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供应链协调机制的库存成本优化能力分析

时间:2024-04-04 来源:乌哈旅游
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Industrial Engineering and Management No.4,2008 工业工程与管理2008年第4期 文章编号:1007—5429(2008)04—0011—04 供应链协调机制的库存成本优化能力分析 * 赵金实 ,王浣尘 ,郑晓涛 ,庞清武 (1.上海交通大学安泰经济与管理学院,上海20003;2.上海师范大学金融学院,上海200030) 摘要:本文在一个供应商和一个采购商的二阶供应链条件下,对传统供应链、寄售、供应商管 理库存三种协调机制在集中决策和分散决策情况下的库存成本优化能力进行对比分析。得出结 论:在集中决策情况下,供应链总成本是相同的;在分散决策情况下,任何协调机制的供应链总成本 总不会优于集中决策下的供应链总成本;VMI是各种协调机制中最优的;传统供应链和寄售的供 应链总成本优劣依赖于其成本分担的比例,并详细计算出该比例值。为企业选择供应链协调机制 提供决策依据。 关键词:供应链;协调机制;寄售;供应商管理库存;库存成本 中图分类号:F253 文献标识码:A Supply Chain Coordination Mechanism Inventory Cost Optimization Analysis ZHAO Jin-shi ,WANG Huan-chen ,ZHENG Xiao~tao ,PANG Qing~WU (1.Antai College of Economics and Management,Shanghai Jiaotong University,Shanghai 200030, China;2.Finance College,Shanghai Normal University,Shanghai 200030,China) Abstract:This paper focuses on a two—stage supply chain including one supplier and one buyer.The three coordination mechanisms,namely traditional supply chain,consignment and vendor—managed inventory,are analyzed on their inventory COSt optimization capabilities under the centralized and decentralized decision—making conditions.The conclusions are that the total supply chain costs are same under centralized decision-making;no coordination mechanism under decentralized decision—making is better than the centralized decision-making on total supply chain costs;VMI is the optimal coordination mechanisms;the total costs of traditional supply chain and consignment depend on their cost—sharing ratio which value can be calculated.These conclusions provide the decision basis for enterprise tO select the supply chain coordination mechanism. Key words:supply chain;coordination mechanisms;consignment;vendor:managed inventory;inventorycost 1 引言 供应链协调机制是供应链成员间的责任权利划 己个体最优为目标进行决策。集中决策要求供应链 上企业均以整体最优为目标,有时这个目标与具体 成员企业存在利益冲突,所以集中决策通常难以实 现。分散决策是供应链决策的通常情况。目前对各 种供应链协调机制的库存成本优化能 7丁的研究比较 少,还没有比较详尽的对比分析。本研究的目的:考 查集中决策与分散决策的供应链总成本情况;计算 分规则和模式,是构成供应链的重要组成部分。目 前阶段传统供应链、寄售和供应商管理库存是三种 常见的协调机制,每种协调机制下又有集中决策和 分散决策两种不同情况。集中决策指以供应链整体 最优为目标进行决策;分散决策是供应链成员以自 收稿日期:2007—07 15;修回日期:2007 ll—O 每种协调机制下供应商和采购商的成本分担情况; 基金项目:国家自然科学基金重大项目(79990583) 作者简介:赵金实(1973一),男,吉林通化人,讲师,主要研究方向为供应链管理,企业信息化。 维普资讯 http://www.cqvip.com

