基于正交試驗(yàn)的VMI穩(wěn)定性影響因素分析

沙 金，鄭斯斯

(1.廣東海洋大學(xué) 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，廣東 湛江 524088；2.惠州學(xué)院 數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院，廣東 惠州 516007)

供應(yīng)商管理庫(kù)存 (vendor-managed inventory，VMI)作為建立于供應(yīng)鏈合作基礎(chǔ)上的庫(kù)存管理模式，自其概念于1958年由Magge[1]提出以來，因其所具有的消減、消除牛鞭效應(yīng)[2]，緩和、平復(fù)需求的不確定性，降低、節(jié)省訂貨和庫(kù)存成本[3]等有效提升供應(yīng)鏈運(yùn)營(yíng)績(jī)效的優(yōu)點(diǎn)，受到學(xué)術(shù)界的廣泛重視。20世紀(jì)80年代Wal-Mart與P&G之間VMI合作的成功實(shí)施，更從實(shí)踐層面證實(shí)了其有效性。

然而，由于VMI無法消除雙重邊際效應(yīng)對(duì)供應(yīng)鏈造成的負(fù)面影響[4]，其實(shí)施雖然能夠有效提升供應(yīng)鏈整體收益并確保下游企業(yè)收入增加，但上游企業(yè)因承擔(dān)了額外的庫(kù)存管理成本 (如圖1所示)，因而增加了利潤(rùn)損失的風(fēng)險(xiǎn)，故無法完全實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈的協(xié)調(diào)[5-6]。文獻(xiàn)[7]證實(shí)了VMI所具備的Kaldor-Hicks改進(jìn)屬性；文獻(xiàn)[8]則定量說明了VMI對(duì)供應(yīng)鏈上游企業(yè)造成損失的可能性。根據(jù)美國(guó)電子產(chǎn)品供應(yīng)鏈協(xié)會(huì)和Chain Link Research Inc對(duì)全美76家公司的聯(lián)合調(diào)查顯示：供應(yīng)鏈中62%的下游企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本通過VMI得到了降低，卻有49%的上游企業(yè)認(rèn)為VMI的實(shí)施增加了其運(yùn)營(yíng)成本。供應(yīng)鏈合作強(qiáng)調(diào)的是整體收益的提升，但作為經(jīng)濟(jì)獨(dú)立、決策自主的鏈上成員，追求自身利益的增長(zhǎng)才是企業(yè)實(shí)施合作的首要?jiǎng)訖C(jī)，而VMI策略所具有的使參與方利益受損的可能性，無疑增加了其合作的不穩(wěn)定性。

圖1 傳統(tǒng)庫(kù)存管理模式與VMIFigure 1 Traditional inventory management model and VMI

本文通過建立充分考慮VMI對(duì)于減小供應(yīng)鏈需求放大，降低訂貨和庫(kù)存成本等方面所具優(yōu)勢(shì)的供應(yīng)鏈?zhǔn)找婺Ｐ停治龈骱献鞣皆赩MI實(shí)施過程中的收益變化情況，并將正交試驗(yàn)原理推廣至供應(yīng)鏈各系統(tǒng)參數(shù)對(duì)于供應(yīng)鏈策略實(shí)施效果影響程度研究領(lǐng)域，得到各參數(shù)對(duì)于VMI合作穩(wěn)定性的不同影響，進(jìn)而得出不同特質(zhì)企業(yè)在是否參與VMI合作方面所具有的不同意向，對(duì)預(yù)判參與VMI合作的企業(yè)特征及合作的穩(wěn)定性具有積極的理論意義，對(duì)指導(dǎo)企業(yè)根據(jù)自身特點(diǎn)選擇更為合適的VMI合作伙伴以維持長(zhǎng)期合作具有較高的實(shí)踐價(jià)值。

1 相關(guān)文獻(xiàn)述評(píng)

為了有效消除雙重邊際效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)VMI策略下各成員企業(yè)的利潤(rùn)增加，達(dá)成供應(yīng)鏈整體協(xié)調(diào)，為數(shù)眾多的理論和實(shí)踐工作者對(duì)之展開了深入研究和應(yīng)用探索。

