随机需求发生扰动时三级供应链协调研究*

汤春华

(1.湖南大学 经济与贸易学院，湖南 长沙 410079；2.湖南涉外经济学院 商学院，湖南 长沙 410205)

随机需求发生扰动时三级供应链协调研究*

汤春华1，2

(1.湖南大学 经济与贸易学院，湖南 长沙 410079；2.湖南涉外经济学院 商学院，湖南 长沙 410205)

考虑包含供应商、制造商和零售商的三级供应链，当突发事件导致随机需求发生扰动时，研究该三级供应链的最优决策及收益共享协调合约。首先，在需求未发生扰动条件下提出该三级供应链系统的收益共享协调合约模型，研究发现，收益共享合约不能协调随机市场需求发生扰动时供应链系统。为此，提出了三级供应链一体化决策时应对需求扰动的最优决策模型；并在分散化决策时提出了改进的收益共享合约模型实现供应链协调。数值实验检验了决策模型的有效性。

供应链管理；收益共享；突发事件；协调机制；博弈

一 引 言

当前，激烈的市场竞争已由企业竞争变成了供应链间的竞争。如日本汽车和美国汽车的竞争实际上是供应链间的竞争。经济全球化下的供应链容易受到突发事件导致的需求和成本等各方面的扰动[1]，如2003年非典疫情导致口罩、板蓝根等需求急剧上升，疯牛病的发生导致牛肉需求急剧下降；2011年泰国洪水灾害导致全球电脑硬盘成本上升[2]。需求或成本发生扰动后原来的供应链不再协调或者原有计划不再可行，使供应链产生较大的利润损失甚至崩溃，突发事件下供应链如何采取应对策略维持供应链的稳定性具有重要的现实价值和理论意义[2]。

突发事件供应链应急管理属于供应链协调管理(supply chain coordination management)[2-5]及应急管理(disruption management)[6-10]的交叉领域，911事件后已得到广泛关注。Cao等[2]提出了二级供应链应对需求和成本同时扰动的收益共享合约模型。Clausen等[11]较早研究了航空公司的突发事件应急管理。Yu和Qi[7]对供应链突发事件应急管理分不同情形进行了总结。Qi等[8]提出了制造商-零售商组成的二级供应链应对需求发生扰动时的数量折扣契约。李新然等[9]构建了需求扰动下，制造商作为主导者的闭环供应链决策模型。胡祥培等[10]对突发事件应急管理进行了评述。以往对突发事件供应链协调契约的研究主要集中在制造商和零售商组成的二级供应链中。然而在现实中，供应链通常具有多级特征[4]，Giannoccaro和Pontrandolfo[4]构建了由供应商-制造商-零售商组成的三级供应链的收益共享协调模型；Munson和Rosenblatt[12]提出了数量折扣合约使三级供应链的达到协调；吴忠和等[13]研究了零售商成本信息不对称时鲜活农产品供应链应对突发事件的协调模型；汤春华[14]运用收益共享合约实现了对多因素同时扰动供应链的协调应对。突发事件下三级供应链协调应对的研究正在兴起[15-16]。

本文研究突发事件导致零售商面临的随机需求分布发生扰动时，分析需求扰动对供应链决策的影响，研究如何运用收益共享合约实现三级供应链的协调应对。研究发现，收益共享合约能实现三级供应链的协调，但当随机市场要求发生扰动后，原有的协调机制被打破，提出了突发事件下，一体化决策供应链的最优决策，并提出了改进的收益共享合约协调分散化决策时的三级供应链。

二 需求未扰动下供应链协调契约

结论1若收益共享合约满足ωA=(CR+CM+CS)·φA-CR和ωB=(CM+CS)·φB-CM，则该收益共享合约(ωA，φA)和(ωB，φB)能实现三级供应链的协调。

此时，零售商的利润为：

ΠR=φA·p·S(q)-(ωA+CR)·q=φA·p·S(q)-[(CR+CM+CS)·φA]·q=φA·ΠT

且随φA递增；制造商的利润为：

ΠM=φB[(1-φA)·p·S(q)+ωA·q]-(ωB+CM)·q=φB[(1-φA)·p·S(q)+((CR+CM+CS)·φA-CR)·q]-[((CM+CS)·φB-CM)+CM]·q=φB·(1-φA)·ΠT

且随φB递增，随φA递减；

供应商的利润为：

ΠS=(1-φB)·[(1-φA)·p·S(q)+ωA·q]+ωB·q-CS·q=(1-φB)·[(1-φA)·p·S(q)+((CR+CM+CS)·φA-CR)·q]+((CM+CR)·φB-CM)·q-CS·q=(1-φB)·(1-φA)

且随φA、φB递减。

三 突发事件下一体化决策模型

(1)

