（系统工程专业论文）模糊环境下的供应链优化与契约机制设计.pdf

模糊环境下的供应链优化与契约机制设计 r e s e a r c ho ns u p p l yc h a i no p t i m i z a t i o na n d c o n t r a c t sd e s i g ni nf u z z ye n v i r o n m e n t s 一级学科：控制科学与工程 学科专业：系统工程 作者姓名：王俊艳 指导教师：唐万生教授 天津大学研究生院 二零零八年五月 摘要 本文研究了模糊环境下的供应链的优化与与契约机制设计问题，内容主要包 括模糊环境下的供应商选择问题、模糊需求下的多厂商动态生产博弈问题以及模 糊需求下的收入共享契约及在供应链装配系统中应用、单期和长期两种情形下的 供应链交易契约具体研究内容如下： 本文研究了模糊环境下的供应商选择问题，建立了供应商选择的模糊期望 值规划模型( e v m ) 和模糊机会约束规划模型( c c p ) ，应用模糊模拟技术计算了 模糊变量的期望值，并设计了基于模糊模拟的遗传算法求解所建立的e v m 和 c c p 模型 本文研究了模糊需求下的两个厂商生产博弈问题，并推广到多个厂商的情 况，建立了多厂商动态生产博弈模型，定义了该博弈模型的期望n a s h 均衡解， 并证明了n a s h 均衡解的存在性 本文研究了线性和非线性两种不同模糊需求下的收入共享契约针对不同类 型的模糊需求，分别求解了分散决策和集中决策两种情况下的最优零售价格和最 优产量，并比较了分散决策和集中决策下的最优零售价格和最优产量，得出收入 共享契约在非线性需求下的分散决策和集中决策两种情况下最优产量相同的结 论 本文将收入共享契约应用于模糊需求下、由有一个装配商和多个制造商组成 的供应链装配系统中，分别对集中和分散两种决策情形下的装配系统进行了协 调，分析了收入共享契约在集中和分散决策两种情况下的性质，所得结论表明了 收入共享契约对供应链装配系统协调的有效性 本文研究了模糊需求下非单个时期的供应链交易契约，并将长期交易契约下 供应链各成员及整体供应链的绩效与单期交易契约下的绩效进行了比较，得出供 应链成员间采用长期交易契约能有效提高供应链效率及各成员的绩效的结论 关键词： 供应链优化；供应链契约；博弈；协调；模糊变量 a b s t r a c t t h ed i s s e r t a t i o nd o e ss o m er e s e a r c hm a r l yo ns u p p l yc h a i no p t i m a t i o na n d c o n t r a c t sd e s i g ni nf u z z ye n v r i o n m e n t si n c l u d i n gv e n d e rs e l e c t i o np r o b l e mi n f u z z ye n v i r o n m e n t s ，m u l t i - f i r mp r o d u c t i o ng a m ew i t hf u z z yd e m a n da n ds u p p l y c h a i nc o n t r a c ti n c l u d i n gr e v e n u e - s h a r i n gc o n t r a c ta n di t sa p p l i c a t i o ni na s s e m b l y s y s t e m s ，a n dt h ec o m p a r i s o nw i t ho n e - p e r i o dc o n t r a c ta n dl o n g - t e r mc o n t r a c t ， r e s p e c t i v e l y t h ed e t a i l e dc o n t e n ta r ea st h ef o l l o w i n g s a f u z z ye x p e c t e dv a l u em o d e la n daf u z z yc h a n c e - c o n s t r a i n e dp r o g r a m m i n g f o rv e n d o rs e l e c t i o np r o b l e ma r ep r o p o s e d t h et w om o d e l sa r ea b l et os o l v e v e n d o rs e l e c t i o np r o b l e mw i t hf u z z yp a r a m e t e r sm o r et h o r o u g h l y ag e n e t i c a l g o r i t h mb a s e do nf u z z ys i m u l a t i o ni sd e s