第 1O卷第 5期
2 0 0 4年 5月
计算机集成制造系统一cIMS
Computer Integrated Manufacturing Systems
Vo1．10 NO．5
M ay 2 0 0 4
文章编号：1006—5911(2004)05—0519—04
制造企业双渠道市场的供应链建模和仿真
程 曙，张 浩，陆剑峰
(同济大学电子与信息工程学院，上海 200092)
摘 要：电子商务使制造企业除了常规的销售渠道以外增加了一个直接的市场，由此改变了传统的供应链结
构。利用优化方法理论对面向制造企业的双渠道市场的供应链进行建模研究，并用蒙特卡洛法对该模型的关键参
数，即制造商和零售商的最优定价，进行了仿真计算，仿真结果表明，在满足一定的条件下，供应链利润值可以有一
个质的飞跃。
关键词 ：供应链 ；直接市场 ；建模；仿真
中图分类号：TP391 文献标识码：A
0 引言
企业现在面对的竞争环境已不再局限于单个的
企业之间，而更多地表现在集成了众多互补企业的
供应链网络之间。Fred A．Kuglin从制造商 的角
度，把供应链管理定义为制造商和它的供应商、分销
商以及最终客户，也就是供应链的节点协同工作，向
市场提供客户期望和愿意购买的产品和服务，而客
户愿意支付产品或服务在整个生命周期内的费用的
过程[1]。供应链是对物流、信息流和价值流的有效
集成，可以敏捷地响应市场的各种需求。
虽然供应链概念的提出迄今才 20年左右，但国
内外许多专家学者在供应链理论和技术方面已做了
大量研究，并从各种不同的角度对供应链模型进行
了设计。其 中包括 Srinivas Talluri等提出的运用
CCR、PEG模型进行效率性能评价和优化决策的分
阶段数学模型[2]，N．Viswanadham等提出的动态制
造网络环境中伙伴选择和并行计划的编程数学模
型 ]，Hau Lee等提出的激励协调、货运及短缺补偿
等多层供应链 ]，还有众多的有关库存理论模型。
文献Es]详细地介绍了供应链建模的历史、现状和今
后的机遇及挑战，并把供应链建模分成 4种：确定
的、随机的、混合的、基于 IT的。
由于供应链涉及的范围非常广泛，要把所有参
数的内在联系、约束条件以及相应的目标等复杂情
况完全表示出来几乎是不可能的。因此，任何一个
具体的数学描述只能看作是一种近似的描述。问题
的关键是数学描述的正确性如何，从什么视角去描
述问题，是否抓住了主要的因素。上述的研究都是
基于传统的供应链结构，即物流的流向依次从原材
料供应商、制造商、零售商一直到最终的客户。文献
E6]介绍了一种面向制造企业的双渠道供应链结构：
制造商除了把产品销售给零售商以外，又增加一个
直接的市场，即通过电子贸易直接和客户建立联系。
本文运用优化方法理论从供应链的系统性和整体性
视角对这种供应链结构进行详细的建模和仿真研
究，寻找具体的决策优化，并探讨了其中的一些关键
性问题。
l 双渠道市场供应链的概念和特点
信息技术的迅猛发展给电子商务带来了契机，
制造企业开始重新考虑自己的销售渠道，除了传统
收稿日期：2003—11—04；修订日期：2004—02—19。
基金项目：国家 863／CIMS主题资助项 目(2002AA41241 0)。
作者简介：程 曙(1967一)，女，上海人，同济大学电子与信息工程学院在职博士研究生，主要从事系统工程、企业信息化等方面的研究。
E--mail：txinyuan@shl63．net。
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的零售商服务外 ，还可以通过 Internet与客户进行
物流、信息流和价值流的直接交互，有利于制造企业
了解更准确的需求信息，对市场作出快速响应，满足
客户个性化的要求 j，为渐趋流行的大规模定制生
产提供一个有利条件。所以，现在制造商和客户之
间更实际的供应链关系结构如图 1所示，制造商存
在若双渠道市场。
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三兰皇卜
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图】 制凿商和客户之问供应链关系站构图
然而诸多因素使客户更愿意从传统的渠道进行
消费，网上购物的消费理念还不是很普及，有些客户
甚至对此还存在着误区，而且对于不同种类的产品，
客户接受程度也存在着很大的差异，本文用 x表示
产品直接市场的不同接受程度 ，且假设 O<x<1
2 双渠道市场供应链的建模
2．1 目标函数
供应链的目标是提高操作效率．获取最大利润，
提高整体竞争力。由于供应链 中制造 、运输和库存
三大费用是最主要的费用，所以本文把最终的销售
收入减去这三大费用，即供应链要获取的最大利润
作为所建模型的目标函数 为简化模型，省略了元
件供应商，只考虑图l所示关系结构，其数学表达式
可表示为：
m“ PR
．
OFI
，
T 一 一xR一 +
∑∑PD~XD一 一∑∑尸c u 一
d — I = l t— l
(∑∑∑∑TC +
一 一 一
(1)
∑∑∑∑ y +
