1緒論

1.1選題背景

隨著經(jīng)濟全球化發(fā)展，越來越多的公司在全球范圍內(nèi)延伸其供應(yīng)鏈，以尋求低成本的供應(yīng)商和發(fā)現(xiàn)新的市場。Sodhi和Tang(2012)指出，這些公司在獲得利潤的同時，也將面臨著一系列的風(fēng)險和挑戰(zhàn)。麥肯錫公司(McKinsey & Co.)對全球商務(wù)主管的一項調(diào)查顯示，65%的反饋者表示他們公司在過去五年供應(yīng)鏈風(fēng)險大大增力口（Muthukrishnan and Shulman 2006)。另一咨詢公司PRTM 2008年的一項調(diào)査也印證了這一事實，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的供應(yīng)可靠性成為公司供應(yīng)鏈全球化的主要風(fēng)(Cohen etal. 2008)。供應(yīng)風(fēng)險源于很多方面，有生產(chǎn)能力的不確定，因大火、海嘯、臺風(fēng)、地震、恐怖襲擊、地區(qū)武裝沖突等導(dǎo)致的供應(yīng)中斷，還有將質(zhì)量不達標(biāo)的產(chǎn)品送達顧客。2011年3月8.9大地震在日本發(fā)生，海嘯跟隨，切斷了許多關(guān)鍵零部件和物料的供應(yīng)，韓國船舶制造商現(xiàn)代重工、美國太陽板生產(chǎn)商SunPower Corp等公司遭受重創(chuàng)(Reuters.com 2011)。緊鄰幾個月之后泰國洪水摧毀了全球兩大硬盤驅(qū)動器制造商西部數(shù)據(jù)公司和希捷公司的工廠，導(dǎo)致硬盤驅(qū)動器價格迅速發(fā)生變化(NewTimes 2011)。還有一些地區(qū)經(jīng)常發(fā)生武裝沖突、政治巨變也會導(dǎo)致供應(yīng)中斷。供應(yīng)中斷是供應(yīng)過程中因外界特殊環(huán)境導(dǎo)致的供應(yīng)不確定現(xiàn)象，這種風(fēng)險發(fā)生的可能性比較小，但是另種形式隨機產(chǎn)出量在生產(chǎn)和服務(wù)部門是一種很普遍的現(xiàn)象。在高新技術(shù)領(lǐng)域，手機、半導(dǎo)體芯片中的晶圓片等產(chǎn)品的有效產(chǎn)量具有高度的不確定性；在生物醫(yī)藥行業(yè)，各種藥品的生產(chǎn)環(huán)節(jié)多，對成品質(zhì)量要求比較高，其有效產(chǎn)量也有很大的不確定性。在產(chǎn)品供應(yīng)過程中，供應(yīng)商把有質(zhì)量缺陷的產(chǎn)品和錯誤的產(chǎn)品送達顧客也是經(jīng)常發(fā)生。如2005年雀巢意大利公司召回3000萬升受污染的嬰兒奶粉(BBC news2005),索尼(Wako, Layne 2007)、諾基亞(Reuters.com 2007)等因為電池?zé)岫冗^高性能不達要求曾召回大批量的電池。還有另一方面不是因為產(chǎn)品出廠時質(zhì)量不達標(biāo)，而是供應(yīng)過程中物流等環(huán)節(jié)操作不當(dāng)使得產(chǎn)品質(zhì)量性能遭到損壞。因此采購者在選擇供應(yīng)商、做采購決策以及供應(yīng)商評價時，不得不將供應(yīng)的可靠性作為一個重要的影響因素進行考慮。供應(yīng)不確定性的廣泛存在不僅引起了企業(yè)的普遍重視，學(xué)者們對此也表現(xiàn)出了濃厚的研究興趣（Khouja 1999, Yano和Lee 1995)。
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1.2研究現(xiàn)狀

本文主要研究供應(yīng)不確定環(huán)境下雙源釆購策略與供應(yīng)期權(quán)合約問題，因此與本文相關(guān)的文獻主要分為三個方面，供應(yīng)風(fēng)險環(huán)境下釆購策略，供應(yīng)鏈中期權(quán)合約問題，多周期隨機庫存策略問題等。Yano and Lee(1995)對此文之前大量研究供應(yīng)不確定性的文章進行了全面的綜合評述。

