創(chuàng)新產(chǎn)品供應(yīng)鏈的供應(yīng)柔性和庫存風(fēng)險管理.pdf

1、作為全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展和繁榮的一種主要驅(qū)動力量，技術(shù)創(chuàng)新正在使企業(yè)運(yùn)營的環(huán)境變得越來越復(fù)雜和不確定。一方面，由于創(chuàng)新速度的加快縮短了產(chǎn)品在市場上的存續(xù)時間，產(chǎn)品的生命周期被不斷地壓縮。為了求得生存和可持續(xù)發(fā)展，很多廠商被迫加快技術(shù)創(chuàng)新的速度，不斷地推出創(chuàng)新產(chǎn)品和改進(jìn)生產(chǎn)工藝。創(chuàng)新產(chǎn)品，如高科技產(chǎn)品和時尚品，因具有高利潤邊際，日益成為各個廠商獲取利潤的業(yè)務(wù)增長點(diǎn)。另一方面，由于具有短的生命周期、需求和供應(yīng)的高度不確定，很多廠商在投放這些創(chuàng)新產(chǎn)品

2、時通常會面對產(chǎn)能或庫存方面的風(fēng)險暴露問題，給管理其供應(yīng)鏈提出新的挑戰(zhàn)。例如，當(dāng)市場需求攀升時，會出現(xiàn)產(chǎn)能不足而損失銷售的供應(yīng)風(fēng)險；當(dāng)市場需求下跌時，在售季節(jié)末期因庫存過剩而出現(xiàn)產(chǎn)品降價或報廢的庫存風(fēng)險等等。這些現(xiàn)象嚴(yán)重影響了創(chuàng)新產(chǎn)品的供應(yīng)鏈績效。因此，如何以一種響應(yīng)的和有效的方式來生產(chǎn)和交付創(chuàng)新產(chǎn)品給客戶，分?jǐn)偦蛞?guī)避有關(guān)庫存風(fēng)險，改進(jìn)供應(yīng)鏈績效，成為本文關(guān)注和研究的主要問題。 針對創(chuàng)新產(chǎn)品，國外研究多關(guān)注概念形式的描述、相關(guān)供應(yīng)

3、鏈戰(zhàn)略設(shè)計的定性分析，以及需求預(yù)測Bayesian更新和非平穩(wěn)需求過程的定量研究；而國內(nèi)對創(chuàng)新產(chǎn)品具有針對性的研究則很少?，F(xiàn)有的定性研究缺乏一種創(chuàng)新產(chǎn)品供應(yīng)鏈戰(zhàn)略設(shè)計的總體框架和應(yīng)對需求不確定性的可行措施，以及在效率和響應(yīng)速度之間權(quán)衡的分析；定量分析又顯得過于復(fù)雜而缺乏可操作性。這些理論上的不足制約了創(chuàng)新產(chǎn)品的生產(chǎn)和交付，必須深入研究并提出可行的理論指導(dǎo)方法。 柔性作為一種機(jī)制，能使廠商在面對不確定性時具有匹配產(chǎn)品的需求和供應(yīng)、

4、并促進(jìn)廠商快速響應(yīng)客戶的定制要求的能力，對創(chuàng)新產(chǎn)品尤為重要。本文把柔性納入創(chuàng)新產(chǎn)品的供應(yīng)鏈設(shè)計和協(xié)調(diào)之中，提出一種供應(yīng)柔性的框架模型。這種供應(yīng)柔性由戰(zhàn)略層上重構(gòu)供應(yīng)鏈的柔性和戰(zhàn)術(shù)層上的產(chǎn)能柔性與提前期柔性組成，構(gòu)成全文的總體研究架構(gòu)。目的在于，通過隨產(chǎn)品生命周期變化來重構(gòu)創(chuàng)新產(chǎn)品供應(yīng)鏈，以改進(jìn)創(chuàng)新產(chǎn)品的供應(yīng)鏈績效；通過在創(chuàng)新產(chǎn)品供應(yīng)鏈中建立產(chǎn)能柔性和提前期柔性來充當(dāng)不確定性的緩沖機(jī)制，以便分?jǐn)偦蛞?guī)避相關(guān)庫存風(fēng)險。相關(guān)研究過程運(yùn)用優(yōu)化理論

