复杂供应链中信息共享对于库存控制的价值研究

赵晴晴，潘玉香

（1.天津中德职业技术学院经贸管理学院，天津 300350；2.天津工业大学管理学院，天津 300387）

复杂供应链中信息共享对于库存控制的价值研究

赵晴晴1，潘玉香2

（1.天津中德职业技术学院经贸管理学院，天津 300350；2.天津工业大学管理学院，天津 300387）

为研究信息共享对库存控制的影响效果，对供应链内成员间有无信息共享时平均库存和成本的数学模型的差异进行分析，并采用实例进行验证.结果表明：信息共享对于复杂供应链中库存控制的影响表现为降低供应商的库存和成本，缩短零售商的订货提前期，从而提高供应链的整体绩效和竞争力.

供应链；信息共享；库存控制；订货提前期

随着全球经济一体化和电子商务的不断发展，供应链的复杂程度呈上升趋势，表现为层次级数日趋多样化，成员数量不断增多.在复杂供应链管理中，供应链的协调是不容忽视的问题，信息共享程度是影响有效协调的重要因素.供应链中所有成员都拥有会对其他成员制定策略和做出决策产生影响的企业内部信息，若这些信息不能共享，则可能对供应链的协调造成阻碍.信息共享是企业改善供应链性能从而提高供应链协同效用的重要途径[1]，可以实现包括市场需求、生产水平、库存状况、运输能力、管理成本、操作流程等全部关键数据流在供应链中的公开透明，消除供应链中各个成员由于信息壁垒产生的耗损，使他们在满足终端客户需求层面达到步调一致，彼此间互利双赢共同发展，提高供应链的整体质量和竞争力.信息共享可以通过信息传递和搭建公共信息平台两种方式实现.信息传递是指供应链中的一个成员直接将信息传递给下一个成员，获得信息的成员将其储存于数据库中，并据此做出商业决策.搭建公共信息平台可以在供应链中使用电子虚拟信息系统平台，也可以委托第三方企业进行信息共享平台构筑和管理.信息和通信技术的发展为每一个成员分享信息提供了便利条件，供应链中所有成员将各自的信息传递到同一个系统平台或第三方组织，由这个平台或组织对数据进行分类收集，统计整理并实现共享，每一个成员都可以从整个平台或组织中获取决策所需的其他成员的相关信息.信息共享是供应链管理和协调的一个有用的工具[2]，其价值可以体现在协调库存控制中的库存补充与配送计划，从而能够降低库存并节省成本.本文研究信息共享对库存控制的影响效果，通过分析供应链内成员间有无信息共享时平均库存和成本的数学模型，讨论信息共享对于复杂供应链中库存控制的价值.

1 复杂供应链的概念模型

供应链是在获取原材料、然后将其加工为半成品、再装配组合成产品、并逐级向顾客交付产品的一连串环节中，所有与制造产品和提供服务相关的供应商、制造商、分销商、零售商及终端客户等成员构成的功能链条[3].供应链中的每个企业成员都可视为一个网络节点，上下游各个节点之间是一种供需关系，分别以销售商和采购商的身份相互作用与制约.由于供应链的层级和成员数目增多而使链条升级为网络，形成由多层次、多要素构成的具有采购、生产、运输、销售等功能的网链结构，称为复杂供应链，在其中形成资金流、物流和信息流的相互关联、传递和增值，其概念模型如图1所示.

图1 复杂供应链的概念模型Fig.1 Model of complex supply chain

供应链的复杂度可以表现在结构上，如发散型、汇聚型和混合型的供应链结构；也可以表现在层级功能上，如供应链中包含制造、采购、配送、仓储等一系列流程.同时，复杂供应链是一个开放的系统，通过资金链、物流链、信息链上的不断输出与输入，供应链系统与外界环境持续进行资金、物料与信息的交换与传递.对复杂供应链进行优化与协调的目的即是在正确的时间，向正确的地点，以正确的数量为终端客户高效地提供切实满足其需求的产品及附加服务.

2 信息共享对库存控制的价值

信息共享机制是协调复杂供应链的基础，信息共享在库存控制中的价值集中体现在决定最佳订货批量和订货提前期上，从而实现企业产供销总成本的最小化[4].基于构建供应链成员间高品质、高效率的信息传递与共享的数学模型，本文研究信息共享对于供应商和零售商平均库存成本的影响，以考查信息共享在供应链协调中的运行情况和贡献程度.

2.1 信息共享模型描述

首先，为简化问题以使得研究具有普遍意义，建立一个两级供应链的信息共享模型，包含一个供应商和多个零售商，如图2所示.

图2 供应链信息共享模型Fig.2 Information-sharing model of supply chain

在同时考虑供应商和零售商库存控制效果的条件下，设多个零售商（1，2，…，i，…，N）之间是相关需求模型，将有关这些需求的信息共享程度对供应链成员的平均库存成本和订货提前期的影响建立如下数学模型，进行定量分析.

