（管理科学与工程专业论文）基于期权契约的供应链协作模型的研究.pdf

大连理工大学博士学位论文 摘要 供应链各成员通常分属于不同的经济实体，其个体利益和行为经常与供应链系统的 目标不相一致，从而降低供应链系统性能并使其收益受损，同时信息技术的发展和市场 个性化需求的增加使企业的信息结构具有多样性，也催生了更为复杂的供应链组织结构 形态，因此，设计和实现供应链的协作机制，实现不同信息结构特征和不同组织结构特 征供应链的协调，对于提高供应链效率、增加供应链成员收益具有重要的现实意义。 论文首先对供应链契约的研究现状进行了综述，接着建立了实现合作型供应链协调 的基本组合契约模型，然后以电子半导体产品供应链为研究对象，按照由浅入深的原则， 选取需求信息更新、需求信息不对称两种不同信息结构特征和一对一、多对一、多对多 三种不同组织结构特征的供应链为协作对象，以供应链整体收益最优为协作目标，对供 应链系统及其成员的决策行为进行建模分析，设计不同的契约结构和契约参数，激励供 应链成员参与协作，使其合作情况下的收益高于其不合作行为时的状况，从而使其决策 既能实现供应链整体收益最大，又能增加个体收益，最终在合作型供应链中实现“风险 共担、收益共享”。据此，论文主要开展了下述几个方面的研究工作： 1 建立了典型供应链契约的标准模型。分析了供应链契约的研究现状，建立了几 种典型供应链契约的标准模型，讨论了各契约模型的协调方式，给出了最优契约参数的 确定方法。 2 建立了实现供应链协调的基本组合契约模型。改进了b a r n e s s c h u s t e r 建立的期 权契约模型，增加了易逝品的期末残值，考虑了供应商和零售商的不同产品出清优势， 以改进的期权契约与批发价格契约为基础，经典报童模型和集中决策型供应链的最优决 策为协作目标，设计了组合契约模型，实现了一次生产两次订购模式下的合作型供应链 的协调，给出了协调时最优组合契约参数的确定方法。 3 建立了实现需求信息更新时供应链协调的组合契约模型。以期权契约与批发价 格契约为基础，经典的报童模型和期权机制下的集中决策型供应链的最优决策为协作目 标，设计了组合契约模型，实现了需求信息更新时二次生产二次订购模式下的合作型供 应链的协调，给出了协调时最优组合契约参数的确定方法。 4 建立了在供应链中实现需求信息共享的期权契约模型。分析了需求信息不对称 导致供应链效率下降的机理，以信号博弈理论和信息揭示原理为理论依据，设计了最优 期权契约结构和契约参数，激励零售商通过期权购买量向供应商传递其私有的市场需求 信息，从而在供应链中实现可信任的需求信息共享。 基于期权契约的供应链协作模型的研究 5 建立了实现不同组织结构特征供应链协调的期权契约模型。以电子市场和传统 市场共存的市场环境为研究背景，对一、多对一和多对多三种不同组织结构特征的二 级供应链为协作对象，供应链系统收益最优为协作目标，设计了最优期权契约结构和契 约参数，求得了供应链成员的最优决策及均衡状况下的决策行为，实现了供应链的协调， 给出了协调时最优契约参数的确定方法。 6 对各决策模型进行了模拟分析。论文通过算例分别对上述决策模型进行了模拟 分析，验证了结论的有效性。 关键词：供应链；供应链管理；供应链协调；供应链契约；期权契约 大连理工大学博士学位论文 r e s e a r c ho ns u p p l yc h a i nc o o r d i n a t i o nw i t ho p t i o nc o n t r a c t s a b s 仃a c t s u p p l yc h a i nm e m b e r su s u a l l yb e l o n gt os e v e r a lr e l a t i v e l yi n d e p e n d e n te n t i t i e s ，w h i c h m a k et h e mp r i m a r i l yc o n c e r n e dw i t ho p t i m i z i n gt h e i ro w no b j e c t i v e st h a ta r en o ta l w a y s a l i g n e dw i t ht h ep e r f o r m a n c en e e d e db yt h es u p p l yc h a i ns y s t e m ，w h i c hr e s u l ti nt h ep o o r p e r f o r m a n c eo ft h es u p p l yc h a i n t h ei n f o r m a t i o nt e c h n o l o g ya n dt h ed i v e r s i t yc u s t o m e r s d e m a n dl e a dt h em a r k e td e m a n d sh i g h l yu n c e r t a i na n dt h es u p p l yc h a i n so r g a n i z a t i o n s t r u c t u r em o r ec o m p l e x ，s oh o wt od e s i g nt h