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替代性需求下分销配送系统的库存协调决策 摘要 目前，供应链的研究重点已逐渐由采购和制造向需求转移，供应链表现为由 市场和订单驱动的需求链，重心转向分销配送系统。关于分销配送系统的研究主 要集中在：不同库存控制策略下分销配送系统成本计算与优化问题；开发新的订 货策略以降低上游成员库存处理的复杂性；下游成员订单超出上游成员现有库存 时的各种库存分配策略。以上三个方面的研究中，涉及具有替代性的多产品的分 销配送系统的研究不多见，本文由此展开研究，主要的研究内容与成果如下： 首先分析双向替代品在分销供应链中库存协调问题的背景和意义；从双向替 代品单级库存和可替代产品在供应链中库存协调研究进行文献综述；提出了论文 研究思路、研究路线及主要研究内容。其次分析了供应链系统结构、分销供应链 系统概念及结构，替代产品概念、替代产品的分类；分析了库存控制与双向替代 品在供应链间成员博弈与供应链库存协调机理。再次考虑零售商销售不可替代和 双向替代两种产品的情况，求出了不可替代情况下两种产品的最优订货量；推导 了零售商以最大期望利润为目标，随机需求情况下对双向替代两种产品最优订货 策略存在的充分条件。研究了双向替代品在由一个与多个零售商和两个供应商组 成的两级分销配送系统中的库存问题，讨论了随机需求下双向替代品订货策略， 证明了两个供应商之间不同时定价的s t a c k e l b e r g 博弈均衡解的存在性，求解了同 时定价形成静态非合作博弈存在纯策略的n a s h 均衡解，通过算例求得了双向替代 品的最优订货量和最优批发价格。最后选择可口可乐和百事可乐的分销配送系统 库存协调作为案例，对两乐产品本身、分销配送系统进行分析；将其库存采集数 据带入模型分析，由此发现两乐供应链分销配送系统中存在的问题并提出相应的 解决策略。 关键词：供应链管理：分销配送系统；双向替代品；博弈分析；库存协调决策 i i a bs t r a c t a tp r e s e n t ，t h er e s e a r c hf o c u so fs u p p l y c h a i nh a sb e e nt r a n s f e r r e df r o m p r o c u r e m e n ta n dm a n u f a c t u r et od e m a n d s u p p l yc h a i nt u r n s t od i s t r i b u t i o ns y s t e m f r o md e m a n dc h a i nd r i v e nb ym a r k e ta n do r d e r d i s t r i b u t i o ns y s t e mr e s e a r c hm a i n l y f o c u s e so nt h ef o l l o w i n ga r e a s ：d i s t r i b u t i o nc o s tc a l c u l a t i o na n do p t i m i z a t i o nu n d e r d i f f e r e n ti n v e n t o r yc o n t r o ls t r a t e g y , d e v e l o p i n gn e wo r d e rs t r a t e g yt o r e d u c et h e c o m p l e x i t yo fi n v e n t o r yt r e a t m e n to fu p p e rm e m b e r s ，av a r i e t yo f i n v e n t o r ya l l o c a t i o n s t r a t e g yw h e nt h el o w e rm e m b e r s o r d e r se x c e e dt h ee x i s t i n g i n v e n t o r yo fu p p e r m e m b e r s i na l lt h r e es t u d ya r e a s ，m u l t i - p r o d u c td i s t r i b u t i o ns y s t e mw i t ha l t e r n a t i v el s s e l d o mi n v o l v e d t h i sa r t i c l es t u d i e st h ei s s u e t h ef o l l o w i n ga r em a i nc o n t e n t sa n d r e s u l t so ft h es t u d y f i r s t l y t h eb a c k g r o u n da n ds i g n i f