（管理科学与工程专业论文）面向供应链管理的库存策略研究.pdf

面向供应链管理的库存策略研究 摘要 供应链库存控制问题在供应链管理中占有十分重要的地位。供应链系 统各企业单独追求自身利益最大化的行为，影响了供应链整体竞争优势， 已经不再适应当前国际竞争环境。从系统的角度研究供应链库存决策问题， 对于提高供应链竞争力具有十分重要的理论价值和现实意义。本文在确定 性环境下，研究以下三种模型：单生产商单零售商模型；单生产商多零售 商模型及单供应商单生产商单零售商模型。 论文第一部分主要介绍了供应链管理的概念、库存控制方法及选题的 背景和意义。 第二部分建立了追求利润最大化的两级供应链库存模型。在此模型中， 我们在允许产品存在腐烂率、允许缺货且部分补足等条件下，论证了当把 生产商和零售商看作一个整体的联合决策时，可以实现系统最大利润。最 后通过一个数值例子进一步验证了推理的合理性。 第三部分建立了一个生产商多个零售商追求成本最小化的供应链库存 模型。在允许缺货且部分补足的条件下，使用提供信用偿还期这种协调机 制，给出了合理分配联合决策盈余的方案。数值例子表明协调机制使该供 应链系统同时实现整体最优和局部最优。 i 第四部分建立了追求成本最小化的确定型多级供应链系统单独决策和 联合决策库存模型，推出了模型的解，并通过两个数值例子对这两种决策 方法下的系统成本进行比较，分析了在多级供应链系统中联合决策方法的 优势。 最后进行概括性总结，并提出了有待进一步深入研究的问题。 关键词：供应链管理库存整合模型协调 ar e s e a r c ho nt h ed n 忸n t o r ys t r a t e g y i ns u p p i yc h a i nm a n a g e 正n t a b s t r a c t s m d y i n gt h et h e o r ya n dm e t h o d so fi n v e n t o r yc o n t r o li ns u p p l yc h a i n m a n a g e m e n t i s v e r ys i g n i f i c a n t e a c hp a r t n e r d e s i r e st om a k ed e c i s i o n s i n d e p e n d e n t l y , w h i c hh a san e g a t i v ee f f e c to nt h ec o m p e t i t i o no fs u p p l yc h a i n i t c a n n o tb e p r o p e r f o rt h ec u r r e n tb u s i n e s se n v i r o n m e n to fi n t e r n a t i o n a l c o m p e t i t i o n t oi m p r o v et h ec o m p e t i t i o no fs u p p l yc h a i n ，m a k i n gr e s e a r c ho n s u p p l yc h a i ni n v e n t o r yc o n t r o lu n d e rt h ei n t e g r a t i v ep h i l o s o p h yi sv a l u a b l ea n d m e a n i n g f u l u n d e rd e t e r m i n i s t i ce n v i r o n m e n t ，t h i st h e s i sm a k e sr e s e a r c ho n t h r e ek i n d so fs u p p l yc h a i nm o d e l s ：s i n g l em a n u f a c t u r e r s i n g l er e t a i l e rm o d e l ； s i n g l e m a n u f a c t u r e r m u l t i r e t a i l e r m o d e l ； a n d s i n g l es u p p l i e r s i n g l e m a n u f a c t u r e r s i n g l er e t a i l e rm o d e l t h ef i r s t p a r t o ft h et h e s i si n t r o d u c e st h e c o n c e p to fs u p p l y c h a i n m a n a g e m e n ta n dt h em e t h o d so fs t o c kc o n t r o l ，a n dt h e np r e s e n t sb a c k g r o u n d a n dc o n t r i b u t