ec o o r d i n a t i o nm e c h a n i s mt h a tm a k et h es u p p l y c h a i ne f f e c t i v e ，i n c r e a s et h em e m b e r s p r o f i t s ，c o o r d i n a t et h es u p p l yc h a i nb e c o m es i g n i f i c a n t i nt h ep r a c t i c e t h ed i s s e r t a t i o ns u r v e y st h es u p p l yc h a i nc o n t r a c t sr e s e a r c hp r o g r e s sf i r s t l y ，t h e ns e tu p t h eb a s i cp o r t f o l i oc o n t r a c tm o d e lt h a tm a k et h es u p p l yc h a i nc o o r d i n a t i o nr e a l i z e a c c o r d i n g t ot h et h o u g h to fp r o g r e s s i v ee x t e n s i o n ，c o n c e m i n gw i t ht h ev a r i o u si n f o r m a t i o ns t r u c t u r e s a n do r g a n i z a t i o ns t r u c t u r e so ft h et w o s t a g es e m i c o n d u c t o rp r o d u c t ss u p p l yc h a i n ，w es t u d y t h ed e c i s i o nb e h a v i o r so fa g e n t so ns u p p l yc h a i nu n d e rt h ed e m a n du p d a t i n ga n da s y m m e t r i c d e m a n di n f o r m a t i o ns e t t i n g t h e n ，t h es i n g l es u p p l i e rs e l l i n gt oas i n g l er e t a i l e rb o t hi nt h e c o n t r a c tm a r k e t sa n dt h ee m a r k e t ) l a c ei ss t u d i e di nt h ef o l l o w i n g t h ec o o r d i n a t i o nm o d e l f o rt h em u l t i p l er e t a i l e r sa n ds i n g l es u p p l i e ri se x t e n d e d i nt h ee n d ，t h em u l t i p l es u p p l i e r sa n d m u l t i p l er e t a i l e r s o p e r a t i o nm o d e li ss e t f o re a c hs e t t i n g ，t h eb e h a v i o ro far i s k n e u t r a l c e n t r a l i z e ds u p p l yc h a i ni so p t i m i z e di nt h ee x p e c t e dp r o f i ta sab e n c h m a r k ，a n dt h e nt h e f e a s i b l eo p t i o nc o n t r a c ti sd e s i g n e df o rt h ed e c e n t r a l i z e ds u p p l yc h a i nw h i c hm a x i m i z e st h e i r e x p e c t e dp r o f i ta st h ec e n t r a l i z e ds u p p l yc h a i nd o e s c o n c r e t e l y ，o u rc o n t r i b u t i o n sa r ea s f o l l o w i n g ： 1 t h ec l a s s i cs u p p l yc h a i nc o n t r a c t sm o d e l sa r es e tu p e v o l u t i o no fs u p p l yc h a i n c o n t r a c tr e s e a r c hi ss t u d i e da n dt a x o n o m yo ft h es u p p l yc h a i nc o n t r a c t si sb u i l tu p b a s