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1、 学校代号 ： 10532 学 号 ： S09141033 密 级 ： 湖南大学硕士学位论文 VMI 模式下的供应链补货模型及契 约协调机制研究 学位申请人姓名： 李洁 导师姓名及职称： 陈芝 副教授 培 养 单 位 ： 工商管理学院 专 业 名 称 ： 管理科学与工程 论文提交日期 ： 2012 年 4 月 28 日 论文答辩日期 ： 2012 年 5 月 18 日 答辩委员会主席： 雷辉 教授 Research on Supply Chain Repleshment and Constract Coordination Mechanism under VMI by Li Jie B.E.(
2、Northeast Forestry University)2008 A thesis submitted in partial satisfaction of the Requirements for the degree of Master of Management in Management Science and Engineering in the Graduate School of Hunan University Supervisor Associate Professor CHEN Zhi April，2012 摘 要 由于市场竞争环境与管理模式的变化，企业之间的竞争不断加
3、剧，并逐渐由 单个企业间的竞争演变为上下游企业构成的供应链之间的竞争，企业不仅要充分 利用自有资源，还必须与上下游企业合作协调，形成战略同盟，才能赢得更多的 市场份额和收益，基于产品信息全过程管理的 VMI 模式正是由供应链管理思想衍 生而来。供应链协调的目的就在于在供应链组织建立有效的信任机制与激励机制， 形成更为合理的供应链结构，以适应复杂多变的市场环境。供应链契约做为协调 供应链各方行为的一种重要的手段，在供应链协调研究中非常普遍，其应用在企 业实践中取得了良好的成效。因此，本文以 VMI 供应链为背景，研究了供应链契 约协调机制，希望有助于供应链协调的实现。 本文在以往文献的基础上，对
4、供应链补货模型进行了分析，建立了一对多供 应链中的定期补货模型。研究分为三个阶段进行，首先讨论了分散决策下供应链 利润的分配情况，随后提出在供应商主导的基础上，由供应商发起供应链合作， 主动对产品价格做出调整，以增加供应链整体利润。在第三个阶段以实现供应链 协调为目的，引入收入共享契约，实现 供应链整体利润最大化，并合理分配增加 的利润，以提高供应链绩效、实现供应链协调。在此基础上，论文对比分析了缺 货与无缺货两种条件下的补货模型与供应链利润分配，并讨论了模型中相关参数 之间的关系及其供应链成员利润的影响。 论文算例采用 MATLAB7.0 进行仿真，研究结果表明，无论在哪种条件下，分 散决策
5、都会导致供应链效率低下。在分散决策下进行合作的供应链中，总利润与 成员利润均高于无合作机制的供应链，但与实行契约协调的供应链相比，合作供 应链总利润较低，且协调供应链的利润可通过契约约定在供应链成员间合理分配。 分析结果表明，该协调机制能够有效地协调 VMI 供应链各成员利润，实现效益最 大化的目的。 关键词： VMI；供应链管理；供应链协调；补货 II 3 Abstract This paper analyzes replenishment model by considing previous research, and constructing a periodic replenishm
6、ent mathematics models,considering a two-echelon supply chain consists of a single supplier and multiple retailers. Upon these, I study the profits under disperse policy decision. Then the vender bring the supply chain cooperation without revenue sharing contract in order to increase the profits. La
7、stly, coordination mechanism was introduced, the revenue sharing contract is introduced to the models in order to improve the supply chains performance and realize coordination out On this basis, this research compares the differences between the models with backorder and without backorder. And then
8、.the correlations of related parameters and the impacts of them on the profit are analyzed. The model was tested by building numerical examples,using the MATLAB7.0 software. The distributed decision-making supply chain is compared to the cooperated decision-making one and the changes of different va
9、riables and the impacts of them on all parties profits are analyzed. The results show that the mechanism can coordinate the profit of VMI supply chain members effectively and achieve the purpose of maximizing system benefit. The results show that no matter what kind of structure， distributed decisio