i c a n c e o ft w o w a ys u b s t i t u t i o n ss t o c k c o o r d i n a t i o ni nd i s t r i b u t i o ns u p p l yc h a i na r ea n a l y z e d t h e n r e s e a r c hl i t e r a t u r el s r e v i e w e df r o mt h e p o i n to ft w o w a ys i n g l e - s t a g e s t o c ka n ds u b s t i t u t i o n ss t o c k c o o r d i n a t i o ni nt h es u p p l yc h a i n a n dt h ei d e a ，r e s e a r c hr o u t ea n dm a i nc o n t e n to f t h e p a p e r a r ep r o p o s e d s e c o n d l y ，t h ec o n c e p t o fs u p p l yc h a i ns y s t e ms t r u c t u r e ， d i s t r i b u t i o ns y s t e ms t r u c t u r e ，s u b s t i t u t i o na n di t sc l a s s i f i c a t i o na r ei n t r o d u c e d g a m e b e t w e e ns u p p l yc h a i nm e m b e r sa n ds u p p l yc h a i ns t o c kc o o r d i n a t i o nm e c h a n i s mu n d e r r e p l a c e m e n td e m a n di sd i s c u s s e d ，a sw e l la si n v e n t o r yc o n t r 0 1 t h i r d l y ，s h o p k e e p e ra r e h y p o t h e s i z e dt os a l eb o t ha l t e r n a t i v ep r o d u c ta n dn o n a l t e r n a t i v ep r o d u c t t h eb e s t o r d e rq u a n t i t yu n d e ri r r e p l a c e a b l ec a s ei so b t a i n e d w i t ht h el a r g e s tp r o f i tg o a l ， s u f f i c i e n tc o n d i t i o no ft h eb e s to r d e r i n gs t r a t e g yf o rt w o w a ya l t e r n a t i v et w op r o d u c t s u n d e rr a n d o md e m a n di sd e d u c t e d t h er e s e a r c hi sa b o u tt w o w a ys u b s t i t u t i o n s s t o c k p r o b l e m su n d e rt h et w o t i e rd i s t r i b u t i o ns y s t e mo fs u p p l yc h a i nc o m p o s e db yo n e o r m u l t i r e t a i l e r sa n dt w os u p p l i e r s t w o w a ys u b s t i t u t i o n s o r d e rp o l i c y u n d e rt h e r a n d o md e m a n di sd i s c u s s e d t h er e s u l tp r o v e st h ee x i s t e n c e o fab a l a n c e ds o l u t i o nt o s t a c k e l b e r gg a m ew h e nt w os u p p l i e r sp r i c ea tt h ed i f f e r e n tt i m e p u r es t r a t e g yn a s h e q u i l i b r i u mw h e np r i c i n ga tt h es a m et i m et of o r mas t a t i c n o n c o o p e