i o no ft h et h e s i s i nt h es e c o n dp a r to ft h et h e s i s ，at w o s t a g es u p p l yc h a i nm o d e lw i t ht h e o b j e c t i v eo fp r o f i tm a x i m i z a t i o ni sf o r m u l a t e d ，u n d e rt h ef o l l o w i n ga s s u m p t i o n s ： g o o d sh a v ed e t e r i o r a t i n gi t e m s ，s h o r t a g e s a r ea l l o w e d ，a n dt h eu n s a t i s f i e d m d e m a n di sp a r t i a l l yb a c k l o g g e d t h es u p p l yc h a i ns y s t e mc a r la c h i e v em a x i m u m p r o f i ta f t e rc o n s i d e r i n gt h eb u y e ra n d v e n d o ra sau n i tt om a k ed e c i s i o n a tl a s ta n u m e r i c a le x a m p l ei su s e dt od e m o n s t r a t et h er a t i o n a l i t yo ft h et h e o r e m i nt h et h i r dp a r to ft h et h e s i s , t h em o d e lo fs i n g l e m a n u f a c t u r e m u l t i - b u y e r s u p p l yc h a i nw i t ht h et a r g e to fc o s tm i n i m i z a t i o nw i l lb ed e v e l o p e d ，u n d e rt h e a s s u m p t i o nt h a ts h o r t a g e sa r e a l l o w e da n du n s a t i s f i e dd e m a n di s p a r t i a l l y b a c k l o g g e d b yu s i n gac o o r d i n a t i o nm e c h a n i s mt h r o u g hc r e d i to p t i o n ，b o t ht h e p a r t n e r sc a nd i v i d et h es u r p l u sr m i o n a l l y t h en u m e r i c a le x a m p l es h o w st h a tt h e u s i n go fm e c h a n i s mc a na c h i e v eo p t i m i z a t i o nf o rb o t ht h es u p p l yc h a i ns y s t e m a n de a c hp a r t n e r i nt h ef o u r t h p a r t o ft h et h e s i s ，t h em o d e lo fs i n g l e s u p p l i e r s i n g l e m a n u f a c t u r e r s i n g l e r e t a i l e rw i t ht h e t a r g e t o fc o s tm i n i m i z a t i o nw i l lb e d e v e l o p e d t h em i n i m i z a t i o np o i n to ft h em o d e lw i l la l s ob ep r o p o s e d t h e s y s t e mc o s t w i l lb ec o m p a r e du n d e rt w od e c i s i o nm e t h o d st h r o u g ht w o n u m e r i c a le x a m p l e s i tw i l lp r o p o s et h ea d v a n t a g e so f m a k i n gd e c i s i o nt o g e t h e r i nt h i sm u l t i - e c h e l o ns u p p l yc h a i ns y s t e m as u m m a r i z a t i