i g n e dt os o l v et h em o d e l sw h i c hi s p r o v e dt ob ee f f e c t i v ea n df e a s i b l et os o l v et h ep r o p o s e dn u m e r i c a le x a m p l e s d y n a m i c a lp r o d u c t i o ng a m em o d e l sb e t w e e nt w of i r m sm o r et h a nt w of i r m s i ss t u d i e d t h em a r k e td e m a n di sc h a r a c t e r i z e da saf u z z yv a r i a b l ei ng a m em o d e l t h ee x p e c t e dn a s he q u i l i b r i u mi sd e f i n e d t h ee x i s t e n c eo ft h ee x p e c t e dn a s h e q u i l i b r i u mi sp r o v e dt o o f i n a l l y , n u m e r i c a le x a m p l e sa r eg i v e nt oi l l u s t r a t et h e r a t i o n a l i t ya n dp r a c t i c a l i t yo ft h ep r o p o s e dg a m em o d e l s r e v e n u e - s h a r i n gc o n t r a c ti nas u p p l yc h a i nw i t ht w ok i n d so ff u z z yd e m a n d ： f u z z yl i n e a ra n df u z z yn o n - l i n e a rf u n c t i o nw h i c hd e p e n do nt h er e t a i l e r ss e l l i n g p r i c ei sa d d r e s s e d b o t hi nt h ef u z z yl i n e rd e m a n dc a s ea n dt h ef u z z yn o n l i n e a r d e m a n d ，t h eo p t i m a lp r i c ea n do p t i m a lq u a n t i t ya r eo b t a i n e d t h ec o n c l u d e i st h a tt h eo p t i m a l q u a n t i t yi nd e c e n t r a l i z e dd e c i s i o ns e t t i n gi se q u a lt ot h eo n e w h e nt h ed e m a n di sf u z z ys o - p r i c e - e l a s t i c r e v e n u e - s h a r i n gc o n t r a c ti sa p p l i e dt ot h ea s s e m b l ys y s t e mi ns u p p l yc h a i n t h ed i s s e r t a t i o nc o m p a r e st h er e v e n u e - s h a r i n gc o n t r a c ti nd e c e n t r a l i z e ds e t t i n g l e a d e db yt h ea s s e m b l e rw i t ht h ec e n t r a l i z e ds e t t i n gt h a ta l lt h em e m b e r si nt h e a s s e m b l ys y s t e m sm a k ed e c i s i o nt o g e t h e r s o m ep r o p e r t i e so ft h ec o n t r a c ta r e a n a l y z e da n dt h ep r a c t i c a l i t yi so b v i o u sf o ra s s e m b l ym a n a g e m e n ti nas u p p l y c h a i nw i t hf u z z yd e m a n d t h ed i s s e r t a t i o nc h a r a c t e r i z e st h eu n c e r t a i nm a