突发疫情下考虑供应中断风险的制造商采购策略研究.pdf

第 卷第 期运 筹 与 管 理 ，年 月 收稿日期：基金项目：国家自然科学基金青年项目（）作者简介：李晓萍（），女，江苏盐城人，博士，副教授，研究方向：物流与供应链管理，质量管理与应用统计；周程程（），通讯作者，女，湖南岳阳人，硕士研究生，研究方向：物流与供应链管理；郎骁（），男，安徽含山人，博士，讲师，研究方向：供应链管理。突发疫情下考虑供应中断风险的制造商采购策略研究李晓萍，周程程，郎骁（江苏科技大学 经济管理学院，江苏 镇江 ）摘要：突如其来的新冠肺炎疫情给我国人民的生命安全与经济活动带来了巨大的影响，供应链作为经济活动的重要组成部分，不可避免地遭受了冲击，如何应对供应链中断风险是企业面临的重要挑战。论文研究供应链中断风险情况下制造商采购策略，通过引入期权契约，构建不同情形下由低价不可靠的主供应商、高价可靠的后备供应商和风险规避制造商组成的采购模型，并得出以下结论：市场需求和采购价格是影响制造商最优采购量的重要因素，其中当主供应商出现中断时，其可靠性也是影响制造商采购的因素；当市场需求，主供应商的可靠性和成本等影响因素变化时，制造商对主供应商的最优采购决策、对供应链中断应急策略的选择都将发生变化；当且仅当主供应商的供应价格小于制造商向市场销售该产品销售价格和自身制造成本之差时制造商的最优采购量随着期权执行价格增加而增加。关键词：供应链；部分中断；后备供应；期权契约中图分类号：文章标识码：文章编号：（）：，（，）：，：，：，：，：，：（），（），（），：；引言 年初，在全世界范围内大肆蔓延的新型冠状病毒肺炎（）疫情对居民生活和经济发展带来巨大影响。联合国贸易与发展会议 年 月 日的调查显示，预期全球 家跨国公司今年平均盈利水平将较去年缩水 。经合组织（）于 年 月发布最新经济展望时预计全球实际 增长将为 ，低于 月发布的 的预期 。疫情导致供应链中断事发突然且规模巨大，与非疫情下的供应链中断相比具有以下特点：其一，需求与供给端同时受到影响；其二，中断恢复难度大。突发疫情导致供应链中断，恢复可能导致疫情的传播，所以疫情期间低需求型中小企业无法大面积实现复工复产，导致供应链无法正常供应。为了更好地应对供应链中断，学者们对供应链风险进行了研究，王田和郑重 提出供给和需求是供应链的两端，也是不确定性的主要来源。马士华 将供应链风险分为内生风险和外生风险两种。本文探讨供应中断风险情况下制造商采购策略，并考虑期权契约的影响，因此文献综述将从供应链中断和期权契约两个方面展开。如何根据供应链面临的风险对供应商数量做出正确决策是制造商亟待解决的重要问题：和 认为当固定订购成本和供应商相关性相当低时，双重采购更能提高预期利润。李新军等 比较了推式订货策略和推式与拉式订货策略下何时启动后备供应商的问题。除了确定供应商数量，设置安全库存也是应对供应链中断的措施，等 研究供应商提供提前供货信息下制造商的生产和库存决策。李志和周愉峰 建立有容量约束的设施定位 选址模型以应对中断风险。等 为面临中断风险的企业确定最佳库存水平。为了缩减安全库存持有成本，学者们又提出了更灵活的应对措施：李姗姗和何勇 根据中断的持续时间为零售商设计了动态的联合补偿和采购策略；张松涛等 根据不同周期下供应链各成员的库存状态，为制造商和分销商设计生产策略和应急订购策略。期权契约是规避转移风险、提高资产投资效率的一种重要的金融衍生工具，在供应链中断研究中有十分广泛的应用。蔡鑫和孙静春 研究风险偏好的销售商组成的供应链基于期权契约的决策模型。刘阳等 构建基于期权契约的政企联合储备应急物资模型。唐振宇等 将期权思想引入生鲜农产品供应链运作当中，运用 模型研究了零售商的风险规避程度对供应链决策的影响。综上所述，学者们对期权契约与供应链中断的研究取得了丰富的研究成果。但部分重要问题的研究仍然较为缺乏，具体来说有如下几个方面：（）多数研究没有考虑供给端和需求端的内在联系，但它们之间的相互作用和影响必须加以探讨。（）多数期权契约的研究只考虑了制造商与战略合作供应商之间签订契约的情况，是否存在时间更短，只为解决突发事件的期权契约同样值得研究。