基于供應鏈協調機制的物流成本優化能力分析
2014-04-17 04:46:05楊強朱宏翔吳紹艷
價值工程 2014年10期
楊強+朱宏翔+吳紹艷
摘要： 本文以一個供應商和一個采購商組成的二級供應鏈為例，建立同時考慮庫存成本和運輸成本的物流成本模型，比較分析傳統供應鏈和供應商管理庫存兩種協調機制的物流成本優化能力。研究發現：在集中決策的情況下，兩種協調機制的供應鏈物流成本是相同的；在分散決策的情況下，傳統供應鏈的協調機制在采購商和供應商分別負擔運輸成本的兩種情況下物流成本均不會優于供應商管理庫存協調機制的物流成本；傳統供應鏈在集中決策的情況下能夠實現供應鏈物流成本的最優，在分散決策的情況下由供應商負擔物流成本有利于物流成本的優化。
Abstract： This paper deals with a two-stage supply chain including one supplier and one purchaser， establishes a model considering both inventory cost and transportation cost. The two coordination mechanisms： traditional supply chain and vendor-managed inventory， are analyzed on their logistics cost optimization capabilities under the centralized and decentralized decision-making conditions. The conclusions are that the logistics cost are same under the centralized decision-making no matter supplier or purchaser offord transportation cost； vendor-managed inventory coordination mechanism is better than traditional supply chain coordination mechanism under the decentralized decision-making.
關鍵詞： 供應鏈；協調機制；庫存成本；運輸成本；供應商管理庫存
Key words： supply chain；coordination mechanism；inventory cost；transportation cost；vendor-managed inventory
中圖分類號：F275.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）10-0006-03
0 引言
傳統供應鏈和供應商管理庫存（VMI）是兩種常見的供應鏈協調機制，每種機制均有分散決策和集中決策兩種情況。在分散決策的情況下，供應鏈各成員以自己物流成本最優為原則進行決策。這種情況較容易實現，也是供應鏈常用的決策形式。但供應鏈某一成員物流成本最優往往會導致供應鏈物流成本的增加。供應鏈成員以供應鏈物流成本最優的原則進行集中決策可以有效地降低供應鏈物流成本，但這會導致供應鏈成員間的利益沖突，通常難以實現。傳統供應鏈一般是采購商根據自己的具體情況向供應商下訂單訂貨。這種方式可以最小化采購商的物流成本但增加了供應商物流成本，不利于供應鏈物流成本的優化。有學者提出通過供需雙方的合作即集中決策建立聯合經濟批量模型來降低供應鏈物流成本。Banerjee[1]建立了有限生產率下的聯合經濟批量模型，買方與供應商通過合作，達到雙方獨自決策下更大的經濟利益；Goyal[2]建立了假設單供應商和單需求方通過契約方式進行協調的聯合經濟訂貨批量模型。
供應商管理庫存是以供應商管理采購商的庫存并承擔物流成本，這種協調機制可以有效地降低供應鏈物流成本。張愛文等人證明了當訂貨成本比與庫存成本比相差比較大時，供應商管理庫存可以有效降低均衡價格[3]；Tayar和Ganeshan[4]，Tersine和Banman[5]等人建立了多個訂單一次派送的VMI庫存模型；Cetinkaya和Lee[6]建立了存貨補足和派送的VMI模型；Waller和Johnson[7]，Banerjee[8]，Goyal和Nebebe[9]等人研究了集成庫存管理問題，提出了單制造商-單零售商環境下的VMI庫存策略；Woo等[10]和Zhang等[11]研究了單制造商-多零售商VMI庫存策略；錢芝網借助Arena軟件求解了VMI模式下運輸成本、庫存成本和缺貨成本最小的最優訂貨點[12]；鄭長征等人將TPL引入VMI，研究表明引入TPL能有效降低供應鏈平均總成本，避免制造商高庫存成本和高運營風險[13]。
以上研究主要集中于某一供應鏈協調機制不同決策方式的比較分析，不同供應鏈協調機制的對比研究鮮有涉及：羅兵[14]等人在其固定周期檢查派送和存貨補足庫存模型中定性的比較了VMI相對經濟定貨批量的優點；趙金實[15]等人比較分析了對傳統供應鏈、寄售、供應商管理庫存三種協調機制在集中決策和分散決策情況下的庫存成本優化能力。
