復雜供應鏈中信息共享對于庫存控制的價值研究

趙晴晴，潘玉香

（1.天津中德職業技術學院經貿管理學院，天津 300350；2.天津工業大學管理學院，天津 300387）

復雜供應鏈中信息共享對于庫存控制的價值研究

趙晴晴1，潘玉香2

（1.天津中德職業技術學院經貿管理學院，天津 300350；2.天津工業大學管理學院，天津 300387）

為研究信息共享對庫存控制的影響效果，對供應鏈內成員間有無信息共享時平均庫存和成本的數學模型的差異進行分析，并采用實例進行驗證.結果表明：信息共享對于復雜供應鏈中庫存控制的影響表現為降低供應商的庫存和成本，縮短零售商的訂貨提前期，從而提高供應鏈的整體績效和競爭力.

供應鏈；信息共享；庫存控制；訂貨提前期

隨著全球經濟一體化和電子商務的不斷發展，供應鏈的復雜程度呈上升趨勢，表現為層次級數日趨多樣化，成員數量不斷增多.在復雜供應鏈管理中，供應鏈的協調是不容忽視的問題，信息共享程度是影響有效協調的重要因素.供應鏈中所有成員都擁有會對其他成員制定策略和做出決策產生影響的企業內部信息，若這些信息不能共享，則可能對供應鏈的協調造成阻礙.信息共享是企業改善供應鏈性能從而提高供應鏈協同效用的重要途徑[1]，可以實現包括市場需求、生產水平、庫存狀況、運輸能力、管理成本、操作流程等全部關鍵數據流在供應鏈中的公開透明，消除供應鏈中各個成員由于信息壁壘產生的耗損，使他們在滿足終端客戶需求層面達到步調一致，彼此間互利雙贏共同發展，提高供應鏈的整體質量和競爭力.信息共享可以通過信息傳遞和搭建公共信息平臺兩種方式實現.信息傳遞是指供應鏈中的一個成員直接將信息傳遞給下一個成員，獲得信息的成員將其儲存于數據庫中，并據此做出商業決策.搭建公共信息平臺可以在供應鏈中使用電子虛擬信息系統平臺，也可以委托第三方企業進行信息共享平臺構筑和管理.信息和通信技術的發展為每一個成員分享信息提供了便利條件，供應鏈中所有成員將各自的信息傳遞到同一個系統平臺或第三方組織，由這個平臺或組織對數據進行分類收集，統計整理并實現共享，每一個成員都可以從整個平臺或組織中獲取決策所需的其他成員的相關信息.信息共享是供應鏈管理和協調的一個有用的工具[2]，其價值可以體現在協調庫存控制中的庫存補充與配送計劃，從而能夠降低庫存并節省成本.本文研究信息共享對庫存控制的影響效果，通過分析供應鏈內成員間有無信息共享時平均庫存和成本的數學模型，討論信息共享對于復雜供應鏈中庫存控制的價值.

1 復雜供應鏈的概念模型

供應鏈是在獲取原材料、然后將其加工為半成品、再裝配組合成產品、并逐級向顧客交付產品的一連串環節中，所有與制造產品和提供服務相關的供應商、制造商、分銷商、零售商及終端客戶等成員構成的功能鏈條[3].供應鏈中的每個企業成員都可視為一個網絡節點，上下游各個節點之間是一種供需關系，分別以銷售商和采購商的身份相互作用與制約.由于供應鏈的層級和成員數目增多而使鏈條升級為網絡，形成由多層次、多要素構成的具有采購、生產、運輸、銷售等功能的網鏈結構，稱為復雜供應鏈，在其中形成資金流、物流和信息流的相互關聯、傳遞和增值，其概念模型如圖1所示.

圖1 復雜供應鏈的概念模型Fig.1 Model of complex supply chain

供應鏈的復雜度可以表現在結構上，如發散型、匯聚型和混合型的供應鏈結構；也可以表現在層級功能上，如供應鏈中包含制造、采購、配送、倉儲等一系列流程.同時，復雜供應鏈是一個開放的系統，通過資金鏈、物流鏈、信息鏈上的不斷輸出與輸入，供應鏈系統與外界環境持續進行資金、物料與信息的交換與傳遞.對復雜供應鏈進行優化與協調的目的即是在正確的時間，向正確的地點，以正確的數量為終端客戶高效地提供切實滿足其需求的產品及附加服務.