理論層面。楊懷珍等[9]對(duì)多供應(yīng)商-單制造商供應(yīng)鏈系統(tǒng)的傳統(tǒng)和VMI模式分別建立經(jīng)濟(jì)效果模型，制定了以價(jià)格補(bǔ)貼分配方式為起點(diǎn)的基于Nash談判的收益共享契約。何娟等[10]運(yùn)用條件風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值準(zhǔn)則針對(duì)考慮服務(wù)水平和質(zhì)量的VMI系統(tǒng)，提出由期權(quán)和成本分擔(dān)構(gòu)成的組合契約。劉云志等[11]研究了批發(fā)價(jià)格-促銷成本分擔(dān)契約對(duì)于供應(yīng)商考慮損失規(guī)避，零售商實(shí)施促銷行為情境下二級(jí)供應(yīng)鏈VMI協(xié)調(diào)問題所產(chǎn)生的積極作用。李雷等[12]對(duì)供應(yīng)鏈上游段VMI＆TPL模式進(jìn)行研究，建立基于最大熵值法的利益分配機(jī)制以實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)。錢莉等[13]以Shapley值法為基礎(chǔ)，建立引入第三方物流情況下的 VMI利益分配模型。鄒勇[14]的研究表明，VMI的實(shí)施增加了供應(yīng)商的庫(kù)存風(fēng)險(xiǎn)，但可以通過最大熵值法進(jìn)行利潤(rùn)二次分配，實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)。Cai等[15]所制定的柔性補(bǔ)貼策略，確保VMI合作方在價(jià)格、收入分配比率、庫(kù)存水平等方面達(dá)成協(xié)調(diào)。Li等[16]在集中和分散決策環(huán)境下建立VMI模型，并制訂收入共享合同，以實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈的帕累托改進(jìn)。Phan等[17]提出收入共享和成本分擔(dān)契約，以達(dá)成VMI參與各方的協(xié)調(diào)。Choudhary等[18]的研究表明信息共享對(duì)于VMI實(shí)施過程中的各方協(xié)調(diào)所具有的積極作用。

實(shí)踐領(lǐng)域。謝鑫鵬等[19]采用收益共享契約對(duì)部隊(duì)車輛器材采購(gòu)兩級(jí)軍事供應(yīng)鏈系統(tǒng)VMI進(jìn)行協(xié)調(diào)，并得到最優(yōu)均衡解。張志韜等[20]以實(shí)際企業(yè)運(yùn)營(yíng)過程為對(duì)象，研究基于跨境VMI供貨模式下的生產(chǎn)-庫(kù)存聯(lián)合優(yōu)化問題。王雅銳等[21]運(yùn)用VMI策略解決某汽車制造企業(yè)備件庫(kù)存成本過高的現(xiàn)實(shí)問題。

綜上所述，現(xiàn)有VMI相關(guān)理論研究與實(shí)踐應(yīng)用的成果主要集中于通過設(shè)計(jì)合理的供應(yīng)鏈契約及相關(guān)參數(shù)選擇，達(dá)到協(xié)調(diào)供應(yīng)鏈整體，提升企業(yè)收益的目的。較少有研究涉及VMI合作伙伴選擇時(shí)，供應(yīng)鏈不同位置、不同特征企業(yè)的選擇傾向性，就供應(yīng)鏈系統(tǒng)參數(shù)對(duì)VMI參與各方收益及合作穩(wěn)定性影響的研究也較為鮮見。本文運(yùn)用正交試驗(yàn)原理對(duì)參與VMI合作企業(yè)的收益變化情況進(jìn)行分析，得到各系統(tǒng)參數(shù)對(duì)于合作穩(wěn)定性的影響趨勢(shì)，并進(jìn)一步研究供應(yīng)鏈不同游段，具備不同性質(zhì)的企業(yè)對(duì)于是否進(jìn)行VMI合作的不同意愿。