r a t i v eg a m el s o b t a i n e d t h eo p t i m a lo r d e rq u a n t i t ya n dw h o l e s a l ep r i c eo ft w o - w a ya l t e r n a t i v e s1 s o b t a i n e db ve x a m p l ea n a l y s i s f i n a l l yd i s t r i b u t i o ns y s t e mo fc o c a c o l aa n dp e p s i - c o l a a r ec h o s ea st h ee x a m p l e t h et w oc o m p a n i e s p r o d u c t sa n dt h e i rd i s t r i b u t i o ns y s t e m a r ea n a l y z e d t h e i rs t o c kd a t ai sc o l l e c t e da n da p p l i e di n t ot h em o d e l b a s e do nt h e i i i 替代性需求下分销配送系统的库存协调决策 a b o v ea n a l y s i s ，t h ee x i s t i n gp r o b l e m sa n dc o r r e s p o n d i n gs o l u t i o n si nd i s t r i b u t i o n s y s t e mo fs u p p l yc h a i na r ep r o p o s e d k e yw o r d s ：s u p p l yc h a i nm a n a g e m e n t ；d i s t r i b u t i o ns y s t e m ；t w o w a ys u b s t i t u t i o n ； g a m ea n a l y s i s ；i n v e n t o r yc o o r d i n a t i o nd e c i s i o n i v 替代性需求下分销配送系统的库存协调决策 插图索引 图1 1 研究技术路线图一8 图2 1 供应链系统结构模型1 0 图2 2 供应链串行系统图1 0 图2 3 供应链供应装配系统1 0 图2 4 供应链的分销配送系统1 1 图2 5 分销渠道系统图1 2 图2 6 完全向下替代示意图1 4 图2 7 替代需求下的分销配送系统结构图1 9 图3 1 零售商的单级库存系统图2 2 图3 2 无产品替代时的订货量2 6 图3 3n = 0 5 、y ，= 0 1 时的订货量2 6 图3 4n = 0 5 、y ：= 0 5 时的订货量一2 6 图3 5 扎= 0 5 、y ，= 0 9 时的订货量一2 6 图3 6 零售商的期望利润图2 6 图3 7 两对一的分销配送系统图2 7 图3 8 供应商1 反应函数对应的销售量3 2 图3 9 供应商的反应曲线3 2 图3 1 0 替代系数对订货量的影响曲线3 2 图3 1 1 利润曲线图3 2 图3 1 2 两对多的分销配送系统图3 4 图4 1 案例分析思路图4 1 图4 2 两乐产品分销配送系统图4 4 v i i l 硕十学位论文 附表索引 表1 1 可替代产品库存问题的外部环境分析7 表2 1 替代产品的分类1 5 表2 2a b c 分类管理一1 6 表2 3 订货点法的比较1 7 表2 4 供应链库存管理模式比较1 8 表3 1 供应链库存模型的系统结构2 l 表3 2 无产品替代时的情形2 5 表3 3n = 0 5 、y ，= o 1 时的情形2 5 表3 4n = 0 5 、y ，= o 5 时的情形2 5 表3 5n = 0 5 、y ，= 0 9 时的情形2 5 表3 6 分销配送系统合作收益分配表3 3 表3 7 零售商订货量的对比分析3 9 表3 8 供应商销售量的对比分析3 9 表4 1 两乐产品对比分析4 2 表4 2 可口可乐原始数据表格4 6 表4 3 百事可乐原始数据表格4 6 表4 4 门店订货量的对比分析4 7 表4 5 两乐供应商销售量的对比分析4 7 i x 湖南大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取 得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其 他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个 人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果 由本人承担。 作者签名：互啄胴e l 期：矽噜珈月妒e l期：矽峰纱月沙 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。