基于供應鏈間競爭的需求干擾下供應鏈績效研究

張 超, 高 尚, 滕春賢

(哈爾濱理工大學管理學院,哈爾濱 150080)

基于供應鏈間競爭的需求干擾下供應鏈績效研究

張 超, 高 尚, 滕春賢

(哈爾濱理工大學管理學院,哈爾濱 150080)

在供應鏈與供應鏈競爭的經(jīng)濟背景下,以制造企業(yè)為核心的供應鏈為研究對象,利用非合作博弈理論和變分不等式理論構建了需求干擾前、后的供應鏈均衡模型.給出了以盈利率和需求滿足率加權為標準的供應鏈績效度量方法.利用算例說明了模型的有效性.

供應鏈間競爭;需求干擾;績效;變分不等式

美國著名的供應鏈管理學家Christopher等[1]曾指出：伴隨供應鏈結構的復雜化以及供應鏈之間耦合程度越來越高,干擾性事件發(fā)生的頻度越來越高.在沒有干擾時,供應鏈能夠正常運行.但是諸如非典、金融危機等干擾事件給產(chǎn)品和服務的需求帶來重要影響,給供應鏈管理帶來巨大的挑戰(zhàn).基于上述背景,筆者在供應鏈與供應鏈競爭的經(jīng)濟背景下,以制造企業(yè)為核心的供應鏈為研究對象,構建了需求干擾前后的均衡模型,提出了相應的供應鏈績效的度量方法.

供應鏈間競爭研究.Boyaci等[2]研究了兩個競爭供應鏈中具有顧客服務競爭的供應鏈協(xié)調問題. Xiao等[3]構建了一個包含兩條供應鏈的價格ˉˉˉ服務競爭模型,研究了博弈參與者在需求不確定條件下的最優(yōu)決策,分析了零售商的風險敏感度對局中人最優(yōu)策略的影響.Zhang[4]借助市場鏈的定義,利用變分不等式理論,建立了一個整合鏈內(nèi)合作和鏈際競爭的數(shù)學模型,該數(shù)學模型不再受供應鏈結構的限制,具有較強的通用性.包括上述文獻在內(nèi)的許多研究,從不同的角度對供應鏈與供應鏈競爭進行了分析,但較少涉及干擾事件對供應鏈的影響以及干擾環(huán)境下的供應鏈績效度量.

供應鏈干擾管理研究.Qi等[5]為實現(xiàn)需求干擾對供應計劃影響成本最小的目標,利用批量折扣的協(xié)調方法,構建了需求不確定下的單供應鏈協(xié)調模型.Xiao等[6]利用全單位數(shù)量折扣和累進制數(shù)量折扣契約協(xié)調了由一個制造商和兩個相互競爭零售商構成的供應鏈模型,分析了成本干擾對協(xié)調契約的影響.于輝等[7]研究了回購契約條件下市場需求量發(fā)生變化時,對整個供應鏈和其成員企業(yè)的收益,以及對供應鏈協(xié)調機制的影響.滕春賢等[8]利用二次訂購(補貨)數(shù)量折扣契約,分析了一個由多個制造商和多個零售商組成的供應鏈網(wǎng)絡應對突發(fā)事件模型.胡祥培等[9]對國內(nèi)外供應鏈干擾管理研究進行綜述的基礎上,提出了干擾事件辨識、干擾管理建模和算法,以及仿真研究等幾個未來的研究方向.關于供應鏈的干擾管理方面的研究,主要集中于單供應鏈背景下的干擾事件應對管理,并未涉及供應鏈競爭背景下的干擾管理,以及干擾環(huán)境下的供應鏈績效評價.

供應鏈績效研究.Beamon[10]在指出供應鏈績效評價重要性的同時,認為由于供應鏈結構的復雜性選擇合適的供應鏈績效度量是非常困難的.Gunasekaran等[11]指出供應鏈績效度量對公司的成功起著很大的作用,并構建了一個包括顧客滿意度以及庫存和物流成本的績效評價模型.Pyke等[12]從成本最小的角度對供應鏈績效進行了研究.Qiang等[13]從超網(wǎng)絡角度,對需求不確定下的供應鏈績效進行了研究.