e do n t h et a x o n o m y ，d i f f e r e n ts u p p l yc h a i nc o n t r a c tm o d e l sa r em a d ea n dt h e i rc o o r d i n a t i o n m e c h a n i s m sa r ed i s c u s s e da n dt h ec o n 廿a c m p a r a m e t e r sa r eg i v e ni nt h ee n d 2 t h ep o r t f o l i oc o n t r a c tm o d e lw h i c hm a k e st h es u p p l yc h a i nc o o r d i n a t ei ss e tu p t h e o p t i o nc o n t r a c td e s i g n e db yb a r n e s s c h u s t e ri sr e v i s e dv i ac o n s i d e r i n gt h ep r o d u c t s d i f f e r e n t s a l v a g ei n t h es u p p l i e ra n dt h er e t a i l e r f i r s t l y a c c o r d i n g t ot h e e x p e c tp r o f i t si n t h e n e w s v e n d o ra n dt h ec e n t r a l i z e ds u p p l yc h a i na sb e n c hm a r k e r ，w em a k et h ed e c e n t r a l i z e d s u p p l yc h a i nc o o r d i n a t i o nr e a l i z eb yt h ep o r t f o l i oc o n t r a c tw h i c hd e s i g n e db a s e do nt h e w h o l e s a l ec o n t r a c ta n dt h er e v i s e do p t i o nc o n v a c t t h eo p t i m a lc o n t r a c tp a r a m e t e r sa r eg i v e n i n t h ee n d l l i 基于期权契约的供应链协作模型的研究 3 t h ep o r t f o l i oc o n t r a c tm o d e lu n d e rt h ed e m a n du p d a t i n gi sd e s i g n e d a c c o r d i n gt ot h e a g e n t s o p t i m a lb e h a v i o r si nt h en e w s v e n d o ra n dt h ec e n t r a l i z e ds u p p l yc h a i n ，t h ep o r t f o l i o c o n t r a c tm o d e li ss e tu pw h i c hm a k et h ed e c e n t r a l i z e dt w i c em a n u f a c t u r i n ga n do r d e r i n g s u p p l yc h a i nc o o r d i n a t i o nr e a l i z eu n d e rd e m a n du p d a t i n g t h eo p t i m a lc o n t r a c tp a r a m e t e r s t h a tc o o r d i n a t et h es u p p l yc h a i na r eg i v e ni nt h ee n d 4 t h eo p t i o nc o n t r a c tm o d e lm a d et h ed e m a n di n f o r m a t i o ns h a r i n gi sd e s i g n e d t h e m e c h a n i s m st h a tm a k et h es u p p l yc h a i nl e s se f f e c t i v e l ya r ed i s c u s s e dw i 山t h ew h o l e s a l ep r i c e c o n t r a c t a c c o r d i n gt o t h es i g n a l i n g g a m et h e o r y ，t h eo p t i o nc o n t r a c ti sa p p r o p r i a t e l y d e s i g n e dw h i c hm a k et h er e t a i l e rs h a r eh e rp r i v a t