o na n ds o m ef u t u r er e s e a r c hi s s u e sw i l la l s ob ep r o p o s e di n t h ef m a ls e c t i o no ft h et h e s i s 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 ；i n v e n t o r y ；i n t e g r a t e dm o d e l ； c o o r d i n a t i o n i v 广西大学学位论文原创性声明和学位论文使用授权说明 学位论文原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是在导师指导下完成的，研究工作所取得的成果和相 关知识产权属广西大学所有。除已注明部分外，论文中不包含其他人已经发表过的研究 成果，也不包含本人为获得其它学位而使用过的内容。对本文的研究工作提供过重要帮 助的个人和集体，均已在论文中明确说明并致谢。 ：砾易 砌易年箩胁日 学位论文使用授权说明 本人完全了解广西大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即： 本人保证不以其它单位为第一署名单位发表或使用本论文的研究内容； 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本； 学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务； 学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文； 在不以赢利为目的的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 请选择发布时间： 口即时发布口解密后发布 ( 保密论文需注明，并在解密后遵守此规定) 黼编名。妒以加萨2 日 面向供应链管理的库存策略研究 第一章绪论帚一早三百t 匕 随着信息技术的迅猛发展，企业之间的竞争越来越激烈，消费者的需求也在不断变 化。传统的各企业各自为战的竞争模式不再适应新的市场竞争环境，2 1 世纪的竞争，是 供应链与供应链之间的竞争。供应链运营成本中很大一部分是库存成本，一般占总成本 的3 0 以上。有效的控制供应链库存成本，是赢取供应链之间竞争的关键。如何有效地 控制库存，增强供应链整体竞争力，处理供应链系统各成员间的关系，是近些年来很多 研究者非常关注的一个课题，也是本文研究的主要内容。 1 1 供应链管理的内涵 供应链管理是用一种集成的、系统的思想对整个供应链( 包括从原材料的供应商到 生产商、分销商、零售商再到最终顾客) 中涉及到的采购、生产、库存和销售进行决策。 供应链管理的概念是把企业资源的范畴从单个企业的内部资源扩大到相关外部资源，甚 至整个社会，使企业之间为了共同的利益而结成战略联盟f l 】，具有更高的目标和更广阔 的前景。供应链管理，从战略层次和整体的角度把握最终用户的需求，通过企业之间有 效的合作，获得成本、时间、效率和柔性等最佳效果。 传统的“纵向一体化”的组织模式迫使企业除了从事核心业务外，还要分散精力去 从事很多非核心业务，比如说许多并不擅长的业务，削弱了很多人力、财力和物力。提 高企业竞争力，增加企业柔性，必须提供一个能充分施展才能，体现企业价值的环境， 让企业集中所有的精力去从事其最擅长的业务。如今合作是竞争取胜的必要前提，一个 企业必须与其他企业合作，才能有足够的竞争优势。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、生产商、分销商、零售商，直到最终 用户连成一个整体的功能网链结构模式刀 i i 。供应链管理的思想，适应当前市场竞争的 需要，是企业在市场竞争中取得成功的前提。 信息沟通是供应链管理的一个关键问题，供应链系统各节点企业间存在充分有效的 信息共享是做出正确决策的必要条件。相互信赖是信息共享的前提，也是联合决策的关 键。良好的诚信体制和信息系统是供应链管理实施的前提条件。著名的“啤酒游戏 显 示了需求从消费者到原材料供应商被严重扭曲的现象，解决这一问题的根源在于增强同 面向供应链管理的库存策略研究 一条供应链上所有企业成员之间的信息沟通，缩短各节点企业间在信息流上的距离，让 每个企业尤其是原材料供应商知道最终消费者的真实需求。本文的三个供应链系统模型 均假设信息完全共享。 对供应链生产一库存的管理仍是供应链管理的重中之重。库存包括成品、半成品及 原材料的库存，这些库存不仅占用仓库，更占用了大量的资金。长期持有大量库存，影 响资金流动，最终会拖垮一个企业乃至整条供应链。除此之外，库存中某些易耗品，如 汽油、水果、蔬菜等商品，不但耗费了人力财力，最终还会使商品贬值。有效的控制库 存量和库存时间是降低供应链系统成本和提高最终顾客满意度的非常重要的因素。 