包括以上文獻在內(nèi)的眾多研究,從成本最小、顧客滿意度等方面,設計了單供應鏈的績效度量方法.本文則在供應鏈與供應鏈競爭的背景下,給出了一種綜合盈利和需求滿足的供應鏈績效度量方法.

在對上述所有文獻進行歸納并拓展后,筆者提出了一個綜合利潤、需求滿足、成本以及網(wǎng)絡拓撲結構的供應鏈績效度量方法,能夠有效的對供應鏈以及整個供應鏈網(wǎng)絡的績效做出度量,明確各供應鏈在整個行業(yè)中所處的地位,為管理者決策提供科學的依據(jù).

1 供應鏈間競爭的均衡模型

供應鏈的競爭力體現(xiàn)在從采購、生產(chǎn)、分銷和銷售等環(huán)節(jié)的共同作用,為了清晰地刻畫這種鏈式競爭,借鑒文獻[4]提出市場鏈概念.

定義1市場鏈(Market chain)

是制造企業(yè)為將最終產(chǎn)品送達最終消費市場所從事的、具有相互協(xié)調的商業(yè)活動的網(wǎng)絡,這些商業(yè)活動包括：特定產(chǎn)品的原材料獲取、生產(chǎn)、組裝、配送、銷售等.

據(jù)定義1,供應鏈可看做是一族市場鏈,而供應鏈之間的競爭就可通過市場鏈的競爭加以刻畫.

1.1 需求干擾前的供應鏈均衡

令Xs,?s∈S和xa,?a∈L分別表示需求干擾前,市場鏈s和邊a上的非負產(chǎn)品流量,邊上的流量是其所參與市場鏈的流量之和,即

令ρj,?j表示市場j上的產(chǎn)品價格,由于市場價格是依賴于市場需求,所以有

令Ca,?a∈L為發(fā)生在邊上的成本,它與邊上的產(chǎn)品流量有關,即

供應鏈Si的利潤函數(shù)πi,i=1,…,I是供應鏈Si上的總收人減去其總成本,供應鏈的目標是最大化其利潤,即

假設邊成本函數(shù)為連續(xù)可微凸函數(shù),進一步假設供應鏈間進行納什非合作競爭.那么供應鏈網(wǎng)絡的優(yōu)化模型式(6)可被表示為如下變分不等式[14],即求解

1.2 需求干擾后的供應鏈均衡

干擾事件對需求產(chǎn)生影響,如非典期間對口罩的需求增大,毒奶粉事件后,對奶制品的需求減少.這里重點研究需求干擾后的供應鏈均衡問題.以線性需求函數(shù)d=D-bρ為例,在需求干擾后,需求變?yōu)閐=D+ΔD-bρ,市場需求的波動由ΔD反映.ΔD＞0時,說明需求增大;ΔD＜0表示市場需求減小.顯然,此時D+ΔD＞0才有意義,因此,下面的討論建立在D＞-ΔD成立的基礎上[15].

令、分別表示邊a上,比原生產(chǎn)計劃減少和增加的產(chǎn)量所造成的額外成本,就它們的實際意義而言,是少于原來計劃產(chǎn)量部分的剩余產(chǎn)品的單位處理成本.假設＜即,剩余的產(chǎn)品可以通過二級市場賣出而得到部分剩余價值;是多于原來計劃產(chǎn)量部分的總體額外成本、是變更產(chǎn)量的函數(shù),即

其中,(X)+=max(0,x)[15].那么在發(fā)生需求干擾后的供應鏈的目標函數(shù)為(上波浪線表示干擾后的變量)

假設成本函數(shù)和額外成本函數(shù)為連續(xù)可微的凸函數(shù),進一步,假設供應鏈之間進行納什非合作競爭.于是,供應鏈的目標函數(shù)可以被表示為如下的變分不等式[14],即求解

2 績效度量

2.1 供應鏈績效度量

在文獻[16]基礎上,提出了一個綜合利潤、需求滿足、成本、以及網(wǎng)絡拓撲結構的供應鏈績效度量方法.