ed e m a n di n f o r m a t i o nw i t ht h es u p p l i e rb y t h ep u r c h a s e do p t i o nq u a n t i t y t h e nt h es u p p l i e r sc a p a c i t ys t r a t e g ya n dp r i c i n gp o l i c ya r e o p t i m i z i n gb a s e do nt h es h a r i n gd e m a n di n f o r m a t i o na n dt h es a m ea st h er e t a i l e r so r d e r d e c i s i o n ，w h i c hm a k et h es u p p l yc h a i nc o o r d i n a t i o nr e a l i z e ，a n di n c r e a s et h ea g e n t sp r o f i t 5 t h eo p t i o nc o n t r a c tm o d e l st h a tm a k et h ed i f f e r e n to r g a n i z a t i o ns t r u c t u r e ss u p p l y c h a i nc o o r d i n a t i o nu n d e rt h ec o n t r a c tm a r k e ta n dt h es p o tm a r k e ta r es t u d i e d b a s e do nt h e s p o tm a r k e ta n dt h ec o n t r a c tm a r k e lw ed i s c u s s e st h ea g e n t s p e r f o r m a n c e si nt h es e t t i n gt h a t t h es i n g l es u p p l i e rs e l l i n gt oas i n g l er e t a i l e rf i r s t l y ，t h e ne x t e n dt om u l t i p l er e t a i l e r sa n d s i n g l er e t a i l e r , i nt h ee n dt h em u l t i p l es u p p l i e r sa n dt h em u l t i p l er e t a i l e r so p e r a t i o nm o d e li s s e ti nt h ee n d t h ea g e n t s o p t i m a lp e r f o r m a n c e si nt h ee q u i l i b r i u mu n d e rt h et h r e e o r g a n i z a t i o ns e t t i n g sa r ea c q u i r e d 6 a c c o r d i n gt ot h ea p p l i e de x a m p l e ，t h ed e c i s i o nm o d e l sa r es i m u l a t e di no r d e rt ov e r i f y t h ee 行e c f i v eo f t h ec o n t r a c t sa n dt h ec o n c l u s i o n s k e yw o r d s ：s u p p l yc h a i n ；s u p p l yc h a i nm a n a g e m e n t ；s u p p l yc h a i nc o o r d i n a t i o n ； s u p p l yc h a i nc o n t r a c t ；o p t i o nc o n t r a c t 独创性说明 作者郑重声明：本博士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。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的研究成果，也不包含为获得大连理 工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的贡献均己在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 作者签名： 基于期权契约的供应链协作模型的研究 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位论文版权使用 规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理工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，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论 文。 