时间:2024-06-05
李 荣,刘 露,郑晓娜
1 南开大学 商学院,天津 300071 2 北京大学 光华管理学院,北京 100871
伴随着企业分工的细化以及外包和离岸生产等新趋势,供应链复杂程度显著提高,任何一个环节出现问题,都可能导致供应链整体的失败。在新的竞争环境下,如何高效科学的管理好、协调好整个供应链系统,增加其运作柔性,成为企业成功的关键[1]。控制供应链成本、提升顾客满意度是提高企业竞争水平的重要因素,而库存成本是供应链成本的主要组成部分,占据了库存物品价值的20%~40%之多[2],而较低的库存又将导致顾客满意度下降。市场需求的不确定性是造成库存难题的重要因素,如何合理有效地应对这种不确定性是企业急需解决的重要问题。
丰富的研究成果和实践均表明,企业可以重新整合现有顾客市场,通过创新管理手段协调、整合、配置和优化资源,从而提升绩效并建立竞争优势[3]。供应链转运和库存共享是实现资源整合、应对市场不确定性的一类重要且有效手段。转运是指货物从库存多余方转移至库存不足方,以实现供应链整体资源的有效配置。完美协调下的库存共享(即独立的零售商们采取对整个供应链最优的方式协商转运)可同时为供应商及整个供应链带来库存汇集效应,既可以减少零售商库存量,节省生产和库存费用,加快企业资金周转率,又可以更好地满足消费者需求,提升顾客服务水平[4],同时可有效应对市场突发事件[5]。然而,库存共享若协调不当,也可能起到相反效果,令整个供应链损失惨重。本研究对多数实施库存转运的公司进行追踪调查发现,目前主流的转运方式是零售商自主协商转运(retailer-negotiated transshipments, RNT),即各区域间零售商根据本区域市场中货物的余缺自己联系转运。这种转运方式有诸多弊端,首先,横向转运中各区域零售商相隔甚远且缺乏信任,导致零售商间协商转运难以有效实施。其次,即使协商转运成功,零售商与供应商动机不一致,其逐利行为也有可能令供应商蒙受损失。以美国卡特彼勒公司为例,虽然该公司为经销商提供的自主协商转运服务起到一定的正面效果,但由于各销售区域间价格差异,经销商间私下协商窜货形成的黑市给卡特彼勒公司造成了巨额经济损失[6]。可见,此类转运方式并不能很好地实现供应链协调。面对企业界普遍存在的转运难题,学术界至今未能提出合理有效的解决方案,本研究拟设计一类新颖的转运方式,以帮助零售商实现主动转运,同时实现供应链整体收益的协调改进。
发展现代流通业、提升它的竞争力、降低它的经营成本,不仅关乎中国流通业本身发展和竞争力的提高,且关乎中国经济的整体发展[2]。实施库存转运是精益化供应链管理的重要一环,这种实践已遍及家电、服装、电子、食品、药物、机械等各个行业。而面对企业界普遍存在的转运难题,学术界至今仍未能提出行之有效的解决方案,梳理近年来有关供应链库存转运的相关研究,发现多数研究均局限于分析RNT机制,未能提出更为新颖的协调转运方案,以解决现有转运模式的不足。
基于RUDI et al.[7]关于RNT横向转运机制的研究,学者们分别从库存合理再分配策略[8]、竞争市场零售商库存转运决策[9-10]、信息不对称情形下的转运策略[11]、转运分销系统优化设计[12]、考虑转运成本下的库存共享策略[13]、转运对消费者差异化服务影响[14]、转运网络稳定性分析[15]、电商环境下库存转运决策[16]、多周期和季节性产品转运决策[17]、转运在现货及期货市场中的应用[18]、转运应对供应中断[19]及需求中断[20]、市场需求满足率对转运的影响[21]等角度进行拓展研究,分析转运机制对相应情形下分散式供应链个体及整体效益的影响,上述研究均表明转运对供应链整体是有益的。
分散式供应链上下游企业间的博弈加剧了双重边际效应,最终导致供应链整体收益损失,效率远不及集中式供应链,其整体绩效最多仅为集中式管理系统的70%[22]。然而,由于现实中企业相隔甚远,缺乏信任,分散式供应链成为现有主流的供应链结构模式。如何通过契约机制提升分散式供应链运作效率、使其尽可能达到集中式供应链收益水平成为理论界和企业界关注的热点话题。学者对RNT模式下的转运协调问题进行分析,研究表明通过引入中立的第三方[23-24]、合理调控收益共享比例[25-26]、合理实施两部定价机制[27-29]以及合理制定批发价[30-31]和转运价[32]等策略均有助于实现供应链协调改进。
