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供应链中库存与需求共享的合作博弈分析

摘要:在分析库存信息与需求信息共享对库存成本影响的基础上，建立博弈模型，通过求解各种策略选择下供需双方的成本，得出：合作博弈下的纳什均衡解使供应链成本最低，指出库存共享可以有效降低供应链成本。最后提出实现库存共享的三种形式并分析其优势。
关键词:信息共享供应链合作博弈库存共享

0引言
随着市场经济的发展，企业间竞争日益激烈；而顾客需求的多样化复杂化，使分散的企业们逐渐意识到合作的重要性。为提高顾客满意度，最大化企业利润，企业们不得不通过供应链这一载体，综合上下游企业优势，为相同的目标建立起既合作又竞争的关系，这就是供应链的思想。无论供应链中节点企业和层级有多少，供应链都是由最终顾客驱动，顾客需求决定供应链生产，但是，一方面顾客的消费受很多内在外在因素的影响，具有很大的随机性，企业只能大体掌握顾客的消费规律，而这种规律与实际需求有一定偏差，导致需求信息的不确定性。另一方面供应链中只有零售商直接接触消费者，零售商通过经验、市场调查获得大致需求信息，需求信息以订单的形式在供应链的各个节点中逐层传递，为了应付不确定性，上游企业被迫持有大于下游企业的库存，导致需求信息的扭曲及供应链的显著无效率作业，从而增加供应链的库存成本，这种现象被称为牛鞭效应（BullwhipEffect）。它是供应链最严重的无效率成本，也是目前研究的热点，最早提出此概念的是Lee，后来学者们从多种角度对此进行研究,如Richard建立的量化模型、Hau等分析的供应链驱动者[1]，最终得到结论：信息共享可以有效缓解牛鞭效应，减小不确定性对供应链的影响，从而降低供应链的成本。

1信息共享
如果将供应链中的每个企业看做一个节点，信息就是连接这些节点的纽带，供应链中一切物流，资金流都是在信息的指导下展开的，信息共享可以带来物流的相对公开性，缓解牛鞭效应，同时促进供应链各企业建立良好的战略联盟关系，提高供应链效率，实现企业利润稳定增长。目前对信息共享的研究主要集中于信息共享的价值，设计相应最优的激励机制以保障信息共享实现，以及如何实现信息共享的方面[2]。为了深入研究信息共享，就需要了解信息共享的内容，主要包括四方面内容：销售信息共享，预测信息共享，库存信息共享，运输信息共享，生产/配送计划共享[3]。本文将从共享库存信息与需求信息的角度，讨论信息共享对供应链的影响。
1.1建立模型
仅考虑由一个制造商和一个分销商组成的二级供应链，制造商生产产品并提供给分销商，分销商销售给顾客。此时制造商与分销商均面临两种策略选择：信息共享与不共享。对于制造商该信息为库存信息，若制造商选择共享，则制造商与分销商可共同决策库存相关问题；对于分销商该信息为需求信息，若分销商选择共享，则制造商与分销商面对相同的市场需求。两种策略下他们的成本情况如表（1）
表1供需双方博弈
分销商
制造商
不共享
共享不共享 共享传统上下游企业间为非合作博弈，各自仅从自身利益出发的理性行为，将使双方陷入囚徒困境，博弈的纳什均衡解为（不共享，不共享），而该均衡解显然不能使供应链成本最低，为改善此种情况，双方在采取行动之前进行有效协商，并就对彼此有利的策略组合达成有约束力的承诺，在博弈结束时重新分配所得支付的总和。即从供应链统一管理的角度出发，利用合
作博弈替代传统博弈以降低供应链成本[4]。
基本参数定义：
：制造商的需求速度（常数）：制造商单位产品生产成本
：制造商的发货成本（与发货量无关）：制造商单位物品的库存持有成本
：制造商对应于成本的订购批量：制造商单位时间生产速度
：分销商的市场需求速度（常数）：分销商单位产品进货成本
：分销商的订购成本（与订货量无关）：分销商单位物品的库存持有成本
：分销商对应于成本的订购批量
1.1.1制造商与分销商均选择不共享
对于制造商，由于产品生产与销售不可能瞬时同时发生，在产品销往分销商以前，须在制造商处存储，为保证供应的连续性，其库存模型为不允许缺货，有订货提前期的模型。订货量为，需求速度为，则每次订货周期为。
单位时间的采购成本=单位时间订货成本+进货成本=
制造商生产批量需要时间,即为订货提前期，由于需求速度为，生产速度为,的时间内库存的增长速度为,平均库存费用为，则总成本：
（1）
对（1）式关于求导，并令其为零，得最优订购量（2）
将（2）带入（1）中，得制造商最优订购批量下的成本
分销商的订货与进货瞬时完成，因此库存模型是不允许缺货且无订货提前提。其单位时间采购成本与制造商类似；由于需求速度为常数，本周期进货后瞬间库存量达到最大为，到下次订货前瞬间为0，于是一个周期内平均库存成本，
则总成本：（3）
最优订购量:（4）
将（4）代入（3）中，得分销商最优订购批量下的成本
1.1.2制造商不共享,分销商共享
该模式下，制