1、不同庫存決策機制對供應鏈績效的影響:確定性模型沈厚才熊燕華劉春林摘要:許多成功企業的經驗表明,供應鏈重構是企業增強競爭力的主要措施之一。要成功地進行供應鏈重構,必須要對各種供應鏈重構策略進行分析。在經濟訂貨量(EOQ 模型假設下,針對由一個制造商與一個零售商所構成的供應鏈,研究了零售商優先決策、制造商優先決策以及聯合決策3種供應鏈管理機制對供應鏈績效的影響。通過理論分析與數值模擬方法,說明了在這種供應鏈中存在“雙重邊際性”現象,這將有助于決策者選擇合適的供應鏈管理機制,并為下一步進行供應鏈重構打下理論基礎。關鍵詞:供應鏈;Stackelberg 博弈;EOQ 模型中圖分類號:F 274文獻標識

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

3、要管理策略之一。重構供應鏈是一項風險與機會都很高的管理行為。有許多企業通過重構供應鏈獲得了成功,但也有不少企業的供應鏈重構沒有成功。例如F ish 2er 3發現一些企業盡管采取了各種各樣的措施來重構供應鏈,但是沒有解決長期以來一直面臨的庫存量過多、顧客服務水平低等問題,甚至使問題變得更加嚴重。要成功地進行供應鏈重構,就必須對各種可能采用的供應鏈重構策略進行分析。重構供應鏈可以從多個角度進行,其中1種就是對供應鏈參與方之間的關系進行調整。在由1個制造商與1個零售商所構成的供應鏈中,制造商與零售商有3種博弈關系4:零售商優先決策(即零售商為Stackelberg 領導者、制造商為Stackel

4、2berg 追隨者、制造商優先決策(即制造商為Stackelberg 領導者、零售商為Stackelberg 追隨者以及制造商與零售商聯合決策(即制造商與零售商合作博弈。該問題已經引起了學術界的重視。本文假定零售商與制造商的決策問題都是用經濟訂貨量(EOQ 模型描述,我們在此基礎之上說明了在這種供應鏈中存在“雙重邊際性(doub lem arginalizati on ”現象,這將有助于決策者選擇合適的供應鏈管理機制,并為下一步進行供應鏈重構打下理論基礎。1供應鏈假設與記號為了研究3種供應鏈管理機制的影響,本文將考慮一種提供“功能型產品”的2層供應鏈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,我們采用類似于經濟訂貨量(EOQ 模型的假設來描述這種功能型產品供應鏈,即產品的市場需求是已知穩定連續的,制造商的產能總能滿足零售商的訂貨需求,制造商與零售商在供應過程中不允許缺貨、不允許延期交貨,有關的市場需求信息、成本數據在供應鏈中是公共信息5 。圖1簡單的供應鏈結構圖1所描述的供應鏈中,制造商與零售商需要根據產品的市場需求決定生產批量與采購批量。在零售商優先決策機制下,零售商在供應鏈中占據主導地位,并根據市場需求確定其庫存補充量,據此制造商決定其生產批量;在制造商優先決策機制下,制造商在供應鏈中占據主導地位,并由他決定其向零售商庫存的產品補充數量與其生產批量;在聯合

6、決策機制下,制造商與零售商在供應鏈中都不占據主導地位,它們共同進行決定零售211管理學報第1卷第1期2004年7月商庫存的產品補充數量與制造商生產批量。為了定量比較這3種供應鏈機制,我們給出如下記號:令產品的年度市場需求量為已知的常數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、每次庫存補充批量為Q;在定期需求Q單位的情況下,制造商每次的經濟生產批量應為零售商每次庫存補充量Q的整數倍6,即為nQ,n= 1,2,;制造商的年度產能為R,年度單位庫存保管成本為h m,每次制造準備成本為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充量為Q的情況下,零售商的平

7、均年度變動成本函數為G r(Q=(D QS r+(Q 2h r,(1式中,第一項為年度平均采購總成本;第二項為年度平均庫存保管總成本。根據Joglekar7,生產能力為R、生產批量為nQ的制造系統中,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,整個供應鏈系統的年平均總變動成本函數為G c(n,Q=(S r+S m+S s nD Q+(n-1-(n-2D Rh m+h r(Q 2。(3 2不同供應鏈管理機制下的最優決策2.1零售商優先決策機制許多時候大型零售

8、商在整個產品供應鏈中具有很大的影響力,是Stackelberg領導者,如家電行業中的“蘇寧電器連鎖集團”,它對大多數空調制造商來說就是Stackelberg領導者。在這種零售商優先決策機制下,處于主導地位的零售商在給定成本參數下,根據自身成本最小原則決定其最優訂貨批量Q,處于追隨地位的制造商根據零售商的訂貨決策Q決定其最優生產批量nQ。G r(Q是關于Q的凸函數,因此具有最優性。求得式(1的一階導數,且令其為0,得零售商的最優訂貨批量為Q1=2D S rh r,(4此時G r(Q1=2D S r h r,(5假設n是連續的,G m(n,Q具有關于n的凸性。G m (n,Q1對n求導,即可得到最

