（管理科学与工程专业论文）供应链协调下的随机比较.pdf

成果尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已 经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学 位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在 论文中作了明确的说明并表示了谢意 签名：纽日期耻 关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保 留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分 内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 期：j 哑 摘要 在知识和经济全球化条件下，供应链已经取代单个企业成为竞争的主体，形 成企业之间协调一致且能最大程度满足消费者多样性和具有不确定性市场需求及 供应的供应链成为提高企业竞争能力的重要手段，而协调则是供应链成功运作的 重要手段，也是供应链管理的核心利用供应链契约可以协调供应链各方的利益关 系，从而确保供应链中各成员的利润之和等于整合供应链最优时的供应链利润 本文运用随机比较和概率论的理论和方法研究不确定条件下供应链协调问 题文章的主要结论有( 1 ) 在需求为随机且依赖努力因素的情形下，分析了努力 因素对供应链协调的影响，解释了批发价契约不能使供应链模型达到协调，并提 出了新的契约使供应链达到协调状态进一步，运用随机比较的方法分别分析了 在相加需求模型和相乘需求模型下需求的不确定性对供应链最优策略的影响以 市场扩大投资为特例，研究了多周期库存系统的最优投资问题( 2 ) 供应商为了降 低供应链的生产成本而进行技术创新，经分析表明收入共享契约和回购契约的可 以使供应商提高其技术创新水平，同时使制造商增加其生产批量，从而提高供应 链的整体利润( 3 ) 研究了市场需求遭遇突发事件时对供应链造成的影响，此时， 原来使供应链协调的契约不再适用，我们提出了使供应链协调应对突发事件的契 约，并更正了现有文献的一个错误结论 关键词供应链协调；随机比较；销售努力；投资决策；突发事件 北京工业大学管理学硕士学位论文 一一 a b s t r a c t u n d e rt h eg l o b a l i z a t i o no ft h ek n o w l e d g ea n de c o n o m i c s ，s u p p l yc h a i nh a sb e e n t h ec o m p e t i t i o ns u b j e c ti n s t e a do ft h es i n g l ef i r m t h u s i ti sa ni m p o r t a n tm e a s u r et o i m p r o v et h ec o m p e t i t i o na b i l i t yt of o r ma c o o r d i n a t e ds u p p l yc h a i nw h i c hc a n s a t i s f yt h e v a r i o u sc o n s u m e rn e e d sa n dd e a lw i t ht h eu n c e r t a i nm a r k e td e m a n d t h e r e f o r e ，s u p p l y c h a i nc o o r d i n a t i o ni st h ec o r eo ft h es u p p l yc h a i nm a n a g e m e n t t h ep r o f i tr e l a t i o n s h i p c a l lb ec o o r d i n a t ei nt h es u p p l yc h a i nu s i n gs u p p l yc h a i nc o n t r a c t ，t h e nt h es u mo ft h e m e m b e r s p r o f i ti nt h ed e c e n t r a l i z e dc a s ec a n b ee q u a lt ot h eo p t i m a l p r o f i to ft h es u p p l y c h a i ni nt h ec e n 仃a l i z e dc a s e t h es u p p l