基于共享与转运策略的供应链成员横向合作研究

摘要

随着现代市场竞争的日益加剧，越来越多的企业认识到合作带来的利益，企业之间通过建立纵向和横向合作关系寻求共赢已经成为一种趋势。本文研究了供应链系统中成员之间的横向合作问题。首先从理论上分析了横向合作对供应链成员的生产能力投资决策、产量决策和利润的影响。其次从实践应用的角度分析了在允许横向合作的按订单装配(ATO)系统中，系统性能的评价，厂商最优库存策略的确定，以及有生产能力限制厂商的最优生产和订购策略的求解。 第二章利用多维报童模型分析了分别处于两条供应链上的厂商之间的横向合作问题。其中一条供应链上的需求分布函数相对稳定，而另一条供应链上的需求分布函数随着时间而变化。探讨了生产能力共享和信息共享对厂商生产能力投资决策及其利润的影响。研究结果表明：合作下厂商的最优生产能力和利润均大于不合作下的生产能力和利润；当厂商间只进行生产能力共享时，厂商将建立较大的生产能力，并获得额外的利润，因此厂商愿意进行生产能力共享；而当厂商间允许进行信息共享时，对于不同的需求特征，厂商的最优生产能力和利润的变化情况不同，因此厂商将根据需求的特征值决定是否进行信息共享。 第三章利用随机比较分析的方法研究了多个面临不确定需求且短期生产能力有限制的厂商之间的横向合作问题。厂商在接到订单前可预先生产部分产品，在接到订单后，厂商在自己的生产能力不足以完成全部需求的情况下，可以由其他厂商剩余的产品满足需求，或者由其他厂商剩余的生产能力进行生产后满足需求。研究发现：如果顾客需求服从正态分布，那么当产品价格小于某个阈值(或者大于另一个阈值)时，合作会使得厂商预先生产产量向平均需求所在的区间靠近，厂商利润增大；在合作中，随着厂商之间需求相关性的减弱以及进行共享的厂商的数量的增加，厂商的产量向平均需求所在的区间靠近，厂商的平均利润增大；随着厂商补充生产生产能力的增大，其预先生产的产量会减小，厂商的期望利润会增大。因此合作对厂商和顾客都是有利的；厂商之间需求越不相关、进行共享的厂商数量越多，合作对厂商越有利；在经营中厂商的短期生产能力越大，厂商的生产越有利。 第四章利用排队论模型分析了允许横向合作的二级ATO系统的性能评价问题。考虑由一个仓库和多个分销点组成的二级ATO系统，分销点之间可以通过转运零件进行横向合作。构造了当系统采用完全共享转运策略、不完全共享转运策略、延迟转运策略时，系统状态转移的马尔科夫链，求解了系统处于平稳状态的概率，并提出了两种计算顾客订单的平均缺货数量的方法。数值模拟表明：两种计算方法得到的结果与模拟结果非常相近，因此计算方法非常有效；转运机制的引入能有效地减少订单缺货数量，提高顾客服务水平；随着分销点个数的增加，系统通过转运规避缺货风险的能力增强；需求的相关程度对订单的缺货数量的影响与具体的订单类型有关；当系统参数取值不同时，各种转运策略的优劣关系并不确定。 第五章利用离散最优化方法，分析了允许横向合作ATO系统中厂商的最优库存策略。首先分析当系统采用不同的转运策略时，系统中零件的期望在库库存数量、订单的期望缺货数量以及零件的期望转运数量等性能指标的表达式及其性质。然后提出深度优先算法，用于计算系统采用完全共享以及延迟转运策略时厂商的最优基本库存水平，使得整个系统的长期平均成本达到最小。最后通过数值模拟发现：厂商之间的合作能减小成本，且进行合作的厂商越多，合作带来的效益越大；当零件的订货提前期增大时，厂商的最优库存数量和平均成本会增大，但是当零件的订货提前期同时放大一倍时，零件的最优库存量和平均成本的增幅小于一倍；厂商之间的需求越不相关，合作后厂商的成本越小，但是需求相关性对不同零件的最优库存水平的影响不是单调的。 第六章建立了有生产能力限制ATO厂商的利润最大化模型，并提出了遗传算法求解厂商的最优订购和生产策略。由于零件的订货提前期相对较长，厂商可以在接到订单前后两阶段分别进行生产。首先通过分析订单生产的优先级别，得到厂商在第二阶段的生产、订购策略。然后以此为基础，建立了一个有约束的利润最大化模型，利用遗传算法可以求解厂商在第一阶段的最优生产、订购策略。最后利用数值模拟分析了横向合作对厂商生产订购策略的影响。 与关于供应链纵向合作研究相比，目前关于供应链横向合作研究的成果并不丰富，本文对于拓广和加深供应链横向合作研究具有一定的贡献。本文的创新点在于：第一，目前关于供应链合作问题主要研究的是一条供应链上下游企业的合作问题，本文考虑了当合作范围进一步扩大后，位于两条供应链上的厂商之间的横向合作问题，拓广了关于供应链合作研究的内容；第二，本文分析了具有有限生产能力的厂商之间的生产合作问题，同时考虑到厂商可以预先生产、补充生产以及合作生产，因此本文的模型更加接近厂商的生产实践。另外文中采用了随机比较分析的方法，不需要预先规定需求服从的分布函数，因此结论具有一般性；第三，本文考虑了ATO系统的合作问题。由于ATO系统的复杂性，现有文献主要研究的是单个ATO厂商的生产、库存问题，本文在此基础上分析了多厂商、多产品、多零件、允许合作的ATO系统，利用排队论模型分析了系统的性能，利用离散最优化方法分析了厂商的最优库存策略，利用随机最优化方法分析了有生产能力限制的ATO厂商的最优生产订购策略，文中的算法可以直接应用于生产实践之中。总之，本文的研究结果丰富了关于供应链合作的研究内容，可以指导厂商的生产、合作决策，不但具有较强的理论价值，并且本文的算法也具有较强的实践应用价值。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