本人授权湖南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 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密日。 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名： 导师签名： 撇阑 邓袤民 e l 期：沙6 年 一 e l 期：渺年 ， 伊月矽日 c o 茂丫e l 硕士学位论文 1 1 选题背景与意义 第1 章绪论 面对市场竞争的日益激烈、用户需求不确定性的日益上升、高新技术的迅猛 发展，产品生命周期的日益缩短、产品结构越来越复杂和产品的种类越来越多的 环境，分销配送系统作为供应链管理的重要环节，不仅是衡量供应链管理水平高 低的标志，而且已经成为供应链竞争能力的最关键因素。而传统的分销配送系统 中成员间的非合作型关系，制约了生产商与消费者的直接沟通，影响了分销配送 系统的效率，因此分销供应链的协调问题研究不仅具有现实意义，而且对实践还 具有一定的指导价值。 近2 0 年来，由于自动化和信息技术在制造企业中的不断运用，生产效率己提 高到了一个相当高的水平，制造加工过程本身的技术手段对提高整个产品竞争力 的潜力开始变小，且经济环境由过去的卖方市场向买方市场转变，供应链的重心 逐渐向需求转移，供应链表现为市场和客户需求驱动的需求链，在当前客户需求 驱动的竞争环境下，合理地建立分销网络，加强分销环节的管理，成为增强企业 竞争力的重要途经。因此，如何在制造商、分销商和最终的零售商之间进行协调 是摆在企业面前的新课题。 与此同时，消费者的需求越来越个性化和多样化，并且对单一产品或服务的 依赖性和忠诚度也在不断降低，对产品或服务提供的时间的要求越来越高。在这 一需求驱动下，市场竞争日益激烈，市场机遇转瞬即逝。而产品多样化在一定程 度上可提高顾客的满意度。有研究表明：顾客满意是提高企业竞争力的重要措施， 在客户满意度方面5 的提高将使企业的利润加倍；一个非常满意的客户其购买意 愿将6 倍于一个满意的客户；2 3 的客户离开其供应商是因为客户关怀不够l l 】。但 产品多样化对供应链中的各成员的订货策略和库存管理提出了更高的要求。 在实际生活中，存在着很多的产品，因其使用价值相近、相类似或者相同， 彼此间可以互相替代。华盛顿一家食品营销机构通过调查发现：在面临缺货时， 只有1 2 一18 的消费者会放弃当次的购买行为而不去选择其他替代品；大多数 消费者将转而选择其他效用相当的产品1 2 】。中国连锁经营协会与罗兰贝格管理咨 询公司合作对中国零售业的快速消费品缺货问题展开了大规模调研，通过对消费 者的大量调查得出：在商品缺货时，消费者愿意使用一种产品来满足对另一种产 品的需求，有4 8 的人会购买同一品类的替代品。因而，产品多元化加大了消费 者面临缺货时的选择机会，降低了缺货损失，使一些原本应该流失的潜在顾客因 为选择了其他替代品而被保留住，从而提高了顾客满意度。其他相关研究表明：需 求的替代行为具有现实性和普遍性【3 儿4 1 。 替代性需求下分销配送系统的库存协调决策 所以，加强对可替代品在分销配送系统中的库存协调策略的研究，对于提高 制造商、分销商和零售商等供应链间成员的利润和顾客满意度方面都具有非常重 要的理论意义和实践价值。 1 2 国内外相关文献综述 进入二十世纪九十年代以来，供应链管理受到学术界和企业界的广泛重视【4 】。 在供应链管理过程中，分销配送系统的库存协调问题是供应链管理协调问题研究 的一个重要分支。它主要讨论产成品经过制造商、分销商、零售商等成员最终到 达消费者手中，从而提高分销供应链的利润及绩效的问题。而在实际生活中，分 销配送系统存在着很多的产品，因其使用价值相近、相类似或者相同，彼此间可 以互相替代，这样就不仅仅是单一产品的优化。因此，替代需求下分销配送系统 的库存问题成为供应链管理日益重视的研究领域。 1 2 1 单向替代品单级库存问题综述 蔡连侨等人针对产品具有可替代性情况下的库存管理问题，建立两种产品情 况下的库存模型，证明其目标函数是凹函数和子模函数，并给出最优订货量应该 满足的条件。通过分析各参数对最优订货量的影响，得到产品具有可替代性情况 下最优订货量的一些基本性质。然后，将本模型与报童模型进行比较，证明采用 替代策略可以提高销售商的收益及服务水平【5 】【6 1 。 刘天亮等人针对产品具有可替代性情况下的库存管理问题，建立了需求具有 价格弹性的库存模型，最后通过一个算例，对销售商是否采取替代策略情况下期 望总收益的变化进行了仿真分析【7 1 。 官振中等人讨论了随机需求环境下完全向下替代的两代易逝品订货策略，对 模型的最优条件和性质进行了证明，结论表明：零售商提供替代性的产品可以获 得更高的期望利润，被替代产品的订货量与价格折扣成反比，替代产品的订货量 与价格折扣成正比，零售商的期望利润则与价格折扣成正引。 