随机需求下的制造商和零售商管理策略研究

I摘要 顾客需求的多样化和个性化使得企业的决策变得越来越困难。如何在随机需求环境下制定有效的策略，是企业迫切需要解决的问题。因此，研究随机需求下的制造商和零售商管理策略，对企业具有重要的意义。 本文在总结国内外研究现状的基础上，首先针对一个制造商和一个零售商的二级供应链，通过构建基于 弈的企业决策模型，研究了随机需求下考虑产能约束的制造商定价策略和零售商订货策略。 运用库恩 到制造商的最优定价、零售商的最优订货策略。并分析了产能约束及市场需求波动水平对制造商及零售商的影响，得出随着制造商产能的增加，制造商的最大利润先增大后减小，零售商的最大期望利润先增大后保持不变。 其次研究了随机需求下，当零售商只考虑订货策略时，制造商的定价和产能策略。得出了制造商的最优定价及产能策略，并通过敏感性分析发现制造商的最优产能及最优批发价均是关于产品零售价的增函数。 然后针对一个制造商和一个零售商的二级供应链，研究了随机需求下考虑产能约束的制造商产能策略、零售商的订货与定价策略。运用库恩 到制造商的最优产能策略、零售商的最优订货与定价策略。并进一步分析了产能约束、批发价及市场需求规模对制造商和零售商的影响，得出零售商的最优订货量及最优零售价与产能的相关关系受到批发价与产能的联合影响。当零售商最优订货量不为零且产能小于临界值时，最优订货量是产能的减函数等结论。 最后，在零售商同时进行订货和定价决策下，分别研究了制造商的定价策略、定价及产能联合决策。得到了制造商的最优策略，并发现在制造商仅考虑定价策略时，其最优批发价受到产能及产品需求价格敏感度的联合影响。 关键词 ：供应链管理，定价策略，订货策略，约束优化， 弈 he of it to is an on of a on a of of by to of of of in on it is in of of of of By it is of is an on a of of to of of of of on It is of of of t is a at of s it is of of V目录 第一章 绪论 . 1 究背景与意义 . 1 内外研究现状 . 2 能约束相关研究 . 2 应链订货和定价相关研究 . 3 究思路与内容 . 6 第二章 随机需求下制造商定价策略和零售商订货策略研究 . 8 题提出与假设 . 8 型的构建与求解 . 8 机需求环境下考虑产能约束的零售商订货策略 . 9 机需求环境下不考虑产能约束的零售商订货策略 . 9 机需求环境下考虑产能约束的零售商订货策略 . 12 机需求环境下考虑产能约束的制造商定价策略 . 19 机需求环境下不考虑产能约束的制造商定价策略 . 19 机需求环境下考虑产能约束的制造商定价策略 . 20 感性分析 . 26 能约束的影响 . 26 场需求波动的影响 . 35 章小结 . 36 第三章 随机需求下制造商定价与产能策略和零售商订货策略研究 . 38 题提出与假设 . 38 型构建与求解 . 38 机需求环境下零售商订货策略 . 38 机需求环境下制造商定价与产能策略 . 38 感性分析 . 42 章小结 . 42 第四章 随机需求下制造商产能策略和零售商订货与定价策略研究 . 43 题提出与假设 . 43 V型构建与求解 . 43 机需求环境下考虑产能约束的零售商订货与定价策略 . 43 机需求环境下不考虑产能约束的零售商订货与定价策略 . 43 机需求环境下考虑产能约束的零售商订货与定价策略 . 47 机需求环境下的制造商产能策略 . 50 感性分析 . 53 能约束的影响分析 . 53 发价的影响 . 58 场规模的影响 . 63 章小结 . 66 第五章 随机需求下制造商产能与定价策略和 零售商订货与定价策略研究 . 68 题提出与假设 . 68 型构建与求解 . 68 机需求环境下制造商定价策略和零售商订货与定价策略 . 