下面的结论2提出了突发事件对供应链协调契约的影响。

证明：当突发事件发生后，若还采用稳定条件下的收益共享合约，则零售商的利润为

制造商的利润为

供应商的利润为

上述结果表明，突发事件发生后，若采用未发生突发事件时的收益共享合约，则不能实现三级供应链的协调。

四 突发事件下分散化决策模型

零售商的利润为

制造商的利润为

供应商的利润为

五 算例分析

表1 收益共享契约的结果比较

表1表明，突发事件下，三级供应链采用改进的收益共享合约可以提高供应链系统的总利润，由于分配比例不变，从而供应链所有成员获得的利润相比原合约都得到了提高。

六 结 论

本文在突发事件导致随机需求发生扰动时，研究突发事件对三级供应链的协调契约的影响。未发生突发事件时，提出的收益共享合约能协调三级供应链；并且原有的最优生产量具有鲁棒性(结论1、引理1及引理2)。当突发事件造成市场需求增加(减少)时，突发事件造成供应链运作成本增加，三级供应链系统的最优订货量会增加(减少)，此时，原有的收益共享合约不再实现需求发生扰动时三级供应链的协调(结论2)。而不管突发事件是否发生，改进后的收益共享合约都能实现三级供应链的协调应对(结论3)。

此外，本文可在如下方面进行拓展作为未来研究，如考虑其他协调合约来应对突发事件下需求发生扰动的三级供应链；在信息不对称条件下考虑三级供应链的应急管理，进一步可考虑多阶段或非线性需求时三级链的供应链的应急管理。

[1] Lei Dong，Li Jianbin，Liu Zhixue.Supply chain contracts under demand and cost disruptions with asymmetric information[J].International Journal of Production Economics，2012(139)：116-126.

[2] Cao Erbao，Zhou Xiushuai，Kevin Lv.Coordinating a supply chain under demand and cost disruptions[J].International Journal of Production Research，2015，53(12)：3735-3752.

[3] Cachon G P.Supply chain coordination with contracts [M].North Holland： Handbooks in Operations Research and Management Science，2004：10-25.

[4] Giannoccaro I，Pontrandolfo P.Supply chain coordination by revenue sharing contracts [J].International Journal of Production Economics，2004，89(2)：131-139.

[5] Li Xiuhui，Wang Qinan.Coordination mechanisms of supply chain systems [J].European Journal of Operational Research，2007，179 (1)：1-16

[6] Cachon G，Lariviere M.Supply chain coordination with revenue-sharing contracts： strengths and limitations [J].Management Science，2005，51(1)：30-44.

[7] Yu Gang，Qi Xiangtong.Disruption management：framework，models and application[M].New Jersey，London，Singapore： World Scientific Publisher，2004.

[8] Qi X T，Bard J，Yu G.Supply chain coordination with demand disruptions [J].Omega，2004，32(4)：301-312.

[9] 李新然，何琦，吴义彪，等.需求振动下分散式决策闭环供应链的应急决策[J].中国管理科学，2015(1)：581-589.

[10] 胡祥培，丁秋雷，张漪等.干扰管理研究评述[J].管理科学，2007，20(2)：2-8.

[11] Clausen J，Hansen J，Larsen J.Disruption management [J].OR/MS，2001，28(5)：40-43.

[12] Munson C L.，Rosenblatt M，J.Coordinating a three-level supply chain with quantity discounts [J].IIE Transactions，2001，33(5)：371-384.

[13] 吴忠和，陈宏，梁翠莲.时间约束下不对称信息鲜活农产品供应链应对突发事件协调模型[J].中国管理科学，2015，23(6)：126-134.

[14] 汤春华.收益共享合约对多因素同时扰动的协调应对研究[J].经济数学，2015(3)：31-35.

[15] 肖美丹，陈铭洋.三级供应链应对突发需求的联合契约协调[J].计算机集成与制造系统，2016，22(5)：1347-1354.

[16] 彭海燕，陈伟炯，梁承姬.联合契约下的三级供应链应对突发事件策略研究[J].华中师范大学学报(自科版)，2017，51(1)：40-46.

ResearchonCoordinationofThree-levelSupplyChainwithStochasticDemandDisruption

TANG Chun-hua1，2

(1.College of Economics and Trade，Hunan University，Changsha 410079，China；2.Business College of Hunan International Economics University，Changsha 410205，China)

This paper focuses on a three-level supply chain consisting of a single supplier，a single manufacturer and a retailer who face stochastic demand，the three-level supply chain system can be coordinated with revenue sharing contract under a normal case.But this coordination may be broken off by an emergent event.The optimal strategies of the centralized supply chain replied to the disruptions were proposed，and an improved revenue sharing contract was proposed to coordinate the decentralized supply chain system under stochastic demand disruption.A numerical example was presented to illustrate the efficiency of the proposed decision model.

supply chain management；revenue sharing；disruption；coordination mechanism；game theory

F273，F224.3

A

1008—1763(2017)05—0071—05

2017-06-18

国家自然科学基金资助项目( 71671061)；教育部新世纪优秀人才支持计划资助项目(NCET-13-0181)

汤春华(1980—)，女，湖南邵东人，湖南大学经济与贸易学院博士研究生。研究方向：应用经济学。