随机需求下研发成本在供应链中的协调合同

杜衡

[提要] 针对单供应商单零售商构成的二级供应链，运用报童模型理论框架，研究随机需求下研发成本在供应链中的协调策略，证明分散决策下仅仅依靠研发成本的分担无法协调供应链，并提出能协调供应链的研发成本和需求不确定风险共享合同。该合同是在研发成本分担基础上以余货补偿的形式共担需求不确定风险，理论分析和数值算例证明合同的可行性。

关键词：随机需求;研发成本;成本分担;风险共享;供应链协调

中图分类号：F274 文献标识码：A

收录日期：2018年4月20日

引言

知识经济时代，产品的生命周期日益缩短，为适应市场变化，降低运作成本，创新与研发投入成为企业越发重视的决策领域，同时也是企业赢得生存和发展，在激烈的市场竞争中占据有利地位的关键因素。然而，企业仅依靠自身资源和力量进行创新活动，进而打造竞争优势往往难以实现。鉴于此，企业往往需要引入各种激励措施，引导供应链其他成员企业合作创新，提高供应链整体效率。Wynstra等指出，当供应商的战略中强调创新时，整个供应链的协同创新绩效更好。张巍等则研究了包含一个供应商、一个制造商和一个销售商的三级供应链系统中企业合作创新问题，结果表明：三方合作创新模式下，供应链系统利润、各方创新投入和产品产量均达到最高水平。李随成等通过对制造企业进行研究，证实了制造企业与供应商进行协同创新能增强制造企业的创新能力，并且企业与供应商进行协同创新能提高创新绩效。

供应链契约是提高创新绩效并实现供应链协调的有效手段之一。Pasternack于1985年最早提出供应链契约概念。Lau研究了信息不对称情况下的两阶段供应链，重点讨论了报童模型和库存问题。Leng等研究了多供应商和单制造商的两级供应链，比较分析了纳什均衡和Stackberg均衡，并利用回购成本分摊契约和缺货成本契约对供应链进行了协调。Taylor证明了回购契约与销量回扣契约相结合可以使销售商投入最优的促销努力水平。Corbett等分别讨论了卖方成本在信息对称与不对称下，批发价格契约、双方线性契约、随订货量变化的双方线性契约这三种契约共6种情况下的利润变化情况。

就供应链协同创新方式而言，Banerjee and Lin作为研究研发合作的先行者之一，首次从理论上对企业间的研发合作模型及其研发成本的供应链分担机制进行了探讨，并考察了上、下游企业进行研发合作的净收益与合作规模之间的关系。Cachon提出供应商将一部分固定费用向零售商转移的方法。Gilbert等立足于创新过程中的行为激励视角，研究了供应商通过向零售商提供价格承诺从而激励其加大创新投入的问题。周永务等研究了制造商和供应商两级供应链，下游制造商通过提供给上游供应商技术创新补贴，以减少供应成本的供应链协调问题，给出了供应链双方接受技术革新补贴策略的判断标准，并分析了实现供应链整体最优的策略。田巍将第三方研发机构纳入供应链协作创新的博弈过程，从协作创新核心企业供应商的角度出发，对供应链创新协作的三种模式进行了建模分析，发现供应商与下游制造商协作创新的模式不仅可以降低创新风险，而且既提高了供应链合作伙伴的创新效率，又可以在收益上双赢，且优于不进行协作创新和委托第三方研发机构的协作创新模式。何勇等考虑了在需求不确定且与创新水平具有相关性的前提下，证明了采用创新成本共担的退货政策模式的效果等同于利益共享契约模式，最终实现帕累托最优。田巍等研究了在信息不对称下，混合渠道中零售商的创新投入对供应链的影响，通过建立Stackberg博弈模型，分析了零售商创新成本系数信息对称和不对称两种情况下各方的决策变量和利润受创新成本系数的影响关系。Gerchak和Wang对由一个制造商和多个供应商组成的装配系统提出两参数契约——收益共享比例及过剩产品补贴，装配最终产品的企业确定收益共享比例，供应商决策各产品组成的产量，最终使得供应链协调。

与前述研究不同，本文放弃了研发水平固定不变的假设，允许研发活动可由从事研发活动的上游供应商自主选择，从而获得了对上游供应商以及整个供应链的最优研发水平。此外，本文证明了下游零售商仅以成本分担方式参与上游供应商的研发投资不能协调供应链，并提出新的研发成本和市场风险共享合同协调供应链，以期在现实经济活动中，上下游厂商共同研发投资时，为提高厂商的研发积极性，从而为实现供应链整体利润最优提供切实可行的政策性建议。

一、问题描述与假设

（一）问题描述。本文考虑一个单周期模型，研究由一个上游供应商和一个下游零售商组成的二级供应链系统。零售商在销售季前从供应商批发单一产品，供应商单位产品的生产成本为c，它为零售商提供产品的单价为w;零售商面对随机市场需求D，其概率密度函数为f（D），分布函数为F（D），零售价格为p，它向上游供应商的订货量为Q。

假定上游供应商在生产产品的过程中可以进行成本节约型研发活动，该研发活动的研发水平用x表示，x等于研发带来的产品边际成本下降程度，则上游供应商应用新技术后以不变边际成本c-x生产Q单位产品。

（二）基本假设

1、供应链成员把自己的生产信息、掌握的市场信息等无偿分享给其他成员，即信息是完全的。供应商控制研发水平，即研发投入量;零售商决定订货量;双方均以自身利润最大化为决策依据。

2、供应链成员是风险中性和完全理性的。

3、本文假设市场需求量D服从[0，a]上均匀分布，这里a表示零售商最大市场占有量。

4、如果零售商订货量大于需求量，则滞留产品需花费一定成本处理掉，设单位产品存货成本为h+。相反，如果零售商订货量低于需求量，就需付出单位缺货量h-的成本，包括銷售量的损失以及消费者购买意愿的丧失。

五、结语

本文以包含上游供应商和下游零售商的二级供应链为例，研究了研发成本在供应链中的协调问题。文中建立了供应链协调模型，通过理论分析证明了仅仅依靠研发成本的分担无法协调供应链;并提出一种能协调供应链的研发成本和产出风险共享合同，该合同通过对零售商承担的存货成本予以补偿，以此促进零售商订货量，从而达到协调供应链的目的。通过理论分析和算例，得出如下结论：（1）建立合适的供应链协调合同能有效增加供应链利润;（2）分散决策下，仅仅依靠研发成本的分担无法协调供应链，需要在此基础上加入产出风险共享合同。即：零售商分担一部分研发成本，为供应商分担创新风险，供应商为零售商分担市场不确定风险，双方互相为对方分担风险实现供应链协调。

本文仅关注了市场需求不确定性，而假设供应商产出是确定的。事实上，除需求不确定外，很多行业中，供应商产出也是不确定的;如果供应商产出也随机，该协调方式能否有效还需进一步讨论。此外，本文仅研究了由单供应商、单零售商构成的二级供应链，如果供应商包含生产商，三级供应链的协调问题也值得进一步研究。

主要参考文献：

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