68 机需求环境下考虑产能约束的零售商订货与定价策略 . 68 机需求环境下考虑产能约束的制造商定价策略 . 68 机需求环境下制造商定价及产能策略与零售商订货及定价策略 . 72 机需求环境下的零售商订货与定价策略 . 72 机需求环境下制造商定价与产能策略 . 72 章小结 . 75 第六章 全文总结与研究展望 . 76 文总结 . 76 究展望 . 78 致谢 . 79 参考文献 . 80 攻硕期间取得的研究成果 . 831第一章 绪论 究背景与意义 当今社会，随着科学技术的发展，生产技术不断提高，制造工艺不断完善，产品的品种和种类变得越来越丰富，顾客的可选择性变得越来越大。同时，随着经济的不断发展，人民生活水平的不断提高，顾客的需求趋于多样化和个性化，要求逐渐提高，企业对顾客需求的预测变得更加困难。面对这样的环境，企业的决策难度不断增大。而企业的决策，如制造商的定价策略、零售商的订货策略，关乎企业竞争力和收益等，对企业来说非常重要，一直受到企业界和学术界的重视。许多企业通过生产实践，不断探索改进决策方法，提升决策效果的途径。而企业的定价问题、订货问题等一直是学术界的研究热点和重点，许多学者采用不同的方法，从不同的角度，对不同类型的企业进行了相关的理论研究，并得到了一些具有实践指导意义的研究结论和建议。但是，竞争对手情况、顾客需求等不断发生变化，导致企业的决策环境不断改变。如果采用一成不变的决策方法和策略参与竞争，可能导致企业丧失市场机会，降低竞争能力，不利于其战略目标的实现。因此，面对日益变化的复杂环境，企业需要根据决策环境的变化和实际战略的需要，不断的调整决策方法和策略制定。即进行不同条件下企业的决策问题研究，对企业来说非常重要。 同时，随着经济的全球化，传统的贸易壁垒逐渐被打破。企业不仅要面临来自本土竞争对手的挑战，还受到外国企业的强有力冲击，所面临的竞争越来越激烈。但是企业掌握的资源是有限的，表现在资金不充裕、原材料缺乏、人力资源不足等方面。几乎所有企业在制定决策时，不仅面临复杂的外部环境，而且受到资源有限的制约。即企业往往需要在资源约束的情况下制定决策。这就更加要求企业必须充分利用有限的资源，实现效用最大化，从而更好的在竞争中获胜。而资源的有限，往往最终都表现为生产能力（或服务提供能力）有限。因此，在产能约束的情况下，如何充分利用现有资源，合理制定策略，更好的满足顾客需求，实现自身收益最大化是企业迫切需要解决的问题。 本文将以一个制造商的定价策略和一个零售商的订货策略研究为出发点，层层递进，深入研究不同情形下的制造商管理策略和零售商管理策略，以期对企业2的实际运作提供指导借鉴意义。 内外研究现状 产能约束及订货、定价策略都是企业所面临的现实问题，得到了许多学者的关注与研究。笔者接下来将从产能约束和供应链上的订货及定价两个方面对国内外相关研究进行总结。 能约束相关研究 不少学者对考虑产能约束的供应链相关问题进行了研究。 999)1研究了在包含一个供应商和多个销售商，供应商有产量限制，而每个销售商被私下告知其最优存储水平的供应链中，销售商的订货问题和供应商的产能分配问题。 003)2以一条由一个生产能力有限的制造商和一个面临独立需求的零售商构成的两阶段供应链为对象，研究了这条供应链上制造商和零售商之间的信息共享价值。 004)3针对包含多个产品经理和生产经理，产品经理和生产经理能够分别预期他们的需求和产能约束，而且一个中心的协调员负责分配产能到生产线的半导体供应链，通过提出一个关于预测和产能分配激励问题的完整模型，研究了产能如何在供应链成员之间进行分配的问题。 004)4研究了在生产能力有限且生产成本包括固定成本和变动成本两部分的系统中企业的长期行为。并得出了企业的最优固定策略。 (2007)5通过构建一个具有动态特性的混合整数规划模型，研究了一条从原材料购买到最终产品分配的完整供应链中，同时考虑生产能力约束、运输能力约束和配送能力约束时，产能的最优化分配问题。