1 2 库存控制方法 虽然库存占用了企业大量的资金，但库存对一个企业来说是必不可少的，上世纪7 0 年代日本学者创造了j i t o u s ti nt i m e ，准时生产制) ，在此基础上还产生了“零库存 的 思想，然而真正的“零库存一是不可能实现的，企业可以尽最大努力降低库存，却无法 真正实现“零库存 。库存对于企业而言有着不可替代的作用，在应付各种不确定性、 保持生产和销售的连续性和稳定性方面起关键作用。储备库存也可以通过更大、更经济 的运输批量降低运输成本。企业既要降低库存，又不能没有库存，因此，库存保持在哪 个水平对企业更有利，是企业决策的关键，也是库存控制所要解决的核心问题。 存储量因需求输出而不断减少，必须得到补充，补充方式有订货或生产，补充可以 是瞬时迸行的，也可以是均匀进行的。经营者经营方式有三种：不允许缺货、允许缺货 和实行补货。补货是指先对用户欠货销售，等到货时再补上。库存包括原材料燃料、辅 助材料、中间产品和成品的库存。库存费用主要包括以下几种： 订货费：在订货过程中发生的全部费用，包括差旅费、各种手续费、通讯费、招待 费以及为订货而支付给订货人员的有关费用。 存储费：包括货物占用资金应付的利息以及使用仓库、保管货物、货物损坏变质等 支出的费用。 生产费：补充存储时，如果不需向外厂订货，本厂自己生产时需要支付两项费用。 一项是生产准备费用，与产品数量无关：另一项是与产量有关的费用如材料费、加工费 等。 缺货费：当存储供不应求时所引起的损失，如由于赶工处理这些误期任务而追加的 生产与采购费用，由于丧失用户而对企业的销售与信誉所造成的损失，由于误期而付的 赔偿费用等。 、 补货费：当用户买货时，仓库没有现货供应，为了不丧失销售机会，仍希望用户在 2 广西大掌硕士掌位论文面向供压镁p 理的厍吾粟略研咒 这里订货，进行欠账经营，进货后立刻补货给用户，如为了吸引顾客，需要花费招待费、 感情费、回扣费，或是优惠服务和优惠价格等所花费的费用。通过补货的方法可以减少 库存，有成本低、效益高的特点。 所谓库存控制，就是在保障供应的前提下使库存物品的数量或库存金额最少所进行 有效管理的技术经济措施。库存过程中影响库存量大小的因素主要有进货过程和销售过 程。进货过程使库存量增加，销售过程使库存量减少。要进行库存控制，既可以控制进 货过程，也可以控制销售过程。以下介绍几种常见的供应链库存控制方法。 ( 1 ) 供应商管理库存( v m i ) 传统的库存策略，如( q ，r ) 策略、( 民s ) 策略、( t ，s ) 策略和( t ，s ) 策略等都建立在单 个企业的基础上，而各自为政的单独决策方式导致了重复建立库存，使得供应链上保持 较高的库存水平，从而造成很大的浪费，无法达到供应链整体最低成本，并且整个供应 链系统的库存随着供应链长度的增加还会发生需求扭曲。事实上，在供应链管理环境下， 供应链系统各个环节的活动是同步进行的，近年来出现了一种新的供应链库存管理方 法：供应商管理库存，简称v m i ( v e n d o r - m a n a g e di n v e n t o r y ) 。这种策略突破了传统的 条块分割的库存管理模式，体现了供应链集成管理库存的思想，更适应市场变化的要求， 是一种有代表性的新库存管理思想。 “v m i 是一种在用户和供应商之间的合作性策略，以对双方来说都是最低的成本优 化产品的可获性，在一个相互同意的目标框架下由供应商管理库存，这样的目标框架被 经常性监督和修正，以产生一种连续改进的环境。，【l 】该策略的关键措施主要体现在以下 几个原则中：合作性原则；互惠原则；目标一致性原则；连续改进原则。好的v m i 系 统可以降低供应链的库存水平，从而降低系统总成本。另外，v m i 可以使产品更新更加 方便。yl y a o ，p t e v e r s 和m e d r e s n e r 2 1 分析并证明了v m i 可以降低供应链系统 库存成本。 v m i 的使用需要有两个必要条件：信息共享、供应商和销售商之间的协调。许多文 献证明了信息共享可以降低牛鞭效应对供应链库存的影响。信息技术为供应链上相邻企 业之间的合作提供了基础。库存状态对供应商的透明性也是实施v m i 的关键。供应商 管理库存的策略实施可以分为四个步骤：建立顾客情报信息系统：建立销售网络管理系 统；建立供应商与分销商的合作框架协议；组织机构的变革。 ( 2 ) 联合库存管理 v m i 是一种供应链集成化运作的决策代理模式，把用户的库存决策权代理给供应 商，由供应商代理分销商行使库存决策的权力。与供应商管理用户库存不同，联合库存 管理是一种风险分担的库存管理模式，它强调双方同时参与，共同制定库存计划，使供 面向供应链管理的库存策略研究 应链中每个库存管理者从相互之间的协调性考虑，保持相邻两个节点企业对需求的预期 一致，消除了需求变异放大现象。由于任何相邻节点需求的确定都是供需双方协调的结 果，库存管理不再是各自为政的独立运作过程，而变成供需连接的纽带和协调中心。 联合库存为实现供应链的同步化运作提供了条件和保证，减少了供应链中需求扭曲 现象，降低了库存的不确定性，同时提高了供应链的稳定性。