上述研究均是针对传统的RNT转运机制展开的,RNT具有转运实施难、转运效率低等弊端,并局限于被动库存转运,即需求发生后实施紧急货物转运。显然,被动转运可能导致顾客流失、顾客满意度降低和企业声誉受损等严重后果。实践中如果能根据下一周期需求提前制定转运策略是更具前瞻性的,而相关理论研究的不足和滞后无法为现实提供更多指导。RONG et al.[33]考虑了一个允许零售商在第二周期初做前瞻性主动库存转运的双周期模型,并论证了存在转运价格能实现供应链协调。但他们并未说明何种价格,也未论证零售商是否接受该价格,同时与大多数研究类似,作者也未分析供应商的决策和收益情况。GLAZEBROOK et al.[34]进一步对被动加主动混合转运策略进行决策分析,研究发现采取混合策略优于传统的被动转运策略。但该研究没有考虑供应链的协调问题。
有研究认为,供应商在供应链网络治理中起关键性作用[35-36]。不同于传统零售商管理库存模式,供应商管理库存(vendor-managed inventory, VMI)是指直接由供应商管理供应链中的销售库存,该模式对于供应链运作效率提升作用明显[37]。实证分析表明,VMI的实施可使供应链库存水平降低7%,缺货率降低31%,库存应对能力提升9%[38]。对此,学者们分别从考虑库存限制及缺货损失[39]、信息共享[40]、易逝品[41]、损失规避[42]、第三方物流[43]、商业信用[44]等角度进行分析。虽然由供应商直接管理库存对于供应链效率提升十分有效,但这类模式是基于供应链成员通力合作而完成的。当供应商和零售商分别从属不同企业且相隔较远,零售商很难将库存交由供应商直接管理,且总倾向于以利润最大化为目标制定订货策略,VMI模式变得不再有效。因此,研究传统分散式库存管理模式下的转运协调机制显得尤为重要且必要。
综上所述,目前理论界研究多数是以美国大公司为案例,基于美国式转运机制,即研究零售商间协商转运或供应链成员一体化时的转运策略,理论研究结果显示因各零售商间利益冲突难以通过协商解决,即使在简化模型下也很难进行激励以达成供应链协调,而VMI等集中化转运机制在实践中实施困难。已有理论研究无法真正有效解决企业转运带来的难题,鼓励零售商们主动转运的同时兼顾整个供应链利益,进而达到供应链协调,是企业界迫切需要的、也是理论界亟待解决的科学难题。
本研究寻求新颖的转运机制和协调机制,拟突破已有研究中零售商间协商困难的现状。我们从实践中得到启发,发现只要充分发挥供应商的主导作用,就能迫使零售商进行自身效益最大化决策的同时实施主动库存转运,并实现分散式供应链的完美协调。本研究对企业进行了大量实地调研,发现有些企业的转运模式值得改进和推广。漫友文化有限公司(以下简称漫友)成立于1997年,是中国最大的动漫出版商,因其批发商间体制差异大、距离远、缺乏信任等而无法进行协商转运,漫友在过去8年间主动为旗下500多家各类批发商提供转运服务,积极调动货物在这类大型供应链中的流动性。不同于西方国家由零售商协商转运的情形,本研究将此类由供应商主导的转运机制命名为中国式转运机制,通过改由供应商主导转运,无需零售商之间协商,这样就巧妙地在理论和实践两个方面避开了零售商之间的协商困难。尽管漫友的转运模式具有一定的前瞻性,它解决了RNT模式难以实施的困境,具备推广意义,但如何真正达到供应链的完美协调仍需理论指导。针对从漫友收集到的销售数据进行数值分析,本研究发现漫友现有的价格体制虽然降低了供应链成本,但由于价格设置缺乏科学性,无法真正提升供应链效率,其整体收益甚至低于没有实施转运时的情形。 本研究借鉴漫友的转运模式,在该模式基础上改进价格体制,总结出一套科学合理的转运机制,称之为供应商协助转运(supplier-facilitated transshipments,SFT)机制。
