（系统工程专业论文）供应商与购买商合作中的批量与定价联合决策.pdf

东北大学硕士学位论文摘要 供应商与购买商合作中的批量与定价联合决策 摘要 随着全球经济一体化和信息时代的到来，企业与企业之间的竞争越来越 激烈，逐渐演化成供应链与供应链之闻的竞争，供应链管理己成为当今企业 界和学术界的重要研究方向之一。 作为国家自然科学基金( 7 0 0 0 2 0 0 9 ) 、教育部优秀青年教师基金( 教人司 2 0 0 2 3 5 0 号) 和辽宁省自然科学基金资助项目( 2 0 0 2 2 0 1 9 ) 的组成部分，本论文 在综述国内外相关文献的基础上，重点研究供应链管理中供应商与购买商的 合作方法。本研究将对现代生产企业和物流服务型企业实施供应链管理具有 重要意义。 本学位论文主要从三个角度探讨了供应商与购买商的合作方法。 首先，针对确定性环境下单供应商一单购买商( s s s b ) 的供应链系统中 供应商的装设费用大、库存保管费用小，购买商小批量、高频率订购的特点， 分析了1 对n 的生产与购买方式( 其中n 为正整数即一次生产批量能满足 n 次订货) ，重点研究了供应商居主导地位时的批量确定与折扣定价联合决策 问题。供应链系统中允许生产期间订货，使供应商的库存模型一般化。为达 到双赢。提出二次折扣策略，进一步分配合作带来的利益。借用m a t l a b 工具 对m o d e l1 仿真。 其次，基于两种不同的生产与购买方式，建立了确定环境下单供应商- 多 异构购买商合作模式中的批量与定价联合决策模型；采用二次折扣策略，达 到双赢。提出两阶段订货策略。在保证购买商库存水平不变的前提下馊供应 商的库存水平或费用最优。 考虑到市场需求的不确定性和系统信息的不对称性，研究了不确定性环 境下供应商与购买商的合作问题，建立模糊环境下单供应商一多异构购买商合 作模式中批量与定价联合决策的模糊机会约束规划模型。该模型帮助供应商 制定合理的批量与折扣计划，分担购买商面对需求不确定所带来的风险。 最后，分析模型的特点设计了遗传算法，使用c h 语言在v c + + 环境下实 现并进行实例仿真分析。 关键词：供应链管理：折扣定价；信息不对称：模糊优化；遗传算法 东北人学硕士学位论文a b s t r a c t j o i n td e c i s i o n si no r d e r q u a n t i t y d e t e r m i n a t i o na n d p r i c i n g f o r s u p p l i e r a n d b u y e r sc o o r d i n a t i o n a b s t r a c t w i t h g l o b a l m a r k e ta n dc o m m u n i c a t i o n e p o c hc o m i n g i n t o b e i n g ， c o m p e t i t i o n sb e t w e e ns i n g l et h ee n t e r p r i s ea r et r a n s f e r r e d t oc o m p e t i t i o n sb e t w e e n s u p p l yc h a i ne n t e r p r i s e sg r a d u a l l y ，a n dh e n c es u p p l yc h a i nm a n a g e m e n t ( s c m ) h a sb e e nt h ef o c u so ft h ei n t e r n a t i o n a la c a d e m ea n de n t e r p r i s ea r e a a sa c o m p o n e n t o fn a t u r a ls c i e n c ef o u n d a t i o no fc h i n a ( 7 0 0 0 2 0 0 9 ) ， e x c e l l e n c ey o u n gt e a c h e rp r o g r a mo fm i n i s t r yo fe d u c a t i o na n df i n a n c i a l l y s u p p o r t e db yn a t u r a ls c i e n c ef o u n d a t i o no fl i a o n i n gp r o v i n c e ( 2 0 0 2 2 0 1 9 ) ，t h e t h e s i sf o c u s e si s s u eo nc o o p e r a t i o nb e t w e e ns u p p l i e ra n db u y e r si ns u p p l yc h a i n m a n a g e m e n t t h eo b j e c t i v eo ft h i s r e s e a r c hi st o h e l pm o d e mm a n u f a c t u r i n g e n t e r p r i s e sa n dl o g i s