2.1.1 最小化库存成本

假设零售商和供应商均采取定期订货法而选择周期检查库存策略，为使库存量维持在合理水平，分别在每个周期的时间截点检查库存数量并从供应链上游成员通过采购手段补货以达到目标库存，则库存成本可表示为：

式中：C为库存成本；Sc为存储成本；Oc为缺货成本.值得注意的是，零售商和供应商的库存控制均以最小化库存成本为目标.

2.1.2 订货提前期与库存成本的关系

订货提前期是指从订货需求的确认到订购的物料或产品入库所需的周期.该时间间隔的长短反映了供应链对其成员间需求的响应速度.供货提前期越长，随机性因素就越多，供应链对客户需求响应和满足的能力就越弱.目前，伴随着全球经济一体化，企业所面临的市场环境发生了巨大变革，产品品种增加，顾客需求趋于个性化，供应链所有权分散，特别是市场上产品生命周期的急剧缩短，使得减少订货提前期成为争夺供应链竞争优势的主要手段.降低订货提前期的最直接方法就是增加库存量，但会造成存储成本的增加，而信息共享的目的之一就是在追求库存成本最小化的过程中尽可能地缩短订货提前期.

在周期T的起点，零售商i面对的市场需求为DiT，零售商利用其现有库存量满足一般市场需求，如发生过量需求，则会因无法满足顾客需求致使其离开甚至转向其他零售商，从而造成缺货成本的损失.在周期T的终点，零售商会例行检查其库存水平，为达到目标库存向供应商订购数量为N的产品进行补货，供应商即收到来自零售商的订单，如果供应商拥有足够的库存满足零售商的订货需求即可直接发货给零售商，但如果当时供应商没有能够满足订单的库存量，则只能从其他企业以附加成本的方式获得产品，这些额外成本若由供应商承担，那么也会造成供应商的缺货成本[5].

设所有零售商的订货提前期相等均为L，则零售商i将在T+L+1时收到订货数量为YiT的物品.零售商i的市场需求为一阶自回归过程AR（1），DiT为周期T时刻零售商i的市场实际需求，DiT-1为周期T-1时刻的需求预测，可表示为：

DiT=d+ρDiT-1+εiT（2）式中：d为大于零的常数；ρ为模型相关系数，-1＜ρ＜1；对于给定的周期T，T=1，2，…，i；i为零售商，i∈（1，2，…，N）；εiT为随机误差，是独立同分布的正态随机变量，均值为0，方差为σ2；ρr为随机变量εiT、εjT（i≠j）的相关系数.因为顾客退货的概率极小，需求为负的情况忽略不计，则各个周期的需求均可近似视为独立同分布的随机变量[6].忽略订购准备成本，只考虑供应商和零售商的存储成本和缺货成本：当无信息共享时，供应商在周期T的终点只收到零售商i的订单信息YiT，此时，无信息共享使得供应商对零售商的需求预测模型完全不了解，无法提前做好供货准备；而实现信息共享，零售商i可以将订单信息YiT和需求预测的信息同时传递给供应商，根据这些信息，供货商则可以对零售商的市场需求进行精确地预测[7]，由此可以缩短交货期、降低库存水平，从而降低存储成本和缺货成本.

2.2 信息共享对供应商平均库存量和库存成本的影响

2.2.1 无信息共享

在周期T的终点，供应商向其上游企业发出订单，并在T+L+1时收到产品，目标库存为St；在周期T到周期T+L+1，供应商收到零售商的总订单为ηt，则供应商的平均库存量依据传统的库存控制理论表示为：

根据文献[6]供应商的订货决策求解目标库存，在订货提前期L内，供应商收到零售商i的订货数量为

则供应商收到的所有零售商总订货数量为

供应商用当前周期的零售商的订货量，预测下一周期的订货量.

由式（2）和式（6），下一周期的订货量可表示为

由式（6）、（7）可以推导出

由式（8）经过数学推导得到零售商的总订单ηt为

供应商的目标库存在无信息共享情况下[6]为：

式中：K=Φ-1[P/（P+H）]；P为供应商的单位物品缺货成本；Var为总方差；H为供应商的单位产品存储成本；L为供应商的订货提前期；l为零售商的订货提前期；Φ为标准正态分布函数.

2.2.2 有信息共享

在周期T的终点，供应商向其上游企业发出订单，并在周期T+L+1时收到产品，目标库存为St′，设Iy为供应商的平均库存量，可表示为：

信息共享时总订单与下一周期订货量之比的总方差V′表示为

比较式（12）与式（15）推导出V′≤V，则信息共享使得库存量降低为：

式中：L为供应商的订货提前期；l为零售商的订货提前期；k为调整参数；ρ为模型相关系数；ρr为随机误差εiT与εjT的相关系数；ΔI为无信息共享比有信息共享时降低的库存量，对于参数K、σ、N、ρr、ρ为增函数.