针对供应商协商转运机制如何解决并实现零售商自主协商转运所无法达成的供应链协调问题,本研究建立科学、严谨的随机模型,分析供应商应如何在实际供应链环境下鼓励和协调各区域零售商在销售期间的货物转运。为设计供应链协调机制,最终使分散式供应链达到集中式水平,需分别求解供应商和每个零售商在集中式和分散式供应链中各周期最优决策,进而将两套最优决策进行对照和完美匹配。本研究分两步详细介绍SFT机制,本节主要介绍该机制的实施过程,下节给出协调价格的合理配置方式。为便于理解,本研究描述一个简单的库存模型,即两周期、单供应商、两相同零售商且需求分布一致的供应链模型,但本研究得到的理论结果可延伸至通用库存模型,即多周期、多个不同零售商、非对称需求分布的供应链库存模型。
本研究介绍供应商主导的库存转运模型,该理论模型由漫友的实际案例抽象而来并加以改进,转运形式采用漫友模式,本研究对转运价格进行重新合理设置。依照漫友模式,供应商s已具备主导转运的意识和能力,即在分散式供应链中已采取由供应商主导转运。同时受漫友以商品原价(即批发价)主导转运和LI et al.[45]提出的双向调节合同双重启发,本研究考虑供应商利用双向采购合同(即买、卖分别依照提前商定的买入价格和卖出价格)主导转运。供应商在第i(i=1,2)周期生产商品,并以批发价分销给k零售商(k=1,2)。零售商收到商品后以零售价销售,市场需求随机且服从一定概率分布。第1周期销售结束后,零售商可能因实际需求过低而产生大量库存剩余,或因需求过高而缺货。而此时零售商将根据第2周期需求制定最优库存持有策略,库存较少的零售商会向供应商申请补货,为避免再生产造成的生产成本,供应商会首先联系其他零售商,询问其是否有兴趣退货,退货会被供应商以一定价格购买,并卖给请求补货的零售商,以满足其市场需求,当退货量不足以满足订货量时,供应商才会追加生产以补足缺口。图1大致描述了这一过程,其中,虚线表示资金流,实线表示物流。假设第1周期两个零售商剩余库存分别是1 500件和2 500件,而在第2周期预计需求数量均为2 000件,此时零售商2会出现500件剩余库存而零售商1则需补货。零售商间所需转运的500件可通过以下两个步骤在完全分散的供应链中实现,即①缺货的零售商1依照双向购货合同选择向供应商“购买”500件,②多货的零售商2依照 双向采购合同选择向供应商“卖出”500件。但值得注意的是,这里的“购买”和“卖出”都是虚拟的,实际上库存是通过供应商的牵线和周转支付后,直接由货多的零售商2运往缺货的零售商1处。依照此合同,在最初向供应商进行批量采购后的每次转运时机(即之后每个周期初),每个零售商可根据自己当时销售量以及提前商定的买、卖价格,决定向供应商购买或卖出的量。也就是说,该双向合同是实现供应商可主导转运,同时允许零售商独立决策的一个关键工具。可以发现,通过供应商协调的转运与零售商主导的转运相比有很多优势,零售商主导的转运需要每个零售商与其他所有零售商自行商议转运价格,最终决定与哪些零售商实现货物转运,这在执行时往往很难管理,且议价过程繁琐、复杂,难以达成一致。因而由供应商出面协调管理转运往往更为便利,这个优势在零售商地理区域较为分散时尤其明显,供应商的调控也使商品数量在整个系统中的配置更为合理。根据上述描述定义变量,见表1。
图1 双向采购合同示例Figure 1 Example of Two-way Purchase Contract
此外,用上角标*表示分散式情形最优策略,用上角标0表示集中式情形最优策略。供应链整个决策过程和时间序列见图2。
根据以上描述,分散式供应链下的供应商和零售商的期望收益分别表示为
Πs=(w-c1)(y1+y2)+
(v-h2-PS)(xk-zk)|{xk≥zk}]dF1(Dk1)
(1)
D21)dF1(D11)dF1(D21)
(2)
其中,Uk1为k零售商第1周期的收益函数,Uk2为k零售商第2周期的收益函数,且
Uk1=-wyk+Vk1(yk)
(3)
Uk2=-PB(zk-xk)|{xk≤zk}+PS(xk-zk)|xk≥zk}+
Vk2(zk)
(4)
其中,Vk1(yk)为k零售商在第1周期库存持有量为yk时的销售收益,Vk2(zk)为k零售商在第2周期库存持有量为zk时的销售收益,其表达式为
表1 符号和参数定义Table 1 Definition of Symbols and Parameters
Vk1(yk)=E[r1Dk1-h1(yk-Dk1)+-p1(yk-Dk1)-]
(5)
Vk2(zk)=E[r2min(zk,Dk2)+(v-h2)(zk-Dk2)+-
p2(zk-Dk2)-]
(6)
其中,E表示期望。
