随机需求下2种协调策略比较（精选3篇）
随机需求下2种协调策略比较 篇1
随机需求下选址-库存问题
在由多个零售商和多个分销中心组成的供应链网络中,零售商的`数量及位置已给定,零售商处的顾客需求是随机的.优化决策是确定分销中心的数量和位置、每个分销中心负责的零售商组、各零售商的订货策略,目标是使系统长期运行下的总成本达到最小.将这种选址--库存问题建模为整数线性规划模型,利用拉格朗日松弛方法和启发式算法分别获得问题的上下界,然后设计求解算法,并通过大量的算例考察算法的有效性.
作 者：王檑 赵晓波 WANG Lie ZHAO Xiao-bo 作者单位：清华大学,工业工程系,北京,100084刊 名：运筹与管理 ISTIC PKU英文刊名：OPERATIONS RESEARCH AND MANAGEMENT SCIENCE年，卷(期)：200817(3)分类号：O227关键词：库存 选址 (s,S)策略 拉格朗日松弛 算法
随机需求下2种协调策略比较 篇2
关键词：随机需求,库存协调,风险共担,追加生产
一、引言
库存控制是供应链管理的核心问题之一。在需求不确定下, 一个简单的策略是生产商根据订单组织生产, 销售商根据市场预测结果下订单并负责销售所有货物。这种情况下, 风险完全由销售商承担, 生产商通常也不能实现利润最大化。
为了达到帕累托最优, 实现双方利益共赢, 近些年, 不少学者做了关于需求不确定下供应链协调方面的研究。文献[1]、[2][3][4]、[5]分别从信息共享、价格数量折扣以及回购策略3方面讨论了需求不确定情况下, 供需双方为求利润最大化, 相互协调的解决方案;文献[6][7]、[8]、[9]则分别将订货数量调节参数、新的客户选择可变方案和柔性供应链生产决策优化问题引入了协调模型。
以上的讨论中, 提出了多种激励机制来促进订货量的提高, 但基本上是从回收部分未售出商品或折扣随着订购数量的增多而增大的角度进行的, 并没有考虑需求发生变化的情况下, 追加生产的问题。本文探讨了在随机需求条件下, 单一供应商与单一销售商组成的二级供应链系统内, 采用追加生产策略的库存风险共担模型及其效果。
二、单独决策
1、假设条件
为研究方便, 只考虑单周期随机需求的库存决策。研究的供应链系统满足以下条件:
1) 供应链各方均为完全理性的经济人, 且均为风险中性者;
2) 销售商面临的是随机需求, 需求密度函数为f (x) , 分布函数为F (x) , x≥0, F (x) ≥0, F (x) 连续、可导、递增;
3) 销售商采用订货策略, 其初始库存量为0, 固定订货成本忽略不计;
4) 生产商按订单生产, 其生产能力远大于买方的需求, 故其缺货成本忽略不计;
5) 生产商的单位产品边际生产成本不变;
6) 不考虑运输成本;
7) 供应链分散决策, 供需双方的利润函数为共同知识。
系统变量说明如下:
决策变量:订货量为Q
销售商参数:商品进价为k, 销售价为p (p>k) , 单位剩余商品残值为Sb (Sb
生产商参数:单件产品生产成本为c, 批发价为k (k>c) , 单位剩余产品残值为Ss (Ss
2、独立决策模型
设销售商订货量为Q, 最佳订货量为Q*, 销售商期望售出量为De, 销售商的期望利润为Vb, 生产商期望利润为Vs, 供应链总利润为V。
如果销售商从自身利益出发, 独立决策, 通过使其期望利润最大化以确定最佳订货量, 则[7]
生产商根据订单组织生产, 其利润为
不过, 如果考虑供应链的总利润
注意到k>c, 所以Q’>Q*, 独立决策并没有使得供应链的总利润最大!这使得供应链的利益相关者有愿望对供应链的决策策略进行改进, 尤其是, 生产商会有改进的愿望。
三、协调决策模型
以往的模型系统中当发出订货后, 无论实际需求量如何变动, 销售商都不能改变订货量, 实际进货时, 必须也只能购进预订数量的产品。而本文模型则是考虑在生产商允诺销售商一定的订货变动率后, 销售商根据历史记录及需求预测向生产商提前发出订货, 生产商接受并提前安排生产。当销售时节来临, 销售商可以根据实际需求在一定范围内进行订货调整, 既可以减少订货量, 也可以要求生产商追加生产。这样生产商在一定程度上承担了库存风险, 提供激励机制, 促使了销售商提高订货量, 增加双方利益, 达到帕累托最优。
1、假设