yc h a i nc o o r d i n a t i o np r o b l e m su n d e ru n c e r t a i n t yc o n d i t i o na r es t u d i e d i nt h i sp a p e ru s i n gt h es t o c h a s t i cc o m p a r i s o n sm e t h o da n dp r o b a b i l i t yt h e o r y t h em a i n c o n c l u s i o n sa r ea sf o l l o w s ( 1 ) h o wt h ee f f o r ta f f e c t st h es u p p l yc h a i nc o o r d i n a t i o ni s a n a l y z e dw h e n t h ed e m a n di ss t o c h a s t i ca n d d e p e n d e n t o nt h ee f f o r t ，a n di ti sp r o v e dt h a t t h ew h o l e s a l ep r i c ec a n n o tc o o r d i n a t et h es u p p l yc h a i ni nt h i ss i t u a t i o n n e wc o n t r a c t s a r ep r o v i d e dt oc o o r d i n a t et h es u p p l yc h a i n f u r t h e r m o r e 。t h ei n f l u e n c eo ft h ed e m a n d u n c e r t a i n t yo nt h es u p p l yc h a i n so p t i m a ls t r a t e g yi si l l u s t r a t e du s i n gt h es t o c h a s t i c c o m p a r i s o n sm e t h o di nt h ea d d i t i v ed e m a n dm o d e la n dm u l t i p l i c a t i v ed e m a n dm o d e l ， r e s p e c t i v e l y i np a r t i c u l a r , t h em u l t i p e r i o di n v e n t o r yi n v e s t m e n td e c i s i o np r o b l e mi s s t u d i e d ( 2 ) t h es u p p l i e rm a k et e c h n o l o g yi n n o v a t i o nt oc u td o w nt h ep r o d u c t i o nc o s t o ft h es u p p l yc h a i n ：i ti sp r o v e dt h a tt h er e v e n u es h a r i n gc o n t r a c ta n db u y b a c kc o n t r a c t c a nc o o r d i n a t et h es u p p l yc h a i ni n t h i sc a s e i no t h e rw o r d ，t h es u p p l yc h a i nc a ni m - p r o v ei t sp r o f i tl e v e lw h e nt h eo p t i m a lp r o d u c t i o nq u a n t i t yo ft h em a n u f a c t u r e ra n dt h e t e c h n o l o g yi n n o v a t i o nl e v e lo f t h es u p p l i e ra r eb o t hi m p r o v e d ( 3 ) t h es u p p l yc h a i na n d e rd i s r u p t i o ni sc o n s i d e r e d t h eo r i g i n a lc o o r d i n a t e dc o n t r a c t sc a n n o tc o o r d i n a t et h e s u p