r k e td e m a n da sf u z z yv a r i a b l e 1 1 a n dp r o p o s e dt w oc o n t r a c t s ：o n e - p e r i o ds t a t i cc o n t r a c ta n dl o n g - t e r md y n a m i c c o n t r a c tt oc o o r d i n a t et h et w om e m b e r s ( s u p p l i e ra n d r e t a i l e r ) i ns u p p l yc h a i n t h ee f f e c t i v e n e s so ft h et w oc o n t r a c t si sc o m p a r e d c o n c l u s i o ni n d i c a t e sl o n g - t e r mc o n t r a c ti n c r e a s e st h ep r o f i tp o t e n t i a lo fb o t ht h et o t a ls u p p l yc h a i na n d e a c hm e m b e ri nt h e s u p p l yc h a i n k e y w o r d s ：s u p p l yc h a i no p t i m i z a t i o n ；s u p p l yc h a i nc o n t r a c t s ；g a m e ；c o o r d i - n a t i o n ；f u z z yv a r i a b l e 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他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 学位论文作者签名劲袈孕乞 签字日期：薄万月佰 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定 特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名： 己纰 导师签名： 签字日期：办舞6 月日签字日耐彩月佰 1 1 选题的背景和意义 第一章绪论 2 0 世纪9 0 年代以来，供应链管理已经成为现代企业的重要管理模式，也是 管理学界的一个热点研究领域现实中的供应链多是由利益相对独立的多个企业 通过联盟或合作关系组成的分散式供应链，系统联合最优的决策对各个成员来说 往往不是最优的，当供应链的各成员都试图最优化自己的利润，供应链整体的利 润将不可避免的受到损害，出现所谓“双重边际化”【础】双重边际化是指这样一 种现象，考虑供应商和订货商关系，当供应商以高于其单位成本的批发价把产品 出售给订货商时，相对于整个供应链而言，订货商的成本结构发生了扭曲，即订 货商的边际成本将高于供应链实际的边际成本，由于订货商是独立决策的，结果 导致订货商的零售价格高于供应链的最优零售价格或订货商的库存量低于供应 链的最优库存量，从而使得供应链的收益低于最佳收益双重边际化并不是企业 蓄意进行的一种行为，而是供应链中一种内在的结构性问题双重边际化是供应 链效率降低的一个最为根本的原因之一如何弱化双重边际化效应，使供应链上 的企业风险共担、利益共享，提高供应链的核心竞争力是供应链研究的核心 另外，随着全球经济一体化和信息技术的飞速发展，企业为了适应瞬息多变 的市场需求，越来越强调自身的核心能力，对非核心资源则主要从外界供应商采 购获得因此，供应商选择就成为供应链管理决策中的一项重要内容合理地选 择供应商将带来供应链成本的降低，供应链响应速度和效率的提高，以及产品服 务质量的提高，进而快速和低价地满足客户需求然而供应商的选择过程却不是 那么简单，因为在众多的供应商中不仅要选择合适的供应商数量，而且还要对不 同的供应商的采购配额进行决策在供应商的选择过程中，所采购产品或原料的 价格和质量是通常要考虑的两个重要因素这是因为采购成本和采购质量直接会 影响到企业的生产成本和产品质量所以说供应商的选择成功与否直接会影响到 企业的竞争能力，毕竟采购费用占据企业的财务支出的较大的比重，采购的产品 的质量直接影响到销售情况所以直接影响财务支出和销售收入的供应商选择， 在实践中，越来越受到企业管理者的重视 供应链的优化和契约机制设计问题中存在着大量的客观的或人为的不确定 性，如随机性、模糊性等早期，由于受人类认识水平的发展，再加上科学技术 的不发达，人们虽然能够意识到不确定现象的存在，但是由于缺乏理论支持，同 1 第一章绪论 时受计算技术的限制，只能对一些经过简化以后的模型进行研究，例如，所谓的 确定型优化模型在这些模型中，一般假设参数为常数，而忽略不确定因素的影 响后来，借助于概率论、数理统计等理论与方法，人们主要研究的是在随机情形 