与上述论文不同，本文在期权契约理论的基础上建立供应链中断采购模型，探讨单一产品垄断和存在替代产品，分别考虑主供应商正常供应和供应中断，既研究供应链中断对制造商定价的影响，同时研究制造商定价变化对采购决策的影响。本文第 期李晓萍，等：突发疫情下考虑供应中断风险的制造商采购策略研究的创新点如下：从理论角度，综合考虑供应链供给端和需求端，进一步研究供应链中断对制造商定价决策的影响和制造商定价对采购决策的影响；从实践角度，考虑制造商和后备供应商签订期权契约的情况，拓展了期权契约在供应链中断领域的适用范围。模型构建 问题描述本文基于王田和郑重 的思想，聚焦于突发疫情下供应链中断，研究由一个低价不可靠主供应商，一个高价可靠后备供应商和一个风险规避制造商组成的供应链系统。将期权契约引入供应链管理中，构建制造商采购与利润决策模型。假设制造商与后备供应商签订期权契约：期权量、期权价格 和期权执行价格。根据突发疫情下供应链中断 的 特 征 可 得，此 时 的 中 断 不 属 于“”的完全中断模式，而是中断后供应商实现小规模复工，能保留少量交货比例 的部分中断模式。基于上述分析，本文研究以下四种情形下制造商的最优采购决策。情形 ：不存在产品 ，主供应商正常供应；情形 ：不存在产品 ，主供应商供应中断；情形 ：存在产品 ，主供应商正常供应；情形 ：存在产品 ，主供应商供应中断。本文沿用孙胜楠等 的理论，先考虑不存在产品 且主供应商正常供应，制造商根据市场需求决定期权执行量，并以 向主供应商订购。若主供应商出现供应中断，将付出单位惩罚成本 ，制造商以 执行全部期权，且根据主供应商交货量 和剩余需求量进行紧急订购，由于后备供应商存在供应规模限制 ，所以部分情况下制造商可能无法满足市场需求，此时制造商需支付单位缺货成本 。制造商的单位制造成本，单位零售价格。然后研究出现产品 且单位零售价格为 的情形。制造商还需考虑中断持续时间 ，顾客等待时长 和顾客对等待时间的敏感系数 对产品价值 的影响。供应链运作模式如图 所示。图 供应链的运作模式 参数说明参数及参数说明见表 所示。表 模型符号符号说明期权预定量期权价格期权执行价格制造商向主供应商的订购量制造商向后备供应商的订购量主供应商部分复工后的剩余供应比例产品 的单位零售价产品 的单位零售价产品 的单位制造成本主供应商的单位供应价格后备供应商的单位紧急供应价格产品 的效用，购买 产品不购买任何产品，市场需求。服从 ，均匀分布，（）主供应商的单位惩罚成本单位缺货成本中断持续时间 产品 的价格变动，产品 的产品价值，顾客对产品 的等待时间的敏感系数，时刻的顾客等待时长后备供应商的最大供应规模消费者对产品的偏好程度，且 服从 ，上的均匀分布四种情形下制造商的利润，模型求解 不存在替代产品 情形 ：主供应商正常供应当不存在替代产品，产品 处于垄断地位。此时消费者面临以下决策：（）不购买任何产品，即 ；（）购买产品 ，即 。购买产品 的消费者比例为（），产品 的市场需求为（），主供应商的交货量等于订货量，制造商决定执行全部或部分期权取决于期权订购量与剩余的市场需求，期权执行量为 （），）。此时制造商的利润函数：运 筹 与 管 理 年第 卷 （），）（），）（），）（）命题 情形 下制造商向主供应商的最优采购量为：（）（）（）（）且，随 的增大而增大；反之，当，。命题 表明，制造商最优采购量受市场需求、销售价格、采购价格的影响。期权契约对制造商向主供应商最优采购量的影响与主供应商供应价格有关，当主供应商供应价格小于制造商单位销售价格与单位制造成本之差时，制造商向主供应商最优采购量随期权执行价格的增大而增大；相反，制造商将不对主供应商进行采购，此时期权契约失效。命题 制造商的最优利润为：（）（）（）（）（）命题 表明影响制造商对主供应商最优采购量的因素也会影响制造商最优利润。此外，由制造商最优利润的表达式可得，最优利润与期权预定量反向变动。情形 ：主供应商部分中断管理者的决策目标存在多样性，本文研究以抢占市场为目的的中小型制造商。