[原创首发]协作供应链管理的最新进展研究
协作供应链管理的最新进展研究摘要：协作是供应链管理的一大主题。协作供应链管理的主要内容是如何设计合适的协作机制来促使供应链合作伙伴走向协作。协作后的供应链要比传统的供应链更具竞争性。该文首先介绍了协作供应链管理的产生背景和基本思想，之后介绍了近几年来协作供应链管理研究文献中的最新进展。最后提出了协作供应链管理的进一步研究方向。
关键词: 协作机制；协作供应链管理；供应链；契约
1 引言
美国供应链协会对供应链的概念给出的解释是：供应链，目前国际上广泛使用的一个术语，它囊括了涉及生产与交付最终产品和服务的一切努力，从供应商的供应商到客户的客户。供应链管理包括管理供应与需求，原材料、备件备品的采购、制造与装配，物件的存放及库存查询、订单的录入与管理，渠道分销以及最终交付用户。随着供应链管理思想的完善和实施，企业效益有了很大的提高。但是日益激烈的市场竞争、日益明显的顾客定制化趋势都给传统的供应链管理提出了挑战：如何更快的反应市场需求以及如何进一步挖掘降低成本的潜力。协作供应链管理的概念在这个背景下产生了。
协作指的是“管理各活动间的关系”，而供应链中的协作则是指为了完成某项任务，供应链中同一组织的各部分或者各组织相互合作以使完成任务的效率最高，并且达到各方多赢的局面。最先提出协作供应链管理概念的是D。 Thomas和P。 Griffin。他们在其1996年的论文中首先提出这一理论。该理论强调通过对买卖双方、产销双方、库存与分销的关系，主张供应链上各成员一致对外，以便更快的对客户需求做出反应，同时使各成员获得更多的利益。协作供应链管理的基本思想是通过企业间的功能协作来使系统达到最优。因此，协作供应链管理的思想很早以前就存在了，正如D。 Thomas和P。 Griffin所说，最先研究协作供应链管理的应当是Clark和Scarf，他们早在20世纪60年代就开始研究多级库存和分销系统了。
很多情况下，供应链中的某一方达到了其自身系统的最优，但是就整个供应链系统而言未必是最优的；同样，有时从供应链的角度来看系统已达到最优，然而就某链中某一局部系统来说也未必是最优的。各子系统为了追求其自身的利益最大化而采取有利于自己的策略，这将导致整个系统的最大利润不能达到。因此，协作供应链管理的目标就是通过链中伙伴的紧密合作来使整个供应链系统最优，并且，每个子系统相比协作前也能增加利润。然而这种协作关系不是自发形成的，往往是由链中主要成员提出，支持成员配合主要成员来实施。但是很显然，假如协作的结果只是对主要成员有利而对支持成员来说无利可图，这种协作关系是难以维持的。因此，实现协作的一个必要条件是协作双方能达到双赢。另外，协作后分得的利润必须要大于，至少不少于协作前所能得到的利润。国内外不少学者对协作供应链管理的内因及驱动力进行了研究。归根到底，是利益最终驱动供应链伙伴走向协作。
2 协作供应链管理的进展评述
在D。 Thomas和P。 Griffin首先提出协作供应链管理以来，越来越多的学者开始研究这一领域。随着现代信息技术的发展，实现协作供应链的方法也不再仅仅局限于D。 Thomas和P。 Griffin所研究的数学模型。基于互联网的信息技术有力的支持了供应链伙伴之间的协作，也促使了许多先进的管理理念的产生。例如，用于交换数据的EDI/XML、GIS与GPS系统以及电子订货系统EOS等。而在这些技术的基础上，产生了一些新的供应链协作的理念和方法，例如，VMI(vendor managed inventory)和JMI(jointly managed inventory)，以及CPFR (collaborative planning ， forecasting& replenishment)。我们暂且把这种协作方式称为技术协作，而本文的主要目的是研究近年来基于定量和定性分析的协作模型，这些模型大都是通过最优控制论、数学规划以及博弈论来解决的。
2.1 传统的供应链运作协作
这一类的协作模型主要关注的问题是诸如最优生产批量、最优库存水平、最优订货批量，以及最优补货政策等。