10、n will lead to low efficience.In cooperated supply chain, all parties profits are higher than that in distributed decision-making ones.But coordinated supply chains can get the highest profits,and these profits can be appropriatly distributed between the members of supply chain under constract. Adva
11、nces in competition environment and management models have increased both the scope and intensity of competition between organizations.During the last few years, the focus has shifted from the enterprise level management of supply chains to enterprise level management of supply chains. In order to b
12、e the winner, each company should make full use of its own resources, for example, constructing coordination mechanism between enterprises within a supply chain. Vendor managed inventories (VMI) which focus on enterprise process information management was established on the theoretical base of suppl
13、y chain.The purpose of supply chain coordination is to establish effective trust-enabled and incentive mechanisms and reasonable supply chain constructs,in order to be adopted to the changeful markets. Therefore, this paper takes the VMI environment as the background, and researched the supply chain
14、 constract which attempted to make contributions to realize supply chain coordination. 4 Key Words ： VMI; Supply Chain Management; Supply Chain coordination; replenishment 5 目 录 学位论文原创性声明和学位论文版权使用授权书 . I 摘 要 . II Abstract . III 插图索引 . VII 插表索引 . VIII 第 1 章 绪论 . 1 1.1 选题背景与意义 . 1 1.2 文献综述 . 2 1.2.1 供
15、应商管理库存（ VMI） . 2 1.2.2 供应链契约协调 . 4 1.2.3 VMI 供应链协调 . 6 1.2.4 供应链补货问题的研究 . 7 1.3 研究内容与方法 . 8 1.3.1 研究内容 . 8 1.3.2 研究方法 . 9 第 2 章 理论基础 . 10 2.1 库存管理相关理论 . 10 2.1.1 库存管理概述 . 10 2.1.2 供应商管理库存（ VMI） . 11 2.2 供应链协调 . 13 2.2.1 供应链协调概述 . 13 2.2.2 供应链协调的内容 . 13 2.2.3 供应链协调的方法 . 14 2.2.4 收入共享契约基本模型 . 16 第 3 章
16、 VMI 模式下的补货模型及契约协调研究 . 18 3.1 问题描述 . 18 3.2 模型基本假设与参数说明 . 20 3.3 补货模型构建 . 21 3.3.1 基本模型构建 . 21 3.3.2 结果分析 . 25 3.4 分散决策下的利润改进模型 . 27 3.4.1 分散决策下合作机制设计 . 28 3.4.2 结果分析 . 30 6 3.5 收入共享契约协调机制设计与分析 . 31 第 4 章 算例分析 . 36 4.1 分散决策供应链数值算例及分析 . 36 4.2 协调供应链数值算例及分析 . 41 4.3 对比分析 . 44 结论 . 48 参考文献 . 50 附录 A 攻读
17、学位期间所发表的学术论文 . 55 附录 B 部分源程序清单 . 56 致 谢 . 60 VII 插图索引 图 1. 1 论文框架示意图 . 9 图 2. 1 传统供应链结构 . 12 图 2. 2 VMI 供应链结构 . 12 图 2. 3 VMI 供应链管理流程 . 12 图 3. 1 一对多 VMI 供应链结构 . 18 图 3. 2 VMI 下缺货供应链成员库存变化 . 19 图 3. 3 VMI 下无缺货供应链各成员库存变化 . 20 图 4. 1 市场需求变化 . 36 图 4. 2 分散决策下缺货供应链利润 . 37 图 4. 3 改进后的缺货供应链利润 . 38 图 4. 4
18、分散决策下无缺货供应链利润 . 39 图 4. 5 改进后的无缺货供应链利润 . 40 图 4. 6 协调后的缺货供应链总利润 . 41 图 4. 7 协调后的缺货供应链成员利润 . 41 图 4. 8 协调后的无缺货供应链总利润 . 42 图 4. 9 协调后的无缺货供应链成员利润 . 43 图 4. 10 补货周期随库存成本变化趋势 . 44 图 4. 11 供应商利润随库存成本变化趋势 . 44 图 4. 12 零售商 1 利润随库存成本变化趋势 . 45 图 4. 13 产品批发价随库存成本变化趋势 . 45 图 4. 14 零售商 1 产品售价随库存成本变化趋势 . 45 图 4.