卢震等 (2000)6以一条供应有限的供应链为对象，通过分别构建供应商库存状态模型、生产库存状态方程、销售商库存状态方程，以库存成本等为目标函数，研究了供应商和销售商的库存决策等问题。提出了进化规划的优化算法用于模型的求解，并对其进行了仿真。姚建明和蒲云 (2005)7提出利益偏好因子的概念，通过构建多目标动态调度模型，研究了大规模定制下的供应链调度问题。并通过数值分析验证了所构建的模型。倪得兵和唐小我 (2006)8以生产同质产品的在位者和进入者为对象， 在考虑生产能力约束和价格竞争情况下，运用博弈论相关知识，研究了在位者的价格策略和进入者的进入策略。得出门阀需求状态值与投资成本正相关等结论。王晶等 (2008)93针对供应链上的一个制造企业，通过重新定义信息量的度量方法，在考虑产能约束的情况下，研究了信息对制造企业的价值，并通过模拟试验，发现信息增量与信息价值间呈正相关关系等结论。孙玉玲和周晶 (2009)10针对易逝品，运用二次规划的方法，通过构建能力约束下的企业决策模型，研究了一般生产策略问题。并进行了算例分析。以上文献虽然考虑了产能约束，但是所研究的并不是以制造商占主导的 弈问题。 983)11通过构建一个先公布产能，再进行价格竞争的两阶段博弈模型，研究了在给定时点上进行生产能力投资博弈的均衡问题。 (1999)12考虑一条由一个具有生产能力约束的制造商和一个零售商组成的供应链，通过构建制造商没有零售商的任何信息、制造商知道零售商的（ s，S）策略和最终产品的需求分布、制造商知道零售商的全部信息三种情况下的优化模型，研究了零售商向上游制造商共享的库存信息和最终的产品需求信息的价值。 008)13针对一条由一个设备生产商、一个制造商和一个分销商组成的供应链，研究了当具有产能约束的制造商接到来自分销商的订单后，会将超额的订单外包给设备生产商时，设备生产商和制造商之间的协调问题、制造商和分销商之间的协调问题以及三者之间的协调问题。钱宇 (2008)14运用博弈论相关知识，分别针对由一个制造商和一个零售商组成的二级供应链、由一个受产能限制的制造商和多个零售商组成的供应链且零售商间进行古诺竞争、由一个制造商和两个零售商构成的供应链且考虑转运策略、由两个存在产品竞争的制造商和两个具有服务竞争的零售商组成的供应链，研究了制造商的转运和零售商的订货等问题。 得出零售商的最优订货量与转运价正相关等结论。 张凯和李向阳 (2009)15针对由一个上游企业和两个下游企业组成的产业链，运用博弈论相关知识，研究了产量策略和定价策略。并进行了数值分析，得出网络外部性对企业决策的影响不一定等结论。 010)16针对一条具有多种产品，包含一个制造商和多个分销商的供应链，运用博弈论等知识，分别研究了三种协调情形下制造商的产能分配决策和分销商的产能分享决策。并分别给出了每种情形所对应模型的最优求解算法。 上述文献虽然研究的是产能约束下制造商占主导的 弈问题，但没有研究制造商的定价和零售商的订货问题。 应链订货和定价相关研究 在现实社会中，处于供应链上的企业需要做出最大化其收益的决策。具体来4说，处于供应链上游的制造商往往面临如何制定批发价，而处于供应链下游的零售商往往面临如何制定零售价和订货量。针对供应链上的订货和定价问题，国内外学者从不同的方面进行了研究。 在只涉及零售商的订货策略和定价策略方面， 988)17基于传统的报童模型，研究了产品需求是随机的且与价格相关的扩展报童问题。得到了最简单的价格 并开发了其它情形下的有效数值分析步骤。 000)18针对易逝品，在需求分布不确定下，研究了垄断零售商的订货策略和定价策略。得出定价水平确定后，订货决策基于乘法更新的随机近似步骤来制定等结论。 000)19基于单周期库存模型，以最大化期望效用为目标，构建了两个价格对需求分布影响不同的模型，研究了随机顾客需求下风险厌恶零售商的定价策略和订货策略。