下的供应链优化和契约机制设计然而在随机供应链优化和用契约机制对供应链 进行协调模型中，一些不确定的参数被假设为服从某一概率分布的随机变量，这 样处理问题的前提是必须有充足而可信的历史数据作为保证在现实世界中，许 多不确定现象并不能给出其所服从的精确的概率分布对于一些不确定现象，用 于拟合其概率分布的数据是非常有限甚至是一无所知的，此时再利用随机变量描 述就可能会出现偏差本文就是在这种意义下研究了模糊环境下的供应链的优化 和契约机制设计对供应链进行协调的问题 1 2 国内外研究现状 1 2 1 供应链选择问题 刘晓等 1 b t ) j 等对供应商选择方法和模型进行了综述把对供应商问题的研 究分为三个发展阶段：定性方法、定量方法、定性与定量相结合的方法早期的 供应商选择方法采用定性方法，它主要是根据以往的经验和与供应商的关系进行 主观判断由于单一的定性的方法缺少科学依据而较少被后来的采购管理者所采 纳自从e o q 模型提出后，人们开始采用定量方法选择供应商，目标是确定采 购的经济批量以减小成本不久，人们发现影响供应商选择的因素有很多，仅仅 从库存成本的角度选择供应商是远远不够的从此定性和定理结合的方法开始应 用到供应商选择问题中供应商选择方法有多种，主要包括线性规划法、非线性 规划法、模糊规划、多目标规划法、各种智能方法和实践方法 由于线性规划方法简单，又有成熟的软件进行计算，因而在供应商选择问题 的描述中，应用较广g a b a l l a 5 2 】首次将线性规划方法用于供应商选择问题，建 立了混合整数规划模型随后，越来越多的人从事这方面的研究与应用p a n 1 i b 】 通过订单分解的策略选择供应商以增加供应的稳定性，建立了以成本为目标的线 性规划模型，将价格、质量、服务作为约束t u r n e r 1 4 1 j 建立了煤炭采购计划的 线性规划模型，以总成本为目标，以需求、最大或最小订单数量、地理位置为约 束条件，同时考虑数量打折情况 c h a u d h r y 等【趵】研究了多资源网络问题，建 立了混合整数规划模型，以采购总成本为目标，把质量和交货期作为约束，讨论 的全额和超额数量打折情况 b e n d e r 等【1 4 】等人建立了混合整数规划模型，并 2 第一章绪论 以采购、运输、库存成本为目标，以供应商能力和政策为约束，综合考虑了多项 目、多时间段、多产品和数量打折情况r o s e n t h a l 等 1 2 1 】等人研究了不同产 品绑定销售打折情况，建立了以最小化采购成本为目标的混合整数规划模型，考 虑了价格、质量、交货和供应能力作为约束条件w e b e r 和c u r r e n t 1 4 8 】用多目 标线性规划模型进行供应商选择，将价格、质量、交货作为目标，供应商能力、 需求、政策、资金、供应商数量作为约束b u f f a 和j a c k s o n 1 8 】建立了多目标线 性规划模型综合考虑质量、价格、服务和交货情况g h o d s y p o u r 和o b r i e n 5 5 】 用层次分析法( a h p ) 与线性规划相结合的方法选择最好的供应商并优化订单数 量，目标是使总采购价值最大化，将供应能力、质量作为约束 相对于线性模型来讲，非线性模型较少b e n t o n 1 5 l 考虑了多项目、多供 应商、多客户、资源有数量打折情况，并建立了一个供应商选择非线性规划模 型，目标是最小化总采购成本、库存成本和订单，把存储能力和资金作为约束条 件g h o d s y p o u r 和o b r i e n 5 5 】考虑了在供应有限情况下的多资源问题，提出 了一个混合整线性规划模型选择供应商和确定采购数量，目标函数是最小化采 购、存储、运输、订单成本，将资源的供应能力作为约束条件n a r a s i m h a n 和 s t o y n o f i h 上u 6 】建立了非线性的混合整数规划模型，目标是最小运输费用，需求和 供应商供应能力作为约束得出总成本与采购数量和提前期成反比的结论并给出 具体的算法p i r k u l 和a r a s l l l 9 】建立了在约束情况下的多项目非线性模型，目 标是总采购费用、库存搬运费用，订单费用总和最小，并考虑额数量打折情况 k u m a r 等f m 】提出了解决供应商选择问题的模糊目标规划方法 f e n g 等 f 5 0 】使用了模糊决策和a h p 法于供应商选择问题中还有的文献 1 8 2 ，1 8 3 ，1 9 8 使用模糊综合评价法处理供应商选择问题 智能方法是近年来逐渐发展起来的一种很有潜力解决供应商选择问题一种 方法k h o o 等【删】提出用智能软件代理的方法选择供应商c o o k 和c h a n g 3 b 】 提出了案例分析系统制定采购决策，通过积累的大量信息来训练系统的能力，从 而选择出合理的供应商a l b i n o 和g a r a v e l l i 5 】提出了一个基于神经网络( n e u r a l n e