2 信息共享對庫存控制的價值

信息共享機制是協調復雜供應鏈的基礎，信息共享在庫存控制中的價值集中體現在決定最佳訂貨批量和訂貨提前期上，從而實現企業產供銷總成本的最小化[4].基于構建供應鏈成員間高品質、高效率的信息傳遞與共享的數學模型，本文研究信息共享對于供應商和零售商平均庫存成本的影響，以考查信息共享在供應鏈協調中的運行情況和貢獻程度.

2.1 信息共享模型描述

首先，為簡化問題以使得研究具有普遍意義，建立一個兩級供應鏈的信息共享模型，包含一個供應商和多個零售商，如圖2所示.

圖2 供應鏈信息共享模型Fig.2 Information-sharing model of supply chain

在同時考慮供應商和零售商庫存控制效果的條件下，設多個零售商（1，2，…，i，…，N）之間是相關需求模型，將有關這些需求的信息共享程度對供應鏈成員的平均庫存成本和訂貨提前期的影響建立如下數學模型，進行定量分析.

2.1.1 最小化庫存成本

假設零售商和供應商均采取定期訂貨法而選擇周期檢查庫存策略，為使庫存量維持在合理水平，分別在每個周期的時間截點檢查庫存數量并從供應鏈上游成員通過采購手段補貨以達到目標庫存，則庫存成本可表示為：

式中：C為庫存成本；Sc為存儲成本；Oc為缺貨成本.值得注意的是，零售商和供應商的庫存控制均以最小化庫存成本為目標.

2.1.2 訂貨提前期與庫存成本的關系

訂貨提前期是指從訂貨需求的確認到訂購的物料或產品入庫所需的周期.該時間間隔的長短反映了供應鏈對其成員間需求的響應速度.供貨提前期越長，隨機性因素就越多，供應鏈對客戶需求響應和滿足的能力就越弱.目前，伴隨著全球經濟一體化，企業所面臨的市場環境發生了巨大變革，產品品種增加，顧客需求趨于個性化，供應鏈所有權分散，特別是市場上產品生命周期的急劇縮短，使得減少訂貨提前期成為爭奪供應鏈競爭優勢的主要手段.降低訂貨提前期的最直接方法就是增加庫存量，但會造成存儲成本的增加，而信息共享的目的之一就是在追求庫存成本最小化的過程中盡可能地縮短訂貨提前期.

在周期T的起點，零售商i面對的市場需求為DiT，零售商利用其現有庫存量滿足一般市場需求，如發生過量需求，則會因無法滿足顧客需求致使其離開甚至轉向其他零售商，從而造成缺貨成本的損失.在周期T的終點，零售商會例行檢查其庫存水平，為達到目標庫存向供應商訂購數量為N的產品進行補貨，供應商即收到來自零售商的訂單，如果供應商擁有足夠的庫存滿足零售商的訂貨需求即可直接發貨給零售商，但如果當時供應商沒有能夠滿足訂單的庫存量，則只能從其他企業以附加成本的方式獲得產品，這些額外成本若由供應商承擔，那么也會造成供應商的缺貨成本[5].

設所有零售商的訂貨提前期相等均為L，則零售商i將在T+L+1時收到訂貨數量為YiT的物品.零售商i的市場需求為一階自回歸過程AR（1），DiT為周期T時刻零售商i的市場實際需求，DiT-1為周期T-1時刻的需求預測，可表示為：

DiT=d+ρDiT-1+εiT（2）式中：d為大于零的常數；ρ為模型相關系數，-1＜ρ＜1；對于給定的周期T，T=1，2，…，i；i為零售商，i∈（1，2，…，N）；εiT為隨機誤差，是獨立同分布的正態隨機變量，均值為0，方差為σ2；ρr為隨機變量εiT、εjT（i≠j）的相關系數.因為顧客退貨的概率極小，需求為負的情況忽略不計，則各個周期的需求均可近似視為獨立同分布的隨機變量[6].忽略訂購準備成本，只考慮供應商和零售商的存儲成本和缺貨成本：當無信息共享時，供應商在周期T的終點只收到零售商i的訂單信息YiT，此時，無信息共享使得供應商對零售商的需求預測模型完全不了解，無法提前做好供貨準備；而實現信息共享，零售商i可以將訂單信息YiT和需求預測的信息同時傳遞給供應商，根據這些信息，供貨商則可以對零售商的市場需求進行精確地預測[7]，由此可以縮短交貨期、降低庫存水平，從而降低存儲成本和缺貨成本.