t i c s o r i e n t e ds e r v i c ee n t e r p r i s e si m p l e m e m i n g s c m m a s t e rr e s e a r c hc o n t e n t sf o rt h i sp a p e ra r et h e f o l l o w i n g ： f i r s t ，w ee x p l o r et h eo r d e rq u a n t i t ya n dp r i c i n gs c h e m ef o rt h ev e n d o ri n s u p p l i e r - d r i v e ns u p p l yc h a i nu 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 i t s a s s u m e dt h a t t h es u p p l i e rp r o d u c e so n ep r o d u c tt oo n eb u y e r i no r d e r t od e c r e a s et h et o t a ls e t u p c o s t so fs u p p l i e r , o n e - t o np r o d u c t i o na n dp u r c h a s i n gf a s h i o nh a sb e e na d o p t e d w h e nt h e s u p p l i e rh a sl a r g es e t u pc o s ta n ds m a l l u n i ti n v e n t o r yc a r r y i n gc o s t ， s i m u l t a n e o u s l yt h eo r d e rq u a n t i t y i ss m a l la n df r e q u e n t l y g e n e r a lf o r m u l a ea r e d e v e l o p e df o rs u p p l i e rw h o a d m i t so r d e r si np r o d u c t i o n p e r i o d t h eo b j e c t i v ei st o d e t e r m i n eo r d e rq u a n t i t y , i n t e g r a lna n dd i s c o u n tr a t e ，s o a st om i n i m i z et h e s u p p l i e r s t o t a l o p e r a t i o n a l c o s t s t h es e c o n dd i s c o u n ti si n t r o d u c e dt o s h a r e b e n e f i t sm o r ee q u i t a b l ew i t hw i n - w i nf a s h i o n a l g o r i t h m sa r ei m p l e m e n t e du s i n g m a t l a bl a n g u a g ea n dt h es i m u l a t i o ne x p e r i m e n t sa r ec o n d u c t e d f o rm o d e l1 s e c o n d l y , b a s e do nt w od i f f e r e n tp r o d u c t i o na n dp r o c u r e m e n tm a n n e r s ，w e d e v e l o p e dj o i n t e d o r d e r q u a n t i t y d e t e r m i n a t i o na n d p r i c i n g m o d e l sw i t h t w o s t a g e o r d e rp o l i c y f o r s i n g l es u p p l i e r a n dm u l t i p l e h e t e r o g e n e o u sb u y e r s 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 i m p r o v i n gs e c o n dd i s c o u n tm e t h o dt o a r r i v e w i n - w i nf a s h i o n i nv i e wo fu n c e r t a i nd e m a n d sa n da s y m m e l f i ci n f o r m a t i o n 。