5、、合同論、博弈論和實物期權(quán)方法等多種學(xué)科的理論方法進(jìn)行定性和定量分析，最終得到一些有益的和具有創(chuàng)造性的結(jié)論。主要工作成果及結(jié)論如下： (1)研究創(chuàng)新產(chǎn)品的供應(yīng)鏈戰(zhàn)略設(shè)計問題。根據(jù)產(chǎn)品生命周期的長短、需求特性和市場要求的響應(yīng)性的差別，把創(chuàng)新產(chǎn)品細(xì)分為技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)品和時尚創(chuàng)新產(chǎn)品。不同的產(chǎn)品要求的供應(yīng)鏈戰(zhàn)略是不同的；在不同的產(chǎn)品生命周期上，供應(yīng)鏈戰(zhàn)略也會發(fā)生變化。這需要在產(chǎn)品生命周期上不斷地調(diào)整供應(yīng)鏈戰(zhàn)略，通過解藕點(diǎn)的戰(zhàn)略定位來獲得一

6、定的供應(yīng)柔性。研究發(fā)現(xiàn)，在創(chuàng)新產(chǎn)品供應(yīng)鏈中，這種供應(yīng)柔性能使創(chuàng)新產(chǎn)品不確定的供應(yīng)和需求相匹配，并改進(jìn)供應(yīng)鏈績效，是成功投放創(chuàng)新產(chǎn)品的關(guān)鍵。 (2)通過一種非線性優(yōu)化模型，對創(chuàng)新產(chǎn)品供應(yīng)鏈中解耦點(diǎn)的戰(zhàn)略定位進(jìn)行優(yōu)化。解耦點(diǎn)，作為實時需求向供應(yīng)鏈上游的滲透點(diǎn)，將創(chuàng)新產(chǎn)品供應(yīng)鏈分成精益供應(yīng)和敏捷供應(yīng)兩部分，并通過在該點(diǎn)的戰(zhàn)略庫存來平衡整個供應(yīng)鏈的生產(chǎn)率和柔性。各階段的總成本由庫存持有成本、短缺訂貨成本和生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)營成本組成。在客戶服

7、務(wù)水平約束下，將個總成本作為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。研究發(fā)現(xiàn)，最優(yōu)的解耦點(diǎn)和戰(zhàn)略庫存緩沖的規(guī)模隨服務(wù)水平的降低而遞減，隨需求平均到達(dá)率的增加而遞增。 (3)通過一個穩(wěn)健混合整數(shù)規(guī)劃模型，對創(chuàng)新產(chǎn)品的生產(chǎn)和配送的戰(zhàn)略規(guī)劃進(jìn)行優(yōu)化。產(chǎn)品的生產(chǎn)和配送的戰(zhàn)略規(guī)劃是投放創(chuàng)新產(chǎn)品時必須考慮的供應(yīng)鏈設(shè)計問題。由于創(chuàng)新產(chǎn)品的需求和成本等的不確定性，有關(guān)決策參數(shù)的選擇會受到嚴(yán)重干擾。提出一種穩(wěn)健優(yōu)化模型，考慮創(chuàng)新產(chǎn)品的生產(chǎn)和配送的兩個階段，目標(biāo)函數(shù)由工

8、廠的生產(chǎn)固定成本和可變成本、工廠到配送中心的運(yùn)輸成本、配送中心的庫存持有成本和固定運(yùn)營成本以及從配送中心到客戶的運(yùn)輸成本組成。選擇每種情景的相對穩(wěn)健性測度作為懲罰項納入目標(biāo)函數(shù)中，以便對每種情景所發(fā)生的概率進(jìn)行加權(quán)，確保模型的解不被一種可能性極少的情況所驅(qū)動。研究發(fā)現(xiàn)，模型對創(chuàng)新產(chǎn)品的需求不確定性是穩(wěn)健的，能使創(chuàng)新產(chǎn)品的生產(chǎn)和配送規(guī)劃獲得一定的柔性。 (4)研究在合同制造的環(huán)境下通過實物期權(quán)來設(shè)計定制件采購中有產(chǎn)能柔性和提前期柔

9、性的協(xié)調(diào)機(jī)制。用產(chǎn)能柔性和提前期柔性來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的庫存緩沖方法，充當(dāng)一種吸收需求不確定性的緩沖機(jī)制，使創(chuàng)新產(chǎn)品供應(yīng)鏈從戰(zhàn)術(shù)上獲得供應(yīng)柔性。 (5)為合同制造中定制件的采購設(shè)計了一種有產(chǎn)能柔性的預(yù)訂合同協(xié)調(diào)機(jī)制。在合同制造的環(huán)境下，由于數(shù)量柔性合同只有在供應(yīng)商具有產(chǎn)能柔性時才能充當(dāng)需求不確定性的緩沖機(jī)制，供應(yīng)商和采購商之間有必要通過談判來簽訂一份產(chǎn)能柔性預(yù)訂合同，以便應(yīng)對在創(chuàng)新產(chǎn)品的需求攀升時出現(xiàn)的定制件采購短缺或報廢現(xiàn)象。一種基于