储虢豇丞作者签名：砼珞 导师签名： 曳纰 迦占年月卫日 大连理工大学博士学位论文 第一章绪论 1 1 研究背景 供应链( s u p p l yc h a i n ，s c ) 是包括原材料及零部件供应商、制造商、批发商、零 售商及运输商等一系列企业及最终消费者在内，涉及物流、信息流和资金流的企业网络 系统。原材料及零部件依次通过“链”中的每个企业，逐步变成半成品，产成品再通过 一系列流通配送环节，最后交到消费者手中，这一系列活动就构成了一个完整供应链的 全部活动。 供应链管理( s u p p l yc h a i nm a n a g e m e n t ，s c m ) 是通过加强供应链中各活动和实体 间的信息交流与协调，使其物流和资金流畅通，实现供需平衡。供应链管理的主要思想 就是用系统的观点管理和优化企业内部和外部的资源，协调供应商、制造商、分销商和 最终客户之间的关系。供应链管理的目标是通过成员间的密切合作，以最小的成本为客 户提供最大的附加价值和最好的服务，获得整体竞争优势的提高。 供应链契约( s u p p l yc h a i nc o n t r a c t ，s c c ) 是指通过提供合适的信息和激励措施， 保证买卖双方协调，优化销售渠道绩效的有关条款。即使供应链达不到最好的协调，也 可能存在帕累托( p a r e t o ) 最优解，以保证每一方的利益至少不比原来差。在现实生活 中，供应商和销售商采取契约协作，实现双赢的例子随处可见。 典型的供应链是由供应商、制造商、批发商、零售商和运输商通过运输、库存、信 息及金融设施互联而组成的一个有机整体，它的目标是为最终客户提供产品和服务的有 效价值，为供应链各成员创造收益。由于供应链的各个成员分属于不同的企业或单个企 业中的不同部门，他们的利益和职责不同，所掌握的信息也有很大的局限性，这就使得 他们在利益分配、风险承担方面都存在不同程度的冲突，而他们的局部利益和行为又经 常与供应链系统的目标不相吻合，导致出现“双重边际化”( d o u b l em a r g i n a l i z a t i o n ) ， 从而使供应链的系统性能降低以致所有成员的收益受损。为此，我们有必要设计和实现 供应链的协调机制，激励供应链各成员的决策行为与供应链系统目标统一起来，从而提 高供应链的总体性能，在供应链中实现“风险共担，收益共享”，为顾客提供最好的服 务，提高供应链产品和服务的竞争力【2 】 3 1 。 自2 0 世纪9 0 年代以来，企业界( 制造业和服务业) 和学术界逐渐认识到供应链协 调管理的重要性，并大力将供应链协调理论和方法运用于管理实践，为企业带来了巨大 的经济效益。w a l m a r t 的r e t a i ll i n k 把销售商的p o s 数据和供应商数据连接，改善了 其供应链性能；d i l l a r d s 和j c p e n n y 由于实施v m i ，销售量增加了2 0 3 0 ，库存周转 率提高了3 0 。同时，在学术界，供应链管理已经成为管理科学与运营管理中极为活跃 基于期权契约的供应链协作模型的研究 的研究领域，其中关于供应链协调过程和供应链中因成员自私行为导致的竞争冲突分析 以及成员协调等方面的研究被学术界尤为关注。2 0 0 3 年在管理科学与运营管理领域中最 为主要学术会议i f o r m s 上发表的论文中在供应链方面，特别是在供应链协调方面的论 文占到了6 0 7 0 左右。学者刘丽文分别对近年来供应链管理思想及其理论和方法的发 展演变过程进行了分析、总结和归纳，揭示了供应链管理思想和理论产生的必然性及其 对企业的重要性【4 j 。 传统上针对供应链管理的研究主要是将其作为一个整体来进行建模分析和优化，形 成所谓的集中决策型供应链( c e n t r a l i z e ds u p p l yc h a i n ) 模型研究的思路。集中决策型 供应链假设供应链中所有成员的决策由一个高度集权的中央单位来完成，该决策者能够 获取供应链中所有必须的信息，决策时将各成员的目标和决策行为纳入一个系统来统一 考虑，从而使所有成员的利益都服从供应链整体的利益，但是这种模式忽视了各个局部 的供应链成员的自治性。而实际上大多数供应链属于合作型供应链( d e c e n t r a l i z e ds u p p l y c h a i n ) ，供应链由若干相对独立的经济实体构成，一方面，每个成员要面对复杂的不 确定性的市场环境，在一个比较长的时间期( 多个周期) 独立地进行生产安排、库存订 货计划或销售策略等等决策，以实现自身利益的最大化；另一方面，为了进一步提高自 己的收益，成员之间采取了供应链形式的合作，统一一个整体的供应链优化目标，因此 各个成员的自私性目标和供应链整体目标之间的矛盾是合作型供应链协调的中心问题， 供应链协作契约则是协调和约束各个供应链成员按照供应链整体优化目标运作的主要 方式和方法。目前针对合作型供应链中协作契约的研究已经引起了国内外理论研究界的 普遍重视，成为供应链管理研究领域中富有意义的前沿性研究方向，c a c h o n 和本文作 者分别总结、分析和归纳了国内外供应链契约研究的起源和发展演变过程，探讨了各契 约模型在供应链协调中的作用机理和协作方式口】【“。 