9、優生產批量n31=(1-,式中,為制造商制造準備成本與零售商訂貨準備成本之比,=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;為制造商制造準備成本與訂單處理成本之比,=S s S m;為產品年度市場需求與制造商年度產能之比,=D R(其中0<1。但對制造商而言,由于n為正整數,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鏈的最優決策(n1,Q1,對應的零售商、制造商及整個供應鏈總變動成本為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制造商優先決策機制也有不少制造商如家電行業的“海爾集團”在整個產品供應鏈中具有很大的影響力,他總具有絕對的優先保證自己利益最大化的能力,供應鏈中的關鍵決策都由其做出。在這種制造商優先決策機制下,處于主導地位的制造商決定向零售商提供批量Q單位的產品以及本企業的生產量nQ,而不是零售商自己決定采購批量Q單位的產品。G m(n,Q是關于Q、n的凸函數,因此具有最優性。對式(2中的Q求導得零售商最優采購批量: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是連續的,對G m(n,Q2求導,即可得到最優生產批量n32=(2-1(1-。類似于上一節中的討論,整數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。該種情況下供應鏈的最優決策為(n2,Q2。此時對應的零售商、制造商及整個供應鏈的總變動成本為311不同庫存決策機制對供應鏈績效的影響: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聯合決策機制制造商與零售商合作是供應鏈管理的理想狀態。在聯合決策機制下,既不單純從零售商角度、也不單純從制造商角度考慮,而是從整個供應鏈的總變動成本最小來決定零售商的補貨批量Q 及制造商的生產批量nQ 。G c (n ,Q 是關于Q 、n 的凸函數,對式(3中的Q 求導得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,最優生產

13、批量n 33=1+(2-11+1(1-。類似于上一節中的討論,整數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。該種情況下供應鏈的最優決策為(n 3,Q 3。此時對應的零售商、制造商及整個供應鏈的總變動成本為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種供應鏈管理機制的比較命題一: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 種供應鏈管理機制與在第j 種供應鏈管理機制下的成本比率(i 、j =1,2,3,i j 。該命題表明,零售商對3種供應鏈管理機制的排

15、序是零售商優先決策機制最好,其次是聯合決策機制,制造商優先決策機制最差。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 種供應鏈管理機制與在第j 種供應鏈管理機制下的成本比率(i 、j =1,2,3,i j 。該命題表明,制造商對3種供應鏈管理機制的排序是制造商優先決策機制最好,其次是聯合決策機制,零售商優先決策機制最

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值;R cij =G c (n i ,Q i G c (n j ,Q j ×100,為在第i 種供應鏈管理機制與在第j 種供應鏈管理機制下整個供應鏈的成本比率(i 、j =1,2,3,i j 。該命題表明,無論零售商411管理學報第1卷第1期2004年7月優先決策機制還是制造商優先決策機制,系統的總變動成本都大于聯合決策機制時的系統總變動成本,即從供應鏈整

17、體的角度,聯合決策機制優于2種分散決策機制 。圖4總變動成本比較(=0.95,=5.0,=0.8根據上面的討論,我們發現,聯合決策節省了整個供應鏈的總成本,但是與零售商優先決策相比,零售商增加了成本、制造商降低了成本;與制造商優先決策相比,制造商增加了成本、零售商降低了成本。在經濟學中這種現象被稱為“雙重邊際性”現象8。因此,若沒有一定的協調激勵機制,零售商主導的供應鏈中零售商不愿意與制造商聯合決策,制造商主導的供應鏈中制造商不愿意與零售商聯合決策。目前學術界已經有不少工作討論“數量折扣激勵機制”來促進供應鏈中的零售商與制造商的聯合決策5,6,912。但是,大多數研究工作主要是在零售商優先決策

18、的供應鏈管理情況下進行的,對于制造商優先決策的供應鏈管理情況下如何改進供應鏈績效還需要深入研究。4結語根據標準的經濟定貨量模型假定,本文研究了由1個制造商與1個零售商所構成供應鏈的績效,其中零售商為滿足其市場需求而向制造商采購所需產品,而制造商根據零售商的需求來組織產品的生產。在此基礎之上,本文探討了3種供應鏈管理機制及其對供應鏈參與者、供應鏈整體的影響。分析表明,對零售商而言,采用零售商庫存管理機制對其最有利,其次是聯合決策機制;對制造商而言,制造商庫存管理和采用聯合決策機制對其較有利;對整個供應鏈而言,聯合決策優于零售商庫存管理機制、制造商庫存管理的效率。本文的結果將有助于選擇合適的供應鏈

19、重構策略,為今后的進一步選擇合適的協調機制提出方向。但是,由于文中所討論的模型還較為簡單,今后還應繼續討論大于1的零售商數、制造商數、所提供的產品品種數以及供應鏈中的隨機因素對供應鏈管理機制的影響,以及對供應鏈管理績效的影響。參考文獻1財富公布全球五百強沃爾瑪拔頭籌BE 1大洋網,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博弈論與信息經濟學M 1上海:上海三聯出版社,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產業組織理論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(南京市210093工程管理學院副教授。研究方向為運營管理、信息系統。熊燕華,南京農業大學(南京市210031管理工程系。劉春林,南京大學商學院。511不同庫存決策機制對供應鏈績效的影響: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