联合库存为实现准时采购 及精细供应链管理创造了条件，进一步体现了供应链管理的资源共享和风险分担的原 则。 联合库存管理，需要供需双方从合作的精神出发，建立供需协调管理机制，通过相 互协调，明确各自的目标和责任，并建立合作沟通的渠道。供需协调管理机制的建立， 要从几个方面着手：建立共同合作目标；建立联合库存的协调控制方法；建立一种信息 沟通的渠道或系统；建立利益的分配、激励机制。 ( 3 ) 多级库存优化与控制 基于协调中心的联合库存管理是种联邦式供应链库存管理策略，是对供应链的局 部优化。而进行供应链的全局性优化与控制，必须采用多级库存优化与控制方法。多级 库存的优化与控制是在单级库存控制的基础上形成的。 多级库存控制的方法有两种：一种是非中心化( 分布式) 策略，一种是中心化( 集 中式) 策略。非中心化策略各库存点独立地采取库存策略。这种策略在管理上比较简单， 但是并不保证整体优化，由于其信息共享度低，只能产生次优结果。而在中心化策略中， 所有库存点的控制参数同时决定，考虑了各库存点间的相互关系，再通过协调的方法获 得库存整体优化。但是中心策略管理协调的难度大，特别是当供应链的层次比较多，供 应链长度增加时。 ( 4 ) 其他方法 近年来，除了以上几种供应链库存控制方法外，还出现了其他一些新方法，如：合 作计划、预测与补给( c o l l a b o r a t i v ep l a n n i n g ，f o r e c a s t i n g ，a n dr e p l e n i s h m e n t , 简记为 c p f r ) ，连续补货计划( c o n t i n u o u sr e p l e n i s h m e n tp r o g r a m s ，简记为c r p ) ，及有效消费 者响应( e t i i c i e n tc o n s u m e rr e s p o n s e ，简记为e c r ) 。 c p f r 应用一系列的处理和技术模型，提供覆盖整个供应链的合作过程，通过共同 管理业务过程和共享信息来改善零售商和供应商的伙伴关系、提高预测的准确度，最终 达到提高供应链效率、减少库存和提高消费者满意程度的目的。 使用c r p 方法，供应商和零售商通过共享库存状态信息，增加补货频率降低二者 的库存水平。c r p 和v m i 都需要制造商和零售商之间紧密合作，不同之处在于，v m i 面向供应镬管理的库存策略研究 中，制造商是供应链的权威，是决策者，零售商无需制定订货计划，由制造商得到零售 商的需求信息后制定整个系统的库存决策。而c r p 则把焦点集中在改进整条供应链的 商品流的问题上。c r p 需要制造商为零售商提供一个连续性的补货过程，增加补货的频 率。 e c r 起始于食品杂货业，食品杂货的分销商和供应商以满足顾客需求和最大限度降 低物流过程费用为原则，及时对供求做出准确反应，并进行密切合作，使物品供应或服 务流程最佳化。e c r 以信任和合作为基础，通过引进最新的供应链管理运作和创造消费 者价值理念；推广供应链管理新技术与成功的供应链管理经验和零售业的精细化管理技 术，协调制定并推广相应的标准，力图在满足消费者需求和优化供应链两个方面同时取 得突破。e c r 的最终目标是分销商和供应商组成联盟一起为消费者最大满意度以及最低 成本而努力，建立一个敏捷的消费者驱动系统，实现精确的信息流和高效的实物流在整 个供应链内的有序流动。 本文主要从联合库存管理方法及协调控制方法着手，研究联合库存能给企业带来的 优势及如何协调各合作伙伴间的关系，使供应链联盟能更紧密、更稳定的合作。 1 3 选题的背景和意义 著名的经济订货批量( e o q ) 模型是企业惯于采用的库存控制方法之一，许多研究 者对经典e o q 模型进行了扩展。n k m a n d a l ，t k r o y 和m m a i t i1 3 j 用几何规划的方 法解决产品存在腐烂率的库存问题。h j u n g 和c m k l e i n e 4 1 在不同成本函数下，用数学 规划的方法求解利润最大化的e o q 模型。k j c h u n g 和j j l i a o1 5 j 在信用偿还期为订 货批量的分段函数的假设下，解决企业的库存问题。j j l i a o 【6 j 在允许延期付款，且产 品存在腐烂的假设下，分析了e o q 模型。c y d y e ，t eh s i e h 和l yo u y a n g l 7 j 在产品 腐烂率为时间的函数、补货率为等待时间的指数函数的假设下，确定最优订货批量及产 品销售价格。 经济订货批量方法只解决单个企业库存问题，能实现零售商和生产商的局部最优， 但不能实现供应链系统全局最优。供应链管理环境下供应商与销售商紧密合作可以降低 联合库存成本和缩短系统响应时间。m b d a y a , m d a r w i s h 和k e r t o g r a ll s j 对供应链系 统各企业间协调问题进行了回顾和展望。 