t w o r k s ) 的决策支持系统c h o u 3 2 】提出了基于策略联盟的模糊方法的决策 支持系统v o k u r k a 等 1 4 2 开发了一个专家系统来选择供应商 此外，b a r b a r o s o g l u 和y a z g a c 1 2 】把层次分析法( a h p ) 应用到供应商选择 问题中w e b e r 和d e s a i l l 4 9 】使用数据包络法( d e a ) 于供应商选择之中，做为 买卖双方进行谈判议价的工具t a l l u r i l l 2 9 l 根据供应商对目标产品的出价对供 3 第一章绪论 应商进行分类排序，从而提出了买卖双方的博弈模型随后，z h u 上。叫加入了 贸易中关税等多信息特征于t a l l u r i 的模型中从而拓展了此博弈模型 a i s s a o u i 等1 4 】考虑了电子商务环境下的供应商选择问题l e i 等l 以】把随机机会约束规 划模型应用到了供应商选择问题中 s h y u r 和s h i h “a 】运用混合m c d m 模型 作为选择供应商的策略 s u c k y “，】研究了选择供应商的动态策略d c g r a e v e 等搿9 】从成本角度考虑供应商的选择问题 w a n 1 4 4 】考虑的多准则的供应商选 择问题h u a n g 等【】对如何在新产品开发过程中选择供应商合作伙伴建立了 模型t i m m e r m a n 【上j o 】给出了供应商选择的评价模型 1 2 2 供应链契约 p a s t e r n a c k 11 1 5 】最早提出了供应链契约的概念此后，学者们针对供应链契 约开展了大量的研究所谓供应链契约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c a c h o n 2 2 】将供应链契约分 为正式契约和非正式契约，强制执行契约和自愿遵守契约等供应链契约通过改 变供应链有关各方的收益和承担风险的结构，进而影响各方的决策，改变博弈结 果，使博弈得到的均衡解对各方都有利，避免了囚徒困境的发生，达到供应链的 p a r c t o 改进 供应链是一条企业链，通过链中不同企业的采购、制造、组装、分销和零售等 过程，将材料转换成产品并送到最终用户手中，构成以物流为中心的企业网链 供应链企业之间除了通常的买卖关系外，更为重要的是合作关系，即企业之间通 过协商，协调供需关系，以获取更高的整体收益但是，供应链中的企业本质上 仍是各自独立的、利益各不相同的实体它们虽然具有共同的合作基础，但对于 具体如何进行合作则各有思路，双方必须通过反复协商及讨价还价才能达成合作 协议 近年来，大量学者对供应链契约问题进行了研究，研究的内容主要涉及三个 方面：第一方面是讨论给定契约条款下契约参数的确定；第二方面是讨论某种契 约条款对供应链及其成员的绩效的影响以及如何提高系统的运作绩效；第三方面 就是确定需求模式与契约条款之间的关系供应链契约的制定除了与上述协调方 式有关以外，与最终顾客的需求模式也有很大的关联由于价格，提前期、订货 数量是与买卖双方有关的决策变量，是契约中的重要组成，因此，对供应链契约 的研究往往把这些变量作为决策变量实践和理论研究中较为典型的契约协调策 略有如下几种： 4 第一章绪论 ( 1 ) 数量折扣契约【4 l 】( q u a n t i t yd i s c o u n tc o n t r a c t ) 供应商根据零售商订 单数量提供批发价折扣，订单数量越大折扣越多，促使零售商提高订单数量这 种策略是目前应用得最多的一种策略，已有相当多的理论和实践成果，主要是基 于需求的确定性和不确定性进行研究 ( 2 ) 回购契约1 4 b u y - b a c kc o n t r a c t ) ，称为返销它针对需求的不确定性， 允许下游成员以低于批发价的返销价格将剩余订货退售给上游成员，从而达到双 方共担风险的协调目的 ( 3 ) 数量弹性契约【场仉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 ) 数量柔性契约是针 对需求的不确定性，对订货量施加约束使供应链上下游企业共担风险，减少生 产和库存波动，从而提高系统性能主要有最小批量承诺和柔性批量承诺两种形 式该契约广泛用于电子产品和计算机产业的零部件买卖 ( 4 ) 备货契约i 锱】( b a c k u pc o n t r a c t ) 零售商和供应商通过谈判规定契约： 供应商为零售商提供一定的采购柔性，零售商( 采购企业) 承诺在销售旺季采购 一定量的产品，供应商按其承诺数量以一定比例为采购商保留存货，并在销售旺 季到来之前发出其余所有的产品。