（交通运输规划与管理专业论文）基于系统动力学的集群式供应链库存协作研究.pdf

摘要 随着全球化进程日益加快，国际分工不断深化，产业集群已经成 为一种世界性的经济现象，地方产业集群不仅构成当今世界经济的基 本空间架构，还常常是一个国家或地区的竞争力之所在。集群式供应 链是将供应链平台移植于产业集群地域中的一种新型网络组织形式， 是供应链研究的一个新的方向。库存问题作为供应链管理研究的热点 与重难点问题，对于集群式供应链同样具有意义。 本文在前人的研究基础上，从集群式供应链竞合关系出发，探索 其协作关系的构建模式，重点研究集群式供应链的库存协作问题，主 要研究工作归纳如下： 1 对集群式供应链概念的产生及界定进行了阐述，将集群式供应 链与传统供应链进行比较分析，归纳总结了集群式供应链的主要特 征； 2 从集群式供应链成员间竞合关系出发，对其竞合关系进行了博 弈分析，在此基础上探索集群式供应链协作关系的构建模式，并对其 库存协作模式进行了分析与阐述； 3 采用系统动力学建立了包含“供应商一生产商一分销商 的三级 供应链库存控制模型，并对模型进行扩展，按照不同的协作策略，建 立了基于两单链的集群式供应链库存协作系统动力学模型； 4 根据已建立的集群式供应链库存协作系统动力学模型，采用系 统动力学模拟仿真软件，对集群式供应链相同链节跨链间单边库存补 给、双向库存互补、库存补充有无延迟以及不同链节跨链间交叉互补 等不同的库存协作策略进行了多周期条件下的仿真动态模拟，通过模 拟结果，对比分析了不同协作策略对集群式供应链的影响。 本文所做的以上研究工作，旨在探索分析有关集群式供应链协作 关系的构建模式及其库存协作问题，期望能对集群式供应链这一新的 研究领域作出一点理论补充，并以此推进集群式供应链相关问题的研 究和发展。 关键词集群式供应链，协作关系，库存协作，系统动力学，仿真 a bs t r a c t w i t ht h ee v e r i n c r e a s i n gg l o b a l i z a t i o np r o c e s s a n d d e e p e n i n g i n t e m a t i o n a ld i v i s i o no fl a b o r i n d u s t 叮c l u s t e r sh a sb e c o m eag l o b a l e c o n o m i cp h e n o m e n o n l o c a li n d u s t r i a lc l u s t e ri sn o to n l yt h eb a s i c s p a t i a ls t m c t u r ec o n s t i t l j t i o no fm ew o r l de c o n o m y b u ta l s oi s t h e c o m p e t i t i v e n e s so fac o u n t 巧 o rr e g i o n c l u s t e rs u p p l yc h a i ni sa n o r g a n i z a t i o n a lt y p eo fc o m b i n i n gi n d u s t r i a lc l u s t e rw i t hs u p p l yc h a i n ， w h i c hi san e wf i l e do fs u p p l yc h a i nr e s e a r c h a sa ni m p o r t a n ta n dh o t i s s u e ，i n v e n t o 巧i s s u ei sa l s os i g n i f i c a n tf o r t h ec l u s t e rs u p p l yc h a i n b a s e do np r i o rl i t e r a _ t u r e ，t h ep a p e re x p l o r e d 也ec o n s t r u c t i o nm o d e lo f c l u s t e rs u p p l yc h a i nc o o p e r a t i o nr e l a t i o n 行o mt h ea s p e c to fc o m p e t i t i v e a n d c o o p e r a t i v er e l a t i o n s h i p f o c u s i n g o n i n v e n t o r yc o o p e r a t i o n p r o b l e m so fc l u s t e rs u p p l yc h a i n ，t h ep 印e rc o n c e m so nt h ef o l l o w i n g p r o b l e m s ： 1 t h ep 印e ri l l u s t i t n e st h ed e f i n i t i o na n dd e v e l o p m e n to fc l u s t e r s u