不同库存决策机制对供应链绩效的影响_确定性模型

1、不同库存决策机制对供应链绩效的影响:确定性模型沈厚才熊燕华刘春林摘要:许多成功企业的经验表明,供应链重构是企业增强竞争力的主要措施之一。要成功地进行供应链重构,必须要对各种供应链重构策略进行分析。在经济订货量(EOQ 模型假设下,针对由一个制造商与一个零售商所构成的供应链,研究了零售商优先决策、制造商优先决策以及联合决策3种供应链管理机制对供应链绩效的影响。通过理论分析与数值模拟方法,说明了在这种供应链中存在“双重边际性”现象,这将有助于决策者选择合适的供应链管理机制,并为下一步进行供应链重构打下理论基础。关键词:供应链;Stackelberg 博弈;EOQ 模型中图分类号:F 274文献标识

2、码:A 文章编号:1672-884 (200401-0112-04收稿日期:2004-05-10基金项目:国家自然科学基金资助项目(70271015、70328001、70101003在当今竞争激烈的市场之中,重构供应链能够帮助企业取得市场竞争的成功,如沃尔玛(W al 2M art 公司采用了接驳转运(cro ss 2dock ing 、供应商库存管理(V endo r M anaged In 2ven to ry ,VM I 等策略战略性地重构了其供应链,使之以接近每年25%的增长速度增长,由美国南部1家小型零售企业成为全球500强榜首1,2。因此,供应链重构成为当今国内外企业所采取的最重

3、要管理策略之一。重构供应链是一项风险与机会都很高的管理行为。有许多企业通过重构供应链获得了成功,但也有不少企业的供应链重构没有成功。例如F ish 2er 3发现一些企业尽管采取了各种各样的措施来重构供应链,但是没有解决长期以来一直面临的库存量过多、顾客服务水平低等问题,甚至使问题变得更加严重。要成功地进行供应链重构,就必须对各种可能采用的供应链重构策略进行分析。重构供应链可以从多个角度进行,其中1种就是对供应链参与方之间的关系进行调整。在由1个制造商与1个零售商所构成的供应链中,制造商与零售商有3种博弈关系4:零售商优先决策(即零售商为Stackelberg 领导者、制造商为Stackel

4、2berg 追随者、制造商优先决策(即制造商为Stackelberg 领导者、零售商为Stackelberg 追随者以及制造商与零售商联合决策(即制造商与零售商合作博弈。该问题已经引起了学术界的重视。本文假定零售商与制造商的决策问题都是用经济订货量(EOQ 模型描述,我们在此基础之上说明了在这种供应链中存在“双重边际性(doub lem arginalizati on ”现象,这将有助于决策者选择合适的供应链管理机制,并为下一步进行供应链重构打下理论基础。1供应链假设与记号为了研究3种供应链管理机制的影响,本文将考虑一种提供“功能型产品”的2层供应链3,它由1个制造商与1个零售商所组成(见图1

5、。为了简化问题的讨论,我们采用类似于经济订货量(EOQ 模型的假设来描述这种功能型产品供应链,即产品的市场需求是已知稳定连续的,制造商的产能总能满足零售商的订货需求,制造商与零售商在供应过程中不允许缺货、不允许延期交货,有关的市场需求信息、成本数据在供应链中是公共信息5 。图1简单的供应链结构图1所描述的供应链中,制造商与零售商需要根据产品的市场需求决定生产批量与采购批量。在零售商优先决策机制下,零售商在供应链中占据主导地位,并根据市场需求确定其库存补充量,据此制造商决定其生产批量;在制造商优先决策机制下,制造商在供应链中占据主导地位,并由他决定其向零售商库存的产品补充数量与其生产批量;在联合

6、决策机制下,制造商与零售商在供应链中都不占据主导地位,它们共同进行决定零售211管理学报第1卷第1期2004年7月商库存的产品补充数量与制造商生产批量。为了定量比较这3种供应链机制,我们给出如下记号:令产品的年度市场需求量为已知的常数D,零售商的每次订货成本为S r、年度单位库存保管成本为h r、每次库存补充批量为Q;在定期需求Q单位的情况下,制造商每次的经济生产批量应为零售商每次库存补充量Q的整数倍6,即为nQ,n= 1,2,;制造商的年度产能为R,年度单位库存保管成本为h m,每次制造准备成本为S s,对零售商每批订货处理成本为S m。这样,可以得到在每次库存补充量为Q的情况下,零售商的平

