信息共享對樹形供應(yīng)鏈中的實(shí)體影響研究

李卓群

(華東交通大學(xué)信息工程學(xué)院，江西南昌330013)

有效的供應(yīng)鏈管理需要供應(yīng)鏈中各個(gè)成員(包括供應(yīng)商、制造商、零售商及中間環(huán)節(jié))的相互合作。信息共享是供應(yīng)鏈成員合作的重要方法。通過信息共享可以降低訂單的處理周期和成本，提高需求預(yù)測準(zhǔn)確性，加快市場響應(yīng)速度等。

有關(guān)信息共享對供應(yīng)鏈的價(jià)值國外的研究較早。文[1]研究了在按庫存生產(chǎn)和按訂單生產(chǎn)兩種情況下需求預(yù)測信息共享的價(jià)值，研究了在不同情況下，預(yù)測的準(zhǔn)確性對信息共享價(jià)值的影響。文[2]量化證明了在二級供應(yīng)鏈中需求信息共享的價(jià)值，而且結(jié)果顯示信息共享使得庫存降低，成本減少。文[3]研究了在一個(gè)供應(yīng)商和多個(gè)同等零售商之間共享需求和庫存信息的價(jià)值，并發(fā)現(xiàn)信息共享可以大量節(jié)省前置時(shí)間和減少批次生產(chǎn)量。近年來，國內(nèi)很多學(xué)者也進(jìn)行了這方面的研究。文[4]通過建立一種簡單的牛鞭效應(yīng)的數(shù)量模型，對供應(yīng)鏈管理中的信息共享對于牛鞭效應(yīng)的影響進(jìn)行數(shù)量分析。文[5]研究了簡單供應(yīng)鏈下信息共享不僅可以提高整條供應(yīng)鏈的利潤水平，而且也可以分別提高制造商和零售商的利潤水平。文[6]從信息協(xié)調(diào)的角度提出供應(yīng)鏈信息協(xié)調(diào)框架，并分析其中的信息協(xié)調(diào)層次和信息協(xié)調(diào)要素。

從研究內(nèi)容上看，前人的研究一般從供應(yīng)鏈整體出發(fā)，研究信息共享是否可以降低整個(gè)供應(yīng)鏈的成本。然而由于企業(yè)的短視行為，企業(yè)之間缺乏信任，以及信息共享中前期投入和后期利潤分配上的分歧使信息共享的實(shí)現(xiàn)遭遇到了重重障礙。本文從供應(yīng)鏈中的各個(gè)實(shí)體角度出發(fā)，研究信息共享對供應(yīng)鏈中的成員的影響，從而為企業(yè)在決策是否信息共享以及共享后利潤分配時(shí)提供理論支持。

從研究方法上看，由于研究工具的限制，前人的研究都對供應(yīng)鏈模型進(jìn)行了簡化，研究模型大多數(shù)只考慮一個(gè)制造商、一個(gè)批發(fā)商、一個(gè)零售商的供應(yīng)鏈。盡管簡化的模型有助于將重點(diǎn)集中到重點(diǎn)內(nèi)容的研究上，但是，簡化模型得出的結(jié)論是否適用于復(fù)雜模型，這是一個(gè)值得進(jìn)一步研究的領(lǐng)域，也是很多學(xué)者提出的新的研究方向[7，8]。而用傳統(tǒng)的建模方法建立復(fù)雜的供應(yīng)鏈模型有一定難度，本文另辟蹊徑，在參考大量供應(yīng)鏈建模文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，考慮影響供應(yīng)鏈性能的各項(xiàng)參數(shù)，建立基于WEB的供應(yīng)鏈模擬平臺，模擬在實(shí)際運(yùn)作中常見的三階樹形供應(yīng)鏈，研究樹形供應(yīng)鏈下信息共享對供應(yīng)鏈中各實(shí)體的影響。