p e n t i c o ( 1 9 7 4 ) 考虑产品间单向替代，用动态规划方法得到多产品的最优库存策 略【9 】；c h a n d ( 1 9 9 4 ) 等人一般化p e n t i c o 9 】的购买价格函数，并且假设需求固定和零 件间存在单向替代，利用动态规划方法求出最优的零件库存组合【1 0 】。 a n u p i n d 等人建立了可替代产品库存模型，用以描述在产品缺货的情况下，顾 客会购买可替代产品的现实，并对产品在可替代情况下各种产品的最终需求进行 估计【1 1 】。e m s t c 利用报童模型从销售商的角度研究了间接可替代产品的库存模型， 即，两种产品共同组成产品组合，在产品组合中各产品在数量上可以替代 1 2 l 。 b a l a k r i s h n a n 建立了零部件之间具有可替代性的生产库存模型，且产品对零部件的 需求具有一定的不确定性i l 引。 z h e n g 从销售商的角度对产品可替代情况下的库存管理问题进行研究，建立了 硕上学位论文 产品具有可替代情况下的多产品多阶段的库存模型。模型的目标要求是销售商的 期望收益最大化，其中考虑了产品的销售收入、多余产品的残值、库存成本、订 货成本、缺货损失等。z h e n g 很好地解决了产品的替代原则，即解决了如何利用现 有的库存量满足已经确定的顾客需求，证明了在扣除库存成本后的高档产品的单 位残差值低于低档产品的单位销售价格与单位缺货损失费用之和的情况下，如果 低档产品出现缺货而高档产品尚有库存时，销售商应该用库存的高档产品去满足 顾客对低档产品的需求。同时，证明了目标函数是凹函数和子模函数，因此最优 订货量存在且唯一。但是，没有给出确定最优订货量的求解过程或具体方法，也 没有考虑允许销售商调整订货量的情况【l 4 1 。 b a s s o k 等人也建立了产品具有可替代性情况下多产品的库存模型，并且采用 不同方法得到了类似的结论，而且在模型中考虑了替代成本，但是也没有给出确 定最优订货量的求解过程或具体方法【l5 1 。b a s s o k 等人具体给出了在假定需求分布 给定时，销售商满足顾客需求的分配算法；而且通过一些算例对两种产品的情况， 分别用该模型与报童模型通过数值计算进行比较研究，并简单分析了参数的影响。 1 2 2 双向替代品单级库存问题综述 随着产品种类的日益丰富，由于功能质量等的互补性和各异性，双向替代的 现象变得越来越普遍。同时，随着单向替代库存问题的成熟，人们开始关注双向 替代的情况，国内研究双向替代的不多。 陈旭以获得最大期望利润为目标，讨论了随机需求环境下两种双向替代易逝 品的零售商订货策略。通过计算得到了零售商的最优订货策略，并讨论了替代系 数、产品的边际利润和产品的零售价格对零售商订货量的影响。得到如下的结论： 零售商的订货量与产品的替代系数边际利润成正比；在产品边际利润不变的情况 下，零售商的订货量与产品的零售价格成反比【1 6 】。 他还利用实物期权和博弈论的思想探讨两种可替代产品的价格比对市场均衡 的影响，并给出了价格比的临界值。我们对临界值进行了比较静态分析，并得到 结论：当价格比超过某一临界值时就会导致一种产品对市场的垄断。在求解方法 上，回避使用传统的求偏微分方程的方法，而是使用纯粹的随机分析的知识，试 图从实物期权的求解方法上进行新的探索1 1 7 】。 苏兵等针对可替代产品库存管理问题，对单周期二人博弈可替代产品库存模 型进行了实际算例分析和仿真，比较了决策者不同行为模式下的订货策略，为决 策者制定有效的订货策略提供了依据【l 引。 周江涛等在报童问题框架下，针对销售两种可双向替代的产品的库存问题建立 模型，给出了零售商期望利润函数是凹函数和子模函数的充分条件，并给出最优 订货量应该满足的条件【1 9 。 李小申等从销售商的角度，讨论这两个因素对库存策略的影响。建立了这类 替代性需求下分销配送系统的库存协调决策 问题有两个产品的单调期的利润最大化模型，证明了问题的解的存在性，给出了 目标函数是凹函数和子模函数的充分条件，讨论了求解的方法和各参数对库存的 影响。通过对几种特殊情况的讨论和比较，证明了替代和再订货可以提高利润并 且可减少库存总量1 2 们。 黄河等据不同“年龄，的易变质产品质量的差异而制定不同的价格，从而会 带来不同的顾客需求。而当某个“年龄”的产品缺货时，顾客可能会购买其他“年 龄的产品作为替代。在上述背景下，本文考虑某个销售季节内多周期等量订货 策略，分别在单周期和多周期情况下找到了零售商的最优订货量【2 。 韩广华等研究了相互替代情况下服务备件的末次备货问题。假定替代率固定， 建立了两种相互替代服务备件的库存模型，以厂商费用支出最低为优化目标，给出 了目标函数的性质和求解过程，并进行了实例演算【2 引。 冉翠玲等以最大期望利润为目标，讨论了随机需求环境下，两个零售商出售可 以互相替代的同质产品的博弈模型。通过计算得到了两个零售商的最优订购量，并 研究了替代系数对最优订购量的影响。