供应链中需求与库存共享的合作博弈分析讲课讲稿.doc
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1、精品文档供应链中库存与需求共享的合作博弈分析摘要: 在分析库存信息与需求信息共享对库存成本影响的基础上,建立博弈模型,通过求解各种策略选择下供需双方的成本,得出:合作博弈下的纳什均衡解使供应链成本最低,指出库存共享可以有效降低供应链成本。最后提出实现库存共享的三种形式并分析其优势。关键词:信息共享 供应链 合作博弈 库存共享 0 引言随着市场经济的发展,企业间竞争日益激烈;而顾客需求的多样化复杂化,使分散的企业们逐渐意识到合作的重要性。为提高顾客满意度,最大化企业利润,企业们不得不通过供应链这一载体,综合上下游企业优势,为相同的目标建立起既合作又竞争的关系,这就是供应链的思想。无论供应链中节点
2、企业和层级有多少,供应链都是由最终顾客驱动,顾客需求决定供应链生产,但是,一方面顾客的消费受很多内在外在因素的影响,具有很大的随机性,企业只能大体掌握顾客的消费规律,而这种规律与实际需求有一定偏差,导致需求信息的不确定性。另一方面供应链中只有零售商直接接触消费者,零售商通过经验、市场调查获得大致需求信息,需求信息以订单的形式在供应链的各个节点中逐层传递,为了应付不确定性,上游企业被迫持有大于下游企业的库存,导致需求信息的扭曲及供应链的显著无效率作业,从而增加供应链的库存成本,这种现象被称为牛鞭效应(Bullwhip Effect)。它是供应链最严重的无效率成本,也是目前研究的热点,最早提出此概
3、念的是Lee,后来学者们从多种角度对此进行研究,如Richard建立的量化模型、Hau等分析的供应链驱动者1,最终得到结论:信息共享可以有效缓解牛鞭效应,减小不确定性对供应链的影响,从而降低供应链的成本。1 信息共享 如果将供应链中的每个企业看做一个节点,信息就是连接这些节点的纽带,供应链中一切物流,资金流都是在信息的指导下展开的,信息共享可以带来物流的相对公开性,缓解牛鞭效应,同时促进供应链各企业建立良好的战略联盟关系,提高供应链效率,实现企业利润稳定增长。目前对信息共享的研究主要集中于信息共享的价值,设计相应最优的激励机制以保障信息共享实现,以及如何实现信息共享的方面2。为了深入研究信息共
4、享,就需要了解信息共享的内容,主要包括四方面内容:销售信息共享,预测信息共享,库存信息共享,运输信息共享,生产/配送计划共享3。本文将从共享库存信息与需求信息的角度,讨论信息共享对供应链的影响。1.1 建立模型仅考虑由一个制造商和一个分销商组成的二级供应链,制造商生产产品并提供给分销商,分销商销售给顾客。此时制造商与分销商均面临两种策略选择:信息共享与不共享。对于制造商该信息为库存信息,若制造商选择共享,则制造商与分销商可共同决策库存相关问题;对于分销商该信息为需求信息,若分销商选择共享,则制造商与分销商面对相同的市场需求。两种策略下他们的成本情况如表(1) 表1 供需双方博弈 分销商制造商不
5、共享共享不共享 共享 传统上下游企业间为非合作博弈,各自仅从自身利益出发的理性行为,将使双方陷入囚徒困境,博弈的纳什均衡解为(不共享,不共享),而该均衡解显然不能使供应链成本最低,为改善此种情况,双方在采取行动之前进行有效协商,并就对彼此有利的策略组合达成有约束力的承诺,在博弈结束时重新分配所得支付的总和。即从供应链统一管理的角度出发,利用合作博弈替代传统博弈以降低供应链成本4。基本参数定义:制造商的需求速度(常数) :制造商单位产品生产成本:制造商的发货成本(与发货量无关) :制造商单位物品的库存持有成本:制造商对应于成本的订购批量 :制造商单位时间生产速度:分销商的市场需求速度(常数) :
6、分销商单位产品进货成本:分销商的订购成本(与订货量无关) :分销商单位物品的库存持有成本:分销商对应于成本的订购批量 1.1.1 制造商与分销商均选择不共享对于制造商,由于产品生产与销售不可能瞬时同时发生,在产品销往分销商以前,须在制造商处存储,为保证供应的连续性,其库存模型为不允许缺货,有订货提前期的模型。订货量为,需求速度为,则每次订货周期为。单位时间的采购成本=单位时间订货成本+进货成本=制造商生产批量需要时间,即为订货提前期,由于需求速度为,生产速度为,的时间内库存的增长速度为,平均库存费用为,则总成本: (1)对(1)式关于求导,并令其为零,得最优订购量 (2) 将(2)带入(1)中