、糙e x p l o r e dt h e 东北大学硕士学位论文a b s t r a c t c o o p e r a t i o n b e t w e e n s u p p l i e r a n d b u y e r s u n d e ru n c e r t a i n e n v i r o n m e n t ，a n d i m p r o v e df u z z yc h a n c ec o n s t r a i n sp r o g r a m m i n gm o d e l sf o rs i n g l es u p p l i e ra n d m u l t i p l eh e t e r o g e n e o u sb u y e r s ，w h i c hc a l lb eu s e dt os e tr e a s o n a b l eq u a n t i t ya n d d i s c o u n tp l a n b ys u p p l i e rt os h a r et h ev e n t u r eo fb u y e r sf o ru n c e r t a i nd e m a n d s f i n a l l y , g e n e t i ca l g o r i t h m s a r e d e s i g n e d a n d i m p l e m e n t e du s i n g c + + l a n g u a g ea n d t h es i m u l a t i o ne x p e r i m e n t sa r ec o n d u c t e d k e y w 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 c o u n tp r i c i n g ；a s y m m e t r i ci n f o r m a t i o n ； f u z z yo p t i m i s a t i o n ；g e n e t i ca l g o r i t h m 声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究 成果除加以标注和致谢的地方外不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本 研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 本人签名： 孝象勘 日期加伫2 - ，侈 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 研究背景及意义 1 1 1 问题的来源 第一章绪论弟一早三；百可匕 本论文所开展的研究工作是国家自然科学基金( 7 0 0 0 2 0 0 9 ) 、教育部优秀 青年教师基金( 教人司2 0 0 2 3 5 0 号) 和辽宁省自然科学基金资助项目 ( 2 0 0 2 2 0 1 9 ) 的组成部分。 主要研究如何协商供应商和购买商之间的批量与价格来加强供应链中 各节点企业间的合作，以期减少系统的总运作费用，使核心企业的费用最优 并达到双赢。 1 1 2 研究背景及意义 随着自动化设备与信息技术在企业中的不断应用，企业的生产效率已有 了很大的提高，生产制造过程和技术工艺本身对提高整个产品竞争力的潜力 已得到充分的挖掘。为进一步降低产品的成本、提高其有效价值、满足客户 的需要，人们逐渐开始关注产品的生命周期，包括全部的供应环节，在此基 础上出现了供应链( s u p p l yc h a i n s c ) 的概念。通常，一条完整的供应 链包括供应商( 原材料供应商和零配件供应商) 、制造商( 加工厂或装配厂) 、 分销商( 代理商或批发商) 、第三方物流公司( 储运公司或配送中心) 、零售 商( 商场、超市、专卖店等) 以及最终消费者。供应链的概念更加注重围绕 核心企业的网链关系，如核心企业与供应商、供应商的供应商乃至与一切前 向的关系，与用户、用户的用户及一切后向的关系，如图1 1 。有代表性的观 点表述为，“供应链是执行采购原材料，将它转换为中问产品和成品，并且将 成品销售到用户的功能网链”。它更多的强调了供应链各环节企业间的战路伙 伴关系。 供应链管理( s u p p l yc h a i nm 硼a g e m 锄t _ 一s c m ) 的概念于2 0 世纪8 0 年代中期提出，引入我目只是近几年的事，这也是经济全球化和中国走向世 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 鳓芝! 二芏二i 二二芏二工二y 供应商的供应商 供 应 源 客户的客户 需 求 源 + 一资金流一 图1 1 供应链结构 f i g 1 1t h e s t r u c t u r eo f s u p p l yc h a i n 界的一个必然。供应链管理是“一种基于势作的策略，它把跨企业的业务运作 联合在起，以期实现市场机会的一个共同远景”。这样，通过供应链管理， 单个企业间的竞争转化为各供应链之间的竞争。面对w t o 的挑战和机遇，中 国企业如何发挥自身的优势，将国内甚至国际各类企业之间的物质流、信息流、 资金流有效地整合起来，进行科学有效的控制和管理，打造自己的核心竞争力， 是面临的一大课题。 