基于Stackelberg博弈的供應(yīng)鏈中信息共享的價(jià)值分析

寧波大學(xué)考核答題紙（20 10 20 11 學(xué)年第 二 學(xué)期）課號(hào)： 課程名稱： 供應(yīng)鏈管理專題 改卷教師： 學(xué)號(hào)： 姓 名： 潘漢青 得 分： 基于Stackelberg博弈的供應(yīng)鏈中信息共享的價(jià)值分析摘 要：基于單一制造商與單一零售商所構(gòu)成的供應(yīng)鏈系統(tǒng)，本文運(yùn)用Stackelberg博弈的基本理論，在信息不共享和信息共享這兩種情況下，分別對供應(yīng)鏈系統(tǒng)的成本控制和利潤增值進(jìn)行研究。通過對模型的分析，明確了供應(yīng)鏈中信息共享的價(jià)值：信息共享可以降低供應(yīng)鏈的成本，增加供應(yīng)鏈的利潤，并且得出信息共享程度越高，整個(gè)供應(yīng)鏈產(chǎn)生的利潤就越大。關(guān)鍵字：博弈論；供應(yīng)鏈；信息共享；價(jià)值分析Abstract: In the supply chain system with a manufacturer and a retailer, this paper use the basic theory of Stackelberg gamble, and analyze the cost control and profit value-added under the condition of information sharing or not. Through the analysis of the model, this paper defines the value of information sharing in the supply chain: information sharing can reduce supply cost and increase profit of the supply chain, and the higher degree of information sharing, the greater profit arising.Key Words: gamble theory; supply chain system; information sharing;value analysis一、引言21世紀(jì)企業(yè)之間的競爭實(shí)質(zhì)上是供應(yīng)鏈之間的競爭。顧客的消費(fèi)水平不斷提高，需求日趨多樣化和多變性，這對產(chǎn)品或服務(wù)的快速響應(yīng)提出了越來越高的要求，因此，企業(yè)越來越注重協(xié)調(diào)供應(yīng)鏈之間的關(guān)系，而協(xié)調(diào)供應(yīng)鏈的關(guān)鍵就是實(shí)現(xiàn)信息共享。企業(yè)只有在供應(yīng)鏈各個(gè)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的信息傳遞與共享，才能保證供應(yīng)鏈的協(xié)調(diào)運(yùn)行。因此,信息共享作為維持合作關(guān)系的重要途徑,受到了各個(gè)企業(yè)的廣泛關(guān)注。Stackelberg博弈特征的供應(yīng)鏈屬于典型的分布控制型供應(yīng)鏈，其中存在一個(gè)主導(dǎo)者和一個(gè)跟隨者，雙方均以追求自身利益最大化為目標(biāo)，是具有獨(dú)立決策權(quán)的決策者。本文從Stackelberg博弈的基本理論出發(fā)，假設(shè)供應(yīng)鏈系統(tǒng)中存在兩個(gè)行為主體：制造商是整個(gè)供應(yīng)鏈的主導(dǎo)者，零售商事跟隨者，從成本控制和利潤增值這兩個(gè)方面來分析供應(yīng)鏈中信息共享的價(jià)值。二、信息共享在成本控制中的價(jià)值分析此時(shí)的供應(yīng)鏈中存在兩個(gè)兩個(gè)行為主體：一個(gè)是制造商，另一個(gè)是零售商。