以下模型中假设, 在销售时节来临之前, 销售商根据需求向生产商提前发出订货量Q, 生产商接受并安排生产Q, 销售商则以价格k实际购入产品aQ, a即为订货数量调节参数, 0≤a≤1。当销售时节来临, 销售商可根据实际需求情况, 修改订货量, 并仍以价格k补充订货, 补货量在0— (1-a) Q之间, 生产商快速供货。同时, 销售商也可以要求生产商追加生产, 考虑生产商生产能力、其他同期订单及原材料供应等诸多因素, 只考虑追加生产范围为0—0.5Q之间。而对于 (1-a) Q中未购买数量的产品, 生产商向销售商收取每件产品为b的罚金, 为了既不使生产商利益受到损害, 也能够给予销售商低于原进货价的激励, 设c
2、协调模型
根据以上假设, 可以建立如下模型
销售商的期望购买量:
销售商的期望库存积压量为, 生产商的期望库存积压量/追加生产数量为, 则在可协调策略下, 供应商的期望利润在不追加和追加生产情况下分别为
求导得销售商最佳订货量, 则生产商在不追加和追加生产情况下的期望利润分别为
以上模型就是通过订货数量调节参数a, 使得销售商实际订货量可以在aQ—1.5Q范围之内变化, 补货量在0—2.5Q范围内。双方的决策模型为共同知识, 因此生产商也会确定使自己的利润VS (a, b) 达到最大化的a*, b*。因此, 供应链最优库存风险分担问题可以转化为求解供应商利润最大化的问题。这样, 得到供应链库存风险分担的优化模型如下 (相关的讨论参见文献[6]) :
由于模型的复杂性, 用解析方法求出Q*很困难, 可以用数值方法在[0, 1]、[c, k]区间对a, b进行搜索, 找到Q*, 下面用具体算例加以说明。
3、算例
假设销售商所面临的市场随机需求服从均值为u的指数分布, 其密度函数为
可以得出在单独决策时
在加入订货数量调节参数a的协调模型中,
通过追加生产和不追加生产两种情况考虑, 求得销售商的最佳订货量Q*。
假设生产商边际生产成本c=40元/个, 进价k=100/个, 零售价p=200元/个, 剩余商品残值Sb=Ss=0, 利用上面公式计算得在独立决策时, 销售商的最佳订货量为3466个, 期望利润为153430元, 生产商期望利润为207960元, 供应链总收益为361390元。在协调决策中, 当采用不同的订货数量调解参数a和罚金b时, 会引起销售商不同的订货量, 从而产生供需双方不同的利润。
通过取70, 80, 90元的罚金和0.8, 0.85, 0.9, 0.95, 1的订货数量调解参数相结合, 分别会产生一些不符合条件和一些符合条件并达到帕累托最优的情况。当考虑追加生产, 并选择合适的订货数量调节参数和罚金时, 供需双方的利润都会增加, 尤其是销售商增加的比较显著。生产商由于临时安排生产, 资金周转等多种原因, 导致生产成本明显加大, 致使利润增加不如销售商明显。在罚金不变的情况下, 随着追加生产数量的增加生产商与供应商的利润都会逐步降低, 可见临时安排的生产, 其产品边际成本还是很大的。从表1还可以看出, 当订货数量调解参数不变时, 随着罚金的增加, 生产商的利润会随之增加, 销售商的利润会随之减小。当罚金不变, 订货数量调节参数增加时, 销售商的订货量变动范围也就相应缩小, 使得协调灵活度降低, 进而导致了供需双方的利润同时减少。
四、结论
库存问题的核心主要是集中在库存缺货风险与库存积压风险之间的权衡与调节。独立模型中, 库存风险完全由销售商承担, 无法实现供应链整体优化;协调模型中, 通过供需双方风险共担, 致使提高订货量, 增加双方利润, 达到帕累托最优。
本文在讨论协调模型时, 在考虑订货数量调节参数、罚金基础上, 增加考虑了追加生产问题, 算例表明, 根据实际需求追加生产可以达到提高双方效益, 实现帕累托最优的效果, 是提高供应链整体效益的一种好方法。
本文只单纯的考虑了两级供应链, 在生产商提供激励机制的条件下, 销售商增加订货量。日后的研究中可以将消费者也作为供应链的一级考虑进去, 同时考虑消费者因以上二者改变策略导致购物行为发生变化时对他们的反馈作用。
参考文献
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随机需求下2种协调策略比较 篇3
关键词 双渠道供应链；回购契约；随机需求；Stackelberg博弈
中图分类号 F224 文献标识码 A
A New BuyBack Contract Coordinating DualChannel