1.2.1 采購策略問題關(guān)于供給不確定時的釆購問題，己有不少文獻對此進了論述。按照采購策略的類型不同可分為多供應(yīng)商組合選擇和采購機制（合約）設(shè)計兩個方面。(1)供應(yīng)商選擇問題供應(yīng)商選擇作為采購的前期工作，特別是存在供應(yīng)風(fēng)險時，起著至關(guān)重要的作用。供應(yīng)商的可靠性大小決定著采購過程能否順利進行，因此很多學(xué)者對供應(yīng)不確定環(huán)境下多供應(yīng)商選擇問題進行了大量的研究。這方面主要是就成本與風(fēng)險進行權(quán)衡，并可以考慮一些相關(guān)的約束，如資金、服務(wù)、能力等。每個人考慮的成本范圍與研究情境也不盡相同，但基本上都是用數(shù)學(xué)優(yōu)化方法建立相應(yīng)的決策模型，并探索模型性質(zhì)設(shè)計供應(yīng)商選擇的算法。Dadaetal. (2007)對供應(yīng)不確定環(huán)境下報童采購問題進行了研究，發(fā)現(xiàn)在供應(yīng)商選擇過程中，與可靠性相比貨物價格更起著主導(dǎo)作用。Yang ,Yang和Abdel-Malek (2007)研究了在供應(yīng)商的產(chǎn)量隨機和需求不確定環(huán)境下的供應(yīng)商選擇和釆購問題，用牛頓搜索法與積極集法相結(jié)合設(shè)計出了最優(yōu)方案算法。Federgruen和Yang (2008)用大偏離技術(shù)（LDT)和中心極限定理(CLT)研究了在供應(yīng)和需求不確定環(huán)境下的多供應(yīng)商組合選擇問題。Federgruen和Yang (2009)構(gòu)建兩種計劃模型確定有潛力的供應(yīng)商和下單的規(guī)模。首先是服務(wù)約束模型，訂單必須保證供應(yīng)的產(chǎn)品大于一個周期內(nèi)給定概率的需求；其次是總成本模型，以訂貨成本、期末庫存成本和缺貨成本最小來確定訂單數(shù)量。對這兩種模型作者都給出了獲得最優(yōu)供應(yīng)商集合和相應(yīng)訂單量的高效計算程序。Tadeusz Sawik (2011)用混合整數(shù)規(guī)劃研究了在按訂單生產(chǎn)環(huán)境下帶有供應(yīng)風(fēng)險的多供應(yīng)商選擇方法。Li and Zabinsky (2011)將不確定性考慮到供應(yīng)商選擇問題中,通過建立隨機規(guī)劃模型和機會約束規(guī)劃模型決定所需供應(yīng)商最小集合和最優(yōu)訂貨量，并用多參數(shù)規(guī)劃技術(shù)分析了供應(yīng)商選擇的帕累托最優(yōu)方案。這篇文獻考慮了不確定性和數(shù)量折扣，價格因數(shù)量的不同呈梯度變化，但模型中沒有考慮當(dāng)采購量大于需求時發(fā)生的庫存成本。
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2相關(guān)理論基礎(chǔ)