p l yc h a i na n ym o r e n e wc o n t r a c ti sp r o v i d et oc o o r d i n a t et h es u p p l yc h a i ni nt h i s c o n d i t i o n ，a n dac o n c l u s i o np u b l i s h e di na ni m p o r t a n tc h i n e s e o u r n a li sa m e n d e d k e y w o r d ss u p p l yc h a i nc o o r d i n a t i o n ；s t o c h a s t i cc o m p a r i s o n s ；s a l e se f f o r t ；i n v e s t m e n t d e c i s i o n ；d i s r u p t i o nm a n a g e m e n t 一一 北京工业大学管理学硕士学位论文 一i v 目录 目录 摘要i a b s t r a c t i 第1 章绪论 1 1 研究背景及意义 1 2 国内外研究现状 1 2 1 供应链契约研究现状 1 2 2 供应链应对突发事件的研究现状 - 1 2 3 随机比较的研究现状 1 3 预备知识 1 4 本文创新点 1 5 本文研究内容与框架 第2 章供应链协调基础 2 1 前言 2 2 供应链协调定义 2 3 协调障碍现象 2 4 协调障碍的原因 2 5 经典契约 2 5 1 回购契约的内涵 2 5 2 收入共享契约的内涵 2 5 3 数量柔性契约的内涵 2 5 4 数量折扣契约的内涵 2 5 5 经典契约的比较 2 6 本章小结 第3 章考虑销售努力水平的供应链 3 1 前言 3 2 集中供应链情形 3 3 批发价契约下的分散供应链 3 3 1 相加需求模型 3 3 2 相乘需求模型 3 4 需求依赖销售努力的供应链协调契约 3 4 1 考虑补贴的回购契约- 3 4 2 考虑补贴的收入共享契约 3 5 新兴市场扩大投资模型 3 5 1 相加需求模型， 3 5 2 相乘需求模型- - - 3 6 本章小结 第4 章供应链技术创新 一v l 1 2 4 7 7 8 l l 3 3 6 7 8 9 9 9 0 o o 1 3 3 5 6 7 9 l l 2 2 5 0 2 3 l 1 1 1 1 1 1 l l l 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 4 4 4 北京工业大学管理学硕士学位论文 4 1 引言 4 3 4 2 模型描述 4 4 4 3 分散供应链的决策分析4 5 4 4 集中供应链的决策分析4 7 4 5 供应链技术创新的契约协调机制4 7 4 5 1 基于收入共享契约的协调机制 4 7 4 5 2 基于回购契约的协调机制 4 8 4 6 本章小结 5 0 第5 章供应链协调应对突发事件 5 1 5 1 引言 5 1 5 2 正常情形下的集中供应链5 2 5 - 3 突发事件下的集中供应链5 4 5 4 突发事件对分散供应链的影响5 7 5 5 供应链协调应对突发事件5 8 5 6 数值例子 - 6 0 5 7 本章小结 6 1 结论与讨论6 3 参考文献 6 5 攻读硕士学位期间发表的学术论文 6 9 致谢 7 1 一v i 第1 章绪论 1 1 研究背景及意义 第1 章绪论 随着科学技术与信息技术的飞速发展，社会分工的细化，产品交换和流 通的渠道和方式日趋复杂多样，消费者、零售商、分销商、制造商、供应商等 的外部环境变得越来越不确定供应方和需求方之间的物流、信息流、资金流 的管理问题，以及如何降低物料的库存、加快物流和相关资金流的周转速度， 提高企业生产效率和满足个性多变的市场需求成为目前急需解决的问题，在 这种情况下，供应链管理问题的研究吸引了广大研究人员和企业的注意力 经济的全球化与科学技术的飞速发展使竞争环境更加复杂多变，同时也 使得与竞争对手的竞争更加惨烈企业所在的供应链之间的竞争已替代单纯 产品质量和性能方面的竞争成为当今竞争的重点因此，供应链上任何一个 成员企业的非合作都会对整个供应链的竞争力和运作绩效产生影响而且， 竞争的加剧，使企业的经营模式在以品种多、少量生产经营为特征的差异化 营销模式逐渐替代以品种少、大规模生产和经营为特征的大众营销模式而 差异化营销要求细分化消费者群体并且及时指导和反馈企业经营，彻底放 弃以往推进式的产品生产经营策略，从而使产品的开发和流动均为建立在能 及时反映消费者需求之上的活动，进而推动“物流的再构筑和供应链体系的 建立”成为历史的潮流【1 