需求价格相关的供应链的联合契约研究
摘要:在需求不确定且与价格具有相关性的情况下,通过建立部分回购策略与增量返利
策略相结合的联合契约来实现供应链协作:首先,确定促使零售商参与协作的契约参数;然后,
讨论该联合契约下供应链收益的分配情况;最后,通过数值算例进一步分析说明该联合契约对
提高供应链绩效的作用,并指出需求不确定性对该契约的影响。
关键词:供应链协作;需求价格相关;回购契约;返利契约
中图分类号:F274 文献标识码:A 文章编号:1672884X(2009)04044004
﹤┄│┃﹤┄┃┉┇┉┄┊┅┅━┎﹤┃┌┉┇┐┅┃┃┉﹥│┃┈
WANGDaoping SUHongxia OUYANGQiangguo
(UniversityofScienceandTechnologyBeijing,Beijing,China)
﹢┈┉┇┉:Facingstochasticpricedependentdemands,asupplychainwithonesupplierandone
retailerwasconsidered.Acombinedcontractwiththebuybackandtargetrebatetosolvetheproblem
thatonlythebuybackcontractorsalesrebatecontractcannotcoordinatethesupplychainisdevel
oped.Twoproblemswerestudied.Theyare:(1)todeterminetheparametersofthecombinedcon
tractthatcoordinatetheretailer'sactionand(2)toevaluatethepossiblerangeoftheprofitallocation
betweenthefirms.Numericalexamplesaregiventoshowthatthecombinedcontractcancoordinate
thesupplychainandtheimpactofdemanduncertaintyonit.
┎┌┄┇┈:supplychaincoordination;pricedependentdemand;buybackcontract;salesrebate
contract
收稿日期:20070613
基金项目:国家自然科学基金资助项目(70872010)
回购契约和返利契约大量应用于易逝品供
应链的协调[1,2]:回购契约是供应商对零售商期
末未售出商品给予的一种补偿支付,用以刺激
零售商增加订货量。回购契约主要有2种形式:
①供应商在销售期末以一个低于批发价的合理
价格牄(牤<牄<牥)从零售商处回购全部销售剩
余商品;②供应商以期初批发价回购零售商部
分未售出的商品。回购契约并非真正退货,而只
是供应商给予零售商的相应补偿。返利契约是
供应商确定批发价,并根据最终销售量给予零
售商一定的转移支付,从而引导零售商降低零
售价格,增加商品销售量。返利契约一般有2种
形式:①线性返利,即供应商对零售商每单位的
销售量给予一定返利;②增量返利,即供应商只
对零售商超过规定数量的销售部分给予返利。
CACHON[3]指出,当商品零售价格固定,即
视零售价格为外生变量时,单纯的回购契约或
增量返利契约都能实现供应链的协作,达到整
体供应链的最优。而现实中,零售商往往对零售
价格和订货量同时拥有决策权,当考虑零售价
格对市场需求的影响时,单纯的回购契约或返
利契约都不能达到供应链协作的最优目的。何
勇等[4]在回购策略中引入回馈与惩罚策略,解
决了需求不确定且与市场价格具有相关性的供
应链的协作问题。TAYLOR[5]指出,在一个2级
供应链中,如不考虑零售商的促销努力,则线性