2.3 信息共享对零售商平均库存量和库存成本的影响

（1）零售商的平均库存量.设零售商的平均库存量为Iir，i=1，2，3，…，N，可表示为：

式中：RiT为周期T末零售商i的目标库存.

3 实例分析

依据数学模型将实例代入进行数据分析，通过研究不同参数对于供应商和零售商平均库存量和库存成本的影响，对比说明信息共享在库存控制方面的价值.

（1）当l=8，σ=10，表达零售商之间需求相关性的参数ρr从0到0.5变化时，分析有无信息共享对供应商的平均库存量和库存成本的影响，结果如表1所示.其中，Iw、Cw、Iy、Cy分别表示供应商在无信息共享和实现信息共享时的库存和成本.

表1 ρr增大对供应商的平均库存和成本的影响Tab.1 Influence on average inventory and cost of supplier as ρrincreasing

由表1分析可知，当零售商之间的需求相关性较高时，随着表征参数ρr的增大，供应商的需求预测变数升高，其平均库存量和库存成本也增大；在ρr相等的情况下，分析表明信息共享使得供应商平均库存量和库存成本降低.

（2）当ρr=0.5，σ=10，零售商的订货提前期l在0到4之间变化时，有无信息共享对供应商和零售商平均库存量和库存成本的影响分布如图3所示.

由图3可知，虽然供应商的平均库存由于信息共享而降低，零售商的收益却并不明显，但是作为零售商的供应链上游企业，供应商库存控制的优化可以缩短零售商的订货提前期，从而使得零售商的平均库存和成本呈线性下降，进而改善了零售商的库存控制水平.

图3 订货提前期对平均库存和库存成本的影响Fig.3 Influence of order lead time on average inventory and inventory cost

4 结束语

研究表明，复杂供应链中需求信息共享可以提高所有成员的库存控制水平，零售商一方的需求相关性越高，供应商的平均库存和成本降低趋势越显著，而零售商不能直接从信息共享中获益.由供应商、制造商、零售商这3个市场主体组成的供应链中，零售商是需求信息的拥有者，有能力自由决定信息共享的范围，可以将需求信息共享给任意一个成员.为提高在信息共享中占有主导地位的零售商共享信息的积极性，供应商可以通过缩短零售商的订货提前期作为激励，从而也降低了供应链下游成员零售商的平均库存和成本.总之，复杂供应链中所有成员均能从实现信息共享中获益，即降低库存水平、缩短交货时间、减小订货提前期、减少存储成本和缺货成本，提高客户服务水平，进而达到供应链系统的协调与绩效水平的提升.

[1]刘学林,陈国华.供应链信息共享的实现途径和策略研究[J].企业科技与发展,2012,16:3-4.

[2]RYU S J，TSUKISHIMA T，ONARIH.A study on evaluation of demand information-sharing methods in supply chain[J].International Journal of Production Economics，2009，120：162-175.

[3]周永强.分散式供应链协调理论与方法[M].北京：首都经济贸易大学出版社，2008.

[4]黄松，杨超，张曦.考虑战略顾客行为时的供应链性能分析与协调[J].管理科学学报，2012，15（2）：47-58.

[5]CACHON G，FISHER M.Supply chain inventory management and the value of shared information[J].Management Science，2000，46（8）：1032-1048.

[6]LEE H L，SO K C，TANG C S.The value of information sharing in a two-level supply chain[J].Management Science，2000，46（5）：626-643.

[7]徐耀群，朱鑫宁.供应链信息共享激励问题研究[J].商业经济，2012（10）：18-21.

[8]简惠云，王国顺.考虑提前期和需求信息更新的供应链协调契约研究[J].管理学报，2012（12）：1842-1847.

[9]但斌，徐广业，张旭梅.电子商务环境下双渠道供应链协调的补偿策略研究[J].管理工程学报，2010（1）：125-130.

Study on value of information-sharing for inventory control in complex supply chain

ZHAO Qing-qing1，PAN Yu-xiang2
（1.School of Economics Trade and Management，Tianjin Sino-German Vocational Technical College，Tianjin 300350，China；2.School of Management，Tianjin Polytechnic University，Tianjin 300387，China）

In order to study the effect of information-sharing on inventory control，the difference between informationsharing or not of supply chain members′average inventory and cost is analyzed through the mathematical model，and it is confirmed by the example analysis.The results show that the value of information-sharing for inventory control in complex supply chain is reducing the supplier′s inventory and cost，shortening the retailer′s order lead time，thus improving the whole performance and competitiveness of supply chain.

supply chain；information-sharing；inventory control；order lead time

F253

A

1671-024X（2013）04-0071-05

2013-03-22

：教育部人文社会科学研究青年基金资助项目（11YJC630174）

赵晴晴（1984—），女，硕士.

潘玉香（1968—），女，副教授.E-mail：1962704862@qq.com