】与此同时，学术界也视供应链管理( s u p p l yc h m n m a n a g e m e n t ，简称s c m ) 为将来的一个热门研究领域【2 】例如，( ( i n t e r n a t i o n a l j o u r n a lo f p r o d u c t i o np l a n n i n ga n dc o n u o l 在1 9 9 5 年出版了一期“供应链管理” 的专刊，在同一年，国际顶级期刊( ( m a n a g e m e n ts c i e n c e ) ) 从第四期开始把“供 应链管理”辟为一个独立的研究领域，以便更好地展示大家在这方面的研究 成果同时，供应链管理也吸引了企业界的关注，据资料显示，供应链管理 的方法已经在宝洁公司、数据仪器公司、爱立信公司和惠普公司等世界5 0 0 强企业广泛应用，并对其在国际竞争取得优势给予了帮助2 0 0 3 年，刘丽文 【3 | 分析、总结和归纳了过去2 0 多年来供应链管理思想及其方法和理论的展演 变过程，阐述了供应链管理思想与理论产生的必然性及其对企业发展的重要 意义 企业对快速度、低成本、大柔性和更好的服务满足客户需求的目标的追 求，是企业的管理者越来越意识到单纯依靠某个部门、某个企业的努力是很 难达到这些目标的。与此相反，每个部门、每个企业都必须在合作的基础上共 同努力，而且这些部门、企业都要采取能够促进整体供应链目标的行动，即 实现供应链的协调。协调不仅是供应链稳固和运行的重要手段，也是供应链 管理的核心【4 | 由于成员企业间信息的不对称和各自追求自身利润最大化，分散式供应 链系统中存在着大量无效率的“双重边际”现象，如何选择合适的供应链并 与之协调一致提高竞争力，是在由企业之间的竞争模式转向供应链之间的竞 争模式情形下，企业急需解决的问题中国是个人口大国，同时也是一个制 北京工业大学管理学硕士学位论文 造业大国，加入世界贸易组织后制造业面临着相当严峻的挑战现在，与国 外相比，我国在企业管理环节上仍然存在着很大的差距，因此，加强供应链 环节的协调，提高整体运作效率，对我国有着积极的现实和理论意义【5 】 1 2 国内外研究现状 c a c h o n 6 】对供应链协调的定义是：一个供应链称为在一个契约机制下是 协调的，如果通过这个契约使得供应链的最优解是供应链的组成企业决策的 纳什均衡点( n a s he q u i l i b r i u m ) ，即：如果供应商和零售商通过追求自身收益 最大化过程中，也同时使得供应链的收益最大化，并且双方都不能在不损失 对方的利益下获得更多利益进而，我们还要求整个供应链收益可以在零售 商与供应商之间任意分配，因为这样使得协调的供应链契约能控制所有非协 调契约r o n a l d 7 】等将供应链协调分为三个层次： 第一个层次，功能内协调，即企业后勤功能内部的活动及流程的协调，即 对企业内部的物流活动中的各种冲突进行权衡，从而在降低企业成本的同时 改善企业的服务水平，如运输与库存、生产与库存、采购与生产等之间的协 调 第二个层次，功能间协调，即企业不同职能部门之间的协调，包括生产 与后勤、市场销售与后勤、后勤与财务等的协调这个层次开始考虑不同功 能领域的平衡 第三个层次，组织间协调，即法律意义上独立的供应链成员企业间的协 调，如供应商与制造商、制造商与零售商等之间的协调这种组织间的协调 比前面两种协调更为复杂 本文主要考虑组织间的协调，但当供应链进行集中决策时组织间的协调 演变成功能间的协调我们主要分析在报童问题模式下的供应链协调问题 经典的报童问题是在市场需求为随机但不依赖价格的条件下下找到最大化期 望利润的订货批量，模型假设在销售周期末零售商将采用折扣或清仓的方法 处理所有剩余产品库存与实际情况相一致，模型假设如果零售商订购的商 品数量比实际需求小，那么零售商将丧失赚取利润的机会；相反，如果零售 商订购的商品数量比实际需求大，零售商将不得不承担产品库存过剩的风险， 低价处理产品库存。在标准报童模型情形下，产品的零售价格是固定的，供 应链协调只需要考虑订货批量的协调问题。