高新技術產(chǎn)品供應鏈的產(chǎn)能協(xié)調策略

摘 要：高新技術產(chǎn)品供應鏈產(chǎn)能設施投資高、建設周期長、技術進步速度快，而高新技術產(chǎn)品生命周期短，市場需求波動劇烈。高新技術產(chǎn)業(yè)普遍采用的長期合作生產(chǎn)模式雖然能夠提高產(chǎn)能協(xié)調效率，但并不能實現(xiàn)最優(yōu)協(xié)調。結合長期合作模式，本文提出了產(chǎn)能成本共擔和協(xié)作收益共享協(xié)調機制。這兩種機制能自發(fā)實現(xiàn)分散化供應鏈的產(chǎn)能最優(yōu)協(xié)調。最后，分析了需求的不確定性、產(chǎn)能投資成本、技術進步速度等因素對產(chǎn)能協(xié)調的影響。

關鍵詞：高技術產(chǎn)品；供應鏈；產(chǎn)能管理；協(xié)調

中圖分類號：F274 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5192(2008)03-0069-06

Capacity Coordination Schemas for High-tech Supply Chains

LI Gang，SUN Lin-yan，XU Sheng，LI Jian

(The Management School of Xi’an Jiaotong University，The State Key Lab for Manufacturing Systems Engineering，Xi’an 710049，China)

Abstract：High-tech supply chain is characterized by high capacity cost，rapid innovation and long capacity lead time. While，firms have to surfer short-life-cycle products and volatile demands. Under the make-to-order operation strategy and the stochastic demand，the long-term collaboration schema which is used widely in high-tech industries cannot lead to capacity coordination. In a two-stage high-tech supply chain，the suppliers are conservative to expand to the channel optimal capacity. We investigate how manufacturer can use transfer payment to stimulate the supplier to build the channel optimal capacity. Two collaboration schemas (capacity cost sharing schema，and collaboration overflow sharing schema) are proposed to influence the capacity decision of the supplier in the long-term collaboration. The schemas are Pareto-optimal mechanisms，which allow channel efficiency to be achieved as well as they could improve the profits of all firms and maximize the total profit of the supply chain.

Key words：high-tech products；supply chain；capacity management；coordination

1 引言

高新技術產(chǎn)業(yè)(計算機、半導體、生物醫(yī)藥)是資本和技術密集產(chǎn)業(yè)，其生產(chǎn)設施投資大、建設周期長、技術進步速度快，而其產(chǎn)品生命周期短、需求不確定性程度高。以集成電路產(chǎn)業(yè)為例，一個集成電路圓晶廠的投資約10億到40億美元，單臺設備價格高達400~500萬美元，設備采購周期長達6~12個月，設備的生命周期只有5年。而集成電路產(chǎn)業(yè)景氣循環(huán)周期短，產(chǎn)品市場需求波動劇烈。據(jù)統(tǒng)計，集成電路的生命周期只有9個月左右，產(chǎn)品需求在季度間波動高達80%。為了獲得穩(wěn)定供應，并降低產(chǎn)能擴張風險，制造商通常采用制造外包，供應商管理庫存等方式。為了獲得穩(wěn)定充足的供應，制造商通常會故意夸大市場需求預測。而供應商則為了降低產(chǎn)能擴張風險，產(chǎn)能擴張相對保守^[1]，雙方不能有效實現(xiàn)多變的市場需求和高風險性產(chǎn)能擴張之間的協(xié)調。據(jù)國際半導體代工產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟(FSA)統(tǒng)計，集成電路企業(yè)最關注的問題集中在上游的供應商(代工企業(yè))能否提供足夠的產(chǎn)能，以滿足下游OEM制造商多變需求^[2]。產(chǎn)能管理已經(jīng)成為高技術供應鏈管理的重要問題。