第1章绪论

1.1研究背景和意义

1.2相关研究综述

1.2.1供应链中的转运问题

1.2.2供应链中信息共享问题

1.2.3供应链中按订单装配问题

1.2.4现有研究总结及未来研究方向

1.3本文主要研究内容与结构

1.4本文主要研究方法

第2章横向合作中生产能力投资决策分析

2.1引言

2.1.1相关文献综述

2.1.2本章的研究重点

2.2模型描述

2.3模型分析

2.3.1模型1--不合作模型

2.3.2模型2--部分合作模型

2.3.3模型3--完全合作模型

2.4数值模拟

2.5本章小结

第3章横向合作中生产决策分析

3.1引言

3.1.1相关文献综述

3.1.2本章研究重点

3.2模型描述

3.3模型分析

3.3.1模型1--不合作模型

3.3.2模型2--合作模型

3.4产量和利润的随机比较

3.4.1价格的影响

3.4.2需求相关性的影响

3.4.3进行共享厂商个数的影响

3.4.4共享对利润的影响

3.4.5生产能力对预先生产产量及利润的影响

3.5数值模拟

3.6本章小结

第4章 横向合作ATO系统的性能分析

4.1引言

4.1.1相关文献综述

4.1.2本章研究重点

4.2模型描述

4.3符号说明

4.4模型分析

4.4.1仓库对零件的期望缺货水平

4.4.2平稳条件下分销点处于不同存储状态的概率

4.4.3分销点对零件的期望缺货水平

4.4.4分销点对订单的期望缺货水平

4.5数值模拟及分析

4.6本章小结

第5章 横向合作ATO厂商的库存策略分析

5.1引言

5.1.1相关文献综述

5.1.2本章研究重点

5.2模型描述

5.3符号说明

5.4系统的性能指标及其性质

5.4.1不同转运策略下系统的性能指标

5.4.2完全共享以及延迟转运策略下系统性能指标及性质

5.5厂商库存策略分析

5.6算例及数值模拟

5.7本章小结

第6章有生产能力限制ATO厂商的生产订购策略分析

6.1引言

6.1.1相关文献综述

6.1.2本章研究重点

6.2基本模型

6.3模型分析

6.3.1[t1，t2]时间段最优生产订购策略

6.3.2[0，t1)时间段最优生产订购策略

6.4基于遗传算法的模型求解

6.5算例及数值模拟

6.5.1算例

6.5.2合作对厂商生产订购策略的影响

6.6本章小结

第7章结论和展望

7.1全文回顾

7.1.1研究内容和主要结论

7.1.2主要创新点

7.2研究展望

附录

参考文献

攻读博士学位期间发表的学术论文及参与科研情况

致 谢