然后，将本模型与报童模型进行比较，证明采 用替代策略可以同时提高两个零售商期望利润1 2 引。 李金铠运用最优控制理论和数理经济学方法研究了供应链管理时代下广泛存 在的双向替代产品的最优库存问题，建立了利润最大化前提下的双向替代品的库存 模型，证明了该问题解的存在性，并给出了求解最优订货量的方法步骤，可为实施有 效的库存管理、降低企业的物流成本提供借鉴1 2 4 1 。 国外研究双向可替代产品库存问题首先由m c g i l l i v r a y 和s i l v e r 提出，研究了在 经济订货批量背景下产品的可替代性对于库存控制策略的影响，并且给出了求解 控制参数的启发式算法1 25 。 m p a r l a r ，s k g o y a l 于1 9 8 4 年，m k h o u j a ，a m e h r e z ，g r a b i n o w i t z 于1 9 9 6 年从不同角度对单阶段两种可替代产品库存控制系统进行了建模分析【2 6 1 2 7 1 。 m p a r l a r 从两个销售商的竞争角度研究了具有可替代性质的易腐产品的库存 控制问题，运用马氏决策过程( m d p ) 来求解可替代产品的最优订货策略f 2 引。 m p a r l a r 在l9 8 8 年首次运用博弈理论对两种可替代产品单阶段库存控制问题 进行了比较完整的研究。文中假设市场形式是具有两个销售商的双寡头市场，两 个销售商作为竞争双方的局中人，均以订货数量作为决策变量来做决策，以各自 期望利润最大化或者成本费用最小化进行决策。双方的产品替代率，需求密度函 数和产品相关参数为己知信息【2 9 1 。 q w a n g 和m p a r l a r 于19 9 4 年将m p a r l a r 2 8 】模型推广到了三种产品的情况。三个 销售商各自面对相互独立的随机需求。如果一个销售商需求过剩，这部分需求将 以固定转移率转移到其他库存过剩的销售商，这种替代性会引起销售商之间的竞 争关系。由于考虑了多于二人的竞争，分析将会变得更加复杂。作者沿用19 8 8 年 硕士学位论文 m p a r l a r 的分析方法，将三个销售商作为三个局中人根据不同局中人的行为情况进 行研究，并给出了不同情况下的最优策略【3 0 1 。 z m a v s a r 和b g m e l i k e 于2 0 0 2 年将m p a r l a r 2 9 】教授提出的双寡头博弈模型推 广到了多周期和无限周期的情形。当不同产品有不同的销售商销售时，产品之间 的可替代性导致了两个销售商之间的竞争性。他们的订货策略将受到对方策略的 影响，从而产生了博弈关系。销售商周期性地观测自身的库存水平，并按照订货 策略做出最优决策。假定两个销售商都是理性行为者，以最大化自己的利益为目 的，每个销售商订货的固定成本为零，在期望折扣支付函数准则下，以二人非零 和随机博弈为工具对可替代库存问题建模。研究了可替代产品库存控制问题的均 衡策略p l l 。 针对实际库存管理系统中存在的固定订货费用，j w u ，y x u 和q i n g c h u a n x u 于 2 0 0 3 年首次研究了具有固定订货成本时两个销售商博弈的可替代产品库存控制模 型。文中采用k 凸函数的定义和性质证明了固定订货成本大于零的可替代产品库存 控制系统中，两个销售商的最优订货策略是( s ，s ) 策略1 3 引。 k a r ll n d e r f u r t h ( 2 0 0 4 ) 从制造商的角度研究了替代因素对最优策略的影响【3 引。 j a n a ts h a h ，b a i r a ma v i t a t h u r ( 2 0 0 6 ) 对于零售商需求可取消和替代的多周期多 产品库存问题进行了研究，建立了数学模型，并给出了解决此问题的启发式算法 3 4 1 o z p e l i nb a y i n d i r ，n e s i me r k i p 等( 2 0 0 7 ) 在研究制造业库存问题时，不仅考虑 了可替代因素，而且考虑了资源限制因素，最后他们对这些因素所造成的最优策 略的影响进行了分析【”j 。 1 2 3 可替代品的供应链库存问题综述 吴斐，刘天亮考虑单向替代的两产品情况，比较分析了在横向一体化和纵向一 体化条件下，由一个制造商和一个零售商组成的供应链企业的收益问题，并进行 了数值仿真，得到了一些有益的结论【3 6 。 关志民，吕芹，马钦海研究在多种产品之间具有替代需求条件下，由两个制 造商和两个分销商组成的分销系统的库存策略问题。分别建立了分销系统中制造 商和分销商的利润函数表达式，并给出了分销系统的库存优化策略模型及其求解 方法与步骤。最后通过一个算例说明了模型的实际应用价值，为类似分销系统的 库存决策提供了重要参考依据【3 7 】。 高峻峻等研究由两个制造商和多个地区总经销商组成的分销系统，假设每个 地区总经销商都经销这两个制造商的产品，且在同一个地区总经销商处，两个制 造商的产品需求具有一定替代性。