效益和效率是人们永远追求的目标，供应链环境下，许多合作机制都力图 提高供应链的效益( 减少费用等) 。提高供应链效率的个关键因素就是加强 各成员企业间的合作关系，因为合作的各成员往往属于不同的公司，而这些公 司的目标常常冲突且信息不完全公开，例如：买方期望小的订购批重( o r d e r q u a n t i t y ) 、短的提前期( l e a dt i m e ) 等，而卖方的期望正好与此相反。确定 性环境下，经济订货批量( e c o n o m i co r d e rq u a n t i t ye o q ) 和经济生产批量 ( e c o n o m i cp r o d u e t i o ns i z e e p s ) 分别使购买商和供应商的费用最优，然而各 自的最优批量却难以被对方接受。为了提高供应链合作的效益，供应双方有必 要对价格和批量进行协商，建立一定的合作机制，在降低系统总运作费用的同 时，使双方都能获得满意的利益即实现双赢或多赢。 出于市场的多变性与合作中的信息不对称等原因。供应链不同环节、层次 都存在多种形式的非确定性，如随机性和模糊性，使得批量与定价合作更为复 杂。因而非确定性建模和优化技术，特别是模糊建模和基于进化的智能优化求 解算法显绲日益重要，也引起了国内外学者的研究兴趣 在这些背景下，为实现供应双方更好的台作，本论文研究了供应商占主导 地位时的批量确定与折扣定价联合决策问题，继而把模型扩展到不确定性情 东北大学硕士学位论文第一章绪论 况，针对模型的特点设计遗传算法进行仿真并得到满意解。 本项目的研究将对现代生产企业和物流服务型企业实施供应链管理具有 重要意义。 1 2 供应链管理简介 10 2 1 供应链管理的基本内容 供应链管理是指对整个供应链系统进行计划、协调、操作、控制和优化的 各种活动和过程。供应链管理从一个全新的高度对物流和信息流进行有效管 理，其侧重点在于公司与公司之间或公司内部之间的链接，每个贸易伙伴都是 供应链系统的一个子系统；贸易伙伴之间密切合作，共享信息，共担风险；应 用现代科技作为管理手段。 供应链管理目标是通过调和总成本最低化、客户服务最优化、总库存最小 化、总周期时间最短化以及物流质量最优化等目标之间的冲突，实现供应链绩 效最大化。就传统的管理思想而言，上述目标相互之间呈现出互斥性：客户服 务水平的提高、总时间周期的缩短、交货品质的改善必然以库存、成本的增加 为前提，因而无法同时达到最优。而运用集成化管理思想，从系统的观点出发， 改进服务、缩短时间、提高品质与减少库存、降低成本是可以兼得的。因为只 要供应链的基本工作流程得到改进，就能够提高工作效率，消除重复与浪费， 缩减员工数量，减少客户抱怨，提高客户忠诚度，降低库存总水平，减少总成 本支出。 供应链管理的作用；供应链管理可实现供求的良好结合。促使企业采用现 代化手段，降低库存和降低成本，同时可以有效地减少流通费用。 供应链管理的基本要求：信息资源共享；提高服务质量，扩大客户需求； 实现多赢。 供应链管理的主要内容：供应商管理，采购管理，库存与配送管理，物流 信息管理分销渠道管理，顾客服务管理等。 1 2 2 供应链管理的结构 供应链管理的构筑不仅仅是建立一种协调性的生产管理、物流管理和信 息管理的体系，更是一种企业之间在文化、战略、体制上的重大变革和融合， 3 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 没有后者，单单前者无法保证供应链管理的顺利进行，并产生重大绩效。供应 链管理的总体结构如图1 2 所示。从供应链管理的总体结构图可以看出，供应 链管理共分为三个层次：战略层、运作层和支持层。 总体战略管理战略层 系 支持层 图1 2 供应链管理的整体结构图 f i g 1 2l a y e r so fs u p p l yc h a i nm a n a g e n e n t 战略层也可以称为决策层，是供应链管理的核心，它是对供应链管理的 总体规划及总体控制在这个层次的管理上，需要结合企业的总体目标而制定 出供应链管理的目标，以及供应链管理的主要内容。 运作层是供应链管理的重要组成部分，许多具体的操作都在这个层次进 行。这个层次不仅包括企业内部的供应链系统管理，还包括与其它企业的协调 合作管理，合作管理不但要与本企业上一级的供应商、下一级的客户合作，包 括购买、生产分配、销售等生产过程中的各个环节。这是一个复杂的、需要不 断优化的过程，是优化生产过程，降低生产成本的关键。 支持层是供应链管理的基础。以上这些管理方法的执行需要有支持层作 为保证，例如保证信息快速、准确地传递，保证产品质量等，加强合作者之间 的沟通。没有支持层的保障，以上所有管理方式只是纸上谈兵无法发挥出其 应有的效用。 1 2 3 供应链管理的实施方法 供应链管理方法主要有快速反应( q u i c kr e s p o n s e ，q r ) ，有效的消费者 反应( e f f i c i e n tc o n s u m e rr e s p o n s e 。e c r ) ，商品分类管理( c a t e g o r y 尔北大学硕士学位论文第一章绪论 m a n a g e m e n t ，c m ) ，企业资源规划( e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g ，e r p ) 等。 