p p l yc h a i n ，c o m p a r i n gt ot h et r a d i t i o n a ls u p p l yc h a i n ，a n da n a l y z e st h e m a i nf e a t u r e so fc l u s t e rs u p p l yc h a i n 2 b a s e do nc o m p e t i t i v e - c o o p e r a t i v em e c h a n i s m ，t h ep a p e rd i s c u s s e s t h ec o m p e t i t i v ea n dc o o p e r a t i v er e l a t i o n s h i pb e t 、e e nt h em e m b e r su n d e r c l u s t e rs u p p l yc h a i nb yg a m ea n a l y s i s ，a n de x p l o r e st h ec o n s t r u c t i o n m o d e lo fc l u s t e rs u p p l yc h a i nc o o p e r a t i o nr e l a t i o n a 1 s om ep a p e r i l l u s t r a t e st h ei n v e n t o qc o l l a b o r a t i o nm o d e l 3 t h ep a p e rb u i l d sa n de x t e n d sat h r e e s t a g ei n v e n t o 拶c o n t r o lm o d e l w h i c hc o n t a i n s s u p p l i e r - m a n u f a c t u r i n g d i s t r i b u t i o n ，a n da c c o r d i n gt o t h ed i 娲r e n tc o o p e r a t i o ns t r a t e g i e s ，i tb u i l d sa ni n v e n t o 巧c o o p e r a t i o n m o d es y s t e md y n a m i c sm o d e lb a s e do nt w os i n 百ec h a i n s 4 a c c o r d i n gt 0t h eb u i l tm o d e l ，t h ep a p e rd i s c u s s e ss e v e r a lc r o s s - c h a i n i n v e n t o i yc o o p e r a t i o ns t i a t e g i e s i n v o l v e d ： o n e - p i p e l i n ei n v e n t o 巧 r e p l e n i s h m e n ta n dd u a l p i p e l i n ei n v e n t o 巧c o m p l e m e n t a 巧b e t w e e nt h e s a m ev a l u ec h a i n si nc l u s t e rs u p p l yc h a i n ，i n v e n t o 巧c o o p e r a t i o nw h e t h e r t h ed e l a yi n ，c r o s s c o m p l e m e n t a d ，b e t w e e nt h ed i f 梵r e n tv a l u ec h a i n si n c l u s t e rs u p p l yc h a i n t h r o u g hs i m u l a t i o no ft h e s es 廿i a t e g i e si nm u l t i - c y c l e b a s e do ns y s t e md y n a m i c s ，t h ep a p e rc o m p a r a t i v ea n a l y z e st h ei m p a c to f i l c l u s t e rs u p p l yc h a i nb yt h ed i 腩r e n t s t r a t e g i e s 1n ep 印e rd o e sas e r i e so fr e s e a r c hw o r ka n d a i m i n gt 0e x p l o r et h e c o n s t r u c t l o nm o d eo fc l u s t e rs u p p l yc h a i nc 0 0 p e 嘶o nr e l a t i o n s h i pa n d t n e1 n v e n t o 巧c o 叩e r a t i o ni s s u e ，a n da d v a n c e s t op r o v i d et h e o r e t i c a lv a l u e f o r t h er e s e a r c ho nc l u s t e r s u p p l yc h a i n k e yw o i d sc l u s t e rs u p p l yc h a i n ，c o o p e r a t i o n r e i a t i o n s h i p ，i n v e n t o 珂 c o o p e r a t i o n ，s y s t e md y n 猢i c s ，s i m u l a t i o n 。 