赵金实,等:供应链协调机制的库存成本优化能力分析 对比分析各种协调机制的成本优化能力;为企业选 择供应链协调机制提供决策依据。 2供应链协调机制 供应链是由供应商、生产商、各级销售商及用户 等实体组成的供需网络。同时也是企业多个职能部 门活动的集合。供应链包括原材料的获得、中间产 品和最终产品的生产,直到产品经过各级销售商到 达最终用户的整个的过程。传统供应链协调机制遵 循传统的企业上下游的合作模式和成本负担方式。 寄售是在健康产业领域逐渐发展起来的,但寄售在 各种情况下的有效性还有待考察。Valentini和 Zavanella定义了寄售(consignment)和寄售的主要 基础条件,寄售作为一种供应链协调机制,它能减少 买卖双方的总成本和库存过多的风险,同时又能实 现较高的客户服务水平。一些研究分析了寄售情况 下采购商与供应商的关系,包括在分散决策、联合决 策以及数量折扣的情况。另外,Zanoni和 Orubbstrom提出一个寄售库存策略的便利计算 方法。 典型的供应商管理库存(VMI)是由供应商在 客户的仓库中实时监测库存水平,运用先进的电子 信息系统,全权负责客户的补货。VMI已经广泛应 用于各个行业,Wal—Mart和Kmart这样的大型零 售商已经采用VMI,对大型零售行业的一次调查表 明未来一段时间VMI将快速增长。VMI的有效性 来自于信息共享,在VMI下供应链成员能够及时获 得真实的销售信息,减少了供应链上的信息扭曲和。 VMI有很多成功的实际案例,但VMI在实践中并 没有成为补货管理的标准方法。主要是买卖双方不 愿共享信息和缺乏信任。使用仿真的方法研究 VMI,揭示了库存补货比订单采购模式能获得更好 的客户服务水平和更低的供应链成本。 根据上述的文献阅读,目前的研究集中在每种 供应链协调机制自身的研究,没有对供应链协调机 制进行综合比较的对比研究。对于需要选择供应链 协调机制的企业来说,各种协调机制的综合对比更 具有实践指导意义。本文主要对各种协调机制的成 本进行综合比较,详细计算和比较各种协调机制的 成本优劣。研究结果可以帮助企业在供应链协调机 制选择上做出科学的决策。 3库存成本模型 采购商根据成本最小化计算经济订货量 1夕一 (Economic Order Quantity,EOQ),供应商则采用 经济生产量(Economic Production Quantity, EPQ)。这些是被广泛使用的方法。本文采用该模 型的计算原则对传统供应链、寄售和供应商管理库 存进行模型的推导和对比分析,首先对相关的符号 进行定义。供应商相关的符号定义:TCs:供应商总 成本;X:供应商的年生产率70 :供应商针对每个订 单的转换成本; :年库存持有成本。采购商相关的 符号定义:TC :采购商总成本;D:年需求量;Q:订 单订货量;0 :每次订货的订货成本; e:采购商年库 存持有成本; :持有库存的存货成本; :持有库 存的资金成本。丁C 胁:分散决策情况下传统供 应链的总成本;TC , :集中决策情况下传统供应 链的总成本;TCconsign :分散决策情况下寄售的供 应链总成本;TC 妇 , :集中决策情况下寄售的供 应链总成本;TC啪, :分散决策情况下VMI的供 应链总成本;TCⅥⅥ , :集中决策情况下VMI的供 应链总成本。 3.1传统供应链的库存成本模型 在传统供应链情况下,采购方的库存成本为 TC :== + (1) Q 2 供应商的库存成本为 === + 当采用分散决策时,采购商根据自己库存成本 最低原则决定采购量Q,即 d'lU ̄一一一 DQ 4-一oBD ̄2 4- hB一u 0 (3)3  得 Q 一 (4) 所以在分散决策情况下,供应链总成本为 TC 一[c。 +。s e+ ] (5) 当采用集中决策时,供应链成员采用总成本最 低原则决定采购量Q,即 d(TCB -4TCs)一~。BDQ。+hB———dq  J2 。 DQ + 一。(6) 得 维普资讯 http://www.cqvip.com

Industrial Engineering and Management No.4,2008 工业工程与管理2008年第4期 一( ) ㈩ 库存成本 s一 + + + , 所以在集中决策情况下,供应链总成本为 TC 一. 2(hBX 4:-hsD)(oBD@osD))专(8) 在分散决策情况下,供应商根据自己库存成本 最低原则决定采购量;在集中决策情况下,供应链成 员采用总成本最低原则决定采购量,可以看出集中 决策与分散决策情况下最优采购量Q是相同的,由 d 3.2寄售库存成本模型 在寄售机制下,采购方库存持有成本分解为存 d( B+ s) 货成本和资金成本。 hB一 尝+ (9) 按照寄售机制的成本分配模式,采购方的库存 成本为 一 + ㈣, Z 供应商的库存成本为 TCs一 + + …, 当采用分散决策时,采购商根据自己库存成本 最低原则决定采购量Q,即 dTCB -o ̄DQ DQ十A 2一u Y_一0 z ) 得 Q ===(2 oBD I ) 所以在分散决策情况下,供应链总成本为 TC ==: c。 +。 , §+ 蔓 ]. /D、{ ( J ( 4 当采用集中决策时,供应链成员采用总成本最低原 则决定采购量Q,即 d(T ——— ~一一CB 4-TCs)—一一 oBDQ ~z。+譬一D十— 一 ‘osDOQ. z+ 2X+堕2—0 (15)、…  得 Q己 ===\2X( oBD4 - o^x+。sD))专 (16) 所以在集中决策情况下,供应链总成本为 TCcb G ==2(h ̄X 4-hsD,)(oBD 4-osD)){ …(17) 3.3供应商管理库存成本模型 在供府商管王单库存情况下.供商商 相所有的 . —==——————=——————— do.do. DO. + hB DO. + 一O(19) 可得 Q 一 一( ) , 供应链总成本为 TCrvs一TCrvs=== , , 2(hBX 4:-hsD)(oBD -4osD )}  …)  4供应链总成本对比分析 4.1集中决策情况下供应链总成本比较 根据以上研究,由式(8)、式(17)、式(21)可以看 出各种协调机制在集中决策的情况下供应链总成本 相同 T 一reTrad,Ce.一TCc ̄nsign, 一丁 Ⅶ肌. 一 (h ̄X 4-hsD2)(osD -4osD))专(22) …4.2分散决策情况下供应链总成本比较 4.2.1传统供应链与寄售的供应链总成本比较 在分散决策情况下,对三种协调机制的供应链 总成本进行对比分析。首先比较传统供应链与寄售 的供应链总成本,由式(5)和(14)可得 ign,DecE(os -4os)hSX -4(——[(0B -4OS) BX -4( BX hBX -4-4hsD)oB] 善专 hsD)oB ̄hB三一 B A(23) 此时,只需比较B—A是否大于等于0,即 B—A—l(0B -40s) 誊 1 B 1 x+( X -4hsD)0B f ( B ~ 昌 )≥0 (24) 因为:^Bj一 丢 ≥O,只需 (0B -40s) hBjX+( BX -4hsD)oB≥0 (25) 维普资讯 http://www.cqvip.com 赵金实,等:供应链协调机制的库存成本优化能力分析 可得 一矗 由此可得 (26) 1℃ⅥⅥI, ≤1℃ , (33) 即在分散决策情况下,寄售的供应链总成本要 即 TCco g ,D ≤TCTrad,D , + 大于供应商管理库存的供应链总成本。 将上述结论式(21)、式(22)、式(27)、式(30)、式 hsDx , I( TCco ,D >T( ̄Trad,D , <1+ hsD I, ( ) 由式(27)可知,在分散决策时,传统供应链与寄 售的供应链总成本对比情况取决于寄售情况下采购 方负担的存货成本与库存持有成本的比例 ,由于 , B h 一^§+hE, 是转移给供应商承担的资金占用成 本,^§是采购商负担的储运、保险等存货成本。当 ^暑占h 的比例足够大时,寄售的供应链总成本低 于传统供应链总成本。 5.2.2 传统供应链与VMI的供应链总成本比较 由式(5)、式(21)可得 1℃ . 1 ZCTrad. D 40BhBX(0B+Os)(^BX+hsD) 1 A [(oB+0s) X+(^BX+hsD)oB] D B (28) 因为D≥1,此时,只需比较B—A是否大于等 于0,即 B—A一[(oB+0s)^BX一(^BX+ hsD)0B] ≥0 (29) 由此可得 啪, ≤ d。 (30) 即在分散决策情况下,传统供应链的供应链总 成本要大于供应商管理库存的供应链总成本。 5.2.3寄售与VMI的供应链总成本比较 由式(14)、式(21)可得 TCⅥⅥr, 1 TCo,nsign,Dec D 4oB^暑X(oB+Os)(^BX+hsD) 1 A [(oB+OS)^ X+(^BX+^sD)oB]。 D B (31) 因为D≥1,此时,只需比较B—A是否大于等 于0,即 B—A一[(oB+0s)硝X一 (^BX 4-hsD)oB] ≥0 (32) 一1 4一 (33)进行综合分析,可得如下结果 1℃ d, ≥1℃ nsign, ≥TCvMx, 一7℃ , 1+ hsD I, ( ) TCco , >TCTrad,阻≥1℃ⅥⅢ, 一7℃ , <( + hsD\』 ( ) (34) 5算例分析 对相关参数取值 fOs一150,OB一100,hB一10,^§一1,2,…,9 <l ^§一hB一^暑,D一1000,X=1200,hs一6 (35) 根据以上数据计算供应链总成本可得表1。 表1算例分析数值表 计算:( +丽hsD)。( ) 36脚 1℃ d, ≥1℃ 蟮 ,阻≥ 删, 一TC ,竺≥0.36 B (36) 1r2Const c>7"CTrad 阻≥ 一。 TC ,坚<0. ,2B (下转第48页) 维普资讯 http://www.cqvip.com

