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信息共享在应用均衡补货模式的两级分销 系统中的价值研究# 张盛浩1,2,3* 基金项目：国家自然科学基金项目（70901062）；教育部高等学校博士学科点基金（200806981066）；机 械制造系统工程国家重点实验室青年基金项目 作者简介：张盛浩，（1977-），男，副教授，主要研究方向：库存控制理论、供应链管理、生产与运营管 理. E-mail: shhzhang@mail.xjtu.edu.cn 5 （1. 西安交通大学管理学院，西安 710049； 2. 过程控制与效率工程教育部重点实验室，西安 710049； 3. 机械制造系统工程国家重点实验室，西安 710049） 摘要：在一个供应商和多个零售商组成的两级分销系统中，本文研究实时共享下游销售信息 的价值及其对库存控制策略的影响。假设上下游间补货安排按照均衡补货模式进行，供应商 10 和零售商均采用基准库存策略。我们证明供应商的库存成本能够通过实时获取零售商销售信 息得以降低，且该信息机制价值的充分实现依赖于对均衡补货模式下零售商补货次序的适当 调整。特别地，当零售商订单服从凸序或随机序排列时，我们分别给出了对供应商最优的零 售商补货次序结构特征。 关键词：两级分销系统；均衡补货模式；信息共享 1 引言 35 在供应链管理实践中,实时共享下游零售商销售信息能够有效改善绩效早已成为共识， 如沃尔玛的成功在一定程度上归功于其Retail Link 信息系统的建设。本文在一个应用均衡补 货模式的一对多两级分销系统中，考虑信息共享的价值。均衡补货模式是分销系统中常用的 一种下游补货时间具有约束的作业方式。在该模式下，下游各零售商被指派到某一特定时间 窗口并被要求仅能在该窗口内提出订单，且不同零售商的时间窗口均衡地分配到上游供应商 40 的作业安排中。实践证明，该模式可以简化运输安排，平滑每日工作量，便于产能调度和排 班计划。另外，Lee 等（1997）[1]的研究表明均衡补货模式还是缓解牛鞭效应的有效方法之 一。 在本文模型中，供应商和零售商均采用基准库存策略。供应商具有固定订货周期，并在 一个订货周期内应用均衡补货模式对所有零售商进行一次补货作业。实践中通常只有当供应 45 商处于强势地位或拥有整个分销系统时才能应用均衡补货模式，我们假设供应商有权安排订 货周期内零售商补货次序。为保持模型一般化，我们并不对供应商和零售商是否从属同一商 业组织作出设定，同时允许不同零售商所服务的终端顾客需求可以不同。 企业间进行信息共享不仅需要技术和资金支持，如建立EDI 系统、网络平台等，还需 要双方在信息获取、运用、披露等问题上达成共识，因此现实中上游企业往往只与部分下游 50 企业建立信息共享渠道。为反映实际，本文考虑允许部分零售商参与信息共享的情景，研究 供应商如何选择参与信息共享的零售商，如何调整其库存控制策略，及对下游零售商和分销 系统整体绩效的影响。 本文的贡献主要包括以下两个方面： 在应用均衡补货模式的分销系统中，我们建立了供应商实时获知部分零售商销售信息的 55 库存控制数学模型。分析表明，供应商总能从已知的终端顾客需求信息中获益，且参与信息 共享的零售商越多，供应商的收益越大。 我们研究了对供应商最优的零售商补货次序问题。当零售商订单服从凸序排列时，供应 商倾向于选择订单波动性大的零售商参与信息共享；对于未参与信息共享的零售商，供应商 会按照订单波动性升序排列。当零售商订单服从随机序排列时，供应商会按照零售商订单大 60 小先降序后升序排列，即呈现出V 字型结构特征。特别地，当仅有一个零售商参与信息共 享时，我们完全刻画出对供应商最优的零售商补货次序结构特征。 本文第2 节综述相关文献；第3 节建立库存控制数学模型并给出信息预知机制的价值； 第4 节研究对供应商最优的零售商补货次序问题；第5 节总结全文。限于篇幅要求，所有命 题证明均在附录中给出。 65 2 文献综述 本文属于信息共享机制和均衡补货模式两个领域的交叉研究，以下分别综述这两方面文 献。 在分销系统中实施信息共享能为上下游成员节省可观的成本。在零售商需求是平稳过程 情况下，大量学者对信息共享的价值进行研究。Bourland 等（1996）[2]利用共享的库存数据 70 来改进供应商订货决策。Aviv 和Federgruen（1998）[3]通过信息共享来改进供应商对零售商 订单的预测。Gavirneni 等（1999）[4]探讨在生产能力约束下信息共享的价值。在他的后续工 作中，Gavirneni（2002）[5]基于零售商库存信息提出一个订单预警机制。Cachon 和Fisher （2000）[6]研究供应商如何利用零售商库存信息在零售商间更好地分配有限库存。Moinzadeh （2002）[7]利用零售商库存信息对供应商订货程序进行改造。当供应商可获知一组零售商的 75 库存信息且零售商间物理距离较近时，Cheung 和Lee（2002）[8]研究供应商如何协调运输及 在零售商间合理分配库存。Mitra 和Chatterjee（2004）[9]将信息共享引入Eppen and Schrage （1981）[10]的模型。张力菠等（2006）[11]对基于时间的供应商管理库存整合补货模式下分 销系统的牛鞭效应、系统成本以及两者之间的关系进行研究。