7、均年度变动成本函数为G r(Q=(D QS r+(Q 2h r,(1式中,第一项为年度平均采购总成本;第二项为年度平均库存保管总成本。根据Joglekar7,生产能力为R、生产批量为nQ的制造系统中,制造商的年平均库存量为(n -1-(n-2D R(Q 2,则制造商的平均年度变动成本函数为G m(n,Q=(S m+S s nD Q+(n-1-(n-2D R(Q 2h m。(2于是,整个供应链系统的年平均总变动成本函数为G c(n,Q=(S r+S m+S s nD Q+(n-1-(n-2D Rh m+h r(Q 2。(3 2不同供应链管理机制下的最优决策2.1零售商优先决策机制许多时候大型零售

8、商在整个产品供应链中具有很大的影响力,是Stackelberg领导者,如家电行业中的“苏宁电器连锁集团”,它对大多数空调制造商来说就是Stackelberg领导者。在这种零售商优先决策机制下,处于主导地位的零售商在给定成本参数下,根据自身成本最小原则决定其最优订货批量Q,处于追随地位的制造商根据零售商的订货决策Q决定其最优生产批量nQ。G r(Q是关于Q的凸函数,因此具有最优性。求得式(1的一阶导数,且令其为0,得零售商的最优订货批量为Q1=2D S rh r,(4此时G r(Q1=2D S r h r,(5假设n是连续的,G m(n,Q具有关于n的凸性。G m (n,Q1对n求导,即可得到最

9、优生产批量n31=(1-,式中,为制造商制造准备成本与零售商订货准备成本之比,=S s S r;为制造商库存保管成本与零售商库存保管成本之比,=h m h r;为制造商制造准备成本与订单处理成本之比,=S s S m;为产品年度市场需求与制造商年度产能之比,=D R(其中0<1。但对制造商而言,由于n为正整数,可通过如下算法求解: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搜索得到的值记为n1。从而得到这种情况下供应链的最优决策(n1,Q1,对应的零售商、制造商及整个供应链总变动成本为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制造商优先决策机制也有不少制造商如家电行业的“海尔集团”在整个产品供应链中具有很大的影响力,他总具有绝对的优先保证自己利益最大化的能力,供应链中的关键决策都由其做出。在这种制造商优先决策机制下,处于主导地位的制造商决定向零售商提供批量Q单位的产品以及本企业的生产量nQ,而不是零售商自己决定采购批量Q单位的产品。G m(n,Q是关于Q、n的凸函数,因此具有最优性。对式(2中的Q求导得零售商最优采购批量:Q2(n=2D(S m+S s

11、n(n-1-(n-2D Rh m。(8将式(8代入式(2,假定n是连续的,对G m(n,Q2求导,即可得到最优生产批量n32=(2-1(1-。类似于上一节中的讨论,整数n的求解由下面的不等式组而得: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搜索得到的值记为n2。该种情况下供应链的最优决策为(n2,Q2。此时对应的零售商、制造商及整个供应链的总变动成本为311不同库存决策机制对供应链绩效的影响:确定性模型沈厚才熊燕华刘春林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联合决策机制制造商与零售商合作是供应链管理的理想状态。在联合决策机制下,既不单纯从零售商角度、也不单纯从制造商角度考虑,而是从整个供应链的总变动成本最小来决定零售商的补货批量Q 及制造商的生产批量nQ 。G c (n ,Q 是关于Q 、n 的凸函数,对式(3中的Q 求导得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对n 求导,最优生产

13、批量n 33=1+(2-11+1(1-。类似于上一节中的讨论,整数n 的求解由下面的不等式组而得: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搜索得到的值记为n 3。该种情况下供应链的最优决策为(n 3,Q 3。此时对应的零售商、制造商及整个供应链的总变动成本为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种供应链管理机制的比较命题一:G r (n 1,Q 1G r (n 3,Q 3 G r (n 2,Q 2。其证明见附录。数值模拟分析见图2,其中n 1、n 2、n 3取通过搜索获得的整数值;R rij =G r (n i ,Q i G r (n j ,Q j ×100,为零售商在第i 种供应链管理机制与在第j 种供应链管理机制下的成本比率(i 、j =1,2,3,i j 。该命题表明,零售商对3种供应链管理机制的排