l n 硕上学位论文 第一章绪论 1 1 选题背景及意义 第一章绪论帚一早殖可匕 随着全球化进程日益加快，国际分工不断深化，产业集群已经成为一种世界 性的经济现象，地方产业集群不仅构成当今世界经济的基本空间架构，还常常是 一个国家或地区的竞争力之所在。美国的底特律汽车产业集群奠定了美国在汽车 工业中的霸主地位；印度的班加罗尔的i t 产业集群则使之成为世界信息产业新 的“软件之都 ；在我国，如北京的中关村电子产业集群、浙江的服装纺织产业 集群、重庆的摩托车产业集群等，也都在推进当地区域经济的发展中扮演着重要 的角色。 供应链管理是基于价值链的企业集成化管理模式。通过研究发现，在现实的 产业集群发展中，产业集群为这种供应链间的关系提供了天然的构建平台。因为 在产业集群中，不但存在着同一产业中位于同一环节的多个核心企业，更重要的 是，也存在着与产业相关的上下游企业，并聚集于同一地域。于是，在集群中形 成了有着多条平行的、单链式的供应链的可能，集群式供应链的概念也由此诞生。 集群式供应链是产业集群与供应链的耦合，是供应链研究的一个新的方向。 在我国，产业集群低水平重复建设、库存水平高、以及集群中的中小企业竞争力 低等现象，已经成为制约地方经济发展的瓶颈。因此，对集群式供应链管理进行 相关研究，有助于提高集群运作效率，增强产业整体竞争力，促进区域经济发展。 库存协作问题是集群式供应链管理优化的重点问题之一，供应链成员间的库 存协作有利于降低供应链总成本，提高市场满足率，对于集群式供应链这样由多 链组成的网络式组织，可以采取怎样的库存协作方式来提高整个集群的效益，是 非常值得研究的问题。 1 2 国内外相关研究综述 集群式供应链是耦合产业集群和供应链的一种新型网络供应链，它不同于传 统的供应链。美国哈佛商学院著名教授p o n 既m e 分别在竞争优势和国际 竞争优势中对价值链和产业集群给出了详细地描述，为供应链理论和产业集群 理论的发展做出了重要的贡献。 p o n e u ( 1 9 9 8 ) 在对集群研究时指出：集群是某一特定领域内相互联系的 企业以及机构在地理上的聚集体。集群往往向下延伸到销售渠道和客户，并从侧 硕士学位论文第一章绪论 面扩展到辅助性产品的制造商，以及与技术技能或投入相关的产业公司。集群还 包括提供专业化培训、教育、信息、研究和技术支持的政府和其他机构。这也说 明了集群不是杂乱无章企业的聚集，而是基于价值链企业的集群。 供应链的理论最初也是由p o r t e r 的价值链理论发展而来。所谓供应链，是指 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性网链1 2 j 。 但是，p o i r t e r 只是对价值链和产业集群分别进行了研究，并没有进一步把二 者有机的结合起来。首先明确的将产业集群与供应链联系起来研究的是 h u m p h r e y 和s c h m i t z 【3 】( 2 0 0 2 ) ，他们通过对墨西哥、泰国、巴西和美国等发展 中国家和发达国家劳动密集型和知识密集型行业进行了研究，发现产业集群内的 企业在交易合作层次上存在四种形式：短距离市场、层级、准层级和网络。并在 此基础上，把集群内的供应链分为相应的四类，即短距离市场供应链、层级供应 链、准层级供应链以及网络供应链。每种供应链的结构类型特点不同，其合作模 式也不尽相同。 国内学者结合中国特色产业集群的特点，将产业集群和供应链结合起来研究 的也比较多，具体有：浙江大学的葛昌跃等【4 】( 2 0 0 3 ) 对产业集群中的供应链网 进行了系统的研究，论证了供应链管理的思想和方法在产业集群构建中重要作 用。武汉理工大学的夏德、程国平【5 】( 2 0 0 3 ) ，从产业集群和供应链在具体运作 过程中相互依存、共同发展的角度出发，对二者协调发展的共生性机理进行了系 统地研究。武汉理工大学的朱燕君【6 】( 2 0 0 4 ) ，认为集群网络式供应链是介于市 场和企业的一种网络组织形式，并对集群网络式供应链的具体协调机制进行了研 究。 真正提出“集群式供应链 概念的是国内华中农业大学学者蔡根女及其学生 黎继子【7 】( 2 0 0 4 ) ，他们认为供应链和产业集群发展之间存在着天然内在联系， 产业集群的发展升级即是从价值链低附加值、非核心环节向高附加值、战略环节 扩展。基于此，他们将产业集群存在着沿价值链发展，以及在跨链间竞争合作的 供应链称为“集群式供应链”，并认为集群的发展依赖核心企业的加入和成长， 核心企业的差异性以及差异化分工导致集群式供应链的不同。