q r 是在2 0 世纪7 0 年代后期从美国纺织与服装行业发展起来的一种供应 链管理方法。q r 是指在供应链中，为了实现共同的目标，零售商和制造商建 立战略合作伙伴关系，利用e d i 等信息技术，进行销售时点的信息交换以及 订货补充等其它经营信息的交换。用多频度小数量配送方式连续补充商品，以 实现缩短交货周期，减少库存，提高客户服务水平和企业竞争力的供应链管理 方法。 e c r 是1 9 9 3 年初由食品业发起的。e c r 由生产厂家、批发商和零售商等 供应链节点组成，各方相互协调和合作，更好更快并以更低的成本满足消费者 为目的的供应链管理系统。优点在于供应链各方为了提高消费者满意这个共同 的目标进行合作，分享信息和诀窍。e c r 活动是一个过程，这个过程主要由 贯穿供应链各方的4 个核心过程组成( 如图1 3 所示) 。因此e c r 的战略主要 集中在以下4 个领域：有效的店铺空间安排，有效的商品补充，有效的促销活 动和有效的新商品开发与市场投入。 焦星 - 信息 图1 3e c r 的供应过程 f i g 1 3p r o c e d u r ei ne c ps u p p l y c m ( 商品分类管理) 又称品种管理或店铺货架管理，是一种重要的供应 链管理方法，也可以看作是e c r 的核心组成部分，其具体运作是将所有商品 按照不同的类别进行划分然后对各类别品种有针对性地进行组织、运作、评 价等全方位的管理。 e r p 最早由美国的著名计算机咨询和评估集团g a r t e rg r o u pi n c 提出的 一整套企业管理系统体系标准，其实质是在m r pi i 的基础上进一步发展而成 的瓦向供应链的管理思想。前面介绍的几种供应链管理方法都只着眼于某个行 业或某个企业就物流方面的供应链的整合管理实质上供应链管理应跳出物流 的圈子，把供应链各成员的人力、物力以及财力等各种资源都进行综合化、集 成化管理。e r p 正是这种集成化管理的代表技术其核心管理思想就是实现 对整个供应链的有效管理。它是建立在信息技术基础上以系统化的管理思想， 5 - 一一一一 j 、北大学硕七学位论文第一章绪论 为企业决策层及员工提供决策运行手段的管理平台。e r p 是将企业的所有资 源进行整合管理并提供了通用的功能模块：生产计划管理模块( 主生产计划， 物科需求计划能力需求计划，控制和制造标准) 、流通管理模块( 分销，采 购，库存) 、辅助管理模块( 财会管理模块，入力资源管理模块) 。 1 。3 供应商与购买商合作方法的研究综述 1 3 1 确定性环境下合作方法的研究 供应链合作区别于一般意义下的合作( 片面地对采购或分销等进行优 化) 。供应链下的合作，把从原材料购买、生产组装到最后的分销与零售所涉 及的各个企业环节( 或其中的某几个节点) 联合起来考虑( 虚拟企业) ，对系 统的总费用进行优化，从而减少各节点企业的费用。供应链中供应商与购买上 之间的合作p 引大致可分为三类：完全合作，供应商主导( s u p p l i e r d o m i n a n t ) 和购买商主导( b u y e r d o m i n a n t ) 。 其中，完全合作是一种理想式的合作方式，它以整个供应链系统的总费用 最优为目标。供应与购买过程中，共同对库存补给、批量和运输等进行决策， 供应商和购买商在合作中处于平等的地位，以系统总利润最大或总费用最小为 目标，供应链中各成员的利益不损失为约束，进行优化【2 2 一, 4 5 , 5 1 , 5 4 。完全合 作有许多早期的工作，如联合经济批量( 2 , 2 7 1 等。适合于单个公司的情况。完全 合作是从宏观上，对供应链系统总利益进行优化，达到系统总利润最优的目的。 然而实际商业活动中，由于各节点企业处于不同的地理位置和复杂的商业环境 中，合作中常存在需求不确定和信息不对称等不确定因素，难以实现这种完全 意义上的合作。供应商主导策略【1 3 , 3 7 , 6 3 是指供应商处于合作的主导地位。基本 思想如s t a e k e l b e r g 博奕1 4 2 1 ，即s u p p l i e r 作为领导，制定价格或数量等燕略， b u y e r 作为随从，方面遵从s u p p l i e r 的决定。另一方面制定策略对自己的利 益进行最优化，在保证购买商的利益不受损失的前提下，以供应商的费用最小 为目标。与此相对应的是购买商主导策略 8 , 9 , 1 0 , 3 8 , 4 6 】购买商处于合作中的主导 地位，在保证供应商的利益不损失的前提下以购买商的费用最小为目标。一般 s c m 中的分销管理环节采用供应商主导策略，而采购管理中常采用购买商主 导策略。 本文针对供应商作为生产商生产一种产品供应给一个或多个异构购买商 的情况1 4 9 】。采用供应商主导方式的集成供应链合作集成供应链即把供应 尔北大学硕士学位论文第一章绪论 商、制造商、分销商、零售商等在一条网链上的所有环节都联系起来并进行优 化，其实质在于企业与其相关企业形成融会贯通的网络整体，对市场进行快速 反应。