下面进一步分析供应链均衡决策,由图2可知,本研究构建的分散式库存转运模型在数学上是一类动态规划模型,供应商决策的目标函数为(1)式,零售商决策的目标函数为(2)式,可借助逆向求解法进 行分析求解,先分析零售商的最优库存决策,再分析供应商的最优价格决策。依次求解零售商利润函数(2)式关于其库存量的一阶条件,即可分别获得k零售商在第2周期和第1周期的最优库存量。经分析可知零售商最优的库存持有水平满足下述定理。
图2 时间轴与决策序列Figure 2 Timeline and Decision Sequence
定理1 ①第2周期初k零售商最优库存持有量为
(7)
(8)
证毕。
至此,本研究对SFT机制的具体实施过程和成员决策情况进行了详细描述。可以发现,供应商设定的合同价格体系(w,PB,PS)对零售商库存数量起到至关重要的调控作用,这些价格若制定不当,将导致零售商库存配置的不合理,从而导致供应链效率损失。下面,进一步阐述供应商如何通过合理配置批发价和转运价(w,PB,PS)以实现供应链整体效率的完美协调,由于协调目标是使分散式供应链的决策与集中式供应链的决策一致,因此在提出协调机制前有必要对集中式供应链的决策和收益情况进行阐释。
在集中式供应链中,供应商与零售商间无任何利益冲突且联合制定最优决策,共同维护供应链整体利益的最大化。不失一般性,假设供应链核心企业(决策制定者)是供应商。在第1周期初甚至更早之前,供应商需决定最优生产量以及如何最优地将各地区所需库存分配给各零售商。在第2周期初,供应商也要决定最优生产量以及如何最优地将更新后的库存重新分配给各个零售商。本研究以集中式供应链的最优决策为基准,设计分散式供应链转运机制的形式和内容,从而达成供应链协调。
利用上一节介绍的模型参数,集中式供应链系统(用下角标t表示)整体期望收益表示为
D21)dF1(D11)dF1(D21)
(9)
其中,y为第1周期初系统整体库存(生产)量,y=y1+y2;Uti为第i周期系统整体利润值,其表达式为
Ut1=-c1y+Vt1(y)=-c1y+V11(y1)+V21(y2)
(10)
Ut2=-c2(z-x)+Vt2(z)
=-c2(z-x)+V12(z1)+V22(z2)
(11)
其中,x为第1周期末整体库存剩余量,x=x1+x2;z为第2周期初整体库存(备货)量,z=z1+z2。
根据逆向求解法对(9)式进行优化求解分析,可以将集中式供应链下的最优库存量决策情况总结如下。
定理2 ①集中式供应链第2周期初k零售商最优库存持有量满足
(12)
(13)
(14)
证毕。
以3.1节介绍的集中式供应链最优决策和收益为协调基准,进一步分析如何合理配置批发价和转运价以实现分散式供应链的有效协调。为使读者更直观的理解机制内容,本研究辅以数值分析,所用数据是基于漫友实地调研获取的实际运营和销售数据,第1周期与第2周期数据一致。ri=15,ci=0.35ri,PB=PS=w=0.60ri,hi=0.05ri,v=0.10ri。分析发现市场需求数据近似服从正态分布。而鉴于需求量和
缺货损失成本对零售商订货和剩余库存量影响较大,本研究考虑表2所述的9种不同市场需求和缺货损失情形,以探究转运协调合同的内在价值。因第1周期决策受第2周期影响,首先分析第2周期,经分析可知,满足定理3的转运价格可实现第2周期供应链的有效协调。
定理3 当协调所需的库存转运价格满足(15)式时,可实现供应链第2周期库存决策的有效协调(分散式状态下的库存决策达到集中式水平),即
(15)
证毕。
表2 需求和缺货损失的不同形式Table 2 Different Forms of Demand and Shortage Penalty
图3 (R3,L1)情形下协调转运价格与系统库存水平的关系Figure 3 Relationship between CoordinatingTransshipment Price and SystemInventory Level in Case (R3,L1)
证毕。
图4 (R3,L1)情形下特许经营费对零售商收益的影响Figure 4 Impact of Franchise Feeon Retailer′s Revenue in Case (R3,L1)