1 2 研究对象 供应链管理的主要研究内容包括供应链设计、供应链绩效评价、供应链中的财务问 题、供应商选择、牛鞭效应( b u l l w h i pe f f e c t ) 及供应链上下游企业信息共享、供应链 契约、供应链的运营策略以及电子商务下的供应链管理等。国内学者陈冬和顾培亮指出 供应链管理的基本研究内容包括【7 】： ( 1 ) 模型与结构问题及其牛鞭效应； ( 2 ) 多供应商与协调机制问题； ( 3 ) 与供应链全球化相关联的动态联盟、虚拟组织、用户一供应商关系问题； ( 4 ) 市场品牌选择与用户忠诚度的研究； 大连理工大学博士学位论文 ( 5 ) 信息系统与信息技术； 由此可以看出研究供应链协调机制和供应链上下游企业协作，致力于提高供应链绩 效是供应链管理中的重要研究内容。 虽然供应链管理研究的领域包括上述诸多内容，但是这些研究内容都能够在供应链 契约中得到反映，另外由于很多时候供应链中各成员分属于不同的经济实体，他们之间 的合作更多的是通过契约安排来得以保证和实现，因此本文则把研究的重点放在供应链 契约理论。而研究范围则主要放在下游供应链上，也就是由供应商( 制造商) 和零售商 组成的基本二级供销渠道，虽然在实践当中供应链的层级要多于二级，但通过这一简化 使供应链优化的研究成为可能，而且也是研究复杂供应链模式的基础，最为主要的是希 望通过对二级供应链的定量分析能够为实践中的决策者提供决策参考。 本文的研究对象主要是电子半导体类产品供应链，因为随着信息技术的发展，电子 半导体产业在各国国民经济中所占的比重在逐渐加大，我国在中共中央关于制定国民 经济和社会发展第十个五年计划的建议中也明确提出了“以信息化带动工业化，发挥 后发优势，实现社会生产力的跨越式发展”和“加快发展软件产业和集成电路庄业”的 迫切任务，显然研究电子半导体类产品供应链具有较强的现实意义。 。j 电子半导体产品生产投入大、技术更新快、产品生命周期比较短、剩余产甜的残值 低、需求不确定性大，周永务教授将具有该类特征的产品称为n e w s b o y 型商品【8 】。当前 针对n e w s b o y 型商品所采用的最为典型的研究方法为报童模型。 报童模型( n e w s v e n d o rp r o b l e m ) 是著名的运筹学模型之一，也是库存论的重要组 成部分，我们摘录胡运权、郭耀煌在运筹学中对“n e w s v e n d o rp r o b l e m ”所进行的 描述如下【9 】： 报童问题：报童每天售出的报纸份数r 是一个离散的随机变量，其概率p ( r ) 已知。 报童每售出一份报纸能赚k 元；如售剩报纸，每剩一份赔h 元。问报童每天应准备多少 份报纸? 这是报童模型的直观描述，可以用数学模型进一步表示如下： 假设对零售商而言，单位产品采购成本为c ，零售价格为r ，期末未售出产品残值 为v ，销售商面对的随机需求为d ( x 1 ，随机变量x 的概率分布函数和概率密度函数分别 为f ( x ) 和f ( x ) ，则销售商订购量为q 时的期望利润为： 万( q ) = ，r 矿( x ) 西c + r q e 厂( x ) 出+ v f ( q 。) 厂( x ) d r c q 将其对0 求一阶导数得： 口( o ) = r c 一( r v ) f ( q ) 基于期权契约的供应链协作模型的研究 对q 求二阶导数得： 石( q ) = - ( r v ) f ( q ) 0 二阶导数小于零，因此零售商期望利润石( q ) 在q = q 时存在最大值，q + 由一阶导 数为零得出： q = f - 1 ( 矧 q 即为零售商面对随机需求时的最优订购量。 报童模型的研究历史较长，最早可追溯到1 8 8 8 年，经济学家e d g e w o r t h ”】首次把这 一问题运用到解决银行现金流问题，但是直到2 0 世纪5 0 年代受二次世界大战的影响， 库存论得到了长足的发展后，报童问题才引起广泛关注形成了报童模型，并逐渐成为解 决随机库存问题的主要工具之一，随后出现了大量基于报童模型的随机需求模型， p o r t e u s i “l 、k h o u j a t l 2 】和c a c h o n 5 1 先后对该问题及其扩展模型的研究状况进行了综述分 析。从上面的分析我们也可以看出，“报童模型”理论建立之初是为了解决需求为随机 状态下根据产品的销售预期决定产品订购量的问题。随着供应链研究的发展，报童模型 因其理论简单和结构清晰，被广泛地应用在供应链管理的研究中，尤其在具有n e w s b o y 型商品的供应链中，这一理论更是被广为应用。随着合作型供应链的广泛应用，古典的 “报童模型”在研究的过程中被不断地加以改进和完善，通过与多阶段库存理论的结合， 逐渐地形成了对供应链契约的研究，并被广大研究者所关注，他们希望通过有效的供应 链契约来改善供应链的效率和协作状况。 有效的供应链契约有两个主要作用：一是可降低供应链的总成本、减少库存、增强 信息共享水平，改善节点企业相互之间的沟通和交流、产生更强的竞争优势，使供应链 绩效最优。因为在供应链管理中，由于“双重边际”和“牛鞭效应”等现象出现，增加 了供应链运作的难度，设计合理的供应链契约，可以减弱或消除由于“双重边际”和“牛 鞭效应”等造成的绩效损失，优化供应链管理和改善供应链绩效：二是可实现风险共担。 