难此起彼伏，损失惨重，巴林银行、 日本大和银行等金融机构或跨国公司由于市场风险管理不善而导致巨额亏损或 者倒闭的例子比比皆是。因此，金融监管当局和金融机构一直在不断强化市场风 险的管理和监督，找到一种有效的风险管理方法已经成为当时全球金融界共同的 愿望，也正是这种巨大的社会需求推动了v a r 方法的产生和迅速发展。 2 1 2v a r 的定义 对于v a r ，j o r i o n ( 1 9 9 7 ) 给出了比较权威的定义：v a r 是衡量金融资产或组合 在未来资产价格波动下可能或潜在的损失，在正常的市场条件下