此后，黎继子进一 步对集群式供应链进行了大量研究，如集群式供应链的功能效应及竞合关系分 析，集群式物流供应链系统效率机制研究，基于横向合作的集群式供应链跨链系 统设计等蝎叫7 。 除此之外，张培亮【1 8 l ( 2 0 0 6 ) 对集群式供应链的特征和类型进行了系统的 归纳与分析，指出我国当前主要存在单一中心型、多中心型和无中心型三类集群 2 硕士学位论文 第一章绪论 式供应链组织。在总结不同类型集群式供应链共同特点的基础上，设计和归纳出 了集群式供应链的总体组织构架，并进一步指出驱动集群式供应链高效运作的四 个驱动因素，从四个驱动因素的角度，对不同类型的集群式供应链具体的组织模 式进行研究，并分别对相应的产业集群实例进行论证。 熊小莉，何景风【1 9 j ( 2 0 0 6 ) 基于自组织创新网络理论分析了集群式供应链 系统的成因及其架构，介绍了“武汉中国光谷”的集群式供应链系统，并结合 该案例总结了集群式供应链进行自组织创新的五个过程。 吴群，谌飞龙f 2 0 】( 2 0 0 7 ) 对集群供应链网络结构、类型及联结模式等问题 进行了研究，依据不同的划分标准将集群供应链网络分为不同的类型。 霍佳震等1 2 l j ( 2 0 0 7 ) 对集群供应链网络的结构及类型进行了分析，在此基 础上研究了集群供应链网络的联结模式，提出了集群供应链网络共治的参与者、 集群供应链网络共治框架体系及各参与主体在集群供应链共治中的作用分工。 常亚平，郑宇【2 2 j ( 2 0 0 7 ) 将集群式供应链分为关联型、嵌入型、竞合型和 协同型四种类型，并分别对这四种运作模式进行了分析。 李莉等l z 3 j ( 2 0 0 8 ) 基于系统论的观点界定了集群式供应链风险的概念，设 计构建集群式供应链风险系统，分析其内涵及结构特征，并进一步探讨了集群式 供应链风险系统的控制机理。 周世平幽j ( 2 0 0 8 ) 通过分析集群式供应链的特点得出集群式供应链绩效评 价的特点，构建了基于集群式供应链总体效益的绩效评价指标体系，应用权变理 论指出该指标体系在具体情境中的应用，同时结合层次分析法将该指标体系应用 到广东省某服装产业集群式供应链中进行了实例分析。 集群式供应链及其管理是一个较新的供应链研究课题，与传统供应链管理相 比，集群式供应链管理有着自己的特点，如网络性和多核心。库存管理问题是供 应链研究的重点和热点问题之一，对于集群式供应链，库存协作问题因其特点不 同将成为一个新的研究方向。集群式供应链的库存协作问题可分为单链式供应链 的库存协作和跨链间的库存协作，在跨链库存协作中，又可分为相同价值环节企 业间的跨链库存协作( 如s c l 供应商与s c 2 供应商) 和不同价值环节企业间的跨 链交叉库存协作( 如s c l 生产商与s c 2 供应商) 。 在集群式供应链库存管理方面，国内有少数学者对其做了研究。 刘春玲等【2 5 l ( 2 0 0 7 ) 以集群式供应链跨链间库存合作为背景，针对两单链 情形，考察零售商的紧急库存补充渠道来自于另一供应链的零售商，建立了集群 式供应链跨链间库存合作下的库存模型和牛鞭效应量化方法。并用h 控制理论 来寻求最优订货系列，以达到降低安全库存水平，提高顾客满意度和减弱牛鞭效 应的目的。但不足之处在于研究对象只涉及两级两供应链情形的库存控制问题， 3 硕士学位论文 第一章绪论 而两供应链批发商零售商问跨链补货，以及更一般化的多级多链间库存补充情形 还有待进一步的研究。 李柏勋，黎继子【2 6 】( 2 0 0 7 ) 对集群式供应链的多周期随机库存控制问题进 行探讨研究，建立跨链间库存合作与不合作情况下的供应链总成本模型，并通过 编写仿真程序进行实例分析说明集群式供应链跨链间库存合作有较大的现实意 义。但文章仅研究了周期盘点策略下零售商每个周期只有一次紧急订货的情况， 对于连续检查下，零售商每个周期可有多次紧急订货的情况、s c 2 零售商向s c l 批发商紧急订货的情况，以及考虑两条供应链总成本最少的情况等需要进一步研 究。 黎继子等【2 7 】( 2 0 0 7 ) 以电子商务环境下集群式供应链库存控制为对象，建 立了时变需求下跨链合作的交叉库存模型，并用h 控制中抑制外部干扰的对策 理论来寻求最优订货策略，以减小库存、订货波动和提高供需网快速响应市场的 能力。文中采用对比分析方法分别针对供应链间有合作与无合作情形对模型做了 仿真实验，仿真表明，实施h 控制和交叉紧急库存补充策略可以有效避免货物 积压或缺货现象，提高供应链及集群的竞争力。但文章没有考虑除了交叉补充外， 同时两零售商间也存在着相互提供库存互补的情况，以及这种互补对交叉补充产 生何种影响。 李柏勋等【2 8 1 ( 2 0 0 7 ) 假设集群式供应链由两条单链组成，单链结构为“生 产商批发商零售商 。采用系统动力学模拟仿真方法，探讨基于两单链的集群 式供应链库存管理问题的三种策略模型：基于单链库存补充、基于跨链问的“单 边 库存补充和基于跨链间的“双边”库存补充。但是文章仅研究了供应链终端 零售商间的库存互补情况，对于批发商或生产商之间的库存互补，批发商、生产 商和零售商相互之间同时互补，以及基于多链( 两链以上) 跨链间库互补等问题 还需要进一步研究。 