Supply Chain under Stochastic Demand
WEI Guangxing1，LIN Qiang2，WU Qing3
（1.School of Management， Chongqing Jiaotong University， Chongqing 40074， China；
2. Chongqing University of Education， Chongqing 40067， China； 3. School of Management
and Economics， University of Electronic Science and Technology of China， Chengdu，Sichuan 610054， China）
Abstract The conflict between the manufacturer and the retailer except the double marginalization is an important issue in order to coordinate the dualchannel supply chain. By developing a dualchannel supply chain model with a manufacturer and a retailer under the Stackelberg game theory， this paper designed a new buyback contract， which incorporates the parameter describing the share of effort cost. And the result shows that， as long as the value of the contract parameters meet certain conditions， the dualchannel supply chain can achieve coordination. The research conclusion has a certain theoretical and practical value.
Key words dualchannel supply chain； buyback contract； stochastic demand； Stackelberg game
1 引 言
2012年6月底，央行公布了第四批获得支付牌照的95家企业名单.2013年5月底，央行又公布了第一批获得第三方支付牌照的27家企业名单.随着电子支付技术日趋成熟，网上在线销售逐渐变得容易，以前只能依靠零售商渠道销售产品的制造商拥有了直接向顾客销售的机会与能力，自建网上销售渠道已经受到越来越多的重视.在国外，如惠普、耐克、戴尔、IBM、Apple等都拥有自己的网上商店；在国内，像海尔、联想等电器生产商也都拥有自己的直销渠道.这促使单一零售商渠道供应链模式逐渐转变为既有零售渠道又有直销渠道的双渠道供应链模式.制造商建立自有的网上直销渠道，一方面可以近距离接触顾客，了解顾客的真实需求与偏好；另一方面可以跳出传统单一零售渠道，拓宽市场份额，增加市场竞争力.然而，这会引起制造商与零售商之间的销售竞争，激化供应链中各个成员之间的冲突与矛盾.如何有效协调双渠道供应链，提升供应链绩效，是一个重要的理论和实际问题[1].
事实上，供应链契约协调一直是研究重点.Cachon（2003）[2]回顾并扩展讨论了一系列供应链协调契约，比如批发价格契约、收益共享契约、回购契约、数量折扣契约和数量弹性契约等.杨德礼等（2006）[3]也对供应链契约研究进展作了总结与评述.其中，很多文献专门对市场需求受零售商努力（表现为改善货架空间布局[4]、增加广告投入[5]等）影响下的供应链契约协调进行深入研究.比如，Cachon（2003）[2]研究发现只有数量折扣契约能够协调此类供应链，徐最等（2009）[6]研究发现限制性的回购契约通过限制回购产品的数量能够实现协调，He等（2009）[7]分析了需求价格依存度对此类供应链契约协调的影响，Suo等（2005）[8]研究了零售商损失规避偏好的影响，尹亚先等（2013）[9]研究发现回购契约同样能够协调具有公平偏好成员的供应链.但是，这些研究是针对单一零售渠道供应链契约协调的.