供应链的集成，其实就是将上、下游的企业有机地连在一起，形成同步 的网络体系，使企业与其上、下游之间建立有形或无形的联系，对市场需求作 出快速反映。 随着j i t 方法的成功实施，供应链管理中供应商和购买商之间的合作 ( s u p p l i e r - b u y e rc o o r d i n a t i o n - - - - s b c ) 对于库存管理尤其重要。s b c 常应用 在s c m 的采购阶段和分销阶段。集成的供应商和购买商之间的合作( i n t e g r a t e d s u p p l i e r - b u y e rc o o r d i n a t i o n - - - - i s b c ) 是供应商和购买商合作中的典范，i s b c 使系统总运作费用明显减少，利润显著增加。合作后往往使一方 ( s u p p l i e r b u y e r ) 的费用大大减少，而另一方没有明显变化。为达到双赢的 目的，常采用一些激励机制分享合作带来的利益，主要包括按比例均分f ”1 、 拆分批量1 4 5 2 s 和价格折扣等。按比例均分的基本思想是；按照供应商和购买 商合作前各自在费用中所占总费用的比例分配合作带来的利益。 拆分批量1 4 j 是指为减少购买商的平均库存和峰值库存，把一个订货批量分 成几次运送，综合考虑双方的定单处理费、库存保管费以及运费等多个因素来 优化系统的总费用。其中，每次运送量( d e l i v e r yq u a n t i t y & s h i p m e n t ) 的确 定是个研究的热点。b a n e r j e e ( 1 9 8 6 ) 1 3 考虑供应商作为生产商，研究了批对批 ( 1 0 t f o r - l o t ) 的运输策略。g o y a ( 1 9 8 7 ) 2 1 l 和l u ( 1 9 9 5 ) 1 3 4 扩展了 b a n e r j e e ( 1 9 8 6 ) 2 j 的模型，把一个订货批量分成多次等量运送。g o y a l ( 1 9 9 5 ) 2 3 1 建议每次运送量不一定相等，只要购买商的库存被用光，马上运送且运送 量等于那一点的生产商处的现有库存量，定义第i 次运送量等于 ( f i r s ts h i p m e n ts 垃e ) x ( 生产率，需求率) 。h i l l ( 1 9 9 7 ) 4 5 l 把后继运送量的 增长率一般化。所建模型使系统总费用最优，但因为每次运送量极其不稳定而 不易于实践。s v i s w a n a t h a n ( 1 9 9 8 ) l 5 4 j 提出两种方法：i d q ( i d e n t i c a ld e l i v e r y q u a n t i t y ) 和d w p ( d e l i v e r w h a ti sp r o d u c e d ) 。前者令每次的运送量都相等： 后者则把供应商的现有库存作为后继运送量。并得出结论：在不同的费用参数 情况下两种方法各有优势。r o g e rm h i l l ( 1 9 9 9 ) t 4 4 】综合考虑了g o y a l ( 1 9 9 5 ) l 2 3 1 的思想和等量运送策略，开发一个更实用的模型。k d i ep ，a 1 - k h a t e e bf 和 m i l l e rp a ( 2 0 0 3 ) 【2 8 】迸一步研究了拆分批量，把每次的运送量口作为一个决 策变量，令购买商的订货批量等于w 供应商的生产批量等于朋g ，建立模型 并求解得到最优生产批量和订货批量。拆分批量策略可以减少购买商的库存保 管费但增加了多次运送带来的费用，因此适用于购买商库存保管费用高而运送 7 东北大学硕士学位论文第一章绪论 费用低的供应链合作情况。 价格折扣是一种有效的激励机制6 , 2 5 , 3 8 , 4 2 。在i s b c 模型中，供应商为了 吸引购买商一次购买更多的商品，往往规定对于购买数量超过某一数量标准时 给予价格上的优惠，这个事先规定的数量标准成为折扣点。确定性环境下，经 济订货批量( e o q ) 和经济生产批量( e p s ) 分别使购买商和供应商的费用最 优，然而各自的最优批量却难以被对方接受。价格折扣可以缓解这个矛盾，对 于购买商来说虽然增加订货批量会带来更多的库存保管费，但单位价格折扣降 低了购买成本，当损失大于收益时购买商的总费用减少；对于供应商来说订货 批量增大则生产批量周期变大，单位时间的生产装设费相应减少。也就是说， 在供应商的生产装设费用高，购买商高频率、小批量订货的情况下采用价格折 扣激励会收到明显的效果。 价格折扣是i s b c 中的研究热点，本论文亦采用折扣策略研究了i s b c 问 题。目前，已经有许多文献研究了供应商的价格折扣策略。m o n a h a n ( 1 9 8 4 ) p 叫 针对单供应商单购买商的批对批( 1 0 tf o rl o t ) 生产与购买方式，为供应商开 发了一个最优数量折扣计划，但其没有考虑供应商的库存保管费，局限于供应 商不是生产商的情况。b a n e r j e e ( 1 9 8 6 ) 口】引入了供应商的库存保管费，使模型 一般化，给出了详细的联合批量模型和最优价格折扣。