19、15 供应链整体利润随库存成本变化趋势 . 46 图 4. 16 零售商 1 产品售价随库存成本变化趋势 . 46 VIII 插表索引 表 4. 1 相关参数赋值 . 36 表 4. 2 库存成本变化时各数值的计算结果 . 44 - 1 - 第 1 章 绪论 1.1 选题背景与意义 在全球制造和经济一体化浪潮的推动下，企业之间的竞争不断加剧，并逐渐 由单个企业间的竞争演变为上下游企业构成的供应链之间的竞争，基于业务外包 思想的供应链管理理论和技术大幅度地提高了企业的竞争力。供应链管理理论认 为，企业不仅要充分利用自有资源，还必须与上下游企业合作协调，形成战略同 盟，高效率、低成本地为顾客提供更
20、好的产品，才能赢得更多的市场份额和收益。 由供应链管理思想衍生而来的供应商管理库存（ Vendor Managed Inventory， VMI）模式，以整体供应链视角对各节点企业的资源进行集成和协调，强调战略 伙伴协同、信息资源集成、快速市场响应及为用户创造价值 1。 VMI 允许供应商获 得下游企业的必要信息，这不仅大大改善了供应链的预测能力，并且提高了供应 链信息透明度，增强了成员之间的信任。在这种模式下，上游供应商可及时掌握 市场需求信息，从而减少信息传递过程中出现的偏差，缓解 “ 牛鞭效应 ” （ Bullwhip Effect），设置较为合理的库存水平，避免因库存过多或缺货带来的损
21、失；另一方 面，通过信息共享，供应商可以直接面对消费市场，根据市场需求迅速作出反应， 缩短供需交易时间，以更好地满足用户需求，从而提高整个供应链的柔性，增强 供应链竞争力。 虽然所有供应链成员形成利益共同体，但就其单个个体而言，企业与企业之 间仍然是独立的利益个体。因此，各企业都在争取自身利益的最大化。在 VMI模 式下，供应商共享下游企业的库存信息，从整体上进行决策以降低供应链的总体 成本。但由于下游企业将库存管理成本转嫁给供应商承担，供应商获得的利润可 能会减少，从而造成其责任和利益的不统一；另一方面，由于供应商掌握下游企 业信息与供货主动权，可通过调整供货策略谋取自身利益最大化。供应链成
22、员在 追求自身利益最大化过程中所采取的行为，可能影响其他成员利益，破坏合作关 系，从而损害供应链整体运营绩效，无法实现供应链整体利益最大化。 因此，如何协调系统各成员之间关系，使得各个成员都采取能够提升供应链 总利润的行为，同时又不损害成员利益，是具有重要现实意义的研究课题，而这 也是供应链协调所要解决的问题。单独利用 VMI，并不能使供应链整体达到协调， 因此，需要建立一种协调机制把不同的企业集中起来管理，链中不同成员企业之 间的协调 是有效管理的关键。 缺货问题在供应链研究中无法回避，当企业出现缺货现象，则意味着企业无 法完全满足顾客的需要，将造成部分顾客的流失，影响企业的产品销售，因此，
23、 传统的供应链研究认为缺货将给企业带来损失。然而，在实践中，并不是所有的 - 2 - 企业都能够承担完全满足市场需求的库存量所带来的成本。以服装行业为例，由 于衣物对储存环境要求较高，因此，在该行业中库存成本占据总成本中较大的比 例，在销售旺季，当季服饰需求量较大时，储 存完全满足顾客需求的库存所造成 的成本甚至超过了缺货所引起的销售流失所带来的损失，因此，企业往往会制定 一定的缺货率，以减少成本，获得最大利润。 在供应链环境中，库存问题关乎链上各成员企业的利益，供应链下游企业的 库存决策将对上游企业的库存决策产生重大影响。因此，库存管理需要全供应链 上的成员企业进行合作、协调，以应对多变的市
24、场。本文针对供应链缺货问题， 研究在不同条件下的供应链协调机制，以激励供应链成员做出有利于实现供应 链协调的补货策略，实现供应链整体利润最大化，并合理分配供应链的利润，在 保证各成员利润不少于分散决策情况的前提下，提高供应链整体利润。本文定量 分析供应链协调优化过程，并提出具体的参考模型，希望能够对供应链企业提升 运营管理水平 起到积极的促进作用。 1.2 文献综述 1.2.1 供应商管理库存（ VMI） 20 世纪 80 年代中期，在零售业竞争日益激烈的环境下，零售商的库存压力大 大增加。一方面，零售商为了降低成本、提高服务水平，有意将库存管理的成本 及风险向上游供应商转移；另一方面，将零售
25、商的库存转交给供应商管理，不仅 使供应商能更好地安排生产，以缩短产品的提前期，优化库存供给方案，并且可 以加强供应商对市场与销售信息的了解与掌控，因此，供应商将愿意承担零售商 库存的管理工作 2。在这种形势下， P&G 和 Wal-Mart 于 1985 年开始探索合作应用 VMI 模式，双方建立网络信息系统，通过实时通信，宝洁可以更准确的掌握市场 信息，以更准确地安排生产并在合适的时间将产品摆上沃尔玛的货架。该系统为 合作双方都带来了利益，双方的库存周转率均提高了 30%3，为宝洁节省了库存和 订购费用；而宝洁所节省的费用，也支持了沃尔玛 “ 天天低价 ” 的销售策略。 在 VMI 模式在零