零售商可以按原始的采购成本采购供应企业保 留的商品并及时得到货物，但要为未采购的部分支付罚金 ( 5 ) 收入共享契约【趵】( r e v e n u c - s h a r i n gc o n t r a c t ) 是指供应链成员在产品 销售周期末，对产品销售收入进行合理分配，共担市场风险，改进供应链运作绩 效的一种协调方式在收入共享契约中，零售商将一定比例的销售收入交付供应 商，以获得较低的批发价格，但是在销售期末零售商然后再分配给供应商一部分 销售收入 对协调供应链来说，不同的契约具有不同的目的和作用，也各有其不足同 一个功能也可以由不同的契约来实现 j e u l a n d 和s h u g a n ? r 4 】早在19 8 3 年就发现回购政策可以实现供应商和零售 商之间的协调，遗憾的是他们没有建立相应的契约模型p a d m a n a b h a n 1 1 4 】首 次对回购契约协作的动因进行了研究，发现供应商之所以采用回购契约是因为他 们担心零售商会在销售季节过后对剩余的产品进行打折销售，从而对供应商的产 品品牌造成损害，这在高档品牌的销售过程中尤为常见，另外有些供应商则是为 了重新协调零售商之间的库存量t a g a r a s 和c o h e n 1 2 8 、a n u p i n d i 等【7 也分 别对此进行了研究p a d m a n a b h a n l 1 1 4 】研究了供应商为了控制零售商之间的 过度竞争而采用回购策略的情况，发现供应商的收益因此而得到增加但是在需 5 第一章绪论 求固定的情况下，回购政策则会导致零售商的订购量非理性此外，t a y l o r i 矧 对市场需求与零售商的努力相关情况下的回购契约进行了研究，发现通过与回馈 策略的结合，可以实现供应链的协调 e p p e n 和i y e r l 4 8 】在数量弹性契约的基础上建立了补偿协议模型a n u p i n d i 等【，】将数量弹性契约扩展到零售商动态订购的情况，零售商首先承诺最小订购 量，对于超出承诺量的产品，需支付较高的批发价格，从而降低零售商和供应商 的边际成本t s a y 和l o v e j o y 1 3 9 则将数量弹性契约扩展到了多需求阶段、多 库存地点、延迟交货和需求更新的情况，发现单阶段中因随机需求而导致的期望 收益减少在多阶段供应链中可以得到一定的改善p l a m b e c k 和t a l o r “u 】将数 量弹性契约结构扩展到了多零售商的情况，通过契约协调零售商之间的订货量， 从而提高供应链的绩效 m o r t i m e r 1 0 5 】对收入共享契约提高供应链利润进行了较详细的研究，经比 较某供应链采用收入共享契约和不采用收入共享契约两种情况下产生的利润发 现，采用收入共享契约可以使供应链提高7 的利润d a n a 和s p i e r 蹦j 研究 了完全竞争下的零售市场下的音像出租行业的收入共享，指出收入共享能够协调 具有多个完全竞争零售商的供应链p a s t e r n a c k 儿】研究了具有单个零售商的 报童问题，在该问题中零售商可以对所采购产品的一部分使用批发价格契约另一 部分采用收入共享契约，从而比较了收入共享契约的适用性和优越性g e r c h a k 等【b 翻考虑了一个v i d e o 零售商的决策问题，该零售商不仅要决策购买多少数量 的v i d e o 而且还要决策持有多长时间为了解决这个决策问题，零售商和其供应 商之间的交易采用收入共享契约对供应链进行协调，使其风险得到分担并和供应 商进行了收入的分配 w a n g 等l 上4 ，】研究了具有收入共享的委托契约，探讨了 系统参数对供应链渠道绩效的影响 g e r c h a k 和w a n g b 4 】比较了装配系统下的 收入共享契约和批发价格契约对供应链的绩效的影响，研究了装配系统采用收入 共享激励多个零部件供应商确定生产数量的问题，得出了均衡的收入共享分配和 生产数量g u r n a n i b l ，b 4 】用随机变量刻画供应链中的需求，研究了随机需求 环境下的收入共享契约以实现供应链协调g i a n n o c c a r o 和p o n t r a n d o l f o 】研 究了具有固定零售价格的三阶段供应链收入共享契约协调问题，分析了契约参数 对供应链成员利益分配的影响c h a u h a n 引】分析了收入共享契约下的供应链 中的伙伴关系邱若臻和黄小原【蝤子】研究了委托销售条件下的供应链收入共享 契约协调问题，综合考虑了产品残值收益和缺货损失情况，建立了以零售商为主 6 第一章绪论 方、供应商为从方的s t a c k e l b c r g 主从对策模型，分析了委托销售下分散供应链 决策同集中供应链决策的关系，探讨了系统参数对供应链及其成员利润的影响 随着市场需求多样化和个性化的发展，对企业生产方式提出了越来越高的要 求，各种先进的生产管理方式也随之诞生，敏捷制造、虚拟制造、并行工程以及 成组技术等，都是为了满足市场竞争对企业的要求在过去的十年中随着商业竞 争的加剧，制造业发展迅速 1 t j 2 】很多专家学者投入到制造业中的有关装配系统 的研究之中其中，a b r a h a m 等1 1 】对随机需求下批量生产的两阶段装配系统进 行了研究 g c r c h a k 和w a n g b 4 】研究了随机环境下的装配系统，并比较了在批 发价格契约和收入共享契约下的装配系统的协调问题g u r n a n i 和g e r c h a k l t ) 2 】 考虑了一个分散决策的装配系统，其中供应商根据自己成本和回报结构选择产 量，而装配公司在供应商做出决策之后选择订货量优化自己的利润z h a n g 上。