返利策略不能实现供应链协调,而增量返利策略
却能实现协调;当考虑零售商的促销努力时,两
者均不能实现供应链协调,但全部回购策略和增
量返利策略的合理组合能实现供应链协调。
本文以“报童问题”为基本理论工具,在市
场需求随机且与需求价格相关的前提下,通过
部分回购策略与增量返利策略的结合确定合适
的联合契约模型,给出一种实现易逝品供应链
·044·
第6卷第4期
2009年4月
管 理 学 报
ChineseJournalofManagement
Vol.6No.4
Apr.2009
协调的新方法。
1 基本假设和符号说明
本文考虑只含有1个供应商和1个零售商
并且只销售单一易逝品的2级供应链。市场对
商品的需求有某种不确定性,供应商为领导者,
零售商为从者进行Stackelberg博弈。假定供应
商在“强迫服从”的原则(供应商的供货量不小
于零售商的订货量)下给定一套契约参数,零售
商据此同时确定其最优订货量和零售价格,且
零售价格在该销售期内保持不变。如果实际需
求大于订货量,则零售商产生缺货成本;反之,
则零售商存在过量持有成本。为了便于分析,本
研究假设不存在缺货成本。同时,认为产品市场
是开放的,有关产品的需求分布和库存成本等
信息是对称的。由此,供应商能获得所有必需的
信息,可推断零售商的产品定价和订货的联合
决策,并据此制定自己的最佳决策。供应商和零
售商是风险中性和完全理性,都根据期望利润
最大化原则进行决策。
假设产品在零售价格牘下的随机需求为牨
(牨≥0),价格需求相关下的需求概率密度函数
(牘牆牊)和需求分布函数(牅牆牊)分别为牊(牨燏牘)和
爡(牨燏牘),且爡(牨燏牘)牘 >0。
单位产品的生产成本
为牅,供应商以批发价格牥销售给零售商。零售
商的订货量为牚,销售季节过后,库存产品的单
位净残值为牤。据实际情况,为保证供应链的有
限利润,设牘>牥>牅>牤>0,牥>牄>牤>0。假定
供应商处的产品净残值不大于牤,则销售剩余产
品由零售商处理更有利于供应链的效益优化。
给定订货量和零售价格下的期望销售量
爳(牘,牚)=爠min(牚,牨)= 牚-∫
牚
0
爡(牨燏牘)d牨,则
爳(牘,牚)
牘 < 0;
零售商未售出商品的期望库存
为 爤(牘,牚)= 爠(牚- 牨)+= 牚- 爳(牘,牚)。
2 模型建立与分析
. 整合供应链模型
各种供应链契约的运用都是以供应链整合
为最优目标,实现供应链的整体利润最大化。为
此,下面讨论整合供应链模型。整合供应链的期
望利润
Π(牘,牚)= 牘爳(牘,牚)+ 牤爤(牘,牚)- 牅牚。
为配合模型分析,将上式变换为
Π(牘,牚)= 牘爳(牘,牚)+ 牤∫
牠
0
爡(牨燏牘)d牨+
牤∫
牚
牠
爡(牨燏牘)d牨- 牅牚,
并记 爩= 牘爳(牘,牚)+ 牤∫
牠
0
爡(牨燏牘)d牨。记牘为给定订
货量(或生产量)下的最优零售价格,牚为给定
零售价格下的最优订货量,则牘和牚分别满足
如下条件:
Π(牘,牚)
牘 牘
= 爩牘 牘
+ 牤∫
牚
牠
爡(牨燏牘)
牘 d牨= 0,(1)
Π(牘,牚)
牚 牚
= 爩牚 牚
+ 牤∫
牚
牠
爡(牨燏牘)
牚 d牨- 牅= 0。
(2)
由此,根据供应链协作的要求,合作型供应
链中契约模型的设计必须同时满足式(1)、式
(2)后,才能实现供应链协作。
. 部分回购与增量返利策略结合的联合契
约模型
在此,设计一种部分回购与增量返利策略
结合而成的联合契约{牥牅,牜,牄,牠}来实现合作型
供应链的协调。在合作过程中,供应商确定批发
价牥牅和目标销售数量牠,对零售商超过牠的销售
部分给予一定比例的返利,单位返点价格为牜,
并在销售期末以价格牄(牤<牄<牥牅)回购部分未
售出商品,回购数量为[牚-max(牠,牨)]+,即当
零售商的实际销售量未达到目标销售数量牠时,