而在现实企业运作中，供应链协 调问题会受到各种各样因素的影响而零售价格因素无疑是众多影响供应链 契约模型因素中最主要的其中一个在经典经济学理论中，价格与需求呈反 比例的变化关系1 9 5 5 年，w i t h i n 【8 1 首先把标准报童模型情形扩展到需求依赖 零售价格的情形，并建立了考虑价格因素的报童模型随后，很多学者对这 一问题进行了进一步研究特别是从1 9 9 0 年开始，人们对单周期报童问题的 研究兴趣日益增加k h o u j a t 9 】将近年来关于报童问题的理论的扩展模型归结 为l l 大类：扩展到不同的目标和效用函数；扩展到不同的供应商定价策略； 扩展到不同的报童问题定价策略和折扣结构；扩展到随机领域；扩展到有关 需求的不同信息状态；扩展到带约束的多产品问题；扩展到可替代的多产品 一2 第1 章绪论 问题；扩展到多层结构系统；扩展到复合定位模型；扩展到为销售季节作准 备的多阶段模型；其他应用的扩展模型此外，y a o 1 0 】在其博士论文中研究了 报童问题下的定价策略和价格博弈问题 1 2 1 供应链契约研究现状 批发价格契约( w h o l e s a l ep r i c ec o n t r a c t ) 就是供应商仅仅通过确定给零售 商的产品批发价格来确定价格s p e n g l e r 1 1 】首先发现了“双重边际化”问题， 批发价格不能使整个供应链系统最优化因此，通常并不认为批发价格契约 是一个协调契约，但是鉴于其在实践中的普遍性，仍然给予了大量的研究批 发价格契约易于监控管理，如果使用别的协调契约的附加管理成本高于其带 来的收益，供应商更愿意使用批发价格契约l a r i v i e r e 和p o r t e u s 1 2 】对于简单 的二级供应链的报童模型批发价格的协调表明，当零售商面临的市场需求函 数的变异系数增大时，零售商利润占总利润的比值将增大对于此现象的解 释是，零售商的利润是对所担风险的补偿，而在批发价格契约下，供应商利 润并无变化，但是零售商却受到影响随着需求变异系数的减小，零售商面 临的风险降低，因此补偿也降低a n u p i n d i 和b a s s o k 1 3 j 研究了上述的扩展模 型，假定供应商在无限时间区间内向零售商提供产品，一个时间周末剩下的 产品仍可在下个周期内售出，只是要产生库存费用结果发现供应商最优批 发价格要比单个时间周期的最优解低，因此，在连续周期内批发价格契约的 效率要优于单个时间周期 在回购契约( b u yb a c kc o n t r a c to rr e t u r np o l i c i e s ) 下零售商可以将未售出 的产品返还给制造商该契约通常适用于制造商的发货配置时间很长而销 售周期比较短的情形，在这种情况下零售商需要作出产品的订货批量的决 策，制造商需要决定销售给零售商的批发价格和销售周期结束后的回购价 格p a s t e r n a c k 1 4 】分析了由一个制造商和一个零售商组成的供应链情形下的回 购契约，研究结论表明可回购契约以达到系统的最佳状况而且，这种契约 在不需要知道市场需求分布情况下，制造商就能作出最优的价格决策但是， 知道制造商和零售商的共有信息是成功运用此契约的前提，否则制造商就无 法计算零售商的期望利润值，不能合理地分配协调产生的收益而造成零售商 参与激励不足d o n o h u e 1 5 】分析了有两次订购次数的回购契约：由于市场需求 不确定，零售商分两次订购，在观察到早期需求状况时，对销售周期的整个 需求作贝叶斯估计，然后以不同于第一次订购的批发价格订购；销售周期结 束后，制造商以回收价格回收未售出的产品。分析结果表明，制定适当的回 收价格能使系统性能最优回购契约研究显示，通过向零售商回购产品，制 造商提高了自己的利润；而且，对于一定的批发价格，制造商和零售商的利 润都有增长趋势，达到了双赢g r a n o t 和y i n 1 6 j 研究了在需求依赖价格的情形 下一个制造商和一个零售商的基本供应链问题他们证明了在库存残值为零 和特定的需求函数情形下制造商可能会选择不提供回贿契约，另一方面，提 供回购契约会大幅提高供应链的效率但会伴随着利润从零售商向制造商的转 移进一步，与简单的批发价契约相比回购契约会增加批发价、零售价和库 3 北京工业大学管理学硕士学位论文 存水平。z o u ，p o k h a r e l ，p i p l a n i ”j 研究了两级系统在分散决策和集中决策两种 情形下的供应链契约模型，文章分析了两周期的契约模型文章证明通过调 整批发价和回购价格契约可以使分散决策模式达到协调d i n g 等 x 8 1 研究了 应用回购契约实现三层供应链渠道的协调问题通过比较集中和分散供应链 系统各成员的多种合作形式，考察了集中效应和契约效应对供应链系统利润 的影响，给出了回购契约充分实现渠道协调的条件 c a c h o n 和l a r i v i e r e 1 9 j 提出了收益共享契约( r e v e n u es h a r i n gc o n t r a c t ) ，研究 了对供应链性能的影响该契约可以用参数( w ，) 描述：供应商以低于成本 价单位产品价叫向零售商提供产品，作为回报，零售商将收入的1 一咖倍返给 供应商批发价格低于成本价是为了保证达到系统的最优状态，西值则确定 