王冲【2 9 】( 2 0 0 8 ) 针对以上问题，运用v e n s i m 建模软件建立了集群式供应 链跨链紧急库存补充模型，对供应链前端供应商之间的库存互补情况进行研究， 并结合柳市低压电器产业集群为例分析了跨链互补模型在集群式供应链中应用 的可行性和现实性。但是存在的不足同样在于只考虑了供应链某一价值环节的库 存协作，没有系统完整地考虑供应链各价值环节的库存协作及多链( 两链以上) 跨链间的库存互补问题。 由此可见，目前国内外对于集群式供应链的研究大多在竞合关系、组织模式、 库存协作以及风险控制等方面，其中库存协作问题作为重点问题之一，相关的研 究还很少。相信随着产业集群的发展和集群式供应链管理的不断开展，有关集群 式供应链协作及库存管理的研究会越来越多。 4 硕士学位论文 第一章绪论 1 3 本文主要研究内容 集群式供应链是供应链管理研究的新方向，也是区域经济环境下产业集群 发展的热点问题。本文在前人研究的基础上，尝试对集群式供应链理论作出一点 补充，从集群式供应链成员间竞合关系分析出发，探索集群式供应链协作关系的 构建模式，重点研究集群式供应链中库存协作问题。各章内容安排如下： 第一章绪论 介绍本文的选题背景、意义和国内外研究现状，提出本文的主要研究内容以 及论文的结构。 第二章集群式供应链及其协作关系 简要介绍集群式供应链概念的产生，将集群式供应链与传统供应链进行比较 分析，归纳总结集群式供应链的四个主要特征。随后，从集群式供应链竞合关系 出发，对其竞合关系进行博弈分析，并在此基础上探索集群式供应链协作关系的 构建模式，重点对物流合作中的库存协作模式进行分析与阐述。 第三章系统动力学及其适用性分析 主要介绍系统动力学的相关理论、数学基础，以及用于建模仿真的系统动力 学软件s t e l l a ，对系统动力学用于集群式供应链库存研究的可行性进行分析。 第四章集群式供应链库存协作的系统动力学模型研究 按照系统动力学的建模方法，对供应链库存系统进行因果反馈环路分析，在 此基础上采用系统动力学软件s t e l l a ，建立包含“供应商生产商分销商 的 三级供应链库存控制的系统动力学模型，并对模型进行扩展，按照不同的协作策 略，建立基于两单链的集群式供应链库存协作系统动力学模型。 第五章集群式供应链库存协作系统动力学仿真研究 根据已建立的集群式供应链库存协作系统动力学模型，采用系统动力学模拟 软件，对集群式供应链相同链节跨链问单边库存补给、双向库存互补、库存补充 有无延迟以及不同链节跨链间交叉互补等不同的库存协作策略进行多周期条件 下的仿真动态模，通过模拟结果，对比分析不同协作策略对集群式供应链的影响。 第六章总结与展望 对全文进行总结。提出本论文尚未解决有待今后继续进行研究的问题，并对 将来的研究工作进行展望。 硕士学位论文 第二章集群式供应链及】协作关系 第二章集群式供应链及其协作关系 2 1 集群式供应链概述 2 1 1 集群式供应链的概念 集群是源于生态学的一个概念，原意是指以公共关系生活在同栖所的不同 族群。集群式供应链是以产业集群作为平台，指的是一个内部具有供应链结构的 产业集群。 集群式供应链是产业集群和供应链之间的耦合【3 0 l 。产业集群在发展过程中， 往往从较低层次的某个环节，沿价值链向附加值高、战略环节扩展，以获取集群 产业升级和跃迁，g e r e m 【3 1 】( 1 9 9 9 ) 将此定义为“组织续衍”( o r g a l l i z a t i o n a l s u c c e s s i o n ) ；无独有偶，b a i r f 3 2 】( 2 0 0 2 ) 称之为本地一体化集群发展( f u l l p a c k a g e s e c t o r ) ，实质上都是指产业集群在集群地域形成完整一体化供应链的发展趋向， 我们也将其称为集群式供应链1 3 3 】。 产业集群和供应链之间的耦合关系，在国内外很多地域的产业集群中客观存 在，并且在集群产业升级以及集群企业核心竞争力提高上起到重要的作用。德国 r o l fs t e m b e r g 教授在对德国巴登、萨克森以及汉诺威一布伦兹维克一越廷根等 集群企业进行研究时就发现，在这三个集群地域中，制造商、供应商、竞争商和 研究机构之间有着强烈区内联系倾向，这些联系的内部化是基于供应链基础上的 连接。从国内学者魏江对产业集群的定义中，可以看出他对集群的界定也是在一 定程度上认为集群是基于供应链的集群：“所有成员企业和相关成员要素( 包括 集群代理机构、公共服务机构) 在地域上相互临近，该地域聚集的成员企业 从事某个产业或相关产业的生产和服务，成员之间有着广泛的劳动分工和紧密 的、基于长远关系的合作，并由此构成了产业生态系统，至于具体联系方式，可 以是产业链，或供应商一客户关系，或其它竞争合作互动关系 1 3 4 了7 1 。 