几类供应商管理库存模型研究

重庆大学硕士学位论文几类供应商管理库存模型研究姓名：卢娜申请学位级别：硕士专业：企业管理指导教师：罗兵20050401重庆大学硕士学位论文中文摘要I摘要随着产品生命周期的缩短以及顾客化要求的不断提高，需求不确定性日趋显著，对需求的预测也越来越困难，成为供应商和零售商面临的一个共同难题。另外，供应链中的牛鞭效应使供应商需求的波动比零售商更大。因此，零售商和供应商之间的战略合作是供应链取得进一步发展的有效途径。供应商管理库存（VendorManagedInventory,VMI）就是能够实现信息共享、有效改善牛鞭效应的一种供应链管理模式，它以系统、集成的管理思想进行库存控制，使整个供应链能够同步优化运行。本文在综述国内外独立库存系统和VMI研究的历史、现状和发展基础上，假设需求为简单的一阶自回归过程，同一时段上不同零售商之间的需求相关，研究了VMI战略对牛鞭效应的影响，并分析了各参数对其抑制效果的敏感性；考虑更为实际的经济管理背景，建立了涉及部分短缺量拖后、变质、有限耐烦期、资金（或费用）时值等因素的VMI模型。在无短缺量拖后或短缺量完全拖后的VMI模型基础上，进一步考虑订货商允许缺货，缺货期间部分短缺量拖后或存在一定耐烦期的情况，且短缺量拖后率为有现货阶段需求率的一个定常比例，分别建立了包括一个供应商和多个零售商、从原材料到产成品、最终产品出现变质的VMI模型，拓宽了原有模型的应用范围，并通过数值算例进行寻优和主要参数的灵敏度分析。结果显示，顾客服务水平、丢单系数、变质率、耐烦期长度等参数对VMI系统的各项成本均有不同程度的影响。在VMI模型中考虑费用时值对库存决策的影响，加入了原材料及产品的购买费用，建立了部分短缺量拖后且考虑费用时值的库存控制模型，给出了数值仿真和主要参数的灵敏度分析，结果表明最优解存在，且费用贴现率、丢单系数及服务水平对VMI系统各项成本均有不同的敏感性，为供应商管理库存系统的科学决策提供了理论依据。关键词：部分短缺量拖后，耐烦期有限，费用时值，供应商管理库存重庆大学硕士学位论文英文摘要IIABSTRACTWiththeshorteningofproductlifecycles,andtheincreasingrequestforcustomizationofmade-to-orderproducts,demandforecastinghasbecomeoneofthemostdifficulttasksforbothretailersandsuppliersinasupplychain.Inaddition,duetotheBullwhipEffect,thedemandvariationofthesuppliersismuchgreaterthanthevariationoftheretailers.Thus,strengtheningstrategicpartnershipsbetweenretailersandsuppliersiscriticaltothefurtherdeveopmentofsupplychainmanagement(SCM).Vendormanagedinventory(VMI)isoneoftheSCMprogramsthosecanachievesmoothinginformationsharingandefficientBullwhipEffectcontrolling.InaVMIsupplychain,systematicandintegratedinventorymanagementiscarriedout,sothatthewholesupplychainisabletoperformsynchronicallyandefficiently.BasedontheresearchofindependentinventoryandVMI,thispaperstudiedtheimpactofVMIontheBullwhipEffect,analyzedtheparameters’sensitivitytoVMIperformance,inamodelwithautoregressivedemandprocessAR(1),thedemandbetweentheretailersarecorrelated,also.SeveralkindsofVMImodelsweredevelopedinvolvedsomefactorsthosearemorerealistic,suchaspartialbacklogging,detertioration,time-limitedfreeback-orders,timevalueofmoney,andsoon.OnthebasisoftheVMImodelswithoutbackloggingandwithcompletelybacklogging,newmodelsfordetertioratingitemswithpartialbackloggingandtime-limitedfreeback-ordersweredevelopedrespectively,includingasinglevendorandmultipleretailers,fromrawmaterialtofinishedprodect.Numericexamplesandsensitivityanalysiseswerepresentedtoillustratethemodels,anddemonstratedthateachparameterhasdifferentsensitivitytothecostsofeitherVMIsystem.TakingaccountofthetimevalueofmoneyintheVMImodel,theauthorstudiedtheinventoryreplenismentdecisionwithpartialbacklogging.Numericexamplesandsensitivityanalysisesshowedthatthediscountrateofmoney,servicelevelandpartialbackloggingrateaffectthecostsofVMIsystemintheirownways.ThetheoreticalevidencesareprovidedfortheVMIsystemtomakebettermanagementdecisions.Keywords:PartialBacklogging,Time-limitedFreeBack-orders,TimeValueofMoney,VendorManagedInventory重庆大学硕士学位论文1绪论11绪论1.1问题的提出和研究意义供应链是一个包括产品生产、库存控制、配送、仓储及客户服务等活动，从原材料开始到产成品再到最终顾客的动态系统。供应链管理就是要通过调整和集成所有这些活动，以实现每个环节的无缝连接，其核心目标就是在满足一定顾客服务水平的基础上，使整个供应链系统的成本最小化[1]。1.1.1传统供应链及存在的问题传统的供应链中每个企业都独立运行，只负责控制自己的库存、生产和分销采购等活动，成员之间的相互作用就是以订单或现金形式反馈物流和信息流[2]。图1.1为一个包括零售商、分销商、仓库及生产商等四个层次的供应链示意图。图1.1传统供应链Fig1.1Atraditionalsupplychain传统供应链的结构会导致提前期较长、多重决策、信息模糊和同步性差等问题。当有新的订单产生时，每层的成员都只根据自己收到的订单、库存水平、货物装运和接收及已经下订单尚未接到的货物等情况进行管理。因此，各订单不仅包括实际需求，还要满足库存、顾客服务水平及成本等要求,使得上游企业对最终顾客的实际需求缺乏可视性，会出现一系列问题[2][3]。首先，由订单的组成结构及交货提前期导致的ForresterEffect更加明显。零售商在需求预测中加入了比实际需求变化更大的波动，而分销商的需求预测基于零售商的订单，于是又进一步扩大了需求的波动，这种扩大效应沿着供应商向上游传递并不断增强，最后工厂接到的订单和实际需求相比，已经发生了严重扭曲。第二，为了使原材料和产品顺畅地流通，每个订货周期都要根据需求来安排发货。但是，这样往往导致货车不能装满，没有充分利用车辆的载货能力。相反，如果充分运用了所有车辆，就可以使运输需求最小化，降低运输成本，但顾客就要等待较长时间。由于供应链中每个成员都会根据成本进行理性决策，为实现生产的规模经济或更好地利用运输车辆，会出现批量订货。因此，上游接到的订单是不连续和已经扩大了的。第二重庆大学硕士学位论文1绪论2种效应称为Burbidgeeffect，这两种现象与需求信息处理、价格促销、博弈等正是引起牛鞭效应的五大原因[2]。随着产品生命周期的缩短以及顾客化要求的不断提高，需求的不确定性越来越大，对需求的预测更加困难,已成为供应商和零售商面临的一个共同难题。此外，由于牛鞭效应的影响，供应商需求的波动比零售商更大。因此，零售商和供应商之间的信息共享已成为战略合作中必不可少的部分。供应商管理库存（VendorManagedInventory,VMI）就是能够实现信息共享、有效改善牛鞭效应的一种供应链管理模式。VMI通过供应商与零售商之间需求预测和库存决策等信息的共享，由供应商决定恰当的库存补充策略，优化和改善库存系统，以降低两者的总库存成本，是一种拉动式的库存补充策略[4][5]。1.1.2供应商管理库存的产生与发展VMI的历史可以追溯到快速响应(QuickResponse,QR)的早期阶段，是针对零售商和供应商的有效合作提出来的[1]。1984年，美国纺织品行业竞争日益加剧，为了缩短提前期并减少库存成本，研究者们提出了QR战略，供应商从零售商那里获得实时销售POS(PointofSells，POS)数据，并根据这些实际数据及时调节生产与控制库存，零售商则根据自己的销售和库存情况来订货，从而提高了供应商需求预测的准确性，使生产计划得到改善。1985年，沃尔玛公司（Wal-Mart）和宝洁公司（Procter&Gamble）开始实施VMI战略，明显改善了P&G的准时交货和Wal-Mart的销售，库存周转率和顾客满意度均得到大幅度的提高[6][7]。随后，Kmart，Dell，HP等也采用VMI系统来降低库存成本[1][5]。图1.2所示为一个简单的VMI供应链示意图[3]。VMI之所以能够为供应链中所有成员带来收益，是因为生产商可以直接得到最终用户的需求信息，并以此为根据进行预测，需求放大效应得到了控制，节约了零售商和供应商的库存成本，并提高了供应商生产的稳定性。从长期来看，VMI可以增加供应商和零售商的利润，零售商不但可以节约大量库存成本，而且能够提供降价促销，增加销售量，从而提高双方的收益[7][8]。图1.2供应商管理库存供应链Fig1.2AVendorManagedInventorysupplychain重庆大学硕士学位论文1绪论3迄今为止，VMI系统已经在很多行业得到了广泛应用，其概念及具体形式也在不断发展，最初的VMI可以全额退款[9]（VMIwithfullrefund），下游企业与上游企业共享需求信息，上游企业则负责确定自己及下游的库存水平。但很多研究者认为，当VMI中的下游企业自己承担库存费用时，上游企业会尽量将库存转移到下游。为克服这一缺点，人们提出一种改进的VMI，它允许下游企业将过剩的商品退给上游企业，有效地将持有库存的责任转到了上游。VMI有时也指连续补货计划（ContinuousReplenishmentProgram,CRP）或（ContinuousProductReplenishmentprogram,CPR）。CRP是在ECR（EfficientCustomerRes