硐 研究了两层装配系统并探讨了分散供应链管理中的若干问题z o u 等l i o 苎 研究 了随机需求下的两阶段装配系统中的供应契约 供应链协调是供应链管理的主要组成部分，国内也有很多文献对供应链契 约进行了研究齐二石等【蟛，】通过分析集成化供应链管理环境下供应商选择过 程，给出了选择指标体系及选择步骤在此基础上，建立了“横向”集成型企业 供应商选择的模糊综合评价选择模型应用此模型可对选择最满意的供应商做出 相应的决策 曹宗宏等【上，u 】研究了随机需求下供应链协调优化模型考虑了由一个供应 商和多个零售商构成的两级供应链系统，在随机需求下，通过共同补给期进行协 调的问题作为s t a c k c l b e r g 博弈的领导者，供应商给出共同补给期策略，零售商 作为跟随者以最优库存策略响应，建立了确定共同补给期和相应价格折扣模型 通过数值实例对该模型进行分析，得出s t a c k c l b c r g 均衡解，达到p a r e t o 最优 葛静燕等【上，4 】研究了基于博弈论的闭环供应链协调问题考虑了企业从投入资 金到产品的回收再造中形成的生产一分销零售一回收一再生产的供应链模式即 为闭环供应在此基础上提出了一个简单的协调机制用来协调分散决策下的闭环 供应链，以提高系统效率 郭琼等i a 】进行了基于电子与契约市场的供应链协作的研究通过期权机 制，建立了电子市场与传统契约市场共存下的供应链各决策主体的决策模型，供 应商通过设定合理的契约参数，增强其产品在电子市场的竞争力，在契约市场获 得相应的收益，同时激励零售商的产品购买量为最优，以实现供应链的协调，并 7 第一章绪论 求得了均衡状况下供应链的最优价格、产能和购买决策，最后，对上述各决策模型 的影响因素进行了敏感性分析，进一步验证了结论的有效性赵道致等 1 9 6 ，1 9 7 对d o w n s i d e _ r i s k 控制下的供应链合作契约以及应链系统的部分合作博弈进行 了研究国内关于利用契约机制对供应链进行协调研究的文献还有很多，可参见 1 7 1 ，1 7 3 ，1 7 6 ，1 7 7 ，1 7 8 ，1 7 9 ，1 8 1 ，1 8 4 ，1 8 5 ，1 8 9 ，1 9 1 ，1 9 2 ，1 9 3 ，1 9 4 ，1 9 5 ，1 9 9 ，2 0 0 1 2 3 模糊理论 自从z a d e h1 1 6 0 提出模糊集理论以来，很多研究人员对其进行了深入的 研究和发展，如d u b o i s 和p r a d e 【43 1 ，k l i r 【8 1 1 ，y a z e n i n 1 5 8 ，n a h m i a sf 1 0 7 ， s a k a w a1 1 2 3 ，z a d e h 1 6 1 ，这些成果的出现为不确定性决策提供了强有力的工 具不同于传统的模糊集理论，l i u 和l i u 9 5 】给出了模糊事件的可信性测度的 定义，基于可信性测度使用c h o q u e t 积分提出了模糊变量期望值的概念，设计 了模糊模拟技术估计一般模糊变量的期望值，建立了一系列模糊规划的期望值模 型为了求解这些模型，提出了集成模糊模拟、神经网络和遗传算法的混合智能 算法l i u 9 4 提出了模糊环境下机会约束规划模型，同时扩展了不确定环境、 事件、机会函数等的概念，然后设计了基于模糊模拟的遗传算法求解这些模型 l i u 和1 w a m u r a 9 8 】提出了模糊机会约束规划模型，给出了某些情况下的清晰等 价类，并提出了基于模糊模拟的遗传算法用于求解那些难以转化成清晰等价类的 机会约束规划模型 1 3 本文的主要工作和创新点 1 3 1 本文的主要工作 本文在查阅大量文献的基础上，比较和分析了已有的供应链管理中关于供应 链优化和契约机制设计的建模和求解方法；应用博弈论及最新的可信性理论【w 】 对模糊环境下的供应链优化与契约机制设计问题进行了深入的研究，针对已有的 模型中存在的问题，提出了一些更接近于实际的供应链优化模型与契约机制本 文共分为七章 第一章，分析了论文选题的依据和研究的意义，并对供应链中供应商选择问 题、契约机制设计以及不确定理论的国内外研究现状作了简要的介绍 第二章，介绍了本文所涉及的有关可信性理论的基础知识，包括可信性空 间，模糊变量，模糊规划模型以及模糊模拟的基础知识 8 第一章绪论 第三章，研究了模糊环境下的供应商选择问题，建立了供应商选择的模糊期 望值规划模型( e v m ) 和模糊机会约束模型( c c p ) ，应用模糊模拟技术计算模糊 