2 VMI收益模型構(gòu)建及分析

2.1 模型假設(shè)及參數(shù)設(shè)置

前提假設(shè)：1) 供應(yīng)鏈系統(tǒng)包含唯一上游批發(fā)商和唯一下游零售商；2) 只存在一種商品，其需求量由市場(chǎng)確定；3) 批發(fā)商、零售商均采用經(jīng)濟(jì)訂貨批量 (economic order quantity,EOQ)模型進(jìn)行采購(gòu)；4) VMI實(shí)施前，供應(yīng)鏈存在“牛鞭效應(yīng)”，批發(fā)商將放大零售商的訂單，但在銷售期末能夠以較低價(jià)格對(duì)過剩產(chǎn)品進(jìn)行處理；5) 批發(fā)商由于存在規(guī)模效益，其商品的庫(kù)存成本低于零售商。

模型中所涉及參數(shù)及其含義如表1所示。

表1 參數(shù)及其含義Table 1 Parameters and meanings

2.2 模型建立

針對(duì)VMI對(duì)于供應(yīng)鏈的影響主要集中于需求預(yù)測(cè)、庫(kù)存成本及訂貨成本等方面的特性。為更加精準(zhǔn)、簡(jiǎn)便地反映其對(duì)參與方的影響，選擇實(shí)施VMI后，因需求放大、庫(kù)存及訂貨成本改變所引起的合作方利潤(rùn)變化為對(duì)象建立模型。

VMI合作前，批發(fā)商收益為

式(1)右側(cè)各項(xiàng)依次表示批發(fā)商的銷售收入、采購(gòu)成本、庫(kù)存成本、處理下游訂單成本、向上游發(fā)出訂單成本和期末低價(jià)處理過量商品的收入。同理，零售商在未進(jìn)行VMI合作時(shí)的收益為

當(dāng)批發(fā)商與零售商進(jìn)行VMI合作后，批發(fā)商負(fù)責(zé)管理零售商庫(kù)存，使得其原先所面臨的需求放大消失，庫(kù)存和訂貨成本發(fā)生變化；零售商方面，其庫(kù)存、訂貨成本將由于批發(fā)商接管庫(kù)存管理職責(zé)而消失。因此，VMI合作之后，批發(fā)商與零售商各自收益為

2.3 收益變動(dòng)分析

進(jìn)行VMI合作后，供應(yīng)鏈整體、零售商和批發(fā)商各自收益變動(dòng)情況為

針對(duì)式(5)，VMI能夠有效削減供應(yīng)鏈成本，提升供應(yīng)鏈?zhǔn)找娴奶卣饕驯焕碚摷皩?shí)踐多次證明，本文對(duì)此不再贅述。式(6)恒正，且s2、d2的增加將使公式值增加，表明VMI的實(shí)施必然增加零售商收益。作為供應(yīng)鏈下游企業(yè)參與VMI的激勵(lì)，有助于VMI穩(wěn)定性的維護(hù)，且下游企業(yè)自身庫(kù)存管理水平越低，參與并維護(hù)VMI穩(wěn)定的動(dòng)機(jī)就越強(qiáng)。

式(8)第1部分大于0，但第2和第3部分無法判斷其正負(fù)，且此3部分之間的大小關(guān)系也無法準(zhǔn)確比較。因此，該式的值不能確保恒大于零，說明參與VMI并不能保證批發(fā)商收益得到改善，甚至存在利潤(rùn)受損的情況。作為追求利益的獨(dú)立經(jīng)濟(jì)體，供應(yīng)鏈上游企業(yè)并非必然存在進(jìn)行VMI合作的動(dòng)機(jī)。因此，作為需由雙方共同參與的VMI，其穩(wěn)定性必將受到上游企業(yè)生產(chǎn)參數(shù)的影響。

3 收益增量正交試驗(yàn)

文獻(xiàn)[22-23]運(yùn)用正交試驗(yàn)原理，解決了傳統(tǒng)數(shù)學(xué)方法難以解決的多參數(shù)同時(shí)變化情況下的靈敏度分析問題，將正交試驗(yàn)成功擴(kuò)展到供應(yīng)鏈各系統(tǒng)參數(shù)對(duì)于協(xié)調(diào)策略實(shí)施效果影響程度研究方面，證實(shí)了正交試驗(yàn)原理在供應(yīng)鏈管理中進(jìn)行應(yīng)用的可能性和有效性。