供应商只回购订货量大于牠的剩余部分。在这种
联合契约下,当零售商的订货量小于供应商确
定的目标销售数量(即牚<牠)时,其实质为简单
批发价契约或回购契约,这时便不能实现供应
链的协调;而当牠≥牚时,供应链显然也不能实
现协作。由此,下面只讨论牚≥牠且牠<牚的情况。
在合作型供应链中,零售商的期望利润
Π牜(牘,牚,牥牅,牜,牄,牠)=牘爠min(牚,牨)+牜爠[min(牚,牨)-牠]++
牄爠[牚-max(牠,牨)]++牤爠(牠-牨)+-牥牅牚=
牘爳(牘,牚)+ 牜[牚- 牠-∫
牚
牠
爡(牨燏牘)d牨]+ 牄∫
牚
牠
爡(牨燏牘)d牨+
牤∫
牠
0
爡(牨燏牘)d牨- 牥牅牚= 牘爳(牘,牚)+ 牤∫
牠
0
爡(牨燏牘)d牨+
(牄- 牜)∫
牚
牠
爡(牨燏牘)d牨- (牥牅- 牜)牚- 牜牠。 (3)
根据供应链协作的基本要求可知,满足式
(1)的最优零售价格牘也必须满足下列条件:
Π牜(牘,牚,牥牅,牜,牄,牠)
牘 牘
= 爩牘 牘 +
(牄- 牜)∫
牚
牠
爡(牨燏牘)
牘 d牨= 0。 (4)
比较式(1)和式(4)可知,当牄-牜=牤时,式
(4)成立。在供应链协作的情况下,满足式(2)的
最优订货量牚也必须满足下列条件:
Π牜(牘,牚,牥牅,牜,牄,牠)
牚 牚 =
爩
牚 牚 +
(牄- 牜)∫
牚
牠
爡(牨燏牘)
牚 d牨- (牥牅- 牜)= 0。 (5)
·144·
需求价格相关的供应链的联合契约研究——王道平 苏红霞 欧阳强国
将牄-牜=牤代入式(5)得
Π牜(牘,牚,牥牅,牜,牄,牠)
牚 牚 =
爩
牚 牚 +
牤∫
牚
牠
爡(牨燏牘)
牚 d牨- (牥牅- 牜)= 0。 (6)
比较式(2)和式(6)可知,当牥牅-牜=牅时,式
(6)成立。由此,在需求价格相关的前提下,当部
分回购与增量返利策略构成的联合契约的参数
满足条件
牄- 牜= 牤
牥牅{ - 牜= 牅 (7)
时,该联合契约可以达到供应链协调的目的,且
联合契约下零售商的期望利润
Π牜(牘,牚,牥牅,牜,牄,牠)= 牘爳(牘,牚)+ 牤∫
牠
0
爡(牨燏牘)d牨+
牤∫
牚
牠
爡(牨燏牘)d牨- 牅牚- 牜牠= Π(牘,牚)- (牥牅- 牅)牠。(8)
供应商的期望利润
Π牞(牘,牚,牥牅,牜,牄,牠)= (牥牅- 牅)牠。 (9)
由此可知,满足式(7)的联合契约参数{牥牅,
牜,牄,牠}不仅能实现供应链协调,还能够通过调
整目标销售数量牠,在供应商和零售商之间确定
供应链利润的分成比例。在部分回购与增量返
利策略构成的联合契约下,供应商可以获得稳
定的收益,而零售商则承担全部的市场风险。
. 合作供应链的利益分配
部分回购与增量返利策略构成的联合契约
可在供应商和零售商之间实现整体供应链利润
的任意分配,但在个体理性约束下,供应链的参
与方首先考虑自身的利益,只有在满足自身利
益的前提下才会考虑整体利益的最大化。由此,
保证供应商和零售商都能接受这个联合契约的
一个必要条件是,在该契约下双方所获得的利
益不少于在分散决策下各自获取的利益。
在分散控制(即简单批发价契约)下,零售
商的决策类似于集中控制下的整合供应链,不
同的是,此时零售商面临的边际成本为牥,零售
商在分散控制下的期望利润
Π牆牜(牘,牚,牥)= 牘爳(牘,牚)+ 牤爤(牘,牚)- 牥牚。 (10)
记分散控制下零售商的最优订货量和销售
价格为(牘#,牚#),则此时供应商的利润
Π牆牞(牘#,牚#,牥)= (牥- 牅)牚#。 (11)
联合契约实现帕累托优化需满足2个不等
式:
Π牜(牘,牚,牥牅,牜,牄,牠)≥ Π牆牜(牘#,牚#,牥),
Π牞(牘,牚,牥牅,牜,牄,牠)≥ Π牆牞(牘#,牚#,牥)。
将式(8)~式(11)代入这2个不等式可得
牚# ≤ 牠≤ Π(牘
,牚)- Π牆牜(牘#,牚#,牥)