常见的独立需求库存控制模型根据其主要参数，如需求量与提前期是否为确定，分 为确定型库存模型和随机型库存模型。在现实中，需求服从随机过程的随机模型比确定 型的模型( 如e o q 模型) 更精确，但随机型库存模型较复杂，难以求解，很难应用到 现实企业。确定型库存模型中的需求率多种多样，如：s k m a n n a 和k s c h a u d h u r i 1 9 1 5 面向供应链管理的库存策略研究 中需求率是斜坡形，h j c h a n g ，j t t e n g ，l yo u y a n g 和c yd y e p o 中需求率为时间 和价格的函数，a k b h u n i a 和m m a i d 【1 1 】及s k a r , a k b h u n i a 和m m a i t i 【1 2 】中需求 率是时间的线性函数，s k h a n r a 和k s c h a u d h u r i 【1 3 l 中需求率是时间的二次函数等。也7 有不少研究者使用博弈论分析供应链系统联合利润分配问题，如q g e n g 和s m a l l i k 【1 4 j 及z y a o ，s t e p h e nc h l e u n g 和k k 。l a i 【1 5 】。另外，励凌峰和黄培清【1 6 】研究供应链中易 腐烂产品的生产一库存协作问题，并引入成本分享机制。为了计算和分析的方便，本文 主要研究确定型库存模型。 近年来很多研究人员在建立联合库存模型和独立库存模型的基础上分析联合决策 与单独决策各自的优劣势。汪传旭【1 7 】分析并比较了两级供应链系统联合决策和单独决策 的成本，并提出很多有效可行的协调方法。x i u h u il i 和q i n a nw a n g 【l8 j 对供应链系统协 调机制进行了综述。t l z h a n g ，l l i a n g ，yqy u 和yy u 1 9 1 建立了一个供应商多个零售 商的两级供应链库存模型，由供应商管理库存，通过降低零售商订货成本达成协议。s 只 s a r m a h , d a c h a r y a 和s k g o y a l 口o 】在不允许缺货、补货瞬时和批量生产的假设下建立了 一个生产商和一个销售商决策模型，并对价格折扣和延期支付两种协调方式进行了比较 分析。p c y a n g 2 1 】使用数量折扣的方法分配联合利润。s p s a r m a h ，d a c h a r y a 和s k g o y a l 2 2 】则在同样的假设下建立了一个生产商和多个销售商的供应链决策模型，使用生 产商对销售商提供信用期的协调方法激励销售商统一订货时间，增加订货批量，降低系 统总成本。s s c h a u h a n 和j m p r o t h 捌分析了根据双方投资比例分配联合利润的方法。 i g i a n n o c c a r o 和p p o n t r a n d o l f o 彤】针对三级供应链系统使用利润分配契约。p c y a n g ， h m w e e 和h j y a n g 2 5 】在j i t 环境下，在不允许缺货，信息共享，需求率和生产率均 为常数的假设条件下建立了供应商一销售商整合库存模型。l yo u y a n g ，k s w h 和c h h o 2 6 1 也分析了j i t 环境下两级库存模型的优化。w m i n 和l s p h e n g 2 r l l i 二较了e o q 和j i t 方法，并分析两种方法的优劣势。yl y a o 和m d r e s n e r 【2 8 】分析了信息共享、连 续补充和v m i 在供应链系统库存控制中的作用。 除了价格折扣、数量折扣及延期支付等前面提到的这几种协调方式以外，还有一些 协调方式，如：分配决策权、最小购买量协议及退货政策等方法。不同的客户适合采取 不同的协调方法。生产商提供价格折扣的协调方式，对于购买力小的销售商来说是不可 行的，此时提供延期支付的优惠政策更现实可行。有效可行的契约可以提高整条供应链 的绩效，而合作伙伴关系也需要契约来保证。 供应链的协调控制模式分为中心化协调、非中心化协调和混合式协调三种。中心化 协调控制模式把供应链看作一个整体，采用集中方式决策，忽视了系统各成员的自主性， 容易导致“组合约束爆炸 ，且对不确定性的反映比较迟钝，很难适应市场需求的变化。 而分散协调控制过分强调代理模块的独立性，对资源共享程度低，缺乏通信与交流，很 难做到供应链的同步化。比较好的控制模式是分散与集中相结合的混合模式。各企业一 方面保持各自的独立性运作，另一方面参与整个供应链的同步化运作体系，保持独立性 6 面向供应链管理的库存策- 备研究 与协调性的统一。 供应链生产一库存协调问题在整条供应链的运行上起着非常重要的作用，是实现供 应链整合及各节点企业间协作的重要手段。