1 供應(yīng)鏈模擬平臺

該平臺的基本設(shè)計(jì)思想來源于著名的“啤酒游戲”。國外很多學(xué)者設(shè)計(jì)了各種計(jì)算機(jī)版本的“啤酒游戲”，也有很多學(xué)者應(yīng)用這些計(jì)算機(jī)版本的“啤酒游戲”對供應(yīng)鏈中的牛鞭效應(yīng)開展研究[10，11]，國內(nèi)從這個(gè)方向進(jìn)行研究的較少。筆者吸取各種版本“啤酒游戲”的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合供應(yīng)鏈研究的發(fā)展方向，設(shè)計(jì)供應(yīng)鏈模擬平臺。該平臺采用B/S結(jié)構(gòu)，不同于前人只能模擬線形供應(yīng)鏈的設(shè)計(jì)，平臺允許通過參數(shù)設(shè)置模擬多種結(jié)構(gòu)的供應(yīng)鏈。除此之外，平臺還允許對影響供應(yīng)鏈的各種輸入?yún)?shù)進(jìn)行靈活的設(shè)置，為進(jìn)行更廣泛的研究提供支持。

1.1 平臺參數(shù)設(shè)置

供應(yīng)鏈的性能以及供應(yīng)鏈上各實(shí)體的利益受到各種供應(yīng)鏈因素的影響。如市場需求量、缺貨成本、訂貨時(shí)間延遲等。根據(jù)文獻(xiàn)[12，13]，為平臺設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)，如圖1如示。這些參數(shù)都有多種選擇，研究者可以根據(jù)需要，為實(shí)驗(yàn)設(shè)置合適的輸入?yún)?shù)。

(1)市場需求量:有兩種市場需求量的產(chǎn)生方法，分別是獨(dú)立需求模式和相關(guān)需求模式。

(2)提前期:提前期是指供應(yīng)鏈實(shí)體從訂貨到收到貨的時(shí)間間隔。提前期是產(chǎn)生供應(yīng)鏈牛鞭效應(yīng)的重要因素，在平臺中可以手動輸入實(shí)驗(yàn)的提前期，提前期的取值范圍為0～8。

(3)成本結(jié)構(gòu):平臺考慮供應(yīng)鏈的成本，把供應(yīng)鏈上各實(shí)體的成本分為3種，分別是庫存持有成本、缺貨成本和訂貨成本。在實(shí)驗(yàn)開始前，需要設(shè)置這3種成本。

(4)供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu):此項(xiàng)參數(shù)決定每個(gè)供應(yīng)鏈上的人數(shù)。每個(gè)供應(yīng)鏈上有1個(gè)制造商、m個(gè)分銷商、每個(gè)分銷商下有n個(gè)零售商組成，即一個(gè)樹形結(jié)構(gòu)。每個(gè)供應(yīng)鏈上有m×n+m+1個(gè)人組成，m和n由研究者自行設(shè)置。通過調(diào)整m和n的值可以模擬出不同結(jié)構(gòu)的供應(yīng)鏈。

(5)信息共享策略:可以共享的信息包括庫存信息、訂單信息和市場需求信息。研究者可以設(shè)置很靈活的信息共享策略，決定每種可共享的信息是否共享和向哪些實(shí)體共享。

(6)分配機(jī)制:分配機(jī)制指當(dāng)供應(yīng)鏈中的實(shí)體如制造商或分銷商庫存不能滿足訂貨時(shí)，如何分配訂貨量的方法。根據(jù)文獻(xiàn)[14]，設(shè)計(jì)了5種分配機(jī)制，分別為隨機(jī)分配機(jī)制、均勻分配機(jī)制、按比例分配機(jī)制、線性分配機(jī)制、歷史分配機(jī)制。

(7)初始訂單和庫存:為保證實(shí)驗(yàn)正常進(jìn)行，必須設(shè)置一定量的歷史訂單;另外，也必須為供應(yīng)鏈中的各個(gè)實(shí)體設(shè)置初始的庫存量。

圖1 供應(yīng)鏈模擬平臺的輸入與輸出

1.2 平臺的運(yùn)行

不同于其他研究，參考國外文獻(xiàn)，考慮供應(yīng)鏈上的人為因素，該平臺上供應(yīng)鏈各個(gè)角色的實(shí)際操作決策是由人來進(jìn)行的?；赪EB結(jié)構(gòu)的供應(yīng)鏈模擬平臺，由實(shí)驗(yàn)組織者設(shè)置各項(xiàng)輸入?yún)?shù)，為實(shí)驗(yàn)者分配所屬供應(yīng)鏈及供應(yīng)鏈中的角色。實(shí)驗(yàn)開始后，每個(gè)實(shí)驗(yàn)者在自己的電腦上進(jìn)行操作，由組織者控制實(shí)驗(yàn)的開始與結(jié)束。實(shí)驗(yàn)以周為單位，在每個(gè)周期t，供應(yīng)鏈上的角色都要進(jìn)行如下操作。