变量的期望值，并设计了基于模糊模拟的遗传算法求解e v m 和c c p 模型 第四章，研究了模糊需求下的两个厂商的动态生产博弈，并推广到多个厂商 的情况，建立了多厂商动态博弈模型给出了该博弈模型的期望n a s h 均衡解的 定义，并证明了n a s h 均衡解的存在性， 第五章，研究了线性和非线性两种不同模糊需求下的收入共享契约针对不 同类型的模糊需求，分别求解了分散决策和集中决策两种情况下的最优零售价格 和最优产量，并比较了分散决策和集中决策下的最有零售价格和最有产量，得出 收入共享契约在非线性需求下的分散决策和集中决策两种情况下最优产量相同 的结论 第六章将收入共享契约应用于模糊需求下、由有一个装配商和多个制造商组 成的供应链装配系统中，分别对集中和分散两种决策情形下的装配系统进行了协 调，分析了收入共享契约在集中和分散决策两种情况下的性质所得结论表明了 收入共享契约对供应链装配系统协调的有效性 第七章研究了模糊需求下非单个时期的供应链交易契约，并将长期交易契约 下供应链各成员及整体供应链的绩效与单期交易契约下的绩效进行了比较，得出 供应链成员间采用长期交易契约能有效提高供应链效率及个成员的绩效的结论 1 3 2 本文的主要创新点 本文在总结前人对供应链优化与契约机制设计的已有研究成果的基础上， 对此问题进行了更进一步的研究 本文的主要创新点如下： 1 ) 建立了供应商选择的模糊期望值规划模型( e v m ) 和模糊机会约束模型 ( c c p ) 应用模糊模拟技术计算模糊变量的期望值，并设计了基于模糊模拟的遗 传算法求解e v m 和c c p 模型 2 ) 建立了多厂商动态博弈模型给出了该博弈模型的期望n a s h 均衡解的定 义，并证明了n a s h 均衡解的存在性 3 ) 设计了两类模糊需求下的收入共享契约并应用到供应链装配系统中，设 计了模糊需求下的单时期和长期的供应链协调契约 9 第二章可信性理论基础知识 在经典集合论中，论域u 上的一个普通集合a 定义为u 中某些元素x 组 成的群体每个元素或者属于集合a ，或者不属于集合a 然而在很多情形下这 种隶属关系并不是明确的例如，“强壮、“著名”、年轻”等等，这些概念所 表达的含义并不是具体、明确的在这种情况下，经典集合论并不适用 1 9 6 5 年，z a d e h 1 6 0 】提出了模糊集理论之后，很多研究人员对其进行了深入的研 究如d u b o i s 和p r a d e 4 3 】，k l i rf 8 1 7 ，y a z c n i n 1 5 8 ，n a h m i a s1 1 0 7 1 ，s a k a w a 1 2 3 其中，l i u 洲】提出了可信性理论，能够很方便地处理这类问题为了本文 的自封闭性和完整性需要，下面介绍一下可信性理论的有关基础知识 2 1 可信性空间 假设e 为非空集合，p ( e ) 表示e 的幂集( i e ，e 的所有子集构成的集类) 集合尹中的元素称为事件 公理1 o r ( o = 1 公理2 c r 是单增的，i e ，c r a c r b 当ac b 公理3 c r 是自对偶的，i e ，o r a + c r a 。) = 1 ，va p ( e ) 公理4 c r u i a t ) a0 5 = s u p tc r a i 对于任意的a ，其中c r a i 0 5 公理5 假设e 知是非空集合，c r 是在这个集合上的可信性测度，k = 1 ，2 ，扎 并且e = e 1xe 2x ，x o 。那么 c r ( 0 1 ，0 2 ，靠) = c r l 0 1 ac r 2 0 2 a ac r 。( 如】 ( 2 - 1 ) 对每一个( p 1 ，0 2 ，既) ee 引理2 1 【97 】假设e 为非空集合， 尹( e ) 表示e 的幂集， c r 为可信性钡4 度， 对于任意的a ，b 尹，有 c r auj e 7 ) = o r a vc r ( b 若c r a ub 0 5 ， ( 2 - 2 ) c r anb ) = c r a ac r 男) 若o r a n 口) 20 5 ( 2 - 3 ) 1 0 第二章可信性理论基础知识 2 2 模糊变量 定义2 1 1 9 5 1 假设是一个从可信性空间( 0 ，尹，c r ) 到实数集跪上的函数，则 称专是一个模糊变量 定义2 2 1 9 5 称一个模糊变量为 ( a ) 非负的，如果c r 毒 o ) = o ； ( b ) 正的，如果c r o = o ； ( c ) 连续的，如果c r = z ) 是关于z 的连续的函数； ( d ) 简单的，如果存在有限列 z - ，x 2 ，z 。) 满足 c r x l ，x 2 ，x m ) = o ； ( e ) 离散的，如果存在可测列( z ，x 2 ，) 满足 c r x l ，x 2 ，) 定义2 3 【9 5 】如果是一个从可信性空间( e ，p ，c r ) 到n 维实数集舻上的函 数，则称是一个模糊向量 定义2 4