供应链上的某个成员通过提供激励机制改变 另一个或几个成员的行为，包括通过协调改变需求方的订货时间、订货量、销售价格， 改变供应方的生产时间、生产批量等，从而降低整条供应链的成本或者提高整条供应链 的利润。 1 4 本文研究的主要内容 本文主要研究供应链联合库存管理，通过供应链上两个或多个成员间信息共享和联 合决策降低系统总成本或增加系统总利润，并在联合决策基础上合理分配利润，以达到 “双赢 的目的，提高整条供应链的竞争实力。各章内容安排如下： 第二章，在需求率是价格的函数、产品存在常数腐烂率、允许缺货且部分补足的假 设条件下，建立了供应链上生产商与零售商各自单独决策和双方联合决策的利润函数， 并证明了双方联合决策比单独决策能够给生产商及最终消费者带来更多的经济利润，但 对零售商造成了利润损失。联合决策可以增加供应链系统总利润。最后用数值例子对两 种决策进行比较，通过数值例子可明显看出联合决策与单独决策的区别。 第三章，在生产率和需求率均为常数、允许缺货且部分补足的假设前提下建立了生 产商和零售商各自的成本函数，生产商在考虑供应链系统总成本最低的基础上，为零售 商提供信用偿还期，鼓励各零售商统一订货时间降低运输次数，可以降低供应链系统总 成本。最后的数值例子验证了这种协调策略的可行性。从数值例子中进一步看出，当生 产商向银行借款的利率相对较低、零售商资本利润率相对较高时，生产商为零售商提供 的信用偿还期越长，系统总成本越低。 第四章，在生产率和需求率均为常数、不允许缺货的假设条件下建立供应商、生产 商和零售商的多级供应链库存系统单独决策和联合决策两种情况下的成本函数，给出了 求其解析解的步骤。最后用两个数值例子介绍了成本函数的求解过程，分析了供应链联 合决策给系统带来的影响：降低了系统总成本，通过牺牲下游企业的利益，给最上游企 业创造最多的优惠。 7 面向供应链管理的库存策- 分研究 第二章需求是价格的函数的单生产商单零售商联合决策研究 在传统的生产、库存和经营过程中，各经济实体把其它实体看作竞争对手，企业严 格保守商业秘密，完全从自身利益出发，制定出对自己最有利的决策方案。然而，在企 业竞争日益激烈的今天，依然坚持单打独斗的经济实体是很难取得持久发展的。合作， 是企业成功的基础。在同一条供应链上各经济实体通过联合决策，联合制定库存计划， 可以提高供应链整体利润。 现实中的供应链系统包括很多层，每一层都可能存在不止一家企业，企业间的关系 错综复杂。为了方便计算，透彻分析，本章仅抽取供应链中上下游关系的相邻两个企业， 对这两个企业建立两级供应链模型。文献 2 1 建立了产品存在腐烂率、不允许缺货、需 求是价格函数的两级供应链联合库存决策模型。文献 2 9 】在产品存在腐烂率、允许缺货、 部分补足的条件下建立了针对单个销售商的库存控制模型。本章假设顾客的需求率是价 格的函数、产品存在常数腐烂率、零售商允许缺货且部分补足( 即缺货的顾客中一部分 仍然等待到货，另一部分则放弃购买) ，分别建立了供应链上生产商与零售商在单独决 策和联合决策情况下的两级库存模型，着重分析两种决策方法的区别，并用数学规划方 法证明了双方联合决策比单独决策能够给供应链带来更多的经济利润。最后的数值例子 对两种模型进一步比较，从而验证了推理的有效性。 2 1 基本假设与符号说明 本节将给出模型的基本假设条件并介绍将用到的符号。模型将在以下几点基本假设 的基础上建立： 1 生产商与零售商之间不允许缺货； 2 零售商与最终消费者之间允许缺货，补货率为1 ( 1 + 5 x ) ，其中x 为等待时间： 3 生产商与零售商备货时间很短； 4 产品生产期间不存在腐烂，进入零售商库存后开始存在常数腐烂率； 5 零售商对因缺货而丢失的顾客存在缺货信誉损失； 6 生产商生产周期为h ，零售商的订货周期为t ，且h = n t ，其中r l 为生产商的决 策变量； 7 顾客最终需求率d ( p ) 为价格p 的非负连续单调递减凸函数； 8 供应链运行在无限时间水平上。 8 面向供应链管理的库存策略研究 零售商符号【2 9 】： 1 0腐烂率 2 k 零售商订货费 3 c 零售商购买产品成本 4 零售商单位产品单位时间的存储费用 5 r l零售商库存水平下降到零的时刻( 决策变量) 6 零售商允许缺货时间( 决策变量) 7 q 零售商每周期订货量 8 ，( ，) 零售商t 时刻库存水平 9 万 零售商单位产品的缺货信誉损失( c o s to f l o s ts a l e sp e ru n i t ) 1 0 j 单位时间单位产品的补货费( b a c k o r d e r c o s t p e r u n i t p e r u n i t t i m e ) 1 1 r 零售商的订货周期( t = f l + 如) 1 2 曝售商零售商单位时间总利润 1 3 p 零售商产品的销售价格( 决策变量) 生产商符号： 1 生产周期h = n t ( n 为决策变量) 2 k 生产商生产准备费用 3 墨 生产商处理零售商一次订单的费用 4 生产商单位商品单位时间的存储费用 5 c o 生产商单位产品生产成本 2 2 生产商与零售商单独决策分析 i n v e n t o r y l e v c l 图2 - 1 零售商库存水平咧 f i g u r e2 - ii n v e n t o r yl e v e lo f r e t a i l e r 9 面向供应链管理的库存策略研a v 传统供应链中，零售商订货批量通过e o q 公式求得，零售商的决策对整条供应链 的生产一库存决策起着决定性作用。