基于此，武汉科技学院学者黎继子提出了集群式供应链的概念，并将其定义 为：在特定地域中，存在围绕同一产业或相关产业价值链不同环节的诸多研发机 构、供应商、制造商、批发商和零售商，甚至是终端客户等组织，以“供应商 客户关系，通过“信任和承诺 非正式或正式契约方式进行连接，形成基于本 地一体化的供应链；该集群地域供应链核心企业的非唯一性和生产同业性，导致 在该地域中供应链的多单链性和生产相似性，集群中每条单链式供应链企业不仅 内部之间相互协作，而且不同单链的企业存在着跨链间的协调，与此同时还游离 6 硕士学位论文 第二章集群式供应链及其协作关系 着大量位于这些单链式供应链之外，但在集群地域之中的专业化配套中小企业， 配合和补充着这些单链式供应链生产，这样的一个敏捷性的网络组织系统就是 集群式供应链1 3 舯。 总之，集群式供应链其实是一种纵向企业相互分工协作高度发达、横向具有 相对完整的供应链结构体系。在这个组织中如果没有供应链特征，其集群内企业 会因此产生同质化、无差异化产品的倾向，最终的结果是相互间的恶性竞争；如 果只具有供应链特征而没有网络特点，该组织会因只有合作而无竞争沦为低效率 的组织。 集群式供应链作为一种新的组织系统，与传统供应链系统存在着不同，主要 区别见表所示。 表2 1 集群式供应链与传统供应链的比较分析 传统供应链集群式供应链 结构形状单链式或扇形结构网络结构 合作企业地理分布相对集中或分散高度集中 企业问信息对称畅通不对称、不畅通对称、畅通 企业间交换主体物料物料、技术、服务及品牌 各种类型企业 适用企业类型有实力的大企业 ( 匍l 括中小仑、l k 、大仑、l p ) 整体稳定性强，系统内对单 系统稳定性长期稳定、紧密合作 元仓、i 【，来说稳定件一般 2 1 2 集群式供应链的结构模型 集群式供应链是一个以单链式供应链为基础的多核网络，其运作系统是一个 三层组织机构体系，即整个集群式供应链由核心层、协作层和外部松散层构成。 核心层是集群式供应链各个单链中的主导企业，或是在产业集群中处于整个基础 产业的支柱企业；协作层是在集群式供应链的单链式供应链中，除了核心企业外 的企业；而外部松散层是指游离于单链式供应链之外、但存在集群式供应链之中 的服务和附属产业的企业，如专业物流服务企业等，它不是链上企业，但单链式 供应链的运作离不开专业物流企业所提供的物流一体化服务【3 引。因此，集群式 供应链是由多个单链式供应链平行运作、相互联系的一个联合体，其结构模型如 下图所示。 7 硕士学位论文 第二章集群式供应链及其协作关系 l 辅助、配套、协作组织、行业协会、研发机构及高专院校等 0 信息流 0 。 资金流 2 1 3 集群式供应链的特征 图2 1 集群式供应链的结构模型 传统供应链具有复杂性、动态性、面向用户需求及交叉性等特点，集群式供 应链是以产业集群为平台的网络式供应链，它区别于传统意义上的供应链，除了 具有传统供应链的多个特点外，其主要特点还表现在以下几个方面： ( 1 ) 延展性和完整性 集群式供应链是以产业集群为平台的网络式供应链，它强调供应链在集群地 域中各个环节的完整性。这里所指的完整性是指在产业集群中包含了生产或制造 某类产品的所有或几乎所有的各个阶段的企业，集群企业在生产中基于当地采购 和协作，而不依赖或较少依赖外部资源就能实行产品从设计研发、生产制造到销 售的整套过程。但是并非所有的产业集群一开始就具备这样的完整性，而是随着 产业集群的升级和自我发展完善，集群地域所形成的“外部经济性”和“创新网 络 不断吸引相关的企业加盟聚集，从而促进集群式供应链纵向延伸和横向延伸， 直至形成基于本地一体化的完整性或相对完整性。 ( 2 ) 网络性和多核性 集群式供应链是在集群地域内由多条单链式供应链交叉协作组成的网络式 组织。集群存在和发展的基础是特定地域存在着某产品或产业，在r & d 、制造 加工或市场信息等方面具有无可比拟的优势，能使某产品或产业根植于某地域， 8 硕上学位论文 第二章集群式供应链及其协作关系 不断吸引相关的企业的加盟聚集，使集群能不断地自我扩展、自我创新，这种向 心力的作用即来源于具有上述优势的核心企业。因此，集群中往往存在着多个核 心企业，每个核心企业在产业集群中寻找适合自己的上下游企业，各自结盟组成 多个并行的单链式供应链，这些单链式供应链由于处于同一地域，以及相似的生 产内涵，使得它们之间易形成跨链问的联系，从而演化为集群式供应链组织。因 此，集群式供应链具有网络性和多核性的特点。 ( 3 ) 多选择性和互补性 产业集群是在特定领域内多个相关产业相互联系的企业以及机构在地理上 的聚集，因此集群式供应链中不同环节在同一地域范围内往往存在很多功能相 似、可相互替代补充的节点企业，这种企业间的互补性和可替代性使得集群式供 应链中各单链式供应链运作的稳定性大大加强，供应链成员的多选择性也能够降 低供应链联盟在组建阶段的搜索成本，提高供应链成员的竞争力。 ( 4 ) 中小企业普遍适用性 传统供应链由于企业地理位置相对分散，要想使得供应链不同链节上的企业 运作协调一致，往往需要建立相应的信息系统，如运输管理信息系统、订单管理 信息系统等，而这些系统的建立，一般需要大量的前期投入，对于实力有限的中 小企业来说只能“望链兴叹 。而产业集群中由于企业空间区域的临近性和集中 性，使得信息流通和交换更加简单畅通，不需要进行大量的前期投入，因此，从 这个角度出发，集群式供应链是一种中小企业普遍适应的供应链组织模式。 