在分别给出了地区总经销商和制造商的总利润 模型的基础上，建立了以整个分销系统总利润最大为目标、以地区总经销商的服 务水平为约束条件的分销系统利润优化模型，并通过仿真分析了定价参数、忠诚 替代性需求下分销配送系统的库存协调决策 度参数和需求方差的变化对分销系统绩效的影响【3 引。 黄朔针对产品具有可替代性的库存管理问题，考虑了一个连续检查的库存系 统，建立相应的库存模型，提出一种简化的近似方法，用于评价在不同的替代规 则下系统的性能。最后通过与仿真结果的比较，验证了这种近似方法的有效性【3 引。 王虹，胡劲松，刘天亮，戴更新把经典的报童模型扩展到了两产品情况，其 中一种产品有多余库存时可以替代另外一种缺货的产品进行销售，探讨了可替代 产品在由一个供应商和一个销售商组成的二级供应链中的作用。以二级供应链系 统为背景，分别提出了采取替代策略和不采取替代策略两种情况下的s t a c k e l b e r g 博弈模型，给出了博弈的n a s h 均衡解，并分析了这两种情况下供应商的批发价和 销售商的订货量随着两种产品的单位销售成本取值不同时的变化。数值分析表明 当采取替代策略时，供应商的收益增加，销售商的收益减少，最终供应链的整体 收益水平提高了1 4 0 1 。 张艾荣，张子刚，郭翔假设两个销售商销售同一产品，因此当一个销售商缺 货时，它的客户可能转向另一个销售商购买同样的产品，即他们之间存在替代性。 针对两个销售商的这种关系，给出了三种不同的库存决策。并对模型进行了实际 算例分析，比较了两个决策者不同合作模式下的订货策略，为决策者制定有效的 订货策略提供了依据【4 1 1 。 他们还认为产品替代是销售商发生缺货时才产生的现象。根据销售商发生缺 货后销售商和顾客的不同心理，对产品替代问题进行了分类并研究了不同替代类型 对供应链上下游的影响【4 引。 吕芹考虑了制造商与其下游客户组成的分销系统的库存决策问题。提出了综 合服务水平的概念，它综合考虑了两种产品的服务水平。文章的第一主体部分考 虑了一个制造商和其下游客户一个零售商以综合服务水平为约束，建立了最小成 本模型，并通过算例说明了模型的应用效果。第二主体部分则对其进行了扩展， 将一对一模型扩展到二对二，使模型与实际更为贴近，并进行了仿真分析【4 3 1 。 浦徐进等认为供应商管理用户库存( v m i ) 作为一种有效的补货机制，能对 购买渠道的需求信息做出积极正确的反应现在对v m i 的研究往往集中于单个零 售商和单个供应商组成的系统，不考虑v m i 系统受市场上其他零售商或供应商的 影响假设市场上多个零售商出售相互之间可替代的产品，某个零售商与其供应 商之间应用v m i 系统我们的研究主要有两方面：1 ) v m i 系统是否有助于零售商 和供应商组成的供应链在差异产品市场上获得更大的收益；2 ) 供应商和零售商如 何决策是否应用v m i 系统【4 引。 表1 1 中选取了比较典型的几篇文章，对可替代产品库存问题的外部环境进行 了分析。他们就是在此基础上证明得出了非常重要的结论，在实际的生产生活中 有十分重要的指导意义。从中可以发现对可替代产品在供应链中的研究很少，本 硕上学位论文 蔡连侨等f 5 j 【6 】单向 刘天亮等【7 1单向 官振中等【8 1单向 陈旭【1 6 1双向 苏兵【1 8 l 等双向 周江涛等【1 9 】双向 关志民等3 7 】双向 王虹等1 4 0 l双向 随机 价格弹性 随机 随机 随机 随机 确定 随机 + + + + + + 单级报童模型 单级报童模型 单级报童模型 单级报童模型 单级博弈模型 单级报童模型 两级一 两级博弈模型 1 3 研究思路与总体框架 1 3 1 研究思路 本文是在紧跟国际学术前沿基础上，运用交叉学科理论方法，在分析需求不 确定下的分销供应链系统的基础上，对双向替代产品的分销供应链库存协调问题 进行研究。具体思路是：首先进行供应链基础研究理论方面的阐述，对国内外相 关研究文献进行综述，再分析分销配送系统理论、替代产品理论、库存控制理论， 然后对双向替代品在分销供应链中库存协调机理分析，最后通过建模及案例分析 从实际中加以论证。 1 3 2 总体框架 本文的研究拟采用文献综述、理论探讨、模型构建、数值模拟和案例分析相 结合的研究方法，如图1 1 所示。全文由五章组成： 第一章绪论 对双向替代品在分销供应链中库存协调问题的背景和意义进行分析，对相关 的国内外文献进行回顾，主要包括两方面的内容：双向替代品单级库存问题综述 和可替代产品在供应链中库存问题综述。并分析了研究的基础理论，确定了本文 的研究思路、研究路线及主要研究内容。 第二章研究的相关理论研究 首先研究了分销配送系统，包括供应链系统结构、分销配送系统概念及结构； + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 替代性需求下分销配送系统的库存协调决策 再研究了替代产品理论，包括替代产品概念、替代产品的分类：然后对库存控制 进行了分析，最后对双向替代品在供应链中库存协调机理分析。 