经 济 数 学第 31卷第3期
魏光兴等：随机需求下双渠道供应链的改进回购契约协调
在双渠道供应链的冲突与协调方面，也有不少文献进行了研究.Raju等（2005）[10]研究指出虽然存在冲突但是直销渠道也可能增加零售商的利润， Dumrongsiri等（2008）[11]具体分析了直销渠道增加零售商利润的均衡条件，Geng等（2007）[12]在多渠道库存竞争条件下分析了同时增加制造商和零售商利润的均衡库存策略，Takahashi等（2011）[13]通过引入库存设置与交付成本重新构建了双渠道供应链的库存模型，Huang等（2012）[14]研究发现双渠道供应链的定价及产量决策具有一定的抗外界扰动的鲁棒性，李书娟等（2011）[15]通过构建两级供双渠道应链模型分析了风险偏好对双渠道供应链运作模式选择的影响，Chen等（2012）[16]采用Stackelberg博弈模型研究发现包含批发价格与直销价格的两部收费或者收益共享契约能够实现双渠道供应链协调，徐广业等（2010）[17]在线性需求条件下给出了协调双渠道供应链的收益共享契约，曲道钢等（2010）[18]在零售商努力影响需求条件下研究设计了协调双渠道供应链的改进收益共享契约，禹爱民等（2012）[19]在线性需求和联合促销下研究发现回购契约能够同时提高双渠道供应链中各方的利润但是不能实现双渠道供应链协调，陈树桢等（2011）[20]从分销与在线直销价格竞争角度研究发现利用创新补偿能够同时提高制造商与零售商利润但也不能够实现双渠道供应链协调，王虹等（2011）[21]在随机需求条件下研究发现网络收益共享契约能够减少制造商与零售商的利润冲突并实现双渠道供应链的协调.可见，现有文献对线性需求和随机需求下协调双渠道供应链的收益共享契约的研究较多，但是在考虑随机需求时没有考虑零售商努力对需求的影响，而且没有得到能够实现双渠道供应链协调的回购契约.
下文将考虑市场需求是非线性随机的且受零售商努力影响的一般情形，通过建立制造商与零售商之间的Stackelberg博弈模型，研究实现双渠道供应链协调的改进回购契约，分析得到各个契约参数取值的具体解析式.
2 假设与符号说明
2.1 假设
为了必要的数学简化而又不失一般性，遵循文献中的通行做法[2，3，5，18]，根据问题背景和研究目标作如下假设：
供应链中只包括一个制造商和一个零售商，二者都是风险中性的.制造商一方面通过零售商销售产品，另一方面也可以通过直销渠道直接向顾客销售产品.零售商面临报童问题，只有一个随机的销售季节，在销售季节到来之前，零售商只有一次向制造商订货的机会.市场需求是非线性随机的，且受零售商努力水平的影响.零售商的努力可以提高零售渠道的销量，但是也会同时提高直销渠道的销量，而制造商在直销渠道销售产品会降低零售商的销量.因此，双渠道之间存在竞争与冲突.这是在双重边际化之外使双渠道供应链难以实现协调的特有问题.
制造商和零售商作为相互独立的决策主体，二者之间是典型的Stackelberg博弈关系.其中，制造商是领导者.制造商首先决定直销渠道的销售价格和零售渠道对零售商的批发价格以及相应的回购价格，零售商再决定自己的努力程度和零售价格，二者的目标都是追求自己的最大期望利润.其中，根据Cachon（2003）[2]的研究，回购契约并不能协调需求依赖努力的供应链.因此，在回购契约模型中引入努力成本分担参数φ（0<φ<1）[18]，φ表示零售商承担其努力成本的份额，1-φ为制造商承担零售商努力成本的份额.
此外，为了数学简化，设商品净残值、制造商的单位缺货成本、零售商的单位缺货成本和直销渠道的单位缺货成本均为0.
2.2 符号说明
根据文献通行做法[2，3，5，18]，符号说明如下：
7 结束语
上文建立了一个制造商和一个零售商组成的双渠道供应链Stackelberg博弈模型，在市场需求为随机非线性且受零售商努力水平影响的条件下，设计了协调双渠道供应链的改进回购契约.由于传统的回购契约不能够协调需求依赖零售商努力的供应链，在改进回购契约模型中引入努力成本分担系数，即由制造商分担部分零售商的努力成本.结果表明，通过恰当的契约参数取值，改进回购契约能够使双渠道供应链达到协调.并且，只要契约参数满足相应条件，这样的改进回购契约可能有很多个.本文的研究具有一定的理论与现实指导意义.但仍具有局限性，如没有考虑制造商的努力因素，而制造商也可能努力提高直销渠道的销售量.这是下一步的研究方向.
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