∑∑∑∑ 亿 )
(∑∑ w +∑∑IC W )
式中：m，r，cr， 一制造商、零售商、传统渠道的客
户和直接市场的客户；
， ，^lr，￡d 上述实体所制造(或拥有)的产品
种类}
一 产品的运输模式种类；
PR，xR一零售商给客户的产品定价和数量；
PD，XD一制造商直接给客户的产品定价和
数量；
PC．U一产品的单位制造费用和数量}
TC，V一从一个实体到另一个实体的单位运
输费用和数量；
IC，Ⅳ一某一个实体中产品的单位库存 费用
和数量。
以上小写字母对应的大写字母表示其所取的最
大值，这些数和 ￡均为正整数，其他各数则均为大于
0小于 l的数。
上述各类费用在供应链网络中是信息共享的，
核心企业或协调中心在充分的市场调研以后 ，在明
确了已有客户和潜在市场的前提下，通过优化选择
PR．XR，PD，XD，U，V，W 的大小，即选择零售商、
制造商给客户的最优产品定价和数量，以及选择最
优的供应链成员合作中所需产品的具体数量，使上
述利润 PRoFJ下达到最大。
2．2 约束条件
上述 目标函数中的变量之间还存在着下列约束
关系：
(1)零售商、制造商给客户的产品数量和相应的
定价之间是一种需求函数关系 ]。设某一客户对某
一 产品的期望价格为 EP，若 EP—PR>0，则该客
户就会从零售商处购买产品，数量为 xR—EP—
PR，如图 2所示；同样地，若 EP·X—PD>O，则该
客户就会从制造商处直接购买产品，数量为 XD—
EP ·x— PD
当 EP=EP 一PR时，客户 数置
就不在乎是否从零售商处购物；1
当 EP—EP 一PD／X时+客户
就不在乎是否直接从制造商处
购物；当 EP—PR—EP ·X一 圈2
PD，即 EP 一(PR—PD)／(1一
PR ￡P l价格
零售商产品定价和
销售敦璧关系
x)时，客户就认为这两种购物渠道投有差别。
当 E P‘|<EP (PDI x< PR)时，可 以推导 出
EP <EP <EP ；当 EP <EP 时，可以推导 出
EP <EP <E 。为便于说明问题的主要方面，
本文只讨论前一种情况．此时期望价格在[EP ，1]
区间内的客户，就会选择从零售商处购物，期望价格
在[EP ，EP ]区间内的客户，就会选择从制造商处
直接购物，则
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第 5期 程 曙 等：制造企业双渠道市场的供应链建模和仿真 521
XR 一 1一 PR-- PD (2)
XD 一 ㈤
(2)由于每个企业的制造、运输或库存能力在一
定时期内是有限的，所以式(1)中所有的U， ，w 都
有一个上限UM，VM，WM，同时，这些数均为大于
或等于0的整数。以式(1)中相应的第一项为例，则
有以下约束关系：
0≤ 【， ≤ (4)
0≤ ≤ (5)
0≤ W ≤ WM， (6)
(3)假设所计算时期内的初始库存为 0，则某一
时期内每个制造商所制造的产品数是运输给所有零
售商的数量、直接市场的数量和剩下的库存数量之
和，具有如下约束关系：
一 ∑∑ +∑∑ +w (7)
(4)假设不同的制造商在一定时期内所制造的
产品的种类是相同的，则所有制造商所制造的某一
产品总和应该大于或等于所有客户所需求的相应产
品之和，其约束关系如下：
∑u ≥∑XR +∑XD (8)
(5)所有零售商运输给某一客户的某一产品数
应该等于该客户购买的产品数，所有制造商直接运
输给某一客户的某一产品数也应该等于该客户购买
的产品数。
∑∑V 一XR (9)
∑∑ 一XD (10)
3 仿真分析
本文仿真分析的优化程序编制采用蒙特卡洛
法，又称统计实验法。其基本思想是：首先为所要处
理的问题建立一个概率模型，然后产生该问题的统
计抽样样本，最后分析这些样本的特性，并以此作为
原问题的近似解。蒙特卡洛法的主要依据是概率论
中的大数定理 ]。
本文仿真分析以某电机厂为背景，主要研究其
最大利润 PR0FIT和PR，PD，X之间的关系。不
妨假设产品的库存费用比制造、运输费用低很多，忽
略其影响；运输模式为一种，或其他模式可以换算成
该模式；制造商、零售商、客户及产品数均为 1个。
所以只需考虑(2)、(3)式约束条件，探讨不同的 X
取值时选择最优的PR，PD使其利润最大，仿真的
数学表达式可表示为：
D D D n
max PROF工T 一 (PR — CRT)(1一 —r-~_—-- rU)+
PR，PD l 一 ^
(PD — CDT)—X ~
7
P R
—
-- P
～
D (11)
^ l 一 ^
上式满足 PD{x<PR，其中 CRT、CDT分别
为制造商通过零售商、直接市场出售产品的制造和
运输方面的总费用。
为了取得比较高的精确度，本文取较小的搜索
步长(取 0．005)。图3～图 5分别为 CRT、CDT不
同取值时的仿真结果，从 图中可看出，不论 CRT，
CDT的大小如何，零售商的最优定价 PR几乎都不
随X 的变化而变化，而直接市场的最优定价 PD则
都基本随着x 的增大而呈线性增加，但是 PR的取
值在三种情况下是不一样的。在 CRT>CDT的情