2.2 信息共享對供應商平均庫存量和庫存成本的影響

2.2.1 無信息共享

在周期T的終點，供應商向其上游企業發出訂單，并在T+L+1時收到產品，目標庫存為St；在周期T到周期T+L+1，供應商收到零售商的總訂單為ηt，則供應商的平均庫存量依據傳統的庫存控制理論表示為：

根據文獻[6]供應商的訂貨決策求解目標庫存，在訂貨提前期L內，供應商收到零售商i的訂貨數量為

則供應商收到的所有零售商總訂貨數量為

供應商用當前周期的零售商的訂貨量，預測下一周期的訂貨量.

由式（2）和式（6），下一周期的訂貨量可表示為

由式（6）、（7）可以推導出

由式（8）經過數學推導得到零售商的總訂單ηt為

供應商的目標庫存在無信息共享情況下[6]為：

式中：K=Φ-1[P/（P+H）]；P為供應商的單位物品缺貨成本；Var為總方差；H為供應商的單位產品存儲成本；L為供應商的訂貨提前期；l為零售商的訂貨提前期；Φ為標準正態分布函數.

2.2.2 有信息共享

在周期T的終點，供應商向其上游企業發出訂單，并在周期T+L+1時收到產品，目標庫存為St′，設Iy為供應商的平均庫存量，可表示為：

信息共享時總訂單與下一周期訂貨量之比的總方差V′表示為

比較式（12）與式（15）推導出V′≤V，則信息共享使得庫存量降低為：

式中：L為供應商的訂貨提前期；l為零售商的訂貨提前期；k為調整參數；ρ為模型相關系數；ρr為隨機誤差εiT與εjT的相關系數；ΔI為無信息共享比有信息共享時降低的庫存量，對于參數K、σ、N、ρr、ρ為增函數.

2.3 信息共享對零售商平均庫存量和庫存成本的影響

（1）零售商的平均庫存量.設零售商的平均庫存量為Iir，i=1，2，3，…，N，可表示為：

式中：RiT為周期T末零售商i的目標庫存.

3 實例分析

依據數學模型將實例代入進行數據分析，通過研究不同參數對于供應商和零售商平均庫存量和庫存成本的影響，對比說明信息共享在庫存控制方面的價值.

（1）當l=8，σ=10，表達零售商之間需求相關性的參數ρr從0到0.5變化時，分析有無信息共享對供應商的平均庫存量和庫存成本的影響，結果如表1所示.其中，Iw、Cw、Iy、Cy分別表示供應商在無信息共享和實現信息共享時的庫存和成本.

表1 ρr增大對供應商的平均庫存和成本的影響Tab.1 Influence on average inventory and cost of supplier as ρrincreasing

由表1分析可知，當零售商之間的需求相關性較高時，隨著表征參數ρr的增大，供應商的需求預測變數升高，其平均庫存量和庫存成本也增大；在ρr相等的情況下，分析表明信息共享使得供應商平均庫存量和庫存成本降低.

（2）當ρr=0.5，σ=10，零售商的訂貨提前期l在0到4之間變化時，有無信息共享對供應商和零售商平均庫存量和庫存成本的影響分布如圖3所示.

由圖3可知，雖然供應商的平均庫存由于信息共享而降低，零售商的收益卻并不明顯，但是作為零售商的供應鏈上游企業，供應商庫存控制的優化可以縮短零售商的訂貨提前期，從而使得零售商的平均庫存和成本呈線性下降，進而改善了零售商的庫存控制水平.

圖3 訂貨提前期對平均庫存和庫存成本的影響Fig.3 Influence of order lead time on average inventory and inventory cost

4 結束語

研究表明，復雜供應鏈中需求信息共享可以提高所有成員的庫存控制水平，零售商一方的需求相關性越高，供應商的平均庫存和成本降低趨勢越顯著，而零售商不能直接從信息共享中獲益.由供應商、制造商、零售商這3個市場主體組成的供應鏈中，零售商是需求信息的擁有者，有能力自由決定信息共享的范圍，可以將需求信息共享給任意一個成員.為提高在信息共享中占有主導地位的零售商共享信息的積極性，供應商可以通過縮短零售商的訂貨提前期作為激勵，從而也降低了供應鏈下游成員零售商的平均庫存和成本.總之，復雜供應鏈中所有成員均能從實現信息共享中獲益，即降低庫存水平、縮短交貨時間、減小訂貨提前期、減少存儲成本和缺貨成本，提高客戶服務水平，進而達到供應鏈系統的協調與績效水平的提升.

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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

：教育部人文社會科學研究青年基金資助項目（11YJC630174）

趙晴晴（1984—），女，碩士.

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