首先分析零售商的库存决策，零售商的库存水平如 图2 - 1 所示，零售商订货周期为t ，设订货点为零点，每到t ，时刻库存降低至零，产品 开始出现缺货，缺货的顾客中一部分继续等待，一部分放弃购买。零售商需要为等待的 顾客提供经济补偿，为放弃购买的顾客付出信誉损失。以下是具体分析过程： 0 ，f l 时，最终消费者需求率为d ( p ) ，存在常数腐烂率0 ，则 了d i ( t ) ；一d ( p ) 一a x ( t ) ，边际条件，“) = o ，故 m ) = 挈“- ，) 一1 ) o 。 2 8 0 2 8 3 3 9 7 = z 毪独决策总利润 p 联合= 5 4 0 0 3 2 0 ，f = 1 ，2 ，3 ，= ，刀 2 t 2 ，零售商f 允许缺货的时间，屯0 ，i = 1 ，2 ，3 ，拧 3 ，生产商的生产周期 4 墨。 零售商i 的订货费用，f = 1 ，2 ，3 ，l 5 零售商f 的产品存储费，f = l ，2 ，3 ，疗 6 九零售商i 的资本利润率，f = 1 ，2 ，3 ，l 7 q生产商为零售商f 送货的费用，i = l ，2 ，3 ，疗 8 a零售商f 购买产品的成本 9 q零售商f 的订货批量，f 1 ，2 ，3 ，玎 1 0 s 单位时间单位产品的延期交货费用 1 1 万零售商单位产品的缺货信誉损失 1 2 d f 个零售商的总需求率，即d = b i l i 1 3 e生产商为f 个零售商同时送货的费用 1 4 生产商的生产准备费用 1 5 吃 生产商的产品存储费 1 6 k生产商每天的银行借款利率 1 7 妈 第j 个零售商的信用期，f = 1 ，2 ，3 ，刀 1 8 ( f ) 零售商f 在f 时刻的库存水平，k l ，2 ，3 ，r l 3 2 协调前策略 同上一章的步骤，先对零售商库存策略进行分析。 0 ，时，零售商，没有缺货，需求率为常数忍，u 0 ) = 口屯。 f l ， f c f 噼时，生产商无法提供每个零售商都可以接受的相同的信用期，必须针 对不同的零售商提供不同的信用期。 假设生产商有足够的利润空间为所有零售商提供信用期t c ，各零售商i 的库存成本 为： 购“f 2 ) _ 露q 吃= 若了溉+ 竽+ 盟兰塑咚墅塑迅一层q 吃。 ( 3 1 6 ) 生产商提供信用期后的库存成本为： 砜彳，f 2 ) 喜c f g = 痞+ 熹 + - 1 h d ( t 。+ f 2 ) ( 肛1 ) m - 2 ) 告) ( 3 1 7 ) + ) g q k 以上是对生产商与零售商协调后各自库存成本模型的分析，以下介绍模型最优解的 计算步骤，并通过数值例子验证协调方法为整条供应链节省成本。 2 l 面向供应链管理的库存策略研究 具体计算步骤如f ： 步骤1 ：使用m a t l a b ，f h ( 3 2 ) ，( 3 3 ) 计算f i 。，乞及零售商协调前库存成本陀e ，并 将f 1 。，2 ，。代入( 3 4 ) ，得出q ； 。步骤2 ：由( 3 9 ) 求出，把广，q 代入( 3 7 ) ，得到协调前生产商的库存成本吼； 步骤3 ：把彻：代x ( 3 1 0 ) ，计算k = 1 ，2 ，3 ，k ，k + 1 ，时生产商的最低成本 i 血 z 巩辑，乞l k = 七) ) ，最优解七为第一次满足：n i n 冗q ，之i k = 斟 。 4 4 整合优化分析 供应链系统库存成本由零售商、生产商和供应商三部分库存成本构成，三者联合起 来，系统总库存成本为： t c ( t ，m ，玎，七) = 7 t ( ，( 丁) + z t ( 乙( r ，m ，刀) + t c , ( t ，m ，咒，尼) t 掣2 皿n t 墨2 专岛p 盥2 n p 嚼磐2 晔r a p 删。 一， 1 船 1、7 决策模型为： 亿r c c 咖朋劬净号牮争卑陬t 哮一t 粤召卑t 警小，】 。3 ， 假设n 为常数，t c ( t ，朋，刀，七) 分别对t ，m 和( 求导，得 丁otc(t,m,n,k)=一叁+盟一等+dhp椰吲d+了2dt2t2p - 1 】 a t 2 n 2 、 。p j + n d 2 h , 一磊+ 些【里螋+ 】：o ，( 4 “) 2 m pk n t 22 。m p 。 。 、7 otc(t,m,n,k)：垒一下nd2th,一下n(n-1)d2th,：o， 锄n t2 m 2 p2 m 。p 。 o t c ( t , m , n , k ) ：一二叁一+ n d r l l ：0 。 一= ：一- = 一- - 一= = o kk 2 n t2 从以上( 4 1 4 ) ( 4 1 5 ) ( 4 1