2.1.1 生产计划、物流协作
以往的模型大都假定需求是确定的，并且供应商拥有价格－需求之间的联系的完全信息，Qi考虑了一个需求不连续的情况下如何进行生产决策的问题。作者所考虑的模型包括一个零售商和一个供应商，产品的生命周期很短，且假定其市场需求为零售价的一个递减函数。另外该模型还假定零售商的订单能得到正常的满足。在需求中断的情况下，作者给出了修正生产计划的协作方法。
Dudek则提出了一种基于谈判的协作计划模型。“谈判”是这样进行的：下游成员下单后得到上游的确认，确认之后上游再让下游修改订单。然后再回传上游。如此重复进行多次。作者证明，这样的谈判平均进行4。6次的情况下，供应链总成本能提高1。6%。
Sheu利用随机优化的方法来研究了一个多层次的反映需求变化的物流系统。作者证明，通过物流系统的改善可以改善供应链合作伙伴之间的协作，以及降低牛鞭效应对影响。
Khouja考虑了一个3层不连续且多顾客的供应链库存优化问题。其中每个公司可以服务2个或 更多的顾客。在此情况下作者研究了3种库存协作机制：所有成员的循环周期都相等；上游成员的循环周期等于其相邻的下游成员循环周期的整数倍；给定一个基本循环周期T，每个成员的循环周期等于 T，其中， 为一表示i公司在j阶段的整数。通过证明和数值实验表明，第三种协作机制能得到最低的供应链总成本。Lee研究了一个三级供应链－一个供应商，一个零售商和一个折扣店（DSO）－协作库存、削价销售以及退货策略。
2.1.2 订货、补货协作
订货问题一直都是库存协作的一大关注点。Z. Kevin Weng 在报童模型的基础上研究了生产商和分销商之间的订货协作问题。为了吸引分销商采取协作政策，生产商采用数量折扣的办法。文章证明协作后供应链总的利润增加了并且给出了一种分配所节省的利润的方法。
Eric Sucky从经典的EOQ模型出发研究了一条只包括买方和供应商的2级供应链。他首先分析了双方各自的最优库存政策以及整合的订货和生产政策。通过比较发现，整合政策对供应商更为有利。于是作者提出供应商可以通过“旁付款”(Side Payment)的方法来吸引买方参与协作，并通过一个二人零和博弈得到了旁付款大小和最优生产政策。Eric Sucky在另一论文中从博弈论的角度分析了JELS(Jointly Economic Lot Size)模型。作者假定供应链中买方处于链主地位，并足够强大以至于他可以采取仅有利于自身的最优政策。在这种清晰下，文章指出，如果供应商能够估计出买方的成本结构，那么就能通过“放映模型”(Screening Model)博弈来达到系统最优。
Ng研究了一个2级供应链的协作补货策略。该供应链中包括2个仓库和2个零售商。而零售商的需求是一样的且服从独立泊松分布。作者研究了仓库向零售商补货的3种模型：第一种，一对一的补货。后两种与第一种的区别在于，当某个仓库缺货时，通过控制中心来协作调度：只有第二个仓库有货时，零售商才向他订货；当2个仓库都缺货时，零售商的订单则由最先得到库存补充的仓库来补货。
Boyac提出可以采用库存寄售的方式来达到渠道协作。在他的模型中，包括一个批发商，一个或多个地理上分散的零售商，需求是确定而且是价格敏感的。在考虑成本时，Boyac假定运作成本包括采购成本、准备成本、订单处理成本以及库存成本。
Chen讨论了一个多产品、2级供应链的联合补货问题。同Boyac一样，他同样假定需求是确定的，生产商和零售商的每次生产和订货分别都有一个准备成本。通过比较分散决策和集中决策下的不同结果作者证明集了联合补货策略要优于分散决策下的补货政策，并给出了一种搜索算法来确定补货周期和数量。Chen在另一篇论文中考虑了一条三级供应链的补货策略。他给出了4个模型:单品种不合作、多产品合作、单产品合作以及多产品不合作，并分别给出了各自的最优补货策略。
2.2 JIT环境下的供应链协作