供应链中的不确定性包括市场需求、提前期、销售价格、质量、核心零部件的生产能力 及研发投入等，契约是双方共担由各种不确定性带来风险的重要手段，因此通过设计合 理的契约结构和契约参数可以在供应链中实现风险共担，收益共享。 虽然供应链契约对改善供应链的绩效状况有着重要的作用，也被企业界和学术界广 为关注，但是下述原因使得供应链契约的研究和实现变得很困难： 一是供应链的多目标性。在实践中，供应链的组织结构很多时候是合作型，供应链 中各成员是独立的经济实体，具有不同的决策目标，而且这些目标往往是相互冲突的。 大连理工大学博士学位论文 例如：制造商的目的是扩大生产，而零售商的决策目标是减少库存，这种决策目标的冲 突而导致的多目标属性增加了供应链契约的研究难度。 二是市场需求的不确定性。由于顾客的个性化需求和市场竞争的加剧，导致需求不 确定性越来越高，使销售商很难准确的确定其最终产品订购量，从而影响到制造商的实 际生产量，这种不确定性则会随着供应链逐级往上放大，最终导致供应链效率的降低。 三是供应链中信息结构的多样性。随着技术的发展，供应链中各成员获得信息的途 径越来越多，这在一定程度上减弱了需求不确定性的影响，但是对于企业来说如何协调 不断更新的信息对其决策的影响，对企业来说变得越来越重要，例如：制造商如何根据 不断变化的市场需求信息调整其生产策略，销售商如何调整其订购策略等等。另外供应 链成员之间的信息不对称也是降低供应链效率的主要因素之一，例如：销售商私有的市 场需求信息就会影响制造商的生产决策，而制造商的私有成本信息则会改变销售商的订 购策略。供应链的这种结构多样性也增加了供应链协作的难度。 四是供应链组织结构的多样性。网络技术的发展催生了更为丰富的供应链组织结构 形态和交易方式，例如，电子市场( e m a r k e t p l a c e ) 的兴起，电子拍卖( e a u c t i o n ) 的 出现等等，这些新兴技术的出现使供应链成员的交易更为高效和便捷，也使得供应链的 结构特征更为丰富和多彩，从而也对传统的供应链契约协作方式也提出了新的要求【”】。 由此可见，随着科技的发展和企业市场竞争的加剧，从不同的方面对供应链的协作 提出了新的要求。因此，论文研究需求不确定环境下不同信息结构特征和不同组织结构 特征的供应链契约协作方式，通过建立不同环境下的供应链协作契约模型来分析供应链 中不同成员的利益关系，决策的关联影响，并据此设计相应的最优契约形式来协调供应 链成员之间的决策冲突，从而提高供应链的效率，达到帕雷托最优。 1 3 研究目的与意义 供应链契约作为供应链管理的重要内容，对其在不同的供应链组织结构特征和信息 结构特征中进行研究，可以通过量化的模型为实践中的决策者提供决策参考，同时通过 对实践中出现的新问题、新现象进行研究可以启发理论工作者建立更为贴近现实的理论 模型，从而进一步指导实践的过程，通过这种“理论指导实践，实践促进理论研究”的 螺旋上升的原则，进一步推动管理理论的研究和发展。这也是本文的研究目的所在，体 现了“实践促进理论研究的发展，理论指导实践过程”的真知灼见。 本文研究的学术意义在于在国内外学者研究的供应链契约基础上，采用博弈论和信 息经济学的相关理论和模型探讨不同组织结构特征和不同信息结构特征的供应链契约 基于期权契约的供应链协作模型的研究 设计、各种供应链契约在实施过程中可能出现的问题及其规避方法等，丰富了该领域的 研究内容，同时本研究得到的结论也可以作为计量经济学者进行实证研究的基础。 论文研究的实践意义在于供应链契约对供应链建立的数学模型可以作为实践过程 中的决策参考，尽管模型的建立过程中存在各种假设条件，在实践中推广的时候还需要 进一步的验证，但其结论仍然为供应链管理实践者提供了审视供应链的重要角度并为其 极为重要的决策依据，可以解释供应链契约在实际应用中出现的新现象、解决供应链管 理实践者在实施供应链契约中遇到的新问题，从而更好地为供应链管理实践者提供决策 支持，所以具有重要的现实意义。 1 4 研究思路与方法 论文的研究将采取理论分析与仿真计算相结合的方式，重点运用博弈论、多级库存 理论、信息经济学、微观经济学和金融工程等理论与方法，对不同信息结构特征和不同 组织结构特征的供应链协作方式进行研究。研究中拟采取的主要研究思路是在分析不同 信息结构特征和不同组织结构供应链决策难题的基础上，以供应链中待合作成员的不合 作行为为基本的分析出发点，利用期权机制，研究对这些自私性成员进行有效的利益激 励的契约结构，使得各个成员在契约约束下的新的行动和收益可以达到的某种均衡( 比 如纳什均衡等等) ，并且此均衡恰好是其预期的合作方式。研究的主要技术路线如图1 1 所示。 具体来讲，论文的研究可以分为以下研究步骤： ( 1 ) 建立供应链的基本协作模型 在进行研究之前，建立基本的基于期权机制的契约协作模型，作为进一步研究的行 为基础和主要参照。该步骤主要是在建立各成员决策模型的基础上，分析供应链的均衡 条件和均衡状况。 ( 2 ) 建立不同信息结构特征下的供应链协作模型 在需求信息更新的情况下，如果供应链成员之间处于信息对称，供应链的成员根据 信息预测的结果，确定其最优的决策行为，通过分析该环境下的供应链的均衡状况，并 与基本模型进行比较，可以得出需求信息更新对供应链协作的影响。