(1)首先收到其供應(yīng)商向其發(fā)送的產(chǎn)品，放入庫存;

(2)零售商滿足實(shí)際市場需求，其它角色向其下游角色發(fā)貨;

(3)盤點(diǎn)庫存，制定新的期望庫存水平，向上游發(fā)出訂單。

實(shí)驗(yàn)以供應(yīng)鏈之間的競爭展開，以每個(gè)供應(yīng)鏈的總成本評價(jià)各隊(duì)的表現(xiàn)。在實(shí)驗(yàn)中，可以設(shè)置各種獎勵政策以鼓勵實(shí)驗(yàn)者的參與熱情，使供應(yīng)鏈模擬更加真實(shí)。

1.3 輸出

平臺的輸出包括兩部分，一部分是每個(gè)參加者都能看到的自己經(jīng)營的角色的各種輸出，包括每個(gè)周期的庫存成本、銷售成本和銷售收入;另一部分是實(shí)驗(yàn)的組織者可以查看到的數(shù)據(jù)。組織者除了可以查看到各個(gè)角色的各種輸出外，還可以查看到各種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，包括供應(yīng)鏈的總成本、總利潤、以及訂單的波動情況。組織者根據(jù)這些數(shù)據(jù)，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較與分析，此部分將在下一節(jié)進(jìn)行詳細(xì)介紹。

2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

本文利用供應(yīng)鏈模擬平臺，研究樹形供應(yīng)鏈下信息共享對供應(yīng)鏈中實(shí)體的影響。根據(jù)此研究目的，對實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)并對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理與分析。

2.1 基本實(shí)驗(yàn)環(huán)境設(shè)置

實(shí)驗(yàn)考察的供應(yīng)鏈為三階樹形供應(yīng)鏈，如圖2所示，即供應(yīng)鏈上有1個(gè)制造商，2個(gè)批發(fā)商，每個(gè)批發(fā)商下有2個(gè)零售商。此供應(yīng)鏈為二叉樹結(jié)構(gòu)，若設(shè)供應(yīng)鏈上每個(gè)角色用i表示，i=(1，2，…，7)，則i的上游角色為i/2取整記做?i/2」，下游角色為2i和2i+1。

圖2 實(shí)驗(yàn)中的供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)

根據(jù)以上供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)，每個(gè)供應(yīng)鏈應(yīng)由7個(gè)人組成。把實(shí)驗(yàn)人群分為2組，每組8個(gè)供應(yīng)鏈，即每組56人，共112人。第一組模擬的供應(yīng)鏈不會共享庫存信息，但是會共享市場需求信息，供應(yīng)鏈成員各自控制自己的庫存，供應(yīng)鏈中的實(shí)體都依據(jù)自己的預(yù)測做出訂貨決策;第二組模擬的供應(yīng)鏈則會共享庫存信息，即供應(yīng)鏈上的每個(gè)角色可以實(shí)時(shí)了解其

上下游角色的實(shí)際庫存情況，并根據(jù)這些信息做出決策。

實(shí)驗(yàn)的其他設(shè)置如下:

(1)市場需求:采用一階自回歸需求過程。這種需求模型是目前供應(yīng)鏈研究領(lǐng)域較常見的模型。根據(jù)一階自回歸模型公式，第t周的市場需求Dt表示為

其中:表示平均需求量;ρ為自相關(guān)系數(shù)，表示相鄰兩期需求變量之間的相關(guān)系數(shù);εt為誤差項(xiàng)，表示市場需求變量的波動誤差。

(2)提前期:2周。

(3)成本結(jié)構(gòu):庫存持有成本1元/單位產(chǎn)品;缺貨成本0.5元/單位產(chǎn)品;產(chǎn)品轉(zhuǎn)換成本0.5元/單位產(chǎn)品。