本章將介紹在文章中用到核心概念和基本理論，以增強文章的可讀性，使讀者對論文的內(nèi)容有更好的理解和認識。

2.1 基本概念

2.1.1 采購管理

采購是物料從供應(yīng)商到企業(yè)組織內(nèi)部移動的管理過程，是企業(yè)供應(yīng)鏈管理中的基本活動之一。釆購管理在企業(yè)經(jīng)營管理和生產(chǎn)與運作管理中是一個十分重要的問題。它的重要性首先體現(xiàn)在它在企業(yè)經(jīng)營生產(chǎn)中的中心作用上。任何一個組織，其生產(chǎn)運作所需的投入中都離不幵物料。對一個制造業(yè)來說，它需要從外部供應(yīng)商那里購買所需的原材料和零部件；對一個服務(wù)企業(yè)來說，它需要從外部供應(yīng)商那里購買各種消耗品（紙張、文具、藥品等）；對于批發(fā)、零售業(yè)的企業(yè)來說，釆購更是其整個運作活動中的主要部分。在一個企業(yè)的經(jīng)營中，物料采購成本占很大比重，而且在很多行業(yè)，隨著企業(yè)越來越專注于自己的核心能力，把大部分的非核心業(yè)務(wù)都外包出去了，這種釆購的比重更有上升趨勢。因此，通過采購管理降低物料成本是企業(yè)增加利潤的一個極有潛力的途徑。采購管理重要性的另一個表現(xiàn)是它與庫存之間的關(guān)系。采購管理不當(dāng)，會造成大量的、多余的庫存。而庫存會占用企業(yè)的大量資金并發(fā)生管理成本。從質(zhì)量的角度來說，劣質(zhì)物料給產(chǎn)品帶來的潛在影響會非常大，帶來的潛在成本也非常高。此外，采購管理的好壞還會影響供貨的及時性，而這些都與企業(yè)最終產(chǎn)品的價格、質(zhì)量和及時性直接相關(guān)。供應(yīng)鏈環(huán)境下的釆購管理中，買方只持有較少數(shù)目的供應(yīng)商。一般一種物料只有1~2個供應(yīng)商，這樣可以使供應(yīng)商獲得規(guī)模優(yōu)勢，釆用專業(yè)化更高的生產(chǎn)組織方式，從而實現(xiàn)大批量、低成本的生產(chǎn)。在少供應(yīng)商化的采購策略中，供應(yīng)中斷的風(fēng)險將大大增加。因此，本文對供應(yīng)不確定環(huán)境下采購策略的研究，對企業(yè)的生產(chǎn)運作具有極其重要的意義。

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2.1.2供應(yīng)風(fēng)險在現(xiàn)代企業(yè)按訂單生產(chǎn)（裝配、設(shè)計）的情況下，供應(yīng)過程是供應(yīng)商從接到下游顧客的訂單開始到產(chǎn)品及時有效地送達到顧客需求地的過程。在這個過程中有多種因素會導(dǎo)致供應(yīng)不確定性的發(fā)生，即供應(yīng)商不能把顧客需要的產(chǎn)品按照需要的數(shù)量在適當(dāng)?shù)臅r間送達到適當(dāng)?shù)牡胤剑�我們把這些不確定性因素稱之為供應(yīng)風(fēng)險�，F(xiàn)代生產(chǎn)制造的復(fù)雜性會使得生產(chǎn)過程中的不確定性增多。偶然的機器維修、模具不適用、復(fù)雜的過程調(diào)試等這些因素都會導(dǎo)致有效產(chǎn)出難以達到預(yù)測的水平。因此，在做生產(chǎn)計劃的時必須考慮到生產(chǎn)過程中不確定性。產(chǎn)品生產(chǎn)完成后需要按照顧客的訂單要求發(fā)運到下游客戶，此過程包括包裝、搬運、運輸、倉儲、配送等一系列的工作。這些物流過程中，有許多因素會導(dǎo)致產(chǎn)品損壞，使產(chǎn)品質(zhì)量不合格。在這個送達的過程中，還有一些突發(fā)事件，如惡劣天氣、政治事件、武裝沖突等會導(dǎo)致供應(yīng)中斷。由此看出，我們在做采購決策使不得把各種供應(yīng)不確定因素考慮在內(nèi)，以使有效的供應(yīng)能充分滿足顧客的需求。
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 3 單周期帶期權(quán)的雙源采購模型分析..........17
3.1 基本模型..........17
3.2 參數(shù)分析..........20
3.3 帶服務(wù)水平約束問題..........21
3.4 小結(jié)...........23
4 帶期權(quán)的雙源采購策略效益分析.........24
4.1 與傳統(tǒng)雙源采購策略比較分析..........24
4.2 與缺貨時帶有能力約束的瞬時補貨策略比較分析..........26
4.3 數(shù)值實驗..........27
4.4 小結(jié)........ 29......
5 多周期帶期權(quán)的雙源釆購與庫存模型分析..........31
5.1 不買期權(quán)的單源采購模型..........31
5.2 帶期權(quán)的雙源采購模型..........32
5.3 小結(jié)..........35