供应链中断后，对于 时刻到来的消费者，等待时长 ，考虑产品时间价值，等待会降低产品的价值：。为了维持中断前的市场份额，产品 的价格变化 。购买产品 的消费者比例为（）（），下文令为。首先确保市场份额损失最小，即实现供应链中断后产品 市场占有率与中断前的占有率相等。解得产品 的价格变化：（）此时产品 的市场需求 ，主供应商供应中断，其交货量为 ，期权执行量为。存在对后备供应商的紧急订购，后备供应商的供货量受供应规模 限制，紧急订购量为 （，）。制造商利润：（）（）（）（）命题 情形 下制造商向主供应商和后备供应商的最优采购量分别为：（）（）（）（）（）且当 ，随 增大而减小，随 增大而增大。命题 表明，除情形 中所列因素外，最优采购量还受主供应商剩余交货比例的影响，且存在临界值，交货比例超过该临界值时，制造商向主供应商的最优采购量随着主供应商可靠性的增加而增加。当后备供应商的紧急供应价格小于制造商调整后的销售价格减去单位制造成本加单位缺货成本时，制造商向主供应商的最优采购量随着主供应商单位供应价格的增大而减小，随后备供应商紧急供应价格的增大而增大。比较命题 和命题 ，由于后备供应商的紧急定购价格大于期权执行价格，且制造商会选择降价保住市场份额，所以情形 下制造商对主供应商的最优采购量小于情形 下的最优采购量。命题 制造商最优利润表示为：（）（）（）（）（）由于情形 下的制造商最优采购量小于情形 ，且后备供应商的紧急订购价格大于主供应商的单位供应价格，所以命题 所列的最优利润小于命题 。存在替代产品 情形 ：主供应商正常供应存在替代产品情况下，产品 面临产品 的竞第 期李晓萍，等：突发疫情下考虑供应中断风险的制造商采购策略研究争，消费者的决策行为如下：（）购买产品 ：，；（）购买替代品：，；（）不购买任何产品：，。本文假设产品的价格和产品的价值正相关。当，则 ，购买产品的消费者比例为（）（），期权执行量为 （）（），。制造商的利润函数为：（）（），）（）（），（）（），）（）命题 情形 下制造商向主供应商的最优采购量为：（）（）（）且当，随 的增大而增大；反之，当，。情形 下由于存在产品 ，产品 的市场份额减少，所以制造商向主供应商的最优产品订购数量小于情形 下的产品订购数量。与情形 相同，期权契约对制造商向主供应商最优产品订购数量的影响与主供应商的单位产品供应价格有关。同时，当订购产品的期权执行价格小于制造商单位销售成本与单位制造成本之差时，制造商向主供应商的最优产品订购数量将随着主供应商产品供应价格的增大而减小。命题 制造商最优利润表示为：（）（）（）（）（）（）（）（）比较情形 和情形 ，由于情形 中产品 的市场份额小于情形 ，所以情形 的最优利润小于情形 。与命题 相同，最优利润与期权预定量反向变动。情形 ：主供应商部分中断采取与情形 相似的方法处理等待导致的产品价值降低。此时，购买产品 的消费者比例为（）（），后文令为 。类似情形 的目标，制造商确保供应链中断后产品 市场占有率与中断前相等，解得此时产品 的价格变化：（）（）（）制造商向后备供应商的紧急订购量可以表示为：（），（）在确保市场份额损失最小的基础上，确定最优利润的函数表达：（）（）（）（）（）（）命题 情形 下制造商向主供应商和后备供应商的最优采购量分别为：（）（）（）（）（）且当 ，随 增大而减小，随 的增大而增大。情形 中，主供应商部分中断产品供应情况下，期权有效的前提条件是：后备供应商的单位紧急供应价格小于制造商调整后的单位销售价格减去单位销售成本加制造商单位缺货成本。同情形，供应链中断后，制造商执行全部期权，制造商向后备供应商的紧急订购产品数量与向主供应商的最优订购产品数量变化相反。命题 制造商最优利润表示为：（）（）（）（）（）容易判定情形 的期望利润小于情形 。运 筹 与 管 理 年第 卷 数值分析本节考虑市场需求、主供应商可靠性与生产成本的影响，验证理论模型的结论。基本参数设置如下：，。市场需求变化对最优采购量和利润的影响市场需求满足连续的均匀分布。