SFT机制能实现供应链转运系统的完美协调,但由于协调价格依赖于零售商期末整体库存剩余量x,在x未知的情况下(如供应链系统存在严重的库存信息不对称),本研究进一步考虑CP1、CP2和CP3共3类常数价格搜索方案,作为x信息未知时SFT机制的替代协调形式,具体方案见表3。定理3中表明的价格范围(v-h2 表3 常数价格搜索方案Table 3 Constant Price Search Options 下面对不同价格配置方式下的供应链效率情况进行分析,为验证和比较文中各机制形式的协调效果,依据表2中需求和缺货损失成本不同组合的9种情形,分别计算(w,PB,PS)在不同价格体系下与集中式供应链相比的收益损失,结果见表4。为更加直观且深入理解上述计算结果,表5进一步以(R2,L2)为例给出供应链成员详细决策和收益情况(结果在联想M490、2.4GHz、Intel Core i3-3110M、6GB Ram、Windows 10环境下基于Matlab2014b平台计算得出),分析运算结果可得到如下结论。 (1)定理3和定理4所述的SFT机制可实现分散式库存转运供应链的完美协调(表4第4列),协调后供应链决策和收益均达到集中式水平,表明该机制价格形态完美解决了供应链上下游企业间的双重边际效应。由表5第4列~第7列可知,合理的实施γk可实现供应链各企业收益的帕累托改进,即供应链各企业收益均高于表5第2列所示的未实施协调时收益状态,最终实现供应链上下游企业共赢。 (2)由表4可知,与第2列中未实施任何转运价格协调时相比,采取第4列~第7列所示的合理协调价格能显著提升供应链整体效益;虽然实施了协调,第3列所示的漫友模式供应链整体收益情况却明显低于第4列~第7列所示的其他协调价格形式,甚至低于第2列中无任何协调的收益状态。究其原因,是由于漫友设置的协调价格不够合理,如“采购”价格过高导致零售商过量订货,进而导致剩余库存过高,致使漫友公司及整个供应链系统收益损失严重,足见供应链管理中科学设置价格的重要性。 (3)表4列~第7列所述常数机制价格形式虽能起到良好的协调作用,但与参数价格协调形式相比仍具有一定差距,说明常数价格形态仍无法完全有效解决上下游企业间双重边际效应,致使零售商订货不足,供应链绩效无法达到最佳。进一步比较可发现,CP3协调效果在常数价格中最佳,这是由于CP1和CP2实际是CP3的特殊形式,但由平均运算时间可知,由于CP3需同时搜索3个不同价格变量,其执行效率最低。而与常数形式相比,SFT机制中的参数定价形式在运算效率上也体现出较强的优越性(平均运算时间仅为0.737秒),但常数形式的优势则在于解决参数形式须依赖市场整体库存信息的不足,这为供应链管理者依据信息、效率、绩效等因素合理规划选择协调机制形式提供了依据。 (4)由表5中各情形零售商订货情况可知,与第2列未实施库存转运相比,第3列~第7列所述的实施转运策略能显著激励零售商提高库存量;比较表4中的第2列和第4列~第7列可知,与协调前的第2列相比,协调后的第4列~第7列的R2或R3情形下的供应链收益改进量明显大于R1情形下的供应链收益改进量,说明协调转运机制对于第1周期需求更高的R2或R3型分销系统改善更为显著。同时可发现,机制对于L2情形(第1周期缺货损失较高)的供应链收益改善更为明显,同样说明机制对于L2情形的协调效果更为显著。这是由于R2、R3和L2情形下零售商往往在第1周期过量订货,更需要在第2周期初实施库存转运,此时SFT机制的优势更为明显。 针对企业界普遍存在的库存转运实施难、效率低的困境,本研究通过数理模型的优化分析,得出各博弈情形下供应链最优库存决策,并提出一类新颖的库存转运管理模式,从机制运作过程和价格设计等方面给出具体的实施方案,旨在指导企业科学合理的开展转运实践。研究结果如下。 (1)与传统RNT机制相比,由供应商主导的SFT机制优势明显,该机制通过设置“购买”和“卖出”双向交易环节,使零售商制定决策时主动将多余库存转往库存不足零售商处,有效规避了传统RNT机制因分销商间相隔甚远和缺乏信任等不利因素导致的转运实施困难、实施效率低对供应商和供应链不利等现状,调动了零售商货物转运主动性和积极性;与传 统被动转运模式相比,实施前瞻性主动库存转运有助于增强供应链柔性,提升顾客满意度。 