得出当价格的变化影响需求分布的规模时，与风险中性的零售商相比，风险厌恶的零售商会定一个更好的价格，同时减少订货量等结论。 001)20运用理论和实证相结合的方法，研究了美国汽车市场的竞争价格行为。 得到美国汽车公司的价格行为与长期的远景相一致等结论。田志友等 (2005)21针对易腐品，通过构建需求函数为一种负二项分布的企业决策模型，研究了易腐商品的最优定价策略和最优订货策略。给出了两种基于粒子群优化算法的最优定价和订货策略的求解算法，并通过数值分析对两种算法进行了比较。戴道明等 (2009)22假设价格是需求量的函数且订货能力具有约束，运用二次规划数学模型及算法，研究了订货商的最优定价决策和最优订货决策。利用动态规划顺序递推公式得到订货商的最优需求价格向量、 最优订货计划及最大利润，并通过实验得出对订货商而言与联合决策比分散决策更加优越的结论。潘伟等(2010)23通过构建一个连续时间的库存模型，研究了当公司同时拥有实体店和网上商店两种销售模式时，其最优订货策略和最优动态定价策略。给出了最优价格调整次数的求解算法， 并通过数值分析得出产品的动态定价优于静态定价等结论。钟远光等 (2011)24通过分别建立零售商在初始资金不足且无融资服务下、面临资金约束且核心制造商担保，金融机构提供外部融资下、供应链中的核心制造商自身提供商业融资下的决策模型， 研究了不同情况下零售商的定价策略与订货策略。得出有融资服务时零售商的最优订货量是融资利息率的减函数等结论。慕银平(2011)25基于订货与定价的联合决策思想，分别研究了单周期和多周期下高端产品和低端产品存在单向替代时企业的最优定价策略和最优订货策略问题。探讨了单周期下两种可替代产品的最优订货量，并讨论了多周期下企业最优策略的求解5方法，发现存货水平要依据对需求信息的了解程度来确定等结论。 在涉及企业的生产 /库存策略和定价策略方面， (1998)26针对一个可以灵活生产两种可相互替换的产品的企业， 研究了其最优的生产策略和定价策略。针对该企业是价格接受者但能决定两种产品的最优生产水平、该企业只能制定一种产品的价格但可以确定另一种产品的最优生产水平、该企业对两种产品的生产水平固定但是可以制定它们的价格三种情形，分别给出了企业的最优生产策略及定价策略，并进行了案例分析。 (1999)27考虑企业需要做出能力投资、生产数量及定价三个决策，通过构建一个两阶段的决策模型，运用比较分析研究了企业的延迟策略。展示了竞争、需求不确定性及运作决策时机对企业战略投资决策的影响，并得到价格延迟使得投资决策和生产决策不受不确定性影响等结论。 (2004)28运用博弈论相关知识， 研究了一个面临与价格相关的随机需求且具有多家企业的垂直市场中各家企业的定价策略和库存策略。证明了纳什均衡的存在性和唯一性，得出任何一家从自身利益出发的企业在任何一个均衡价格水平处都有动机去降低其价格等结论。 004)29在需求随机且其分布取决于产品价格，同时订购成本包括固定成本和变动成本下，研究了企业的最优库存策略和最优定价策略。得出当需求模型是加法形式时， (s,S,p)策略是最优策略，价格由各期开始时的库存水平决定。并探讨了需求函数为其他形式时的最优策略。 (2005)30在需求随机且与价格相关下，同时考虑固定的订货成本和缺货损失，研究了零售商的最优定价策略和库存控制策略。得出当需求函数是加法形式时，在各期开始时 (s,S)策略是最优的，最优价格取决于补给完成后的库存水平等结论。 (2006)31基于传统报童模型，研究了非特定需求函数情形下的企业的定价策略和生产 /订货策略。 探讨了最优策略的求解方法及边际成本的影响。 (2006)32基于传统报童模型， 分别研究了单周期加法需求情形下、乘法需求情形下及多周期的企业定价策略和库存策略。 006)33在考虑生产准备成本的情况下，研究了一个具有产能约束的制造商的最优生产策略和定价策略。得出的结论与直觉相反，随着能力的提高，制造商的最优价格也应该提高等结论。 (2007)34通过构建考虑风险规避的多阶段库存模型，研究了企业的最优定价策略和库存策略。研究发现对于效用函数为指数形式的决策制定者而言，其最优策略与风险中性下的最优库存策略相同。并进一步扩展研究了决策制定者可以通过金融证券交易来规避风险的最优策略问题，发现决策制定者风险规避水平的细小变化不会引起最优策略的改变。 6在涉及制造商定价策略和零售商订货策略方面，柳键等 (2003)35运用博弈论相关知识，在考虑时间对价格和需求量的影响下，研究了供应方的订货策略与需求方的定价策略。得出供给方和需求方在订货周期内的利润随着时间推移而减小等结论。并就所得结论利用数值分析进行了验证。钱宇等 (2008)36针对医药供应链，通过分别建立制造商和批发商的决策模型，研究了制造商的定价和批发商的订货问题。分别给出了集中和分散两种决策下双方最优的转运价格、制造商最优的批发价及批发商最优的订货量。得出制造商的最优批发价和批发商的最优订货量均是转运价格的增函数等结论。 柳键等 (2010)37在考虑上游供应商占主导地位下，基于报童模型，研究了风险厌恶零售商的订货策略和供应商的定价策略。得出了零售商的最优订货量及供应商的最优定价，并利用数值分析发现零售商的最佳订货量是关于风险厌恶因子的减函数等结论。罗春林等 (2011)38在假定风险中性的供应商与风险厌恶的零售商之间是 基于报童模型，运用 小度量零售商的风险厌恶程度，分别就供应商的定价问题和零售商的订货问题进行了探讨。得到相对于零售商风险厌恶因子可确定的情况，供应商在不确定情况下的期望利润总是更小等结论。 从以上的研究现状可以看出，现有研究对随机需求下考虑产能约束且制造商占主导地位的供应链订货与定价问题研究较少，对随机需求下制造商的产能策略研究不足。 究思路与内容 本论文将在现有研究的基础上，深入分析随机需求下制造商和零售商的管理策略， 探讨产能约束及市场需求波动水平等对制造商和零售商的最优策略的影响。具体来说，论文的研究内容如下： 第一章为绪论，阐述本论文研究的背景与意义，概述国内外关于产能约束以及供应链订货与定价的文献研究结果，给出本文的研究内容。 第二章为随机需求下考虑产能约束的制造商定价策略和零售商的订货策略研究，分别构建制造商和零售商的决策模型，求解制造商和零售商的最优策略，讨论产能约束及市场需求波动水平对制造商和零售商最优策略的影响。 第三章为随机需求下制造商的定价与产能策略和零售商的订货策略研究，分别构建制造商和零售商的决策模型，求解制造商和零售商的最优策略，并进行敏7感性分析。 第四章为随机需求下考虑产能约束的制造商产能策略和零售商的订货与定价策略研究，分别构建零售商和制造商的决策模型，求解零售商的最优订货策略和最优定价策略、制造商的最优产能策略，探讨产能约束、批发价对零售商最优策略及最大期望利润的影响，以及市场需求规模对零售商最大期望利润的影响。 第五章为随机需求下制造商的定价与产能策略和零售商的订货及定价策略研究，分别构建零售商和制造商的决策模型，求解制造商的最优定价策略和最优产能策略。 第六章为全文总结与研究展望，总结全文的研究内容及结论，并提出进一步研究的方向。 8第二章 随机需求下制造商定价策略和零售商订货策略研究 题提出与假设 考虑一条只包含一个制造商和一个零售商，且制造商占主导地位的两级供应链，生产、销售一种产品。制造商的产能有限，最大产能为则在单位 1 的生产时间内，制造商的最大产量也为如果零售商订货量超过市场需求，剩余产品按残值 果零售商订货量不足市场需求，其将遭受单位产品 g 的损失。假设最终产品的零售价 p 是外生的且制造商知道零售商的全部信息。制造商先决策， 根据预测的零售商订货量以及单位生产成本定实现利润 ()大化的最优批发价 w。零售商知道制造商设定的批发价后，根据市场需求量 D ，需要确定使期望利润( )最大化的最佳订货量 Q 。