26、售业取得巨大成功后，制造业紧随其后，一些高科技企业开 始应用 VMI 以改进供应链绩效、提高顾客满意度。 Dell、 HP 与 ST 通过实施VMI 对 供应链进行有效整合，减少了库存与成本 4。 Hau 等人搜集了大量的相关数据，并在此基础上对供应链中的需求波动现象 进行分析，该研究用定量分析技术验证了各种影响因素在不同条件下对库存数量 的影响程度，从而在数学理论的基础上进一步证实了 VMI 的显著作用，该研究指 出：供应商管理库存这一方式是从根本上减少库存波动影响的最有效措施 5。 Yan Dong 与 Kefeng Xu 通过数值分析证明 VMI 能有效减少库存相关成本， VMI 模式
27、下购买方利润高于实施前利润，而供应商短期内不一定获利，长期来看，供应商 - 3 - 利润明显高于短期利润 6。 大量的学术研究与企业实践表明， VMI 模式对于整体的供应链物流体系都有 着极为明显的优化作用，学术界与企业界都认识到了该模式对于供应链管理的重 要意义，供应商管理库存开始受到广泛的关注。 针对 VMI 的实施对供应链的影响， Peter 等人 认为 VMI 是未来的潮流，该理念将 会引起分销渠道的革命。但这一趋势是否会实现取决于该模式带给供应链成员的 经济利益 7。 Fox 认为实施 VMI 给企业带来的利益包括：改进供应链成员的顾客服 务水平、减少需求的不确定性、减少库存以及降低
28、成本 8。 Seyed Hamid Reza Pasandideh 等人通过建立 VMI 供应链的数学模型研究了订货成本、订货批量等重要 参数对削减供应链总成本的影响，计算结果表明，适度的缺货在特定条件下有助 于减少供应链总成本 9。 Jafar Razmi 等人研究了 VMI 模式对供应链库存总成本的影 响。论文以一个供应商与一个购买商组成的二级供应链为研究对象，比较了不同 系数取值条件下的 VMI 供应链与传统供应链的库存总成本，结果表明，VMI 模式 能够很好地改善包括延迟交货、降低成本在内的一系列问题，比传统供应链更为 合理 10。而夏海洋等人则认为，只有在采购商占主导地位的供应链中，
29、当系统参 数满足一定条件时， VMI 才能给供应链及其成员带来利益， VMI 更适应于采购商 占主导地位的供应链，且应用条件有限 11。 在与其它供应链模式的对比研究中， Cachon 的研究表明， VMI 模式下的供应链 利润明显高于传统库存管理模式 RMI(Retailer Managed Inventory)下的供应链利润 12，唐宏祥与钟磊钢等人将集中式供应链、分散式供应链与 VMI 供应链进行对比 1314，文献 13的结果表明，如果不采用协作机制， VMI 供应链的性能甚至低于 分散式供应链，而当供应链协调时， VMI 供应链性能有望达到集中式供应链水平。 文献 14发现，单独使用
30、 VMI 时，供应链总效益相对于分散式供应链有所改善，但 供应商收益有所降低，导致 VMI 无法实施，而在采用数量折扣机制后，双方利益 均得到极大改善，系统达到最优。 James 等人做了类似的研究，结果表明当参数取 值发生变化时，这三种供应链的获利随之发生改变，模型求解的结果表明，在特 定的参数值的条件下， VMI 供应链更为有利 15。 在将 JIT（ Just-in-time）策略与 VMI 策略进行对比的研究中可以看出，从供应 链整体的角度看， VMI 策略优于 JIT 策略，但由于 VMI 使供应商承担更多成本，必 须有相应的能够反映供应链成员努力程度的利润分配机制，以保证 VMI的
31、顺利实 行 1617。 关于实施 VMI 对供应链中各个节点企业的影响，大多数 VMI 文献认为，实施 VMI 所带来的利益并没有在供应链成员间公平地分配，做 为购买者一方的成员总 是获得大部分甚至全部利益，而做为供应者一方的成员则因为需要承担额外的库 存成本而处于不利地位 618。王卫平等人在文献 6的基础上，将单层 VMI模型和 - 4 - 分析方法加以改进，并扩展到供应商 -生产商 -零售商三层供应链，结果表明，在短 期内，越靠近下游供应链成员利润水平改善越明显，而越靠近上游的成员越难以 从中获利，一定条件下利润有可能不升反降 19。 但也有研究提出不同观点，在 VMI 模式下，由于供应方充分掌握购买方信息， 供应方可据此进一步了解顾客需求以提高顾客满意度、增加销量，并根据所掌握 的信息更好地对所有库存做出规划，从而做出对自己有利的供货决策 20。 Savasaneril 与 Erkip 则认为，在