3.1 試驗(yàn)參數(shù)設(shè)置

選擇VMI引起的供應(yīng)鏈上游企業(yè)收益變動(dòng)量為研究對(duì)象 (式(8))，參數(shù)q、C、c、α、d1、s1、d2、s2、S和D的取值均對(duì)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生影響，即影響試驗(yàn)結(jié)果的共有10個(gè)因素。但VMI實(shí)施后上游企業(yè)單位商品庫(kù)存成本S和單次訂貨成本D并非獨(dú)立變量，它們分別由s1、s2和d1、d2決定。VMI實(shí)施后上游企業(yè)直接管理下游庫(kù)存，根據(jù)假設(shè)5)，供應(yīng)鏈庫(kù)存成本將下降，因此設(shè)定

其中，β為庫(kù)存成本削減系數(shù)，表示VMI實(shí)施后，上游企業(yè)對(duì)下游較高庫(kù)存成本的削減能力，β～ (0,1)。

VMI的實(shí)施消除了批發(fā)商和零售商之間的訂貨成本，但批發(fā)商仍需向其上游企業(yè)發(fā)出訂單；而且，雖然零售商訂貨成本消失，但由于批發(fā)商承擔(dān)了獲取零售商需求的任務(wù)，將使其獲取市場(chǎng)需求信息的成本較VMI實(shí)施前僅接收零售商訂單的成本d1要有所增加；再者，批發(fā)商進(jìn)行市場(chǎng)需求確認(rèn)的成本要高于零售商VMI實(shí)施前發(fā)出訂單的成本d2。因此，VMI的實(shí)施使上游企業(yè)獲取市場(chǎng)需求的成本大于max (d1,d2)，但訂購(gòu)行為由原先上、下游企業(yè)間行為轉(zhuǎn)化為上游企業(yè)內(nèi)部活動(dòng)，總訂貨成本將有所下降，因此設(shè)定

其中，γ為訂貨成本削減系數(shù)，表示VMI實(shí)施后，合作雙方間原有訂購(gòu)成本的削減程度，γ～ (0,1)。

結(jié)合上述分析，最終的試驗(yàn)結(jié)果B1-b1受到q、C、c、α、s1、s2、d1、d2、β和γ等10個(gè)因素的影響。

3.2 因素水平設(shè)置

本文旨在研究供應(yīng)鏈不同參數(shù)對(duì)于VMI實(shí)施前后參與方收益變動(dòng)的作用規(guī)律，進(jìn)而得出各參數(shù)對(duì)合作穩(wěn)定性的影響程度，故不需要設(shè)置過多的因素水平。因此，設(shè)置每個(gè)因素均具備高、低兩個(gè)水平(分別對(duì)應(yīng)水平1、2)，除α外 (后續(xù)分析表明其過于靈敏)，其余因素取高水平值的80%作為低水平值，如表2所示。

表2 因素水平取值Table 2 Factor level values

3.3 收益增量極差分析

由于試驗(yàn)結(jié)果B1-b1受到10個(gè)因素影響，每個(gè)因素具有2個(gè)水平，不存在交互作用，因此選擇L(211)

12正交表進(jìn)行試驗(yàn)，其結(jié)果如表3所示。

對(duì)表3極差項(xiàng)進(jìn)行分析，得到各因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響的重要程度排序依次為α、C、s2、β、d1、c、q、γ、s1和d2。更進(jìn)一步的分析還可以得到各因素的變化方向，以及對(duì)于試驗(yàn)結(jié)果的影響趨勢(shì)。為使結(jié)果表述更加清晰，選擇實(shí)施VMI后，使上游企業(yè)收益增加的供應(yīng)鏈參數(shù)變動(dòng)方向填入表格，結(jié)果如表4所示。