将键 毯 常亚平,等:基于B2C环境的物流配送模型改进 (上接第14页) 总成本对比情况如图1所示。 4500 4000 3500 3000 2500 2000 l500 l000 5OO O 供应链协调机制进行了对比研究,实际上企业对供 应链协调机制的选择还要综合考虑如牛鞭效应、客 户服务水平等绩效指标。 参考文献 [1]Andel T.Manage inventory,own information[J.Transportation and Distribution,1996,37(5):54—58. [2]Anupindi R,Akella R.Diversification under supply uncertainty 口].Management Science,1993,39(8):944—963. [3]Chen F,Drezner z,Ryan J K,Simchi-Levi D.Quantifying the bullwhip effect in a simple supply chain:the impact of 存货成本 forecasting,lead times and information[J].Management Science,2000,46(3):436—443. 图1供应链成本对比 [4]Copaeino W C.Logistics strategy:how to get with the program 6结论与局限性讨论 任何供应链协调机制,在集中决策情况下,供应 链总成本是相同的。在分散决策情况下,任何协调 口].Traffic Management,1993,32(8):23—24. [5]Fraza V.Streamlining the channel[J].Industrial Distribution, 1998,87(9):73-74. [6]Lee Hau I .Billington e Material management in decentralized supply chains[J].Operations Research,1993,41(5):835一 [7]Lee Hau L,Padmanabhan V.Information distortion in a supply 机制的供应链总成本总不会优于集中决策下的供应 链总成本。如果供应链能实现集中决策,则供应链 整个库存最优就实现了,任何协调机制都只是改变 供应链成员间的成本分担比例而已。 通过在分散决策情况下,传统供应链、寄售和供 chain:The bullwhip effect[J].Management Science Apr,1997, 43(4):546一. [8]Salameh M K,Jaber M Y_Economic production quantity model for items with imperfect quality[J].International Journal of Production Economics,2000,64(1-3):59—64 应商管理库存三种供应链协调机制的供应链总成本 对比分析,得出结论如下:在分散决策情况下,供应 [9]Valentini G,Lucio z.The consignment stock of inventories: Industrial case and performance analysis[J].International Journal of Production Economics,2003,81/82:215. 商管理库存的成本优化能力最强;传统供应链和寄 售的成本优化能力取决于寄售情况下采购商负担的 [1O]Waller M,Johnson M E,Davis T.Vendor-managed inventorv 仓储成本与库存持有成本的 比例竽,^当矗 占hB的 B in the retail supply chain[J].Journal of BusineSS Logistics, 1999,20(1):183—203. 比例足够大时,寄售的供应链总成本低于传统供应 [u]Weng z K.Channel coordination and quantity discount LJ]. Management Science1995,41(9):1509—1522. 链总成本。从式(34)和式(36)的结果来看,供应商 管理库存的供应链成本优化能力能够达到集中决策 的能力水平,传统供应链和寄售各在一定范围内较 优。这样的结论可以为企业选择供应链协调机制提 供参考。本文的局限性在于只从库存成本的角度对 [12]Zanoni S,Robert W G.A note on an industrial strategy for stock management in supply chains:modeling and performance evaluation[J].International Journal of Produ:tion Research 2004,42(20):4421. 48—— 

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