5多周期帶期權(quán)的雙源采購與庫存模型分析

以上部分的內(nèi)容，均考慮的是單周期產(chǎn)品采購決策問題，從單周期的角度系統(tǒng)地研究了帶實物期權(quán)的雙源采購策略。實際經(jīng)營生產(chǎn)運作過程中，更多的是多周期庫存系統(tǒng)問題，其補貨決策具有周期關(guān)聯(lián)性。很多產(chǎn)品在當(dāng)前周期的多余庫存可以延續(xù)到下一個周期繼續(xù)使用，但是會產(chǎn)生庫存持有成本（包括庫存管理費用和庫存消耗等）；在顧客愿意等待的情況，當(dāng)前周期的缺貨需求也可以積壓到下個周期，實行延期供貨，但同時會產(chǎn)生相應(yīng)的缺貨成本。這樣的庫存系統(tǒng)管理和控制起來就會顯得相當(dāng)復(fù)雜和繁瑣，決策也十分困難。多周期庫存系統(tǒng)的控制方法主要是馬爾可夫決策理論。目前多周期隨機庫存方面的研究集中在單源供應(yīng)方面，而探索雙源供應(yīng)下庫存控制策略的文章較少。本章將研究供應(yīng)不確定環(huán)境下實行雙源供應(yīng)和帶實物期權(quán)購買的多周期庫隨機庫存控制和管理問題。

5.1不買期權(quán)的單源采購模型

本節(jié)考慮不買期權(quán)時，供應(yīng)不確定環(huán)境下實行單源釆購的周期檢查庫存多周期隨機庫存模型，在單源采購的情況，每周期的固定訂貨成本較小，可以不考慮。此模型與第二章隨機庫存理論部分多周期隨機庫存模型極為相似。每周期的供應(yīng)可靠性水平用y,表示，含義與第三章的單周期模型相同，其余的參數(shù)和變量定義與第二章多周期隨機庫存模型部分相同。
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6結(jié)論與展望

6.1結(jié)論

供應(yīng)和需求不確定環(huán)境下的采購決策是供應(yīng)鏈管理中常見的重要問題，對它的研究有助于管理者做出科學(xué)的、有效的決策。本文考慮到供應(yīng)和需求的不確定性，釆用帶期權(quán)的雙源釆購策略，選擇向其中的可靠供應(yīng)商購買實物期權(quán)，向低價的不可靠供應(yīng)商訂貨，以管理供應(yīng)風(fēng)險和降低成本。本文對該問題進行了系統(tǒng)的研究，并得到了一些有價值的研究成果。現(xiàn)將主要內(nèi)容和結(jié)論總結(jié)如下：(1)利用報童模型建立了該問題的基本決策模型，研究了最優(yōu)解滿足的條件，并且在特殊分布函數(shù)下討論了部分參數(shù)對決策結(jié)果的影響，發(fā)現(xiàn)了一些有趣的管理啟示：1)當(dāng)供應(yīng)可靠性水平增加時，零售商應(yīng)該減少實物期權(quán)的購買；2)零售商可以通過向不可靠供應(yīng)商多訂貨來對沖市場需求的波動，利用上游的不確定來應(yīng)對下游的波動可以增加總收益，也就是說如果市場需求很小，而又恰好有效到貨量比較少，這樣不確定性之間就可以相互被對沖，使得實際供應(yīng)量與需求相匹配；3)產(chǎn)品的銷售價越高越需要保證供應(yīng)的可靠性，其可以通過購買期權(quán)來實現(xiàn)有效供應(yīng)。(2)進一步將新的模型推廣到帶服務(wù)水平約束情形，刻畫了最優(yōu)解的性質(zhì)，最優(yōu)解應(yīng)該滿足兩種邊際服務(wù)成本效率相等。本文釆用平均市場滿足率（第二類服務(wù)水平）來度量顧客服務(wù)水平，由于技術(shù)的難度和計算的復(fù)雜性，沒有考慮使用第一類服務(wù)水平的情況，這也是本文的一個可以繼續(xù)拓展的方向。(3)本文對比分析了帶期權(quán)的雙源采購策略和傳統(tǒng)雙源采購策略及期末瞬時補貨策略，給出了帶期權(quán)的雙源采購策略優(yōu)于其它兩種策略的條件。如果可靠供應(yīng)商的批發(fā)價較高，或者沒有足夠大的臨時供貨能力，零售商就應(yīng)該向可靠供應(yīng)商提前購買實物期權(quán)，以在必要的時候執(zhí)行期權(quán)，按實際需要瞬時進行補貨。(4)我們?yōu)楣��?yīng)不確定環(huán)境下帶期權(quán)的雙源采購策略建立了多周期的馬爾可夫決策模型，分析了模型特點，刻畫出了模型的結(jié)構(gòu)性性質(zhì)和最優(yōu)庫存策略。
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參考文獻（略）