15、序是零售商优先决策机制最好,其次是联合决策机制,制造商优先决策机制最差。图2零售商变动成本比较(=0.95,=5.0,=0.8命题二:G m (n 2,Q 2G m (n 3,Q 3G m (n 1,Q 1。其证明见附录。数值模拟分析见图3,其中n 1、n 2、n 3取通过搜索获得的整数值;R m ij =G m (n i ,Q i G m (n j ,Q j ×100,为制造商在第i 种供应链管理机制与在第j 种供应链管理机制下的成本比率(i 、j =1,2,3,i j 。该命题表明,制造商对3种供应链管理机制的排序是制造商优先决策机制最好,其次是联合决策机制,零售商优先决策机制最

16、差。图3制造商变动成本比较(=0.95,=5.0,=0.8命题三:G c (n 3,Q 3m in G c (n 1,Q 1,G c (n 2,Q 1。其证明见附录。数值模拟分析见图4,其中n 1、n 2、n 3取通过搜索获得的整数值;R cij =G c (n i ,Q i G c (n j ,Q j ×100,为在第i 种供应链管理机制与在第j 种供应链管理机制下整个供应链的成本比率(i 、j =1,2,3,i j 。该命题表明,无论零售商411管理学报第1卷第1期2004年7月优先决策机制还是制造商优先决策机制,系统的总变动成本都大于联合决策机制时的系统总变动成本,即从供应链整

17、体的角度,联合决策机制优于2种分散决策机制 。图4总变动成本比较(=0.95,=5.0,=0.8根据上面的讨论,我们发现,联合决策节省了整个供应链的总成本,但是与零售商优先决策相比,零售商增加了成本、制造商降低了成本;与制造商优先决策相比,制造商增加了成本、零售商降低了成本。在经济学中这种现象被称为“双重边际性”现象8。因此,若没有一定的协调激励机制,零售商主导的供应链中零售商不愿意与制造商联合决策,制造商主导的供应链中制造商不愿意与零售商联合决策。目前学术界已经有不少工作讨论“数量折扣激励机制”来促进供应链中的零售商与制造商的联合决策5,6,912。但是,大多数研究工作主要是在零售商优先决策

18、的供应链管理情况下进行的,对于制造商优先决策的供应链管理情况下如何改进供应链绩效还需要深入研究。4结语根据标准的经济定货量模型假定,本文研究了由1个制造商与1个零售商所构成供应链的绩效,其中零售商为满足其市场需求而向制造商采购所需产品,而制造商根据零售商的需求来组织产品的生产。在此基础之上,本文探讨了3种供应链管理机制及其对供应链参与者、供应链整体的影响。分析表明,对零售商而言,采用零售商库存管理机制对其最有利,其次是联合决策机制;对制造商而言,制造商库存管理和采用联合决策机制对其较有利;对整个供应链而言,联合决策优于零售商库存管理机制、制造商库存管理的效率。本文的结果将有助于选择合适的供应链

19、重构策略,为今后的进一步选择合适的协调机制提出方向。但是,由于文中所讨论的模型还较为简单,今后还应继续讨论大于1的零售商数、制造商数、所提供的产品品种数以及供应链中的随机因素对供应链管理机制的影响,以及对供应链管理绩效的影响。参考文献1财富公布全球五百强沃尔玛拔头筹BE 1大洋网,2002-07-082沃尔玛雄踞福布斯全球最佳公司排行榜首N 1国际金融报,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、张维迎1博弈论与信息经济学M 1上海:上海三联出版社,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泰勒尔1产业组织理论J 1张维迎,马捷,吴有昌,等译1北京:中国人民大学出版社,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作者简介:沈厚才(1964,男,汉族,江苏姜堰市人。南京大学(南京市210093工程管理学院副教授。研究方向为运营管理、信息系统。熊燕华,南京农业大学(南京市210031管理工程系。刘春林,南京大学商学院。511不同库存决策机制对供应链绩效的影响:确定

24、性模型沈厚才熊燕华刘春林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