表4 与集中式相比供应链损失百分比Table 4 Percentage Loss of Supply Chain Relative to Centralized Solution 表5 (R2,L2)下供应链决策与收益情况Table 5 Decisions and Revenues of Supply Chain in Case (R2,L2) (2)为实现供应链的高效协调,合理的转运模式和科学的价格配置缺一不可。企业通过对产品批发价以及“购买”和“卖出”价格的合理设置,有助于消除供应链系统中的双重边际效应,使供应链系统利润得以有效提升。 (3)数值仿真结果进一步表明,本研究提出的新型库存转运机制有助于大幅提升供应链运作效率,且该机制在前一周期比后一周期市场需求较高或缺货损失较高的情形下优势更为显著。 本研究对企业优化库存转运方式具有一定的管理启示和政策建议。当传统的零售商协商转运难以实施时,供应商应在库存转运中承担主导责任,应向其分销商提供开展双向采购合同,同时应当科学确定合同价格(摒弃传统的常数价格协调形式,采用参数转运价格);且鉴于实施SFT机制对供应链效率改善的巨大作用,建议供应链管理者加强企业间信息共享和物流建设,规范企业间信任和合作机制,为转运合同的实施创造条件;并充分运用大数据等管理技术的预测功能,为实施前瞻性库存转运提供技术支撑。目前正值中国信息和物流产业全面高速发展优势期,共享经济相关政策的颁布也为库存共享发展提供了政策支持,企业应抓住契机,深化供应链成员间合作,建立科学的库存转运机制。 本研究讨论的供应商协助转运机制为实施库存共享提供了行之有效的解决方案,具备广泛的适用性和推广性。该转运机制的实施完美解决了转运界长久以来存在的难题,同时该机制适用范围广泛,能够为中国大部分企业提供简单易行的转运指导,帮助企业降低成本,提高收益,实现供应链整体效率有效提升,更好地匹配供求和分配社会物资,以最少的投入满足最大的消费需求。 虽然本研究是建立在两周期、两零售商、需求分布相同、无转运成本等关键假设下开展的研究,但从相关结论的证明过程中不难发现,运用类似方法很容易得到多周期、多零售商、需求分布不对称、有转运成本下决策和协调解的形式。但本研究仅讨论了零售商处于不同销售市场(无市场竞争)情形,且是基于信息完全对称、无资金约束情形下开展的,考虑相关因素影响下的库存转运实施方案设计是未来进一步研究的方向。 [1]于亢亢,宋华,钱程.不同环境下的供应链运作柔性的绩效研究.管理科学,2014,27(1):43-54. 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His representative paper titled “Research on the decisions of order and information service and coordination of supply chain with information free-riding” was published in theJournalofIndustrialEngineeringandEngineeringManagement(Issue 4, 2016). E-mail:liulu_77@126.com ZHENG Xiaona, doctor in management, is an associate professor in the Guanghua School of Management at Peking University. Her research interest focuses on enterprise operational management. Her representative paper titled “An analysis of the model of the supply chain in unauthorized transshipment” was published in theManagementWorld(Issue 9, 2010). E-mail:xzheng@gsm.pku.edu.cn4 结论
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