但针对供应链系统中， 供应商( 生产商) 作为主导企业其生产装设费用大、库存保管费用小，而购买 商小批量、高频率订购的情况，批对批的生产与购买方式便露出了弊端，会造 成年装设费用很大。为解决这一问题，g o y a l ( 1 9 8 7 ) 1 2 i j 把批对批( 1 0 t f o r - l o t ) 的方式扩展到一次生产满足多次订货的生产与购买方式，但其中暗含条件：生 产商作为供应商，在第一次发货前已经生产完整个生产批量，即生产期间不发 货。l u ( 1 9 9 5 ) t m l 松弛了这一约束，允许生产期问订货。以上研究都局限于单购 买商或多个同类购买商的折扣合作，这种情况下，供应商设计一个断点就最大 化自身的折扣利益( r o s e n b l a t t & l e e ( 1 9 8 5 ) t 4 7 1 ，l e e r o s e n b l a t t ( 1 9 8 6 ) 1 3 1 1 ， o o y a l ( 1 9 8 7 ) 1 2 1 l ，l u ( 1 9 9 5 ) t 3 4 1 ) ，然而实际生产中供应商往往把产品供应 给多个不同的顾客，贿买商【4 9 ，6 4 1 ，为此一些文献开始研究研究多断点数量折扣 策略。近来w a n g & w u ( 2 0 0 0 ) t 4 。1 和w a n g ( 2 0 0 2 ) 【4 2 1 设计了离散的数量折扣计 划，发现折扣前经济订货批量( e o q ) 越大的购买商在折扣合作中收益越多t 因此会积极参与折扣合作。但其中没有详细描述复杂的供应商库存表达式，这 项研究正是本论文的贡献之一。 8 东北大学硕士学位论文第一章绪论 1 3 2 非确定性环境下合作方法的研究 供应链合作中往往存在不确定因素，例如随机的需求量、数据的非精确 性、语言的含糊性等等。并且购买商为了维护自身的利益往往不愿意完全公开 自己的各项费用参数( 单位库存保管费，订货费等) ，也就是说供应双方签合 同之前供应商不完全知道购买商的费用参数，即信息不对称( a s y m m e t r i c i n f o r m a t i o n a i ) 。在供应链合作环境下，往往是多个不同的公司分布于在不 同的地点。当购买商的费用参数保密时，不可能达到f i ( f u l li n f o r m a t i o n ) 情 况下的最优解。在理论上存在两种熟知的不确定性：随机不确定性( s t o c h a s t i c u n c e r t a i n t y ) 和模糊性( f u z z i n e s s ) 。基于不确定环境的研究主要包括随机规划方 法【1 , 7 , 18 , 4 0 和模糊优化方法【2 9 1 。随机非确定性的特点是信息的描述是清晰的， 但非确定性以频率形式表现，常用基于概率理论的随机优化方法求解。尽管随 机模型能够较好地处理一些非确定性参数，但局限于已知参数的分布函数情 况，特别是具有某种频率特性的非确定性。当无法预测参数的概率分布函数， 特别是没有清晰界限的信息时，基于精确数学理论的优化方法和基于概率的随 机优化方法都不能准确地描述这类问题。起源于5 0 年代并得到很快发展的模 糊集理论和基于模糊集理论的模糊优化方法 2 9 3 3 , 5 5 , 5 9 , 6 0 提供了处理这类不确 定问题的有效方法和技术。 模糊建模是指从模糊信息的描述到建立一个适当的数学模型的过程。模 糊优化是指模糊模型的求解过程。从建立模糊优化模型( 模糊建模) 到求解模 糊优化模型( 模糊优化) 归结为如下几个环节：分析问题中涉及的模糊信息； 采用适当的方式( 隶属函数等) 描述模糊信息；建立模糊优化模型；转化为清 晰的优化模型：求解清晰后的优化模型。其中前三步属于模糊建模阶段，后两 步属于模糊优化阶段。 在有模糊需求量的情况下如果购买商依然按照确定环境的参数选择某一 个折扣断点增加批量，则会出现以下两种情况：若市场需求加强，即需求率偏 高，则购买商既可以增大营业利润又可以得到折扣带来的利益，从而大大收益； 而当市场需求减弱时需求率相对较低，则导致购买商商品积压，平均库存水 平增高相应的库存费用变大，当折扣带来的利益小于增加的库存费用时，购买 商利益损失。也就是说购买商完全承担了市场变化带来的风险。考虑到需求不 确定造成的风险购买商不会积极参与折扣合作。基于这个原因针对不确定 性环境中的合作，为了分担需求不确定给购买商带来的风险，本章借助模糊建 模和机会约束规划技术。提出具有模糊需求量和模糊费用参数的批量与定价联 q 东北人学硕士学位论文 第一章绪论 合决策模型。 1 3 3 我国的研究情况。 自9 0 年代后期我国8 6 3 计划和国家自然科学基金相继立项支持供应链管 理特别是敏捷供需链管理及系统的研究工作，主要从建模和系统的角度研究 ( 马士华2 0 0 0 3 引，胡幼华2 0 0 3 25 1 ，唐加福5 4 , 5 5 , 5 6 , 5 7 , 5 8 等) 。就供应链集成计划 和优化方法来说，研究工作相对薄弱处于初级研究阶段。 1 4 研究目标与研究内容 1 4 。