在成本控制方面，為追求自身利益的最大化，制造商會(huì)盡量控制其生產(chǎn)成本與庫存成本，零售商則會(huì)盡量控制其訂貨成本與庫存成本。在傳統(tǒng)的供應(yīng)鏈中，制造商按照訂單以一定批量進(jìn)行生產(chǎn)，零售商則根據(jù)庫存情況周期性地向生產(chǎn)商訂購產(chǎn)品；在信息共享的供應(yīng)鏈中，制造商與零售商共同預(yù)則市場需求，雙方的庫存狀況透明，可以認(rèn)為整個(gè)供應(yīng)鏈中只存在一處庫存。本文中的變量說明如下：生產(chǎn)或采購的批量為Q；制造商的生產(chǎn)率（單位時(shí)間產(chǎn)量）為P，零售商的總需求量為D；制造商的每次生產(chǎn)成本為S1，單位產(chǎn)品的存儲(chǔ)費(fèi)用為H1；零售商的每次訂貨費(fèi)用為S2，單位產(chǎn)品的存儲(chǔ)費(fèi)用為H2。因此，制造商和零售商的成本函數(shù)分別為： 供應(yīng)鏈的總成本：1、不進(jìn)行信息共享時(shí)的博弈分析當(dāng)制造商與零售商不共享庫存信息時(shí)，零售商根據(jù)具體的庫存情況周期性地向制造商訂購一定數(shù)量的產(chǎn)品，制造商根據(jù)訂貨量進(jìn)行批量生產(chǎn)。因此，雙方會(huì)選擇各自最優(yōu)的生產(chǎn)和訂貨批量來降低自己的成本，即制造商會(huì)選擇最優(yōu)生產(chǎn)批量，而零售商則選擇最優(yōu)訂貨批量。求解過程如下：當(dāng)制造商選擇最優(yōu)生產(chǎn)批量時(shí)，對CS(Q)進(jìn)行求導(dǎo)，由 得：，則供應(yīng)鏈的總成本為：當(dāng)零售商選擇最優(yōu)訂貨批量時(shí)，對CL(Q)進(jìn)行求導(dǎo)，由 得：，則供應(yīng)鏈的總成本為：2、進(jìn)行信息共享時(shí)的博弈分析當(dāng)制造商與零售商共享庫存信息時(shí)，雙方開始共同預(yù)測市場的需求，此時(shí)雙方的庫存合二為一，呈現(xiàn)透明狀態(tài)。因此，此時(shí)的目標(biāo)函數(shù)為總成本最小下的經(jīng)濟(jì)批量，即聯(lián)合經(jīng)濟(jì)批量。當(dāng)制造商與零售商選擇聯(lián)合經(jīng)濟(jì)批量時(shí)，由得，則供應(yīng)鏈的總成本為： 顯然，C3C1，C3C2，說明共享庫存信息可以降低供應(yīng)鏈的庫存成本，共享信息的價(jià)值是兩者之間的差額，即：價(jià)值=min(C1,C2 )-C3。因此，企業(yè)在實(shí)施供應(yīng)鏈管理的過程中，進(jìn)行信息共享與數(shù)據(jù)交換，可以降低企業(yè)的經(jīng)營成本，從而提升企業(yè)競爭力。三、信息共享在利潤增值中的價(jià)值分析 此時(shí)的供應(yīng)鏈中存在兩個(gè)兩個(gè)行為主體：一個(gè)是制造商（主導(dǎo)者），另一個(gè)是零售商（跟隨者），他們都是獨(dú)立的決策者，其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)各自利潤的最大化。因此，決策過程為：制造商根據(jù)市場需求制定產(chǎn)品的生產(chǎn)計(jì)劃，在生產(chǎn)完成之后與銷售之前確定批發(fā)價(jià)格，以實(shí)現(xiàn)自己的利益最大化。然后，根據(jù)制造商的批發(fā)價(jià)格，零售商在進(jìn)行市場分析的基礎(chǔ)上，確定產(chǎn)品的零售價(jià)和訂貨量以實(shí)現(xiàn)利潤的最大化。本文中的主要變量說明如下：制造商商品的批發(fā)價(jià)為P1，零售商在批發(fā)價(jià)的基礎(chǔ)上增加的價(jià)格為P2；銷售量為Q，其函數(shù)表達(dá)式為：Q=a-b(P1+P2)，其中a和b為常數(shù)；制造商生產(chǎn)產(chǎn)品的單位成本為C1，零售商單位產(chǎn)品的銷售成本為C2。