7、,得制造商最优订购批量下的成本分销商的订货与进货瞬时完成,因此库存模型是不允许缺货且无订货提前提。其单位时间采购成本与制造商类似;由于需求速度为常数,本周期进货后瞬间库存量达到最大为,到下次订货前瞬间为0,于是一个周期内平均库存成本,则总成本: (3)最优订购量: (4)将(4)代入(3)中,得分销商最优订购批量下的成本1.1.2 制造商不共享,分销商共享该模式下,制造商与分销商面对相同的市场需求,双方均不掌握对方库存信息,牛鞭效应的存在使,根据(2)式可知,当其他条件不变时,需求速度与制造商最优订购量成正比,即共享需求信息,可以减少制造商对多余产品的订购,从而降低其成本,因此市场需求共享显然
8、对制造商有利,为激励分销商继续与自己建立该共享关系,制造商会适当降低分销商的单位产品进货价格,从变为。此时制造商的成本构成与1.1.1中相同,不再重复,则总成本为: 最优订购量 将代入中,得制造商最优订购批量下的成本分销商只有其单位产品进货价格变为,其余与1.1.1中相同,则总成本为最优订购量 将代入中,得分销商最优订购批量下的成本 1.1.3 制造商分销商均共享该模式下,忽略需求信息从分销商传到制造商的牛鞭效应,认为两企业面对相同且稳定的需求,制造商根据市场需求生产产品,并按分销商的订单向其发货。制造商与分销商共享库存信息,假设库存水平、进货量由一方决定(决定方可以是分销商或制造商中任意一个
9、,也可以是不参与供需的第三方)。此时可将供需双方整体看为一个新的企业,该企业面对的市场需求为,企业以速率生产产品并销售。1. 确定订货发货总费用将供需双方视为整体,则制造商的发货与分销商的订货可同时考虑,确定一个订货发货总成本,再各自分摊。一方独立控制订货与发货,方便统筹安排,根据双方利益,确定最适当的仓库位置、运输途径等,减少订货与发货中的人力物力,节省时间,从而降低了订货与发货成本,因此这个新企业订货与发货总成本为。2. 确定库存费用新的库存费用相当于原供需双方的总库存费用,由共同决定,由于本周期的需求总是由上周期的生产来满足,如果,则3。对于本模型,根据制造商最优订购批量知,即生产的速度
10、大于需求速度,本周期内的需求用个周期的生产即可满足,则当双方库存合并后,企业可以及时销售而不用等待一个周期,减少了产品的平均库存时间从而减少库存费用,因此合并后单位产品的存储费用3. 确定各自订货发货费用及库存费用以上将制造商与分销商整体考虑,事实上,作为理性人关注的是各自费用,而不是总费用,需将上述两种费用分摊给供需双方。制造商分摊的发货费为且(若制造商分摊的发货费大于单独发货费,他不会选择共享库存,下面同理),分摊的库存费用为且;则分销商分摊的订货费且,库存费用为且。与1.1.2同理,当需求共享时,分销商的单位产品成本为。4. 制造商的总成本 最优订购量 将代入中,得制造商最优订购批量下的
11、成本5.分销商的总成本最优订购量 将代入中,得分销商最优订购批量下的成本1.1.4 制造商共享,分销商不共享该模式下,制造商与分销商面对不同的市场需求,且,由于无需求共享,分销商单位产品进货价为。制造商与分销商共享库存信息,与2.1.3类似,将供需双方库存整体考虑,统一进行订货发货,并且分摊公共费用,制造商分摊的发货费为且,分摊的库存费用为且;则分销商分摊的订货费且,库存费用为且。 制造商的总成本 最优订购量 将代入中,得制造商最优订购批量下的成本分销商的总成本最优订购量 将代入中,得分销商最优订购批量下的成本1.2 结果分析1. 若制造商选择不共享,判断分销商的最优选择,即比较与,由2.1.
12、1与2.1.2有,则,即,所以分销商会选择成本较低的,即选择共享。若制造商选择共享,判断分销商的最优选择,即比较与,由2.1.3与2.1.4有,则,即,所以分销商会选择成本较低的,即选择共享。 若分销商选择不共享,判断制造商的最优选择,即比较与,是使最小的订购批量,故即,所以制造商会选择成本较低的,即选择共享。若分销商选择共享,判断制造商的最优选择,即比较与,与上述方法完全相同,得到,所以制造商会选择成本较低的,即选择共享。综上,纳什均衡解为(共享,共享)。供需双方通过协商,由一方管理库存和订货发货,大大减少了成本支出,改变了传统模式下共享只有付出没有收获的局面,从而使纳什均衡解向节省成本的方
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