近年来世界经济形势发生了很多变化，不同的商业模式也不断涌现，准时制(JIT-just in time)就是一种近年来越来越流行的运作模式。JIT的核心是准时，即在需要的时候将所需货物送到需要的地点，它一般有小批量、多批次送货的特点。由于JIT思想越来越受重视，并且很多企业已开始将这一理念运用到实际操作之中，所以不少学者研究了JIT环境下的协作问题。
Hill讨论了在一个整合库存模型中多批次的配送带来的好处，证明了在JIT环境下协作的批量策略能显著的降低供应链总成本。
Kim给出了一个在JIT环境下单买者与单卖者间的协作模型。模型假定供应商多批次、小批量的送货给买方，由买方支付运费及订单处理费用，而买方的订单只导致供应商的一次准备费用。Kim提出用批量分割(Lot-splitting)的方式将客户的订单分解后加以配送。最后作者得出了最优订货批量以及配送批次，并提出协作产生的利润可以按照各自贡献的大小来分配。
Zimmer研究了不确定的JIT配送协作问题。考虑到供应商资源能力的不确定性，作者研究了这种不确定性给交易双方带来的最坏最好影响，即分别在不共享信息和信息共享的情况下导致的结果。通过最好最坏情形分析表明，没有协作的分散系统的成本通常要高于集中系统。Zimmer在此分析的基础上提出了2种协作机制：惩罚机制和奖金机制。
Yang研究了一个JIT环境下供应链库存协作问题。在此模型中，供应商向单买主供应一个产品，系统总成本包括订货费用、准备费用、持有成本以及质量改进成本。通过发展一个整合的库存模型，作者达到了使系统总成本最少以及最优的前置时间和配送次数的目标。
Wang考虑的问题是一个JIT环境下的供应链优化问题，包括确定最优的Kanban数量，最优配送数量以及库存水平等。他建立了一个非线性的混合整数规划模型，系统总成本包括在制品库存成本、成品库存成本以及原材料库存成本。文章最后作者提供了2种办法解决此非线性混合整数规划问题：分支定界算法和一种启发式算法。
2.3 以契约为中心的供应链协作
契约是协作供应链伙伴关系的重要工具，契约问题一直也是供应链协作管理研究的一个重要基础。常见的契约类型可以包括：回购、价格折扣、数量折扣、数量弹性、销售回扣、退货以及特许经营等。
Lariviere在报童模型的基础上考虑了一个简单的供应链契约问题。作者考虑的契约的主要参数是价格，并且也是唯一的参数，供应链只包括有一个制造商和一个零售商，Lariviere证明：制造商的利润及销量随市场大小增加而增加，而批发价的确定则依赖于市场如何成长。K。Cho在这篇论文的基础上在系统中加入了运作成本、非线性的生产成本以及个人理性约束。作者的分析表明，当下游厂商的效率提高时，最优订货数量和批发价增加，而零售商的运作成本却降低了。为来协调这一结果，作者提出了3种协作机制：全额退货、利润分享以及由制造商向零售商提供补助。
Corbett研究了不对称信息下供应商的数量折扣契约。之前不少学者也研究了数量折扣问题，他们往往假定供应商对买方的成本结构具有完全信息。通过比较，作者指出，供应链总体效率因为信息不对称而提高，并且供应商的预期利润在信息不对称的情况下也增加了。Mishra则研究了有选择性的数量折扣问题。Viswanathan和PIplani指出，供应商的折扣数量应该是所有零售商要求的折扣的最大值。Mishra研究了他们的模型并指出，选择性的与零售商协作对供应商更有利，并给出了决定不同折扣数量的方法。Li在假定需求为服从一定概率分布的随机变量的基础上研究了单供应商与单零售商间单品种的数量折扣问题。
Tsay et al。研究了QF(Quantity Flexibility)模型。在这种模型里，零售商承诺采购不低于预测值某一比例α的数量，而制造商则担保配送高于预测值w的数量。他们间的关系可以这样描述：｛c，(α，w)｝，其中c为转移价格。文中还提供了基于QF契约的供应链设计。作者在另一文中进一步扩展了QF模型，证明利用QF契约可以解决供应链效率低下的问题。