表3 收益增量極差分析Table 3 Revenue increment range analysis

對(duì)表4進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)：當(dāng)供應(yīng)鏈上游企業(yè)所面臨的市場(chǎng)需求、采購(gòu)價(jià)格、需求放大系數(shù)、訂貨成本、庫(kù)存成本以及VMI合作后的庫(kù)存和訂貨成本消減系數(shù)增加時(shí)，通過實(shí)施VMI能夠增加上游企業(yè)的收益；當(dāng)上游企業(yè)過量商品期末處理價(jià)格、下游企業(yè)訂貨和庫(kù)存成本下降時(shí)，VMI的實(shí)施能夠使上游企業(yè)的收益增加。然而，上游企業(yè)較高的采購(gòu)價(jià)格、需求放大系數(shù)、訂貨成本、庫(kù)存成本和較低的過量商品期末處理價(jià)格都意味著其所具備的運(yùn)營(yíng)能力較差。另一方面，下游企業(yè)較低的訂貨和庫(kù)存成本將有助于提升上游企業(yè)在VMI中的收益。由此，可以得出結(jié)論：運(yùn)營(yíng)能力較差的上游企業(yè)通過VMI合作所獲得的收益增量較大，VMI策略穩(wěn)定性較強(qiáng)；而對(duì)于具有較優(yōu)運(yùn)營(yíng)能力的上游企業(yè)，VMI為其帶來的收益增加較少，甚至面臨利益受損的情況，VMI策略穩(wěn)定性較差。同時(shí)，上游企業(yè)更加傾向于同運(yùn)營(yíng)能力較好的下游企業(yè)進(jìn)行VMI合作，以確保自身收益的增加。而2.3節(jié)所得結(jié)論卻表明，運(yùn)營(yíng)水平較差的下游企業(yè)參與VMI的意愿更強(qiáng)，由此揭示出上、下游企業(yè)在選擇VMI合作伙伴時(shí)存在的矛盾。

表4 導(dǎo)致收益增量上升的參數(shù)變化方向Table 4 Change direction of parameters leading to increased revenues

3.4 收益增量方差分析

為進(jìn)一步考察各供應(yīng)鏈參數(shù)對(duì)于VMI所導(dǎo)致的上游企業(yè)收益增量影響的顯著程度，對(duì)正交試驗(yàn)進(jìn)行方差分析，結(jié)果如表5所示。

由表5可知，各因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響的顯著程度排序依次為α、C、s2、β、d1、c、q、d2、γ和s1。結(jié)合極差分析，上游企業(yè)的需求放大系數(shù)和采購(gòu)成本對(duì)于其在VMI中的收益變動(dòng)影響顯著且程度較大，具有較小需求放大系數(shù)和較低采購(gòu)成本的運(yùn)營(yíng)優(yōu)秀的上游企業(yè)，通過VMI所獲得的收益增量反而較小，甚至面臨利益受損的風(fēng)險(xiǎn)，將嚴(yán)重影響VMI合作的穩(wěn)定性。

表5 收益增量方差分析Table 5 Revenue increment variance analysis

4 總結(jié)

VMI在提升供應(yīng)鏈整體收益和實(shí)現(xiàn)下游企業(yè)利潤(rùn)增加的同時(shí)，無法確保上游企業(yè)從中獲利，甚至導(dǎo)致其收益受損，這一特征嚴(yán)重影響了VMI合作的穩(wěn)定性。本文通過將正交試驗(yàn)原理引入供應(yīng)鏈決策的多參數(shù)靈敏度分析問題，明確了各系統(tǒng)參數(shù)對(duì)于VMI合作穩(wěn)定性影響的重要程度及顯著性，證實(shí)了不同游段、不同特質(zhì)的企業(yè)在進(jìn)行VMI合作時(shí)的傾向性。研究結(jié)果表明：運(yùn)營(yíng)水平較低的供應(yīng)鏈下游企業(yè)主動(dòng)參與VMI的意愿更加強(qiáng)烈，但運(yùn)營(yíng)水平優(yōu)秀的下游企業(yè)卻更易找到合作伙伴；上游企業(yè)為確保自身利益不受損失，進(jìn)行VMI合作的態(tài)度謹(jǐn)慎，且運(yùn)營(yíng)水平越好的上游企業(yè)，參與VMI的可能性越小，VMI合作的穩(wěn)定性越差。

本文雖然揭示了供應(yīng)鏈不同參數(shù)對(duì)于VMI穩(wěn)定性的影響程度及顯著性，證實(shí)了企業(yè)在進(jìn)行VMI合作時(shí)的傾向性以及合作伙伴選擇時(shí)存在的矛盾，但并未設(shè)計(jì)相應(yīng)策略以確保VMI的順利實(shí)施，這一點(diǎn)將成為下一步研究的方向。