了两者的利益分配在多个相互竞争的零售商的环境下，作者认为收益共享 契约同样能使系统最优m o r t i m e r 2 0 】对收益共享契约在影像租赁中的应用进 行了详细的计量经济分析，发现采用收益共享契约后整个供应链的利润上升 了7 个百分点c a c h o n 和l a r i v i e r e 1 9 1 研究了收入共享契约在基本供应链模型 中的应用并阐述了收入共享契约的优缺点，优点是收入共享契约可以协调含 有一个零售商的供应链( 零售商选择最优的价格和产量) 并且可以以任意比 例分配供应链的利润；收入共享契约在标准报童模型情形下与回购契约是等 价的，在需求依赖价格的报童模型情形下与价格折扣契约是等价的；此外它 还可以协调多个零售商进行产量竞争的供应链缺点是相比管理成本非常廉 价的批发价契约收入共享契约对供应链效率的提高非常有限，而且当需求与 零售商的努力程度相关时不能协调供应链 数量柔性契约( q u a n t i t yf l e x i b i l i t yc o n t r a c t ) ，规定每期订货计划的最大波动 比率，在此契约下供应商有义务满足契约规定最高上限的供应量，同时也规 定了该契约下采购的最小购买量数量柔性契约是供应链应对的成员企业市 场不确定因素，缓解供应链牛鞭效应的有效方法之一在这种契约下，节点 企业将会深入合作，更大程度分担市场的风险。一方面，采购商不会以扭曲 的市场信息损害供应商的利益；另一方面，供应商在一定范围内确保采购商 产品需求的实际供给，保证采购商的实际利益t s a y 2 1 j 对单供应商单零售商 的数量柔性契约的参数取值和最优值的敏感性进行了分析，结果显示，在某 些情况下能够达到系统最优并共享效率提高带来的利润零售商和供应商其 实是在柔性和产品单位价格之间所做的一种权衡。c a c h o n 和l a r i v e r e 2 2 l 研究 了数量柔性契约和预测共享的交互关系，认为下游企业具有比上游企业更好 的预测，但需要上游供应商信服其预测，最少承诺购买量被证实非常有效 销售折扣契约( s a l e sr e b a t ec o n t r a c t ) 是指供应商根据零售的销售量对其进 行补贴，包括线性补贴( 1 i n e a rr e b a t e ) 和目标补贴( t a r g e tr e b a t e ) 两种线性补贴 是指供应商对零售商售出的所有商品均给予补贴，实际上是降低零售商售出产 品的批发价格。目标补贴是指，供应商仅对超过销售目标的数量进行补贴在 企业经营过程，该策略被很多世界知名公司所采用，如n o v e l l ，i b m ，m i c r o s o f t 等，一般都采用3 或更多的销售补贴t a y l o r 研究表明，考虑零售商促销对 需求的影响时，目标销售补贴契约可以有效协调分散控制的报童问题，但线 性销售补贴则不能实现上述目标1 2 3 j 4 一 第l 章绪论 已有的契约种类非常繁多，而且随着时间的推移可能会出现其他新契 约，在此不一一进行叙述其他比较常见的契约有利润共享契约( p r o f i ts h a r i n g c o n t r a c t ) ，y a o 2 4 】给出了一个具体的参数使供应链达到了协调，e p p e n 2 5 1 研究的 备货契约( b a c k u pc o n t r a c t ) 等 1 2 2 供应链应对突发事件的研究现状 供应链突发事件应急管理的研究思想来源于突发事件应急管理( d i s r u p t i o n m a n a g e m e n t ) ，这个概念首先由c a u s e n 等 2 8 1 人提出q i 、b a r d 和y u 2 7 】最先研究 了在突发事件造成需求波动情况下的供应链应急管理，文章研究了在确定的 线性需求函数情形下，供应链利用数量折扣契约如何应对突发事件国内关 于供应链应急管理的研究也是刚开始不久雷臻和徐玖平【2 8 l 介绍了供应链突 发事件的应急管理问题，对供应链上的突发事件进行了定义和分类，并分析 了突发事件对供应链的影响，最后提出了供应链突发事件应急管理的体制、 机构和流程于辉，陈剑和于刚【2 9 】研究了突发事件对于经典的利用数量折扣 契约协调的供应链所造成的影响，给出了供应链对突发事件的最优应对策略， 提出了新的具有抗突发事件的数量折扣契约的建议他们也分析了突发事件 造成零售商面临的需求分布变化时对利用回购契约和批发价契约协调的供应 链所造成的影响，给出了供应链对突发事件的最优应对策略，并改进了契约 使其能协调应对突发事件，即改进后的契约具有抗突发事件性跚，3 1 1 于辉和 陈剑【3 2 】还进一步研究了需求依赖价格的情形，研究了突发事件对供应链所 造成的影响，并指出零售商的最优应对价格是对供应链的最优应对价格的扭 曲最后，建议了一个新的两阶段收益共享契约用于协调突发事件下的供应 链x u 等【3 3 】研究并讨论了需求突然发生变化对有一个供应商和零售商组成 的供应链的影响，他们分别考虑了独自决策和集中决策两种情况下如何达到 供应链的协调 1 2 3 随机比较的研究现状 随机比较是利用定义于由概率测度( 或分布函数) 组成的集合上偏序( 即随 机序) 的性质对随机变量、随机向量或随机过程进行比较的一种方法m a n n 3 4 】 最早提出了这种方法。