对于上下游都采用连续性盘点 的(r, Q)策略的分销系统，刘丽文等（2007）[12]比较在传统、信息共享和供应商管理库存三 80 种模式下的系统绩效。 当零售商需求服从自回归过程时，Lee 等（2000）[13]研究在一对一分销系统中如何利用 共享的零售商需求信息更新供应商预测，并发现信息共享在需求不稳定情况下的价值较大。 郝国英等（2007）[14]扩展Lee 等（2000）[13]的工作，发现信息共享对生产商的影响要大于 对零售商的影响。石小法和杨东援（2004）[15]，Zhuang 和Wang（2004）[16]和白世贞和杨 85 怡（2008）[17]将Lee 等（2000）[13]的模型扩展到一对多分销系统，并假设上下游均采用周 期性盘点基准库存策略。其中，石小法和杨东援（2004）[15]假设零售商间的需求不相关， 而后两者考虑零售商间的需求相关情况。 均衡补货模式在能源、制造、零售、物流等众多分销系统管理中都有着广阔的应用前景 和重要的商业价值。例如，Andel（1995）[18]指出美国的一家第三方物流企业GATX 在英国 90 石油公司和雪佛龙公司委托其管理的6500 家加油站中应用了均衡补货模式。相对于企业实 践，学术界对均衡补货模式下库存控制策略的研究还不够深入，大多是基于同质需求分销点 （即各零售商面对的终端顾客需求服从完全相同的概率分布）假设，考察上下游只交流订单 信息的传统分销系统，如Cachon（1999）[19]、Chen 和Samroengraja（2000[20]，2004[21]）、 Cheung 和Zhang（2008） [22]。当各零售商服务的终端顾客需求异质时，Zhang 和Cheung（2008） 95 [23]运用随机序知识研究了对供应商最优的零售商补货次序问题。 直到最近，Zhang 和Cheung（2011）[24]将信息共享和订单信息预知机制引入均衡补货 模式。他们研究了全部零售商参与信息共享的情景，指出供应商能够从实时共享的销售数据 中获益。本文进一步拓展他们的研究，考虑允许部分零售商参与信息共享的一般情景，给出 并证明信息共享机制下对供应商最优的零售商补货次序结构特征。 100 3 数学模型 3.1 问题描述 在离散时间下，我们考虑由一个供应商和m 个零售商组成的一对多两级分销系统，订 货成本忽略不计。假设更高一级供应商从不发生缺货，供应商依据基准库存策略每隔m 期 订一次货，并且经过L （ L ≥ 0）期后货品到达。供应商每期每单位库存的持有成本为H ， 105 缺货成本为P 。当供应商在库库存不足以满足全部零售商订单时，允许部分满足零售商订 单，未满足部分将在供应商获得货品后予以满足。 供应商应用均衡补货模式对零售商进行补货，即每期仅有一个零售商订单得到满足。为 简化模型，我们假设所有零售商的订货提前期为常量l ，每期每单位库存的持有成本和缺货 成本分别为h 和p 。各零售商同样依据基准库存策略订货，这意味着各零售商订货量与其 110 上一订货周期内发生的终端顾客需求相同。同一零售商在不同期内面对的终端顾客需求独立 同分布。不同零售商在同一期内面对的终端顾客需求相互独立，允许服从不同分布。 每周期内事件发生次序如下：（1）货品到达（如果有）；（2）供应商订货（如果是其 订货时间点）；（3）零售商订货（如果是其订货时间点）；（4）终端顾客需求发生，零售 商利用在库库存尽可能加以满足；（5）评估库存成本。 115 为方便表述，我们定义两类周期：订货周期和评估周期。订货周期从供应商订货开始， 直到供应商下次订货前为止。评估周期从货品到达供应商处开始，直到供应商下次收到货品 前为止。下文中，我们分别用i 表示某零售商，用j 表示评估周期中某期，用k 表示订货周 期中某期。 在传统分销系统中，供应商在下游提交订单时才获知零售商在其上一订货周期内发生的 120 终端顾客需求。当某零售商参与信息共享时，供应商可以实时获知该分销点的顾客需求，并 利用该信息改善自身订货决策。以图1 为例，我们对信息共享机制的应用加以说明。 125 130 135 140 145 图1 信息共享机制示意图 Fig.1 Illustration of Information Sharing 在图1 中，m = 3 ， L = 2 ，l = 1，订货周期内的补货次序是(1,2,3)，其中零售商2 150 与供应商实时共享顾客需求信息。如图所示，供应商订货时已知发生在零售商2 处的两期终 端顾客需求。显然地，参与信息共享的零售商在订货周期内的位置越靠前，供应商订货时已 知的终端顾客需求期数越多。为最大化信息共享的价值，实践中供应商通常将参与信息共享 的零售商全部安排在订货周期前部，未参与信息共享的零售商安排在订货周期后部。这也是 本文研究中默认的零售商排布方式。令参与信息共享的零售商个数为n 。当n = m 时，全部 155 零售商都与供应商建立信息共享渠道，这是Zhang 和Cheung（2011）[24]研究的情景。当n = 0 时，没有零售商与供应商实时共享终端顾客需求信息，这是只交流订单信息的传统分销系统。 3.2 供应商库存问题 不失一般性，令m ≥ 2 、0 ≤ n ≤ m 和L ≤ m −1 ，下文中所有推导和命题都可推广到 学术论文网Tag：代写论文 代写代发论文 代发论文 |