2 文獻綜述

高新技術供應鏈的分散化結構導致了供應鏈產(chǎn)能協(xié)作主體的“雙重邊際”問題，即多企業(yè)主體由于各自的邊際收益的不同，難以進行整體產(chǎn)能優(yōu)化決策，供應鏈處于非協(xié)調狀態(tài)^[3]。大部分針對該問題的研究集中在采用具有強制執(zhí)行保障的協(xié)調契約，激勵各方實現(xiàn)產(chǎn)能協(xié)調。Klein和Williamson等人提出，當買賣雙方的資產(chǎn)價值依賴于雙方的合作時，雙方需要制定一個完備的、權變的契約，協(xié)調產(chǎn)能投資動機^[4，5]。Hart和Moore，以及Bolton和Whinston等人研究了不同供應鏈結構對供需雙方產(chǎn)能投資動機的影響^[6，7]。Cachon、Lariviere、Tomlin等人提出，如果價格和產(chǎn)能可通過契約予以保證，那么買方通過制定合理的契約，可以實現(xiàn)供應鏈利潤的最大化^[8，9]；當契約不能保證產(chǎn)能時，供需雙方只會就單位購買價格達成協(xié)作協(xié)議^[10]。Debo提出，在需求均勻分布下，當供需雙方進行無限次重復交易時，雙方的定價博弈能增加各方的利潤^[11]。Baker等人提出，當產(chǎn)能投資成本高昂，而市場需求價格波動不大時，外包是制造商的最優(yōu)選擇^{[12，13]}。Taylor和Plambeck提出，買賣雙方通過非正式契約安排和重復交易，可以實現(xiàn)創(chuàng)新性產(chǎn)品的產(chǎn)能協(xié)調^[14]。在高新技術產(chǎn)業(yè)，下游廠商普遍采用產(chǎn)能預留(Capacity Reservation)契約，有效降低供需雙方的成本，實現(xiàn)產(chǎn)能協(xié)調^[15~17]。在隨機需求背景下，買方向供應商支付一定數(shù)量的不可返還的產(chǎn)能預留費用，可以激勵供應商保證供給^[18，19]。Brown和Lee研究了半導體供應鏈中的產(chǎn)能預訂策略，提出了“支付——延遲”策略^[20]。Jin，Erkoc等人提出了基于產(chǎn)能投資成本共擔的協(xié)調機制，以及基于部分預留費用返還的產(chǎn)能協(xié)調機制^[1]。Gurnani提出了不同信息結構下的高新技術產(chǎn)品供應鏈中產(chǎn)能預定策略^[21]。

這些協(xié)調機制主要關注供應鏈產(chǎn)能協(xié)調的一般問題。除了Erkoc、Taylor等人的研究外，很少有針對高技術產(chǎn)品供應鏈的產(chǎn)能協(xié)調的研究。高技術供應鏈快速波動的需求、持續(xù)的技術進步，以及高度的產(chǎn)能不確定性等因素對產(chǎn)能協(xié)調的影響，幾乎無人涉及。面向高技術供應鏈運作特征的產(chǎn)能協(xié)調機制研究，無疑具有重要的價值。

3 基于轉移支付的產(chǎn)能協(xié)調策略

3.1 假設

4.2 敏感性分析

市場需求為均勻分布U [a，b]，E(U)=10。本文基于數(shù)字仿真，分析重復交易次數(shù)、單位產(chǎn)能成本、設備折舊率、供貨價格對各協(xié)調機制的影響。在產(chǎn)能成本共擔策略中，假設成本分擔比例為其取值區(qū)間的中值。在協(xié)作收益共享機制中，溢出收益的分享比例為50%。

(1)需求的不確定性(用需求分布的方差δ表示)對產(chǎn)能協(xié)調的影響如表1：在均勻分布下，隨著需求不確定性程度的增加，供應商和整個供應鏈的最優(yōu)產(chǎn)能增加，但兩者之間的差距越來越大，供應鏈協(xié)調效率隨之降低。在產(chǎn)能成本共擔機制下，隨著需求不確定性程度的增高，制造商需要分擔的產(chǎn)能成本的份額也隨之增高。在協(xié)作溢出收益共享機制下，供應商如果按照制造商的要求擴張產(chǎn)能至供應鏈最優(yōu)水平，其利潤損失將隨著需求不確定性程度的增高而增高，制造商轉移支付給供應商的利潤損失額隨之增高，但其獲得的協(xié)作溢出收益也隨之增加，各方都改善了利潤水平，并實現(xiàn)了供應鏈收益的最大化。