况下，零售商的定价可以比较高(大于 0．8)。这不
难理解，因为随着制造商通过零售商出售产品的制
造、运输费用的增加(相对直接市场)，定价也得相应
提高。从图 3、4可看出，在 CRT—CDT和 CRT<
CD丁两种情况下，利润值几乎不随 X的变化而变
化 ，始终处于较低状态。而图 5在 CRT>CDT的
情况下，直接市场的接受程度 x对利润的影响起着
举足轻重的作用。虽然在 X比较小的时候还不如
前面两种情况，但是随着 x的增大(接近于 1)，供应
链集成系统的利润值会有一个突飞猛进的提高。
从前面的分析可以看出，只有在 CRT>CDT
的时候，双渠道市场供应链集成系统的利润值才有
比较大的弹性，才可能产生一个质的飞跃 ，但必须要
具备以下两个条件：一要使客户对直接市场有相当
高的满意程度，二要竭力降低产品通过直接市场的
制造、运输成本，使其明显小于传统零售商的销售渠
道。显然，这两个条件有很大的内在联系，而且都和
信息技术密切相关，如网络安全、数字化传媒等各种
CD~-O．5时的仿真结果
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O·8
盆o·6
毫o·4
O·2
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0 0．2 0．4 0．6 0 8 1
CDT=-O．7时的仿真结果
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X X
图5 CRT=O．7、CDT=-O．3时的仿真结果
技术手段。当然制造企业在双渠道市场的机遇下面
临的最大挑战还是物流瓶颈，现在很多企业对电子
贸易内涵的理解以及相关的配套措施还只是处于启
蒙阶段，如何为配送各种实物(尤其是电机这种笨重
实物)建立低成本、迅速的物流系统几乎是所有供应
链普遍要解决的当务之急。而其他对于类似衣服、
首饰等个性化要求很高的产品，则还要充分利用信
息技术如视频会议等手段，使客户最大程度地了解
产品，获得一流服务，使客户慢慢形成一种足不出户
也能购买到满意产品的消费理念。
4 结束语
随着电子商务的逐步普及，面向制造企业的传
统供应链结构发生了改变。本文用优化方法理论对
双渠道市场供应链进行建模和仿真研究。仿真结果
表明，在满足一定的条件下供应链利润值的提高具
有很大的潜力。对这种新颖的供应链结构所引起的
诸多变化还有待今后作进一步深入的探讨。
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Supply Chain Modeling and Simulation of DuaI～ channel M arket of M anufacturing Enterprise
CHENGShu，ZHANG I-tao，LUJian—feng
(Sch．of Electronic and Information Engineering，Tongji Univ．，Shanghai 200092，China)
Abstract：E— commerce provides manufacturing enterprise with a direct access to market besides traditional
sale channels，thus causing changes in the supply chain structure．A mixed--integer programming model
based on optimal control theory for the new pattern supply chain of dual—channel market of manufacturing
enterprise is developed．The simulation computing on the model s key parameters of the pricing of manu—
facturer and retailer with Monte Carlo optimal method is made．and the result of simulation shows that the
profits of the supply chain can be improved radically when some conditions are met．
Key words：supply chain；direct market；modeling；simulation
Received O4 Nov．2003；accepted 19 Feh．2004．
Foundation item：Proieet supported hy the National High—Tech．R&D Program for CIMS，China(No．2002AA412410)
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