Eppen提出了一种与QF类似的契约模型：支援协议(backup agreement)。Catalog公司向生产商在销售之前承诺订购y单位商品，而生产商留下其订单的一部分yρ，然后配送其余部分。当Catalog公司观察到需求之后，他可以根据需求向生产商以原价格采购足够的数量，但是如果他最终没有购买，那么他就需付给生产商每单位b的费用。Eppen利用动态随机规划研究了这种协议对catalog公司预期利润的影响。
退货策略也是常用的一种供应链协作契约。零售商可以将未销售出的商品退还给制造商，这种契约常见于制造商的生产前置期很长，而销售季节很短的情况。Emmons研究了退货政策对制造商和零售商利润的影响。这种策略其实是通过吸引零售商采购更多数量以最大化制造商利益为目的的，作者证明退货策略确实能增加制造商的利润，并且，在给定批发价的情况下能达到双赢的效果。
文献研究了利用利润分享契约来达到一个三级分散决策的供应链协作。作者又具体考虑了了2种契约：一种是由分销商提供给零售商，一种是由制造商提供给分销商。文章的分析表明通过这2种契约的整合设计可以使零售商和分销商得到各自最优的订货数量。
Gerchak讨论了组装系统中的利益分享契约和批发价协议。作者假定需求是服从一定概率分布的随机变量，供应链决策是分散决策，进而他提出，在只有一种协作方式存在即利益分享或批发价协议的情况下，此分散决策系统的库存水平是否低于集中系统主要取决于产品的互补性和可替代性。作者详细分析了2种契约：VMI下的利益分享和批发价驱动的契约，并在此基础上提出一种利益分享加过剩补助(revenue-plus-surplus-subsidy)的机制。
Taylor认为通常存在2种渠道回扣形式：线性回扣和目标回扣。作者利用这2种回扣形式来研究渠道协作问题。结论表明，在需求不被销售努力所影响时，目标回扣协议能达到双赢等效果而线性回扣则不能；当销售努力能影响到需求时，目标回扣与线性回扣适当到结合也能起到协作到作用。Wang用2个博弈模型演示来如何设计合理到契约来协调组装厂与供应商的能力分配。契约中到关键参数是转移价格集，即组装厂付给供应商到每单元组件到价格。博弈涉及谁是领导者到问题，作者在文中分别考虑来组装厂是领导者和供应商为领导者的情形，并通过对参数的设定使博弈到达了均衡。
Gilbert用契约来协调风险规避型供应链伙伴间的关系。作者研究了3种契约：普通的回购协议、目标退款协议和递增回购协议。普通的回购协议也可看成是退货协议，而第2种契约则是供应商基于零售商的业绩提供给零售商的一种付款。当零售商的销售达到某一水平时，它就能得到供应商的一笔退款；反之，它就不能得到。至于第三种契约，可以用(w，θ， ， )来描述，w为零售价，q为零售商当订货量。在销售末期，如果剩余数量小于θq，供应商每单位数量付给零售商 的价格，不然，供应商对第一θq部分对数量支付 ，而后面剩余数量支付每单位 ＋ 的价格。
Kim从战略的角度分析定价问题对下游成员创新的影响，即在如何保持自身价格弹性的同时激发其下游成员的创新。
3 结论
本文总结了近年来协作供应链管理这一领域的最新研究成果。通过上面的叙述可以发现，绝大部分协作模型考虑的都是2级或3级供应链，此外还有许多其他理想化的假设，因此这些模型与实际情况相比是有不少差距的。
随着闭环供应链管理这一理念的出现，供应链协作管理的研究必将更受重视。所谓闭环供应链的定义目前还没有确切的说法。一般它指的是在传统的正向供应链的基础上包含了产品回收及再利用的逆向供应链。从物流的角度看，闭环供应链实质上通过产品的正向交付与逆向回收利用，使“资源－生产－消费－废弃”的开环过程变成来“资源－生产－消费－再生资源”的闭环式过程，而闭环供应链管理的目的是为了实现环境与经济的综合效益。可以看出，闭环供应链管理比传统的正向供应链管理要复杂的多，它对供应链合作伙伴间的协作也提出了更高的要求。因此，闭环供应链的协作问题将是未来的一个研究方向。另外，可以预测，JIT环境下的供应链协作问题和供应链契约问题在未来的一段时间里将越来越被关注。
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