第三章双向替代品库存协调问题建模与求解 本章在第二章理论分析的基础上，对分销配送系统进行建模研究。首先进行 了基础模型的分析，再提出问题及描述，并进行了两个供应商与一个零售商的库 存协调建模型，并在此基础上，对模型进行扩展，建立了由两个供应商和多个零 售商组成的供应链库存协调模型，并通过数值分析来说明该模型是有效的，并分 析了该模型的一些特点。 第四章案例分析 本文选择可口可乐和百事可乐的分销配送系统问题作为案例。首先对两乐产 品本身进行对比分析；然后对两乐产品的分销配送系统进行分析；其次采集数据， 并对把数据带入模型；最后根据以上的分析提出供应链分销配送系统中存在的问 题并提出相应的解决策略。 双向替代品单级库存和可替代品 文献综述 在供应链中库存问题综述 j 分销配送系统 l j 替代产品理论 i 相关理论基础研究匕，i库存控制策略 i 理论分析 限i “ l 越伴霎七下销鄱；擎互弥虚存坎幽li j 、1 。妻三蓑三主主主裹嘉”4 ； 一个零售商库存控制建模 闰 习罴罴 模型构建 j 两个供应商和一个零售商组成的 分销配送系统库存协调建模 两个供应商和多个零售商组成的 分销配送系统库存协调建模 案例分析 案例分析 结 论 i 结论及研究不足与展望 图1 1 研究技术路线图 非合作问题建模分析 合作问题建模分析 非合作问题建模分析 合作问题建模分析 硕士学位论文 第2 章研究的相关理论基础 2 1 关于分销供应链系统的研究 2 1 1 供应链及供应链系统结构 供应链的概念最早出现在2 0 世纪8 0 年代左右，但到目前为止没有形成统一 的定义。现在就把国内外学者的定义整理、归纳、总结。 ，国外学者对供应链的认识概括下来主要有以下几种： ( 1 ) l i nf r 等认为供应链是包括供应商、制造商、销售商在内，涉及物流、资 金流、信息流的企业网络系统【4 5 1 。 ( 2 ) s t e v e n s 认为，供应链是通过价值增值过程和分销渠道控制从供应商的供应 商到用户的整个过程，它始于供应的源点，终于消费的终点【4 们。 ( 3 ) c h r i s t o p h e r 认为，供应链是一个组织网络，所涉及的组织从上游到下游， 在不同的过程和活动中对交付给最终用户的产品或服务产生价值增值【47 1 。 国内学者对供应链的认识也不尽相同： ( 1 ) 陈国权认为，企业从原料和零部件采购、运输、加工制造、分销直至最终 送到顾客手中的这一过程被看成是一个环环相扣的链条，这就是供应链【4 引。 ( 2 ) 蓝伯雄认为，供应链是原材料供应商、零部件供应商、生产商、分销商、 零售商、运输商等一系列企业组成的价值增值链【4 9 1 。 ( 3 ) 马士华认为，供应链是围绕核心企业，通过对信息流、物流、资金流的控 制，从采购原材料开始，制成中间产品以及最终产品，最后由销售网络把产品送到 消费者手中的将供应商、制造商、分销商、零售商、直到最终用户连成一个整体 的功能网络结构1 5 0 。 通过分析上述供应链的定义，可以看出，供应链的概念主要包括以下几个方 面：供应链参与者：供应商、生产商、销售商、运输商等；供应链活动：原 材料采购、运输、加工、制造、分销等；供应链的三种流：物流、资金流和信 息流；供应链的拓扑结构：网络、链条、网链。这四者贯穿起来，就形成了供 应链。由此供应链的结构模型如图2 1 所示。 替代性需求下分销配送系统的库存协调决策 供应，供应商制造装配 分销 零售需求用户 需求拉动销售点信息 供应商的供应商 用户的用户 羹o 需 求 源 资金流 图2 1 供应链系统结构模型 供应链上的各节点企业通过相互之间的供需关系，形成了供应链网络系统节 点企业之间的供需结构以及形式，决定了供应链系统的特征，根据系统的构成以 及不同的配置方式，供应链系统结构包括：供应装配系统和分销配送系统。 ( 1 ) 供应链供应装配系统。它是从( 如图2 2 所示) 串行系统中发展起来的。其库 存问题的研究，围绕核心企业，由供应核心企业生产、经营所需物料的供应商、 供应商的供应商以及更上游的供应商组成的系统( 如图2 3 所示) 。外部需求发生在 最后一个节点，且供应链的产成品通过最后一个节点送到客户手中。但是，外部 的供应或供应链原材料发生在多个节点上，通过供应链中间节点的加工或组装( 装 配) 成零部件或最终产品，以满足客户的需求。制造业一般就是这种系统，供应商 向制造商供应原材料，制造商经过生产加工或装配，将生产的零部件或最终产品 销售给客户。 c 卜 0 ，y 价格的增加会 导致x 需求量的增加，这两种物品就称为替代品( s u b s t i t u t e s ) ，即一种产品可用来 替换另一种，且二种用途基本相同。假定y 的价格提高，这意味用x 表示y 的机 会成本提高了，结果就会使消费者少买y 而多买相对便宜的x 。如牛肉涨价通常会 增加对猪肉的需求；反之亦然。 当ec 哆；q 为产品i 零售商的订货量；置为产品i 的实 硕士学位论文 际市场需求；以为产品i 对产品j 的替代系数，托( 0 ，1 ) ；厂( 毛) 、