10、實物期權(quán)的產(chǎn)能預(yù)訂模型提供一種Stackelberg博弈機(jī)會，供應(yīng)商決定最優(yōu)的產(chǎn)能期權(quán)價格，而采購商優(yōu)化產(chǎn)能柔性預(yù)訂的數(shù)量。研究發(fā)現(xiàn)，因為期權(quán)合同的柔性，采購商的有關(guān)需求不確定性導(dǎo)致的定制件庫存風(fēng)險可以通過產(chǎn)能期權(quán)部分轉(zhuǎn)給供應(yīng)商，供應(yīng)商建立柔性產(chǎn)能來消化這種庫存風(fēng)險，并從產(chǎn)能期權(quán)中獲得的額外收益補(bǔ)償。這種合同機(jī)制能應(yīng)對創(chuàng)新產(chǎn)品的需求不確定性和分?jǐn)偦蛞?guī)避定制件采購的庫存風(fēng)險。 (6)為創(chuàng)新產(chǎn)品的零部件采購決策設(shè)計了一種有交付提前期

11、柔性的合同協(xié)調(diào)機(jī)制。在合同制造的環(huán)境下，由于減少供應(yīng)商的補(bǔ)給提前期及其變動幅度可以減少庫存而不傷害所提供的服務(wù)水平，建立一種有關(guān)交付提前期柔性的期權(quán)機(jī)制，可以實現(xiàn)供應(yīng)鏈中的零部件庫存的風(fēng)險分?jǐn)?。采購商在確定一個產(chǎn)品的交付提前期后，在執(zhí)行之前觀察到需求發(fā)生變化，把交付到期日修改到比原定時間提前或延緩。顯然，這種談判機(jī)制是關(guān)于提前期的實物期權(quán)。采購商通過承擔(dān)一定比例的提前期柔性成本來換取供應(yīng)商執(zhí)行提前期柔性的期權(quán)，以便響應(yīng)需求不確定性并分?jǐn)?/p>

12、有關(guān)分零部件的庫存風(fēng)險。研究發(fā)現(xiàn)，這種關(guān)于提前期柔性的Stackelberg博弈能使供應(yīng)鏈雙方通過合理選擇提前期柔性成本的分?jǐn)偙壤齺碜畲蠡髯缘睦麧?、分?jǐn)偭悴考膸齑骘L(fēng)險，并獲得渠道最優(yōu)的納什均衡解。 本文的主要創(chuàng)新： (1)提出在創(chuàng)新產(chǎn)品供應(yīng)鏈中通過精益供應(yīng)和敏捷供應(yīng)之間解耦點(diǎn)的戰(zhàn)略定位來權(quán)衡供應(yīng)鏈的效率和響應(yīng)性，以改進(jìn)其供應(yīng)鏈績效。在方法上，M/M/1排隊理論和有限位相型分布被用來近似測度相關(guān)指標(biāo)，并利用遺傳算法來求

13、解非線性優(yōu)化問題。 (2)把相對穩(wěn)健性作為一種松弛變量納入到創(chuàng)新產(chǎn)品供應(yīng)鏈的穩(wěn)健優(yōu)化模型中。在需求出現(xiàn)極端或最壞情況下，通過穩(wěn)健優(yōu)化，得到創(chuàng)新產(chǎn)品的生產(chǎn)和配送規(guī)劃中的相關(guān)決策變量的穩(wěn)健解。 (3)將實物期權(quán)的理論思想和方法引入到創(chuàng)新產(chǎn)品供應(yīng)鏈的定制件采購的合同機(jī)制設(shè)計中，并提出用產(chǎn)能柔性代替?zhèn)鹘y(tǒng)的庫存緩沖，以應(yīng)對創(chuàng)新產(chǎn)品的需求不確定性和分?jǐn)偦蛞?guī)避定制件采購的庫存風(fēng)險。 (4)把對交付提前期的加快或延緩看成一種實物期權(quán)，建

14、立了有交付提前期柔性的創(chuàng)新產(chǎn)品的定制件采購合同的協(xié)調(diào)機(jī)制，用以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的庫存來充當(dāng)對創(chuàng)新產(chǎn)品的需求不確定性的緩沖機(jī)制。 應(yīng)該指出的是，在解耦點(diǎn)優(yōu)化模型中，當(dāng)各階段的利用率不相同時，對解耦點(diǎn)的優(yōu)化比較復(fù)雜，求解可能存在一定的難度，這點(diǎn)成為本文的局限性。另外，一般來說，創(chuàng)新程度越高，要求的供應(yīng)柔性越大，以便縮短響應(yīng)時間，但增加柔性會增加成本，所以，提前期柔性機(jī)制的應(yīng)用是有條件的。 創(chuàng)新產(chǎn)品的供應(yīng)柔性模型對廠商的新產(chǎn)品開發(fā)、供