2 2 集群式供应链的竞合关系分析 2 2 1 集群式供应链的竞合关系 集群式供应链中相互关联的企业由于在地理上邻近，并以彼此的共通性和互 补性相联结，使得每个行业、每个环节的企业之间都可能存在有竞合关系。以产 业中核心企业为中心考虑，集群式供应链中一般存在着其直接竞争对手、替代品 生产者、市场潜在进入者等竞争者，上、下游合作企业以及物流等辅助企业。其 中竞争对手之间可能存在合作，而合作企业之间也可能存在竞争。按照集群式供 应链的结构，一般可以从两种维度进行供应链竞合关系分析，其中，集群内单链 式供应链上、下游节点企业间的竞合属于一种纵向的竞合关系，而集群内并行供 应链相同价值链环节的节点企业的跨链间竞合属于一种横向的竞合关系。 9 硕士学位论文 第二章集群式供应链及其协作关系 2 2 2 竞争关系向协调合作关系转化的博弈分析 l 、集群内单链式供应链中企业关系的博弈分析 单链式供应链的竞合关系是集群式供应链竞合关系中最基本的层次，主要包 括的对象是核心企业以及上下游合作企业等。集群内单链式供应链中围绕核心企 业提供产品或服务的上下游企业一般不止一个，而且合作企业往往还是其它供应 链的成员企业甚至核心企业。 假设在某产业集群中存在多条并行的单链式供应链，为简化研究的复杂程 度，这里不失一般性地将其中某单链式供应链以两节点的供应链进行处理，给出 如下供应商和分销商博弈的基本假设。其中，假定分销商为该单链式供应链的链 主企业，同时有f 个供应商为之提供产品( 卢l ，2 ，刀) 。结合实际，刀应取 一定小的实数。设分销商在特定周期内对供应商f 的产品需求量为s ，每次从供 应商f 处订购的产品数量为q ，每次订货的费用为d v ，单位商品的库存费用为 墨，将商品f 销售给零售商或顾客时的价格为b ；而供应商f 将产品销售给分销 商时的价格为r ，每次的订单处理费用为d f ，供应商的单位商品的生产成本和 库存成本分别为g 和墨。 由此可得分销商的预期净收益为： 弘水以醅等一半l f = li y f i 供应商j 的预期净收益为： v o ) = ，_ c f 声，一鲁一等 ( 2 ) ( 1 ) 供应链各方未建立合作关系时各方收益 这种情况下，供应链的各方将均从自身利益出发，以链主企业考虑，分销商 将从自身利益最大化角度选择最优订货量，即对式( 1 ) 的9 求偏导可得分销商 从供应商f 处的最优订货批量为： q = 警 此时，分销商的收益为： v ：主虹一只。b 一扛万两】 ( 4 ) 供应商f 的收益为： i o 硕士学位论文第二章集群式供应链及其协作关系 舶随耻刚p 孕睁惫) 整个供应链系统的总收益为： k = h + v ，( f ) = i ( p c f h 一 扣i # 1l t + 挣驯 2i 域 k ，jl ( 2 ) 供应链各方合作组建供应链联盟时各方收益 当分销商与供应商f 共同建立合作关系时，分销商将从供应链系统的总收益 最大化角度出发选择最优经济订购批量。供应链系统的总体收益表达式由式( 1 ) ( 2 ) 可得为： 一一l y = y + v o ) = l ( c c 冷，一 f = lf = li ( d ，+ d ，声；( k ，+ k ，) q 对式( 7 ) 中的9 求偏导即可得分销商对供应商f 的最优订购批量为： q = ( 7 ) ( 8 ) 代入式( 1 ) ( 2 ) 得分销商与供应商的收益分别为： 垆牡擗巫雩巫( 南+ 去 啪_ 醅巫孕( 矗+ 去 ， 供应链系统的总收益为： = 水一c h 一一( 告+ 去) ， 比较式( 6 ) 和( 1 1 ) ，可证明圪乃，也就是说当供应链各方选择合作时供 应链的总体收益比不合作时要高，这也是目前被广泛认可的结论。但是供应链整 体收益的增加并不代表合作以后各个成员企业的收益也都有所增加，如果出现这 种情况，那么收益增加的一方显然愿意合作，而收益减少的一方自然就不愿意合 作，这样便存在着供应链各方的博弈。如果通过建立合作关系，供应链各方的收 益都得到了提高，则博弈的结果能得到均衡，即( 合作，合作) ，而只要有一方 收益未得到提高，博弈的结果便无法达到均衡。博弈的非均衡结果将会使成本增 加，以链主企业为核心实施供应链管理的目的就是要使合作博弈达到均衡，从而 提高供应链的整体收益。怎样促进供应链上的博弈达到均衡呢? 这就需要建立合 适的供应链协调机制，对供应链上利益可能减少的一方进行“补偿激励 1 3 9 1 。 硕士学位论文第二章集群式供应链及其协作关系 同样以上述供应链为例分析，将f 个供应商简化为1 个进行分销商与供应商 的双方博弈分析。假定在该供应链合作中，作为链主企业的分销商的收益得到了 增加，而供应商的收益却因此减少，为了鼓励供应商参与合作，于是分销商愿意 从自己增加的收益中拿出一部分对供应商进行补偿，假设补偿支付为b ( b 劾) ， 显然，b 的大小应该是小于分销商收益的增加值v ，而大于供应商收益的减少 值i 1 ，i ，即| 1 ，isb v ，其中。血= v 2 一v l ，v = 1 ，：一v ；，w ，呓分别表示供应 商在合作前后的收益。 在补偿支付情况下供应商和分销商的收益矩阵如下： 分销商 供 合作 应 商 不合作 合作不合作 v ：+ e ，2 一bv ：，v l v ：，v 2 1 ，：，v l 对分销商来说，因为1 ，一口1 ，故分销商在理性考虑下将选择“合作”；对 供应商来说，因为，：+ b 1 ，：，所以供应商在理性考虑下也愿意选择“合作 ，那 么对于此间博弈问题的纳什均衡解则为( 合作，合作) 。 