更进一步，研究需 求信息不对称情况下的供应链不同成员在不同的主观概率预测的基础上展开博弈，这时 供应链的均衡状态会有所变化，针对这些变化进行分析和研究，从而可以有针对的展开 对供应链成员的信息激励，在此基础上，增加供应链生产能力为约束条件，进一步研究 该环境下实现供应链协作的期权契约。 ( 3 ) 建立不同组织结构特征下的供应链协作模型 大连理工大学博士学位论文 由于网络技术的发展，以电子市场为平台的现货市场因其灵活和便捷被越来越多的 企业所采用，这对相对较为固定合作关系的传统的契约市场形成了较大的冲击，考虑电 子市场和传统契约市场共存下的供应链，可以看作是供应链组织结构特征的进一步拓 展，首先研究单供应商和单零售商在该结构特征下的供应链中的最优决策和实现协调的 期权契约机制，更进一步研究该市场环境下，多供应商和单零售商所组成的供应链协作 策略，最后将其进一步延伸到多供应商和多零售商组成的网状供应链的协作策略。 建立供应链的基本协作模型 在信息对称情况下，分别建立各 成员的决策模型，分析供应链的基本 均衡状况。 上 建立不同信息结构特征和不同组织结构特建立集中决策型供应链的最优决策模型 征下的供应链协作模型以集中型供应链为基础，假设全局统 在基本模型的基础上，分析并建立不一决策，得出相应的供应链最优状况，以 同信息和组织结构特征下的供应链各成员此作为供应链协作的决策目标。 的决策模型，分析成员间的冲突、新均衡 状况。 1 上上u 合作契约设计 设计期权契约结构，选取恰当的契约参数，实现对成员的激励 和利益分配，从而实现对供应链的协调。 涤 上上4 算例分析 移 运用仿真工具验证契约模型、契约的有效性。对契约相关参数 进行敏感性分析，进一步指导协作契约的设计及相关参数的设定。 ( 4 ) 设计供应链协作契约。 图1 1 研究技术路线 f i g 1 1t h er e s e a r c hd i r e c t i o n 基于期权契约的供应链协作模型的研究 实现不同信息结构特征和不同组织结构特征下供应链协作的契约设计是论文的研 究重点，在论文中主要考虑以下几个方面的问题。 契约设计 供应链整体利益与成员的个体利益之间如何取得平衡和协调是供应链系统协调的 主要问题。供应链协作契约是实现供应链整体目标和个体自私性目标协调的重要手段， 也是约束成员行为，保证供应链达到协作目标的重要手段。所以，在一个以协作为主要 目标的供应链中，供应链协作契约一般应当由供应链全体成员共同协商确定，并以协作 目标为主要内容，同时考虑各成员的利益分配以及行为、信息激励等问题。因此，针对 不同的供应链模式，设计能够实现供应链整体优化并对成员有效激励的协作契约，即以 供应链全局规划为目标来进行契约设计是本论文设计契约的主要目标。 变量的选择 通过对契约中变量的选择和设定，可以反映供应链中相应的共有和私有信息，从而 根据变量实现对成员的激励。因此，如何选择变量是进行供应链协作契约设计的关键。 在论文研究中，将通过对变量的测量，选择较优的契约变量参数和相应的协作契约结构。 契约的形式 根据上述的分析，由于期权契约因其灵活和弹性被越来越多的企业所青睐，尤其是 在高科技产业中应用更为广泛，因此研究以期权契约为工具的供应链协作过程具有更为 普遍的意义，因此，在研究的过程中，采用期权契约为主要的研究手段。 验证分析 通过应用实例，以m a t l a b 为数值分析与仿真研究的工具，对上述的模型进行算例 分析与研究，检验并修订契约模型。 1 5 研究工具 在论文的研究过程中，我们将以期权契约为主要的协作工具。期权是金融工程领域 中用的比较多的金融衍生工具，但是随着金融研究边界的不断拓展，供应链中越来越多 的产品被标的为相应的金融产品，而期权也因其弹性而逐渐地被学者们认识，并逐渐地 引入到供应链的协作过程中，通过表1 1 中的比较我们也可以发现，相对于期权契约而 言，期权契约更具有一定的通用性。 为了说明期权契约的通用性，我们将采用期权契约的供应链协作过程描述如下：考 虑单个供应商和单个零售商的情况两次订货情况，在订货的开始，零售商必须作出三个 订货决策，第一阶段的订货量q ，和第二阶段的订货量q 及期权订购量m ，9 和q 的 订购价格为c ，和巳，期权价格和执行价格分别为c 0 和巳，期权契约通过订购量和期权 - r 大连理工大学博士学位论文 价格及执行价格来实现供应链的协作。将期权契约与收益共享契约、回购契约、数量弹 性契约和补偿契约方式的契约比较分析如表l l 所示： 表1 1 供应链期权契约与其它契约之间的比较 t a b 1 1t h ec o m p a r a t i v ea m o n go p t i o nc o n t r a c ta n dt h eo t h e rc o n t r a c t s 期权契约 qqmc ，c lc 。 退货契约 q ( 卜声) 0q p bc - b 数量弹性契约 q岛( ，一口)见( ，一卢)o 单周期收益补偿契约 yz - y c f 巳乞 两阶段收益补偿契约 ， z - y c | 巳q 通过比较发现，上述的几种供应链契约模型中的退货契约、数量弹性契约以及收益 补偿契约都可以看成期权契约的一种特例，因此在研究的过程中采用