关于随机比较方法基本理论及其应用方面的文献参见 s t o y a n 3 5 】、s h a k e d 和s h a n t h i k u m a r 3 6 j ，m i l l e r 和s t o y a n 37 | 人们通过研究发现， 这种方法是研究比较复杂的系统例如排队系统和库存系统比较有效的一种方 法k a r l i n 3 8 j 最早利用随机比较方法研究了库存模型，s o n g 3 9 】研究了单个周 期具有复合泊松过程需求的库存系统的随机比较。他的研究表明当提前期变 长的时候成本不一定会增大，但是变化更大的提前期需求一定会使系统的成 本增加。r i d d e re ta 1 4 0 l 则指出当外部需求更加随机变化时报童的成本反而会 降低。s e t h i ，y a n 和z h a n g 4 1 j 利用随机比较方法研究了带有信息更新和多种供 货方式的库存系统最优策略的随机单调性g u p t a 和c o o p e r 4 2 】利用随机比较 方法研究了生产系统中产出( y i e l d ) 的可变性对系统最优收益的影响，证明 较小产出可变性使企业获得较高的平均利润同时，随机大的产出对企业有 一5 一 北京工业大学管理学硕士学位论文 利c o o p e r 和g u p t a 4 3 j 利用随机比较方法研究了航空税收管理中需求的可变 性对系统最优收益的影响，得到了关于最优收益的随机比较结果禹海波叫 研究了离散时间、单个产品、周期盘点的具有不确定性产出和需求的库存系 统，分析了产出率的可变性和需求的可变性对系统最优策略和最优费用的影 响，给出了最优库存水平和最优费用的随机比较结果禹海波，何启明，张汉 勤【4 5 j 研究成批到达排队系统中队长过程的随机比较问题利用随机比较方法 对成批到达指数服务的多服务台排队系统进行分析，得到了该排队系统中队 长过程的随机比较以及队长函数关于时间的凹性和凸性禹海波等 4 6 】还对排 队论理论中与离散时间和连续时间马氏链相关的函数的单调性和凸性进行了 研究，利用随机占优和单调性矩阵的性质得到了离散情况下的函数的单调性 和凸性此外，禹海波1 4 7 j 对管理科学研究中常用到的方法和定量模型作了比 较全面系统的介绍，如随机比较方法、动态规划、马尔可夫链以及博弈论的 基本理论和方法等。 1 3 预备知识 下面介绍用于分布函数比较常用的几种随机序，包括通常的随机序、凸 ( 凹) 序、递增的凹序，失效率序和星序的定义及性质 定义1 1 ( 通常的随机序) 假设x 和y 是定义于实数集合r 上的两个随 机变量，称x 按通常的随机序比y 小伲为x 。y ) ，如果 取( 亡) m y ( t ) 对所有t r 都成立，其中f x ( 亡) = p ( xs 亡) 或者等价的，如果 p x ( 亡) 民( 亡) 对所有t r 都成立，其中取( 亡) = 1 一以( 亡) 。 随机序s 。有下面几个常用的性质： ( a ) x 耵y 当且仅当e 【，( x ) e ，( y ) 】对所有定义在r 上的单调增函数 ，( ) 都成立； ( b ) 如果x5 。ty ，则存在两个定义于实数集合r 上的随机变量x 和y ，使得 x y 几乎处处( 以概率1 ) 成立； ( c ) 如果x 墨。ty ，则e x 】se ( y 】； ( d ) 如果x 。y ，且e x 1 = e l y ，则x = 。