式中,di為供應鏈Si所滿足的需求;Ci為其總成本;ni為其服務的市場數(shù);β為利潤和需求滿足之間的權重.式(12)的經(jīng)濟解釋為：如果供應鏈能夠以更低的成本來獲得更大的利潤并滿足更多的需求,說明

定義2供應鏈績效度量

給定一個供應鏈與供應鏈競爭的網(wǎng)絡拓撲結構G,則供應鏈績效εi(G,π,d)定義為供應鏈的績效越高.簡單的說,供應鏈績效指的是供應鏈在盈利能力和滿足需求能力上的表現(xiàn).

2.2 供應鏈系統(tǒng)的整體績效度量

定義3供應鏈系統(tǒng)的整體績效度量

供應鏈系統(tǒng)整體績效ε(G,π,d)定義為

式中,π為供應鏈系統(tǒng)的總體利潤;C為供應鏈系統(tǒng)的總成本.

將各供應鏈的績效水平與供應鏈網(wǎng)絡的整體績效水平進行比較,可以明確該供應鏈在其所處行業(yè)中的地位.當εi＞ε時,說明供應鏈Si處于行業(yè)中的上游水平;反之,則說明該供應鏈處于行業(yè)下游水平.

3 算 例

利用算例來說明本文均衡模型的有效性.圖1是一個供應鏈與供應鏈競爭的結構圖,其中包括了以制造企業(yè)1、2和3為核心的3條供應鏈.根據(jù)市場鏈定義,本例中有6條市場鏈,其中供應鏈S1有

圖1 供應鏈與供應鏈競爭結構圖Fig.1 Topology of supply chain competition

a.需求干擾前

對以上3種情景,分別使用動態(tài)投影算法,運用MATLAB7.1軟件包進行求解,計算結果如表1所示.

表1 需求干擾前、后的均衡流量Tab.1 Equilibrium shipments before and after demand disruption

利用表1中的數(shù)據(jù),計算各供應鏈在需求干擾前后的利潤,計算結果如表2所示.

表2 需求干擾前后的供應鏈利潤Tab.2 Equilibrium profits before and after demand disruption

根據(jù)式(14)和式(15),并利用表1和表2中的數(shù)據(jù),計算需求干擾下的供應鏈績效,結果如表3所示.

表3 需求干擾下的供應鏈績效(β=0.5)Tab.3 Supply chain performance under demands disruption

根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以得出以下結論：

a.根據(jù)表1和表2,當市場規(guī)模擴大時,各供應鏈的生產(chǎn)水平隨之增加,當市場規(guī)模減小時,生產(chǎn)水平隨之減少,這和文獻[15]的結論一致.同時,市場規(guī)模擴大時,各供應鏈利潤也隨之增加.

b.根據(jù)表3,在3種情景下,供應鏈S1和供應鏈S3的績效均高于行業(yè)總體水平,處于行業(yè)領先地位,而供應鏈S2的績效均低于行業(yè)平均水平,說明該供應鏈在行業(yè)中處于下游,應當采取一定的措施改善供應鏈績效.

c.根據(jù)表3,可以發(fā)現(xiàn),供應鏈績效同市場規(guī)模的變化呈正相關關系.

d.根據(jù)表3,當需求無干擾和需求降低時,供應鏈S1的績效水平小于供應鏈S3水平;當需求增大50時,由于出色的原材料采購策略和更緊密的網(wǎng)絡結構,使其績效水平超過了供應鏈S3,由此可見,對干擾事件的積極應對,有利于改善供應鏈績效.

4 結束語

在供應鏈與供應鏈競爭的經(jīng)濟背景下,以制造企業(yè)為核心的供應鏈為研究對象,構建了需求干擾前、后的均衡模型,并度量了供應鏈績效及其所處行業(yè)的整體績效,對供應鏈在其行業(yè)中的地位進行了分析,研究表明,當需求發(fā)生干擾時,積極有效的預防措施,有利于改善供應鏈的績效水平.進一步,還可以考慮成本干擾以及多產(chǎn)品等情況.