牥- 牅 。 (12)
由此,供应商在设计联合契约时,必须使目
标销售数量牠的取值范围满足式(12),才能在保
证自身利益的同时促使零售商接受该契约{牥牅,
牜,牄,牠},而牠的具体数值取决于双方在供应链上
的地位和讨价还价能力。
3 模型的算例分析
下面给出具体数值算例。假设市场需求牨=
牆(牘)犡,其中牆(牘)=牃牘-牕(牃>1,牕>1)。设犡∈[1
-犲,1+犲](1-犲>0)服从均匀分布,牃=500,牕
=2,牅=5,牥=10,牤=1。
依据 PETRUZZI等[6]的假定,设 牫=牚燉
牆(牘),则可以将整合供应链最优解(牘,牚)转
化为求解(牘,牫)。固定牫时,整合供应链的最
优零售价格由牫唯一确定,且
牘 = 牘(牫)= 牘0+ 牄(牅- 牤)牼(牫)(牄- 1)[犨- 牷(牫)],
式中,牘0= 牄牅牄- 1,牼(牫)=∫
牫
爛
(牫- 牣)d爡(牣),
牷(牫)=∫
爜
牫
(牣- 牫)d爡(牣),
牫 可以利用一维搜索获得,则 牚 = 牆(牘)牫。
相似的求解过程可以求得(牘#,牚#)。
图 部分回购与增量返利联合契约下
供应链收益的分配
取 犲=0.5,可得在整合供应链下 牘=
11.68,牚=4.12,Π(牘,牚)=19.9;在分散控
制下 牘#=23.53,牚#=0.99,Π牆牜(牘#,牚#,牥)=
9.78,Π牆牞(牘#,牚#,牥)=4.95。根据式(12)可得
0.99≤牠≤2.024。由此可知,在部分回购与增量
返利联合契约的制约下,整个供应链的利益得
到提高(19.9>9.78+4.95),而且只要供应商
将目标销售数量订立在上述范围之内,零售商
就会接受该契约。联合契约带来的利益增加额
能使双方的收益都获得提高,但具体分配取决
于目标销售数量牠(见图1)。当牠=0.99时,零售商
获得所有新增收益;当牠=2.024时,供应商获得
所有新增收益;假设牠=1.5,则Π牜(牘,牚,牥,牜,
牄,牠)=12.4,Π牞(牘,牚,牥,牜,牄,牠)=7.5。
由此可见,通过设计合理的联合契约结构
·244·
管理学报第6卷第4期2009年4月
和契约参数,在达到供应链整体收益最优的同
时,供应商、零售商的各自期望收益也都高于分
散模式下的收益,从而实现供应链的协调。
用犲表示随机需求不确定性的大小,从图2
可以看出,需求的不确定性越大,联合契约中目
标销售数量越高,供应商获取更多的供应链新
增收益;同时,目标销售数量的取值范围也略有
扩大,但是需求不确定性的变化对取值范围(即
契约的选择范围)的影响不明显。
图 需求不确定性对目标销售数量取值的影响
4 结语
本文通过构建回购契约和返利契约适当结
合的联合契约模型,确定了该模型的成立条件
和取值范围,解决了单纯的回购契约或返利契
约不能实现的供应链协作问题,为决策管理者
实现供应链协作提供了一种新的方法和思路。
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(编辑 郭恺)
通讯作者:王道平(1964~),男,北京人。北京科技大学
(北京市 100083)经济管理学院教授、博士研究生导师。
研究方向为供应链管理、智能管理系统。Email:dpwang
@cee.ustb.edu.
cn
(上接第434页)
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(编辑 张光辉)
通讯作者:杜荣(1968~),女,陕西咸阳人。西安电子科技
大学(西安市 710071)经济管理学院教授。研究方向为
知 识管理、营销管理和跨文化管理。Email:durong
@mail.xidian.edu.cn
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