(2)單位產(chǎn)能成本對產(chǎn)能協(xié)調的影響如表2：隨著單位產(chǎn)能成本的增加，制造商和供應商的最優(yōu)產(chǎn)能，以及雙方的差距隨之增大，供應鏈的協(xié)調效率降低。在產(chǎn)能成本共擔機制下，制造商承擔的產(chǎn)能成本份額隨著單位產(chǎn)能成本的增加而增加。在協(xié)作溢出收益共享機制下，供應商如果按照制造商的要求擴張產(chǎn)能至供應鏈最優(yōu)水平，其遭受的損失將隨著單位產(chǎn)能成本的增高而增高。因此，制造商轉移支付給供應商的利潤損失隨之而增高，但其獲得的協(xié)作溢出收益也隨之增加，各方都改善了利潤水平，并實現(xiàn)了供應鏈收益的最大化。

(3)折舊率及技術進步速度對產(chǎn)能協(xié)調的影響如表3：隨著技術進步速度的加快，產(chǎn)能折舊率提高，制造商和供應商的最優(yōu)產(chǎn)能，以及雙方的差距隨之增大，供應鏈的協(xié)調效率降低。在產(chǎn)能成本共擔機制下，制造商承擔的產(chǎn)能成本份額隨著產(chǎn)能折舊率的提高而增加。在協(xié)作溢出收益共享機制下，供應商如果按照制造商的要求擴張產(chǎn)能至供應鏈最優(yōu)水平，其利潤損失將隨著α的增高而增高，制造商轉移支付給供應商的利潤損失隨之增高，但其獲得的協(xié)作溢出收益也隨之增加，各方都改善了利潤水平，并實現(xiàn)了供應鏈收益的最大化。

(4)供貨價格對產(chǎn)能協(xié)調的影響如表4：隨著供應商批發(fā)價格的增加，供應商和整個供應鏈的最優(yōu)產(chǎn)能也分別增加，其差異逐漸縮小，整個供應鏈的協(xié)調效率也逐漸改善。在產(chǎn)能成本共擔機制下，制造商承擔的產(chǎn)能成本份額隨著批發(fā)價格的增加而降低。在協(xié)作溢出收益共享機制下，供應商如果按照制造商的要求擴張產(chǎn)能至供應鏈最優(yōu)水平，其利潤損失將隨著供貨價格的增高而降低，制造商轉移支付給供應商的利潤損失額隨之降低，制造商獲得的協(xié)作溢出收益也隨之降低，各方都改善了利潤水平，并實現(xiàn)了供應鏈收益的最大化。

5 結論

在高度不確定性的需求、持續(xù)的技術進步和高昂產(chǎn)能投資成本等因素的作用下，高新技術供應鏈的供應商在產(chǎn)能擴張中持保守策略，不愿意將產(chǎn)能擴張到符合整個供應鏈最優(yōu)的水平。在分散化結構下，制造商只有通過合理的激勵機制，和供應商共擔產(chǎn)能風險，才可能實現(xiàn)供應鏈的優(yōu)化協(xié)調。業(yè)界普遍采用的長期合作機制，雖然能改進協(xié)調效率，但并不能實現(xiàn)最優(yōu)協(xié)調。

本文基于轉移支付機制，提出了產(chǎn)能成本共擔策略和協(xié)作收益共享策略，實現(xiàn)了分散化結構的高新技術產(chǎn)品供應鏈的產(chǎn)能協(xié)調。分析了需求不確定性、單位產(chǎn)能成本、產(chǎn)能折舊率和供貨價格對產(chǎn)能協(xié)調的影響。這兩種機制不僅能夠實現(xiàn)供應鏈利潤的最大化，還能夠有效改善各方的利潤水平，自發(fā)實現(xiàn)供應鏈的Pareto最優(yōu)協(xié)調。在本文的研究中，隱含著供需雙方信息對稱的假設。在產(chǎn)業(yè)實踐中，信息共享往往受到多種復雜因素的制約。因此，就供需雙方信息不對稱背景下的產(chǎn)能協(xié)調機制的影響還需要深入研究。此外，投資提前期、供應鏈結構(多供應商)對產(chǎn)能協(xié)調的影響也需要深入研究。

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