本文以一個供應商和一個采購商組成的二級供應鏈為例，建立同時考慮庫存成本和運輸成本的物流成本模型，比較分析傳統供應鏈和供應商管理庫存兩種協調機制的物流成本優化能力。
1 模型構建
1.1 模型假設
假設單供應商向單采購商供應單一產品，構成一個二級供應鏈。采購商根據自己的經濟訂貨批量向供應商下訂單，供應商則根據訂單準備生產。運輸成本有供應商和采購商分別負責的兩種情況，運輸能力無約束。裝卸搬運成本忽略不計，不考慮訂貨提前期。
1.2 模型參數
模型中所涉及到的參數如下：
Q：采購商的訂貨批量，也即決策變量；endprint
D：采購商的年需求量；
M：采購商一次訂貨的訂貨成本；
HM：采購商單位產品的庫存成本；
S：供應商的訂單轉換成本；
HS：供應商單位產品的庫存成本；
P：供應商的產品生產速度；
K：一次訂貨的運輸成本；
CM：采購商的物流成本（供應商負責運輸成本）；
CS：生產商的物流成本（供應商負責運輸成本）；
CTrad，Dec：分散決策的傳統供應鏈總成本（供應商負責運輸成本）；
CTrad，Cen：集中決策的傳統供應鏈總成本（供應商負責運輸成本）；
C■■：采購商的物流成本（采購商負責運輸成本）；
C■■：生產商的物流成本（采購商負責運輸成本）；
C■■：分散決策的傳統供應鏈總成本（采購商負責運輸成本）；
C■■：集中決策的傳統供應鏈總成本（采購商負責運輸成本）；
CVMI：供應商管理庫存的物流成本；
CVMI，Dec：分散決策的VMI供應鏈總成本；
CVMI，Cen：集中決策的VMI供應鏈總成本；
1.3 傳統供應鏈的物流成本模型
1.3.1 供應商負擔運輸成本的傳統供應鏈物流成本模型
采購商的物流成本模型為
C■=■M+■H■ （1）
供應商的物流成本模型為
C■=■S+■H■+■K （2）
當采取分散決策時，采購商根據自己物流成本最低的原則決策訂貨批量Q，即■=-■+■=0 （3）
得Q■=■ （4）
因此，在分散決策情況下，供應鏈的物流成本為
C■=（M+S+K）H■+■M■ （5）
當采用集中決策時，采購商和供應商根據供應鏈物流成本最低的原則決策訂貨批量Q，即
■=-■+■-■+■-■=0 （6）
得Q■=■ （7）
因此，在集中決策情況下，供應鏈的物流成本為
C■=■ （8）
1.3.2 采購商負擔運輸成本的傳統供應鏈物流成本模型
采購商的物流成本模型為
C■■=■M+■H■+■K （9）
供應商的物流成本模型為
C■■=■S+■H■ （10）
當采取分散決策時，采購商根據自己物流成本最低的原則決策訂貨批量Q，即
■=-■+■-■=0 （11）
得Q■■=■ （12）
因此，在分散決策情況下，供應鏈的物流成本為：
C■■=
（M+K+S）H■+■（M+K）■（13）
當采用集中決策時，采購商和供應商根據供應鏈物流成本最低的原則決策訂貨批量Q，即
■=-■+■-■-■+■=0 （14）
得Q■■=■ （15）
因此，在集中決策情況下，供應鏈的物流成本為
C■■=■ （16）
1.4 供應商管理庫存的物流成本模型
在供應商管理庫存的情況下，供應商負擔庫存成本和運輸成本，供應鏈的物流成本模型為
C■=■M+■H■+■S+■H■+■K （17）
可以看出，在供應商管理庫存的供應鏈物流成本模型下分散決策和集中決策的最優訂貨批量Q是相同的，即
■=-■+■-■+■-■=0 （18）
得Q■=Q■=■ （19）
因此，供應鏈的物流成本為
C■=C■=■ （20）
2 供應鏈總成本的比較
2.1 集中決策的供應鏈總成本比較
根據以上研究結果，由（8）式、（16）式和（20）式可以得出：傳統供應鏈在采購商和供應商分別負擔運輸成本的兩種情況下集中決策的物流成本與供應商管理庫存的物流成本是相同的，即
C■=C■■=C■
=■ （21）
2.2 分散決策的供應鏈總成本比較
2.2.1 傳統供應鏈由采購商和供應商分別負擔運輸成本兩種情況的比較
根據以上研究結果，由式（5）和式（13）可得出
■=
■■<1（22）
由此可得C■ 即傳統供應鏈在分散決策的情況下由供應商負擔運輸成本能使供應鏈的物流成本更低。 2.2.2 傳統供應鏈和供應商管理庫存供應鏈的物流成本比較 根據以上研究結果，由式（5）和式（20）可得出： ■=■<1 （24） 所以C■ 即在分散決策的情況下，無論是供應商承擔運輸成本還是采購商承擔運輸成本，傳統供應鏈的物流成本總要大于供應商管理庫存的物流成本。 3 結論與不足 在集中決策的情況下，傳統供應鏈無論是由供應商負擔運輸成本還是由采購商負擔運輸成本，其物流成本和供應商管理庫存的供應鏈物流成本總是是相同的。在分散決策的情況下，傳統供應鏈無論是由供應商負擔運輸成本還是由采購商負擔運輸成本，其物流成本總是高于供應商管理庫存的供應鏈物流成本。傳統供應鏈在集中決策的情況下能夠實現供應鏈物流成本的最優，在分散決策的情況下由供應商負擔物流成本有利于物流成本的優化，與供應商管理庫存的供應鏈相比，不同的供應鏈協調機制只是改變了供應鏈上的成員對物流成本的分擔比例。 本文的不足在于對運輸成本的描述不夠準確，在模型中把一次運輸的成本看做固定支出這并不完全符合實際。當運輸成本對訂貨批量的變化不敏感時此結論較為適用，當運輸成本對訂貨批量的變化比較敏感時此運輸成本的模型則不夠準確，結論也不完全正確。此外模型中沒有考慮訂貨提前期、缺貨成本以及牛鞭效應等因素。
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