y ，即以概率l 有x 和y 相等 定义1 2 ( 凸序、凹序) 假设x 和y 是定义于实数集合r 上的两个 随机变量，称x 按凸( 凹) 序比y 小( 记为x y ) ( x 删】，) ，如果 e 厂( x ) 】e l f ( y ) 】对所有定义在r 上的凸( 凹) 函数，( ) 都成立 一6 一 第l 章绪论 随机序凹有下面几个常用的性质： ( a ) 如果x y ，则e x 】= e 【y 】且v a r i x 】v a t i f 】，其中y a r x 】表示随 机变量x 的方差； ( b ) 记定义于实数集合冗上两个随机变量x 和y 的分布函数分别为取( ) 和 f y ( ) ，如果x 和y 满足：( i ) e x 】e z 】 0 的递增函数 定义1 6 ( 随机单调性) 假设x ( v ) 是定义于实数集合r 上依赖于参数v 的 随机变量，称z ( v ) 关于v 随机单调增，如果x ( v 1 ) 武x ( v 2 ) 对所有满足v 1 v 2 - 7 一 北京工业大学管理学硕士学位论文 的实数口1 和v 2 都成立；称x ( v ) 关于郇随机单调减，如果x ( v ) 就x ( v 2 ) 对所 有满足口l v 2 的实数v 1 和v 2 都成立 1 , 4 本文创新点 ( 1 ) 用随机比较的方法研究了需求依赖销售努力的二级供应链，给出了 在一般需求下供应链的最优订货批量，最优努力水平和能使供应链达到协调 的契约进一步给出了批发价契约下的随机比较结果。 ( 2 ) 运用供应链契约理论研究了供应商为创新主体的二级供应链，结果 表明供应商和制造商以供应链利润最大化为目标选择的技术创新水平和生产 批量均大于以个体利益最大化为目标选择的技术创新水平和生产批量，并且 收入共享契约和回购契约能使该供应链达到协调 ( 3 ) 运用随机比较的方法研究了有突发事件的供应链，结果表明即使突 发事件对需求造成的变化规模不大，原有的回购契约也不能使供应链继续保 持协调，文章给出了新的协调契约 1 s 本文研究内容与框架 本文主要致力于供应链中的协调问题以及随机比较的研究组成供应链 的成员企业是风险中性的独立的利益主体，他们基于追求自身利益最大化的 局部目标进行决策，为了使成员的局部行为与供应链系统的最优策略相一致， 必须通过设计适当的激励机制对成员的决策行为进行协调和约束，所有的成 员可以通过制定相互认可的契约来达成协议，并且进行最终的收益分配进 一步我们给出相应的随机比较结果 本文首先在绪论阐述了问题提出的背景和意义，较详细地介绍了研究现 状，并介绍了文中用到的相关随机序的定义和常见性质 第二章主要分析了目前供应链管理中出现的协调障碍现象，并分析了其 产生的原因。因为本文致力于用供应链契约理论解决协调问题，该部分对常 见的契约进行了总结和点评 第三章主要考虑需求依赖努力因素的供应链，批发价契约不能使该供应 链达到协调状态，本章研究了在相加需求和相乘需求模型下的最优策略和相 应的随机比较结果。并提出了两个契约使供应链达到协调。最后考虑了一种 特殊努力因素情形下的供应链，即供应链的市场扩大投资模型，文章给出了 在相加和相乘两种情形下的最优投资策略。 第四章分析了供应链技术创新问题，讨论了如何采取措施激励供应商进 行技术创新提升供应链竞争力。 第五章研究了供应链中的突发事件应急管理问题，运用随机比较方法分 析了突发事件对供应链系统及其成员的影响，并提出新的契约使供应链面对 突发事件时可以达到协调状态 最后一部分阐述了本文研究的结论，并提出本文研究的创新性、不足以 及今后研究的方向 8 2 1 前言 中国许多制造企业均是大而全、小而全式企业，相互间缺乏协作，分工 程度低，生产效率差据中国第三次工业普查资料，机电产品外购零配件价 值仅占一半左右，其中工业专用设备制造，地质专用设备制造、金属加工设 备制造等更低；相反，日、美企业在组织形式上越来越采用虚拟企业的形式， 从虚拟生产到虚拟营销等如日本丰田公司本身只有1 0 个工厂，仅制造汽车 引擎和车体等核心部件，其余部件由1 2 4 0 个协作厂提供美国通用汽车公司 设有1 3 0 个工厂，其协作厂商达6 0 0 0 余家，惠普设有2 0 余家工厂，协作厂商 则有2 0 0 0 余家。此外，中国制造业在客户服务和管理方面比较薄弱销售链 过长，无法迅速反映需求信息，使生产商逐渐失去对销售终端的控制，顾客 满意度较低2 0 0 4 年中国物流与采购联合会首次就中国制造业供应链管理状 况问题进行了较为系统的调查在客户关系分析中发现，如果客户没有要求， 只有1 4 3 的企业会对客户进行售后追踪服务；在客户要求更紧密合作的情 况下，只有2 3 4 的企业提供相应的服务，剩下7 6 6 的企业仍然不提供或根 本没有能力提供售后服务这反映出制造业对顾客需求的响应能力和服务意 识还有待加强 目前中国供应链企业之间物流资源整合程度低，物流资源闲置浪费现象 严重，造成企业运营成本的提高，降低了企业对市场需求的反应能力，导致企 业整体竞争力的削弱目前制造业物流的不合理普遍反映在供应商货物的管 理与控制方面，以及厂内货物的装卸、搬运、质量监督、信息管理，即时配进 等方面的严重失控另外，中国制造企业的原材料库存周期和成品平均库存 周期较长，说明了制造企业商品在库时间长、周转慢的现状；同时，生产企业 在物流运营过程