由于合作能促进供应链整体效益的提高，因此供销双方都愿意选择合作，但 是，即使双方的利益都得到增加，供应链中也可能存在某一方的道德风险行为， 即供应链中的一方为了获得更大的利益而违背合作的约定，从而导致合作的另一 方受到损失，供应链联盟也可能因此瓦解【4 0 1 。由于存在这种可能性，所以在供 应链合作的协作机制中，还应建立相应的“监督惩罚机制 。 仍然以上述供应链联盟为例，假设分销商为了防止供应商发生违约行为，以 契约的形式设立了随机检查和惩罚机制，即以一定的概率检查供应商的履约行 为，若发现供应商没有采取约定行为，则分销商有权对其实施惩罚，约定惩罚的 形式是违约方向另一方缴纳罚金，设违约罚金为f ，分销商在监督检查的过程中 将产生费用山且供应商发生违约行为的概率为p ，分销商检查的概论为g 。由 于当一方发生违约行为，则供应链企业的收益均发生了变化，为了建立分析的方 便，现对双方的收益重新做一些定义，假设在双方完全合作的情况下分销商和供 应商的收益分别为v ( x ) 和v ( x ) ，当供应商发生违约行为后，分销商的收益则变为 了v ( r ) ，供应商的收益变为v ( j f 7 ) 。则分销商与供应商在检查与惩罚机制中的收 1 2 硕士学位论文 第二章集群式供应链及其协作关系 益矩阵如下： 分 检查 销 商 不检查 供应商 违约不违约 v g ) 一，+ f ，v 7 g ) 一fv g ) 一j ，v g ) y g l1 ，g )v g l v g ) 若给定p ，在收益矩阵中， 分销商检查的期望收益为：m = p 【v g ) 一，+ f 】+ ( 1 一p ) 卜g ) 一，】 分销商不检查的期望收益为：q = e v g 7 ) + ( 1 一p ) v g ) 解v l = 1 ，：得：p = 寺。则由以上分析可得，当供应商发生违约行为的概率 p g 7 ) 供应商不发生违约行为的期望收益为：呓= g v b ) + ( 1 一g g ) 解，2 ：1 ，：得：g ；丛掣。则由以上分析可得，当分销商的检查概率 g 丛幽时，供应商的最优决策是不违约，否则，可以选择为获取更大利 p j 益违约，因为此时供应商可以获得更大的收益，但是因违约带来的诚信丧失，也 是供应商值得权衡的问题，一般来说，在重复博弈下，供应商应选择合作而不发 生违约。 2 、集群内并行单链式供应链相同价值环节企业关系的博弈分析 一般而言，在集群式供应链中往往存在多条生产销售同类可替代产品的单链 式供应链。这些供应链企业之间同时存在着竞争与合作的可能性。竞争是因为产 品的同质性，而合作则是在产业集群这个特定范围内，企业之间能够共享资源与 信息，甚至分享市场需求。 假设在某集群式供应链中某一类产品存在两个核心生产企业a 和b ，以及 与之相关的上下游合作企业和辅助企业。由于集群式供应链企业地理位置一般高 度集中，同类产品的目标销售市场也大多相同，因此假定在该产品的市场竞争中 两家企业的策略空间主要是产量的选择。设市场对该产品的总需求量为q ，公司 硕士学位论文 第二章集群式供应链及其协作关系 a 和b 同时从策略可行集合9 = 【o ，) ( 卢l ，2 ) 中各选取产量水平鳜，产品的 市场单价显然与市场上产品的总和密切相关，设为p 印p 忱j ，以c 朐) 表示第f 家公司生产玑件产品所需要的成本，则公司a 和b 的盈利函数可以表示为： 1 ，q ，g ：) = 吼p 0 。+ p ：) 一q ( g ，) ( f = 1 ，2 ) ( 1 2 ) 与单链式供应链企业间竞合关系不同，集群式供应链中单链式供应链核心企 业跨链间的竞争往往是动态的，也就是说公司a 选择的产量水平可能是在获取 公司b 的产量决策之后所做的决策，同理公司b 也可能因为公司a 的决策改变 自己的策略。因此这里可以设公司a 与b 的竞争反应函数：对于公司a 选择产 量缈，公司b 的最佳反应函数为9 2 = ，2 向；同理g 尸，j 。下面为了求解的方便， 我们令p 印咖j 印2 ) 与c f 向) 更具体一些。首先，令p p j t p 2 ) = 历甜徊，j 2 一向j + g 圳， 也就是说总产量9 = g j + 驰愈多，将使产品市场价格减少，产量多到一定程度，产 品几乎不值一文。这里为了方便计算，在p 的定义中去除了纲量。然后，再令两 个公司每生产一件产品的成本为参数c ，即c ，向= 叼，q 向矽= 凹2 。将其与p p j 印z j 分别代入式( 1 2 ) ，可得 1 ，l ( g l ，9 2 ) = 9 1 u 2 一( g l + 9 2 ) j 一钾i ( 1 3 ) v 2 ( g l ，9 2 ) = 9 2 【1 2 一( g i + 口2 ) 】一卵2 ( 1 4 ) 分别对式( 1 3 ) ( 1 4 ) 求一阶导数并使之等于零，并将g 厂，j 向2 ) 与卯= 您向 代入计算，可得即向z ) = “2 耖彬，以向= 口2 呵，一彬，这两条曲线的交点g ， 9 2 + 即为该博弈的n a s h