(4)初始庫存:設(shè)置零售商初始庫存為4;批發(fā)商初始庫存為8;制造商初始庫存為12。

(5)分配機(jī)制:根據(jù)文獻(xiàn)[14]，實(shí)驗(yàn)采用不會對牛鞭效應(yīng)有影響的均勻分配機(jī)制，其規(guī)定可以描述如下，將下游角色的訂貨量Xi升序排列{X1≤X2≤…≤Xn}，按照以下公式進(jìn)行分配

其中:ai為零售商i分的貨物量，m為使的的最大整數(shù)。這種分配方式使得訂貨量少的下游角色能夠得到滿足。

2.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

參加實(shí)驗(yàn)的人群為電子商務(wù)專業(yè)本科四年級的學(xué)生，他們已經(jīng)了解供應(yīng)鏈牛鞭效應(yīng)等基本知識，并且都有使用該供應(yīng)鏈模擬平臺的經(jīng)歷。實(shí)驗(yàn)人群在實(shí)驗(yàn)室每人使用單獨(dú)的電腦，角色由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)者統(tǒng)一隨機(jī)分配。要求實(shí)驗(yàn)者在模擬過程中不能交流，模擬的指導(dǎo)思想是使所在供應(yīng)鏈的總成本最低。

角色i第t周的庫存量公式可以表示為

每個(gè)供應(yīng)鏈T周的總成本計(jì)算公式如下

圖3 供應(yīng)鏈中角色的訂貨量曲線

2.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

本文把供應(yīng)鏈中各實(shí)體的訂單波動情況作為數(shù)據(jù)分析的對象。表1和表2中的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為每個(gè)角色40個(gè)周期的訂單方差，表示為(i=1，2，…，7)。

表1 第一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)——不共享庫存信息

表2 第二組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)——共享庫存信息

對這兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，比較結(jié)果如表3所示。

表3 兩組數(shù)據(jù)的比較

從表1可以看出，在沒有信息共享時(shí):制造商的訂單波動＞批發(fā)商的訂單波動＞零售商的訂單波動;從表2可以看出，共享庫存信息后，供應(yīng)鏈中各實(shí)體的訂單波動有所減少，但波動仍然存在。這些結(jié)果與對簡單的供應(yīng)鏈模型的研究文獻(xiàn)的結(jié)果是相似的。而從表3中，我們可以得出一些新的結(jié)論。表3對兩組實(shí)驗(yàn)結(jié)果供應(yīng)鏈上各個(gè)實(shí)體的平均方差進(jìn)行了比較。比較發(fā)現(xiàn)，雖然共享庫存信息后，各實(shí)體的訂單方差都減小了，但他們減小的程度是不相同的，制造商和批發(fā)商的減小程度較大，而零售商的減小程度較小。

3 結(jié)論

通過以上分析，在多階樹形供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)下，市場需求采用一階自回歸過程，分配機(jī)制采用均勻分配機(jī)制時(shí)，可以得出以下結(jié)論。

(1)分享庫存信息后，訂單波動仍然存在，說明共享信息并不是產(chǎn)生牛鞭效應(yīng)的唯一原因。

(2)共享庫存信息對供應(yīng)鏈上游的影響大于對供應(yīng)鏈下游的影響。分析此結(jié)論，其原因應(yīng)該是由于供應(yīng)鏈中的實(shí)體通過了解其下游的庫存情況，能夠?qū)ο掠螌?shí)體的訂貨策略進(jìn)行理性分析，從而有效防止了其對下游訂單波動產(chǎn)生的過度反應(yīng)。

(3)在供應(yīng)鏈管理的信息系統(tǒng)中，上游實(shí)體與下游實(shí)體的庫存信息共享價(jià)值是不同的。信息共享的關(guān)鍵是上游實(shí)體要了解其下游實(shí)體的庫存信息。而反過來，上游實(shí)體的信息是否共享對供應(yīng)鏈的影響不大。

以上分析為供應(yīng)鏈中的企業(yè)整合與實(shí)施信息系統(tǒng)提供了有力的參考。為保證供應(yīng)鏈整體利益，供應(yīng)鏈的下游實(shí)體，要分享自己的信息，但得到的利益卻沒有上游實(shí)體大。因此，上游實(shí)體應(yīng)該分擔(dān)更多的信息共享成本投入，在利益分配上也應(yīng)充分考慮這一因素。分擔(dān)成本與利益分配的比例是需要進(jìn)一步研究的重點(diǎn)。

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