[1] CHRISTOPHER M.The agile supply chain：competing in volatile markets[J].Industrial Marketing Management,2000,29(1)：37-44.

[2] BOYACI T,GALLEGO G.Supply chain coordination in a market with customer service competition[J].Production and Operations Management,2004,13(1)：3-22.

[3] XIAO T J.Price and service competition of supply chains with risk-averse retailers under demand uncertainty[J].International Journal of Production Economics,2008,114(1)：187-200.

[4] ZHANG D.A network economic model for supply chain versus supply chain competition[J],Omega：The International Journal of Management Science,2006,34 (3)：283-295.

[5] QI X T,BARD J,YU G.Supply chain coordination with demand disruptions[J].The International Journal of Management Science,2004,32(4)：301-312.

[6] XIAO T J,QI X T.Price competition,cost and demand disruptions and coordination of a supply chain with one manufacturer and two competing retailers[J].The International Journal of Management Science,2008,36 (5)：741-753.

[7] 于輝,陳劍,于剛.回購契約下供應鏈對突發(fā)事件的協(xié)調應對[J].系統(tǒng)工程理論與實踐,2005,25(8)：38-43.

[8] 滕春賢,胡引霞,周艷山.具有隨機需求的供應鏈網(wǎng)絡均衡應對突發(fā)事件[J].系統(tǒng)工程理論與實踐,2009, 29(3)：16-20.

[9] 胡祥培,張漪,丁秋雷,等.干擾管理模型及其算法的研究進展[J].系統(tǒng)工程理論與實踐,2008,28(10)： 40-46.

[10] BEAMON B M.Measuring supply chain performance [J].International Journal of Operations&Production Management,1999,19(3)：275-292.

[11] GUNASEKARAN A,PATEL C,MCGAUGHEY R.A framework for supply chain performance measurement [J].International Journal of Production Economics, 2004,87(3)：333-347.

[12] PYKE F,COHEN A.Performance characteristics of stochastic integrated production-distribution systems [J].European Journal of Operational Research,1993, 68(1)：23-48.

[13] QIANGQ,NAGURNEYA,DONGJ.Modeling of Supply Chain Risk Under disruptions with Performance Measurement and Robustness Analysis[M].London： Springer,2009：91-111.

[14] NAGURNEY A.Network economics：a variational inequality approach[M].Dordrecht：Kluwer Academic Publishers,1998：66-68.

[15] XU M H,QI X T,YU G,et al.The demand disruption management problem for a supply chain system with nonlinear demand functions[J].Journal of Systems Science and Systems Engineering,2003,12(1)： 82-97.

[16] QIANGQ,NAGURNEY A.A unified network performance measure with importance identification and the ranking of network components[J].Optimization Letters,2008,2(1)： 127-142.

Study on supply chain performance under demand disruption

ZHANGChao, GAOShang, TENGChun-xian
(School of Management,Harbin University of Science and Technology,Harbin 150080,China)

Under the economic background of SC vs SC competition,supply chain networks whose core companies are manufacturers were taken as study object.The supply chain equilibrium model before and after the demand disruption was established by using variational inequality theory and Nash game theory.A measure of SC performance based on weighted profit and demand was proposed.A numerical example was given to illustrate the validity of the model.

supply chain(SC)competition;demand disruption;performance;variational inequality

F 224;C 931.1

A

1007-6735(2011)03-0297-06

2011-05-11

國家自然科學基金資助項目(70871031);黑龍江省教育廳人文社科重點資助項目(1152z033)

張 超(1981ˉ),男,博士研究生.研究方向：優(yōu)化理論、供應鏈管理.E-mail：zhangchao1999@gmail.com滕春賢(聯(lián)系人),男,教授.研究方向：系統(tǒng)分析與優(yōu)化、供應鏈管理.E-mail：tengcx@hrbust.edu.cn