1 研究目标 本学位论文的研究目标是指在系统地总结现有供应商与购买商合作方法 的基础上，建立不同供应链环境和模式下供应商与购买商的批量确定和折扣定 价联合决策方法 1 4 2 研究内容 本学位论文针对不同供应链模式和环境下集成供应商购买商的合作 ( i s b c ) 问题，在文献综述的基础上探讨了批量确定与折扣定价联合决策方 法，分别建立模型并设计算法仿真。主要内容包括： ( 1 ) 供应商与购买商合作方法的综述性研究： ( 2 ) 研究确定性环境下单供应商一单购买商( s s s b ) 的供应链系统中的批 量确定与折扣定价联合决策，建立模型m o d e ll ： ( 3 ) 为适应商业环境的需要，在m o d e l 】的基础上扩展到多异构购买商合 作情况，包括批对批生产与购买方式下的建模和i 对n 生产与购买方式下的 建模。分析问题的特点设计供应商库存表达式的算法，建立非线性规划模型 ( m o d e l2 ) 和混合整数规划模型( m o d e l3 ) 并采用二次折扣进一步分享利益 达到双赢： ( 4 ) 研究了不确定性环境下供应商与购买商的合作问题，并借助模糊机会 约束规划技术建立模糊模型m o d d6 和m o d d7 ； ( 5 ) 根据模型特点分别借助m a t l a b 软件和设计遗传算法对各个模型进 i o 东北人学硕士学位论文第一章绪论 行仿真研究。 1 5 研究的技术路线与方法 本研究工作采用系统工程的思想和方法。如图1 4 所示，首先通过调研等 途径，了解供应链与库存管理在实际企业生产运作管理中的作用以及基本的供 应链和库存管理方法。然后在查阅国内外文献的基础上，对供应商与购买商的 合作方法、供应链与库存管理、订货批量计划方法、折扣定价策略、模糊优化 理论与方法、遗传算法的研究等进行综述和分析；在此基础上，围绕问题，建 立数学模型，分析模型的特点，寻求最恰当的算法并实现这种算法，再反复多 次仿真，通过仿真分析得出结果。 l对国内外供应商与购买商合作方法的相关文献综述 l i 研究确定性环境下单供应商一单购买商合作中的批量与定价联合决策问 ! 题，分析库存结构，建立m o d e l1 ；采用二次折扣策略达到双赢 1 研究确定性环境下单供应商一多异构购买商合作的问题。包括批对批生产 与购买方式下的建模和1 对n 生产与购买方式下的建模：采用二次折扣策 略进一步分享利益，达到双赢 l 研究不确定环境下的批量与定价联合决策，建立模糊机会约束规划模型 l算法研究设计遗传算法对各个模型仿真 图i 4 本文的技术研究路线 f i g i 4t h e r e s e a r c hr o u t eo f t h et h e s i s 1 6 主要研究成果 本学位论文的研究成果主要包括如下几个方面： ( 1 ) 建立确定性环境下单供应商单购买商合作模式中的批量与定价联合 东北大学硕士学位论文第一章绪论 决策模型m o d e ll ：为达到双赢，提出二次折扣策略，进一步分配合作带来的 利益：借用m a t l a b 工具对m o d e ll 仿真。 ( 2 ) 建立确定性环境下单供应商多异样构购买商合作模式中的批量与定 价联合决策模型m o d e l2 和m o d e l3 ，对应不同的生产与购买方式：采用二次 折扣策略，达到双赢。 ( 3 ) 建立模糊环境下单供应商多异构购买商合作模式中的批量与定价联 合决策模型m o d e l4 ，并采用模糊机会约束规划技术建立m o d e l5 ，清晰化处 理后转化成确定性模型m o d e l6 和m o d e l7 。问题中的模糊因素来源于两方面： 一方面市场上的需求不确定；另一方面系统存在信息不对称，也就是说供应商 不完全了解各个购买商的库存费用参数。这些模糊因素反应到模型中即为模糊 的需求率和模糊的单位库存保管费。 ( 4 ) 算法研究，仿真第三章的m o d e l2 和m o d e l3 与第四章的m o d e l6 和 m o d e l7 。根据以上模型的特点，设计遗传算法仿真并对仿真结果比较分析。 1 2 东北大学硕士学位论文 第二章s s s b 合作的批量与定价联合决策 第二章单供应商单购买商合作的批量与 2 _ 1 引言 定价联合决策 随着经济全球化，企业间的竞争越来越激烈，供应链合作( s u p p l yc h a i n c o o p e r a t i o n ) 日趋必然。本章重点研究了确定性环境下单供应商一单购买商 ( s s s b ) 的供应链系统中供应商居主导地位时的批量与定价联合决策问题。 针对供应链系统中供应商的装设费用大、库存保管费用小，购买商小批量、高 频率订购的特点，分析了l 对n 的生产与购买方式( 其中n 为正整数，即一 次生产批量能满足n 次订货) 。集成供应商购买商合作( i s b c ) 往往使供应 商利润大大增加，但购买商没有明显增益，甚至可能减少。合作的目的是双赢， 单方受益的合作是不现实，不可行的，因此要达到双方费用都减少的目的必 须按照一定的分配机制分享利益。许多文献给出了不同的分享机制，包括按比 例均分、价格折扣和拆分批量等，其中价格折扣是一种有效的激励机制。目前， 对集成供应商与购买商合作的研究，包括单购买商t 2 和多异构购买商 4 1 , 4 2 , 4 9 情况，大都是关于批对批( 1 0 t f o r - l o t ) 的生产与购买方式。然而当供