在此基础上，进一步分析产能约束对制造商批发价、利润，零售商订货量、期望利润，以及整个供应链期望利润 E 的影响。 并讨论市场需求波动对制造商批发价和利润、 零售商订货量的影响。不失一般性，假设s，b 。 类似华中生等39的文章假设，本章假设市场需求量 D 服从均值为 ，方差为2 的均匀分布,( )F x 、 ( )f x 是均匀分布 , 则 ()1,0x = 若其它， () ()()()0,1,xx = +因为,以2 ，( )2212 。则 3a = ，3b =+ ，1() 3 23F = + 。 9机需求环境下不考虑产能约束的零售商订货策略 随机需求环境下，制造商提供给零售商的批发价为1w 。零售商面临的是一个报童问题。则 （ 1）当1D Q ，即零售商面临的需求小于其订货量时，就会出现产品剩余，按残值进行处理。零售商的利润为11 1()pD w Q s Q D +，其中 零售商的销售收入，11()s 为剩余产品的残值收入。 （ 2）当1D Q ，即零售商面临的需求大于其订货量时，就会出现产品不足，承受一定的商誉损失。零售商的利润为 ( )111 1pQ w Q g D Q ，其中1零售商的销售收入，11( )1 为因产品不足而遭受的商誉损失。 因此，零售商的利润可表示为： ()11 1 1111 1 1(), ;()() , ;w Q s Q D D = 零售商的期望利润为： () ( ) ( ) ( )11110 =+ （ 2 因为制造商占主导地位，先公布批发价，所以对零售商来说，其面临的决策是如何根据制造商的批发价来确定其最优订货量，使自身期望利润最大。同时，如果制造商的批发价过高，零售商的最大期望利润可能小于等于 0。此时零售商的订货量应为 0。所以，对零售商而言，其还面临着期望利润大于 0 的约束。即零售商面临的决策为： ( )()111 0 型的构建与求解 10命题 机需求环境下不考虑产能约束的零 售商存在唯一的最优订货量。当制造商提供的批发价 时，零售商的最优订货量为 0；当 ，将 11323+= +带入式（ 2： ()( )()()()( )2111022w = + +因为 11( )( )()()1110p g =+，此时零售商的最优订货量为 ( ) ( )1 11bp g w aw + + +=+ +（ 2 证毕。 从该命题可以看出，在零售价格外生的情况下，零售商的最优订货量与制造商提供的批发价密切相关。即对零售商来说，制造商提供的批发价存在一个临界值。当批发价高于该临界值时，零售商的最优订货策略是不订货；当批发价低于该临界值时，零售商才进行订货。 机需求环境下考虑产能约束的零售商订货策略 随机需求环境下考虑产能约束时，制造商提供给零售商的批发价为2w 。零售商面临的仍然是一个报童问题。同理可得其利润可表示为： ()22 2 2222 2 2(), ;()() , ;w Q s Q D D = 零售商的期望利润为： ()( ) ( ) ( )22220 =+ （ 2 此时，一方面，因为制造商存在一个产能约束，所以零售商的最大订货量不能超过制造商的产量；另一方面，零售商要保证自身的期望利润大于零，即存在期望利润大于零的约束。 所以零售商面临的决策为： ( )()22220 13命题 机需求环境下考虑产能约束 的零售商存在唯一的最优订货量。（ 1）若制造商的产能+ + ，则( )( )2mQ +； 又21Q 满足( )210，结合上一节的求解，比较( ) ()()222+ +与( )( )mQ +的大小， 可得 1）当()22a p + + + + 所以零售商的最优订货量为 0。 2）当()22a p +时，若 ()( ) ( ) ()()2222w pg ba + + 即1 22+的约束，所以有 ( )( ) ( )()22222a gb + 时，若 。 因为 ( )211 220p g +=的 +时，若( ) ( )1 + 。 因为 ( )2220=的 即21+。则制造