因?yàn)橹圃焐膛c零售商的單位成本隨著自己可利用的技術(shù)信息的增加而減少，設(shè)X1為制造商自身擁有的信息，X2為零售商自身擁有的信息，X1是制造商向零售商提供的信息，X2是零售商向制造商提供的信息，其中代表信息共享的程度，0,1。由此可得：制造商的利潤函數(shù)表達(dá)式：零售商的利潤函數(shù)表達(dá)式：供應(yīng)鏈的利潤函數(shù)表達(dá)式：1、不進(jìn)行信息共享時(shí)的博弈分析制造商與供應(yīng)商不進(jìn)行信息共享時(shí)，兩者呈現(xiàn)完全的市場關(guān)系，此時(shí)=0。此時(shí)，制造商要實(shí)現(xiàn)利潤最大化，其批發(fā)價(jià)作為決策變量，必須滿足利潤最大化的一階導(dǎo)數(shù)條件，從而到得P1的函數(shù)表達(dá)式：把P1代入Q=a-b(P1+P2)并化簡得到：把Q代入并化簡得到： 在滿足上述條件的情況下，接著考慮零售商利潤最大化的條件，求得P2的函數(shù)表達(dá)式：由P2可以計(jì)算出各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，P1，Q的表達(dá)式如下 最終可以得出整個(gè)供應(yīng)鏈利潤函數(shù)的表達(dá)式為：2、進(jìn)行信息共享時(shí)的博弈分析 制造商與零售商進(jìn)行信息共享時(shí)，此時(shí)，按照不進(jìn)行信息共享時(shí)的求解方法與過程，可以得出信息共享時(shí)的Stackelberg博弈的均衡解。在進(jìn)行信息共享的條件下，供應(yīng)鏈中相應(yīng)的價(jià)格、銷售量分別為： 從而得出供應(yīng)鏈的總利潤為：3、數(shù)值算例假設(shè)：C1=2，C2=1，X1=0.6，X2=0.4，a=100，b=10，根據(jù)上述的推導(dǎo)過程，我們可以計(jì)算得出信息共享與信息不共享時(shí)的均衡結(jié)果，如表1所示。表1 信息不共享與信息共享時(shí)的均衡結(jié)果及比較值銷售量Q制造商利潤零售商利潤總利潤信息不共享=0204080120信息共享=0.220.542.02584.05126.075=0.42144.188.2132.3=0.621.546.22592.45138.675=0.82248.496.8145.2=122.550.625101.25151.875由表1可知，信息共享時(shí)的銷售量大于信息不共享時(shí)的銷售量，信息共享時(shí)制造商與零售商的利潤大于信息不共享時(shí)的利潤，信息共享時(shí)整個(gè)供應(yīng)鏈的總利潤大于信息不共享時(shí)的利潤。信息共享時(shí)，隨著制造商和零售商信息共享水平的提高，銷售量、制造商利潤、零售商利潤和整個(gè)供應(yīng)鏈的利潤都呈逐漸增長的趨勢。因此，在相互信任的前提下，供應(yīng)鏈中的企業(yè)只有進(jìn)行信息共享，才能獲得較高的利潤。信息共享不僅提高了企業(yè)的利潤，更重要的是大大提高了整個(gè)供應(yīng)鏈的總利潤。四、總結(jié)本文運(yùn)用Stackelberg博弈的基本理論，分別針對信息不共享和信息共享這兩種情況，對單一制造商和單一供應(yīng)零售商構(gòu)成的兩級(jí)供應(yīng)鏈系統(tǒng)的成本控制和利潤增值進(jìn)行研究。通過對信息部共享和信息共享的均衡結(jié)果進(jìn)行比較與分析，我們可以看出：與信息不共享時(shí)相比，當(dāng)制造商與零售商進(jìn)行信息共享時(shí)，企業(yè)以及整個(gè)供應(yīng)鏈的成本將會(huì)降低，而利潤將會(huì)增加，并且隨著信息共享程度的增加，整個(gè)供應(yīng)鏈的利潤也會(huì)逐漸增加。因此，進(jìn)行供應(yīng)鏈管理，加強(qiáng)供應(yīng)鏈企業(yè)間的信息共享，是企業(yè)降低運(yùn)營成本，增加企業(yè)利潤，提升競爭力的有效