确保其他参数不变，研究制造商向主供应商，后备供应商的最优采购量和最大利润的变化。其中，假设 。具体来看，情形 中随着市场规模的扩大，制造商对主供应商的最优采购量和制造商的最优利润逐渐增加；情形 下，由于产品市场份额萎缩，制造商向主供应商的最优采购量和最优利润都减少。情形 ，制造商向主供应商最优订购量的阈值介于 至 之间，市场规模小于该阈值，制造商不会向主供应商采购，执行期权订购后即进行紧急订购，形成可靠单源供应。当市场规模超过该阈值并逐渐增加时，和 以较大的增幅增加，缓慢减少；观察 的增长曲线可知，市场规模大于阈值时利润的增长速率要明显高于小于阈值时的增长速率，这可能是因为主供应商的供应价格较低。情形 与情形 的变化趋势基本相同，由于情形 下产品 市场份额变小，导致主供应商的订购阈值增至 。剩余交货比例 变化对最优采购量和利润的影响为主供应商的可靠性水平，越大主供应商发生部分中断时的交货比例越大，主供应商越可靠。假设市场需求 ：，。情形 当 增加，制造商对主供应商的订购量持续增加，增幅渐缓的原因可能是市场的逐渐饱和。与此同时 也保持相似的增幅增加。观察线，当 小于 至 中某一值时，制造商向后备供应商紧急订购；一旦 超过该数值，制造商仅向低价的主供应商订购，原因是主供应商已足够可靠。情形 由于产品 市场份额减少，当 小于 至 之间某一值时，制造商选择可靠单源供应。随着 增加，逐渐减少，且在 达到 时，降为 。成本因素对最优采购量和利润的影响制造商的成本可以分为采购成本和制造成本。本部分研究制造商向主供应商采购成本变化的影响。假设市场需求 ：，。主供应商供应价格上升，制造商采购成本增加，向主供应商的最优采购量下降，最优利润下降；情形 相较于情形 ，制造商向主供应商的最优采购量和最优利润都有所减少。分析情形 下的紧急订购量可得：当 小于 时紧急订购量始终为 。因为 增加，制造商采购压力增大，而后备供应商的紧急供应价格本就较高，所以制造商放弃紧急订购。而 大于 时制造商开始向更可靠的后备供应商进行紧急订购。情形 下由于产品市场份额萎缩，其最优采购量与最优利润都明显低于情况 ，此时制造商向后备供应商紧急订购的阈值为 ，所以当 从 逐渐增加时，由于主供应商与后备供应商价格差异的缩小，制造商会增加向更可靠的后备供应商订购而减少向主供应商订购。期权执行价格对最优采购量和利润的影响情形 和 下期权执行价格对制造商采购决策变化的影响相同，本文以情形 为例验证。当 ，随 的增大而增大；当 ，为 。研究期权执行价格 对制造商最优采购量的影响，需要先确定主供应商供应价格 的大小。当，即制造商生产销售活动的收益大于其采购成本，此时制造商会进行采购，随着期权执行价格 的升高，制造商向后备供应商的期权执行量减少，为了追求更高利润，制造商会增加向主供应商的订购。当，制造商不会对主供应商进行采购，制造商向主供应商的最优采购量 保持为 ；而期权执行价格的增加，即增加了制造商的采购成本，所以制造商的最大利润 逐渐减小。结论本文基于由低价不可靠主供应商、高价可靠后备供应商和风险规避制造商组成的供应链系统研究了供应链中断风险下的采购策略。本文研究得出以下结论：（）若主供应商正常供应，制造商的最优采购量和利润均随着市场规模的增加而增加。若主供应商供应中断，仅当制造商向主供应商的采购量超过某个阈值时，制造商的最优采购量和利润才会随市场规模的增加而增加。（）随着主供应商可靠性提高，制造商向主供应商的最优采购量和最大利润增加，向后备供应商的紧急采购量减少，且存在替代商品的采购阈值高于不存在替代品的第 期李晓萍，等：突发疫情下考虑供应中断风险的制造商采购策略研究情况。（）若主供应商正常供应，随着主供应商供应价格上升，制造商向主供应商的最优采购量和最优利润均递减。若主供应商供应中断，随着主供应商供应价格升高且趋于后备供应商供应价格，制造商向主供应商的最优采购量递减，向后备供应商的紧急订购量递增，但因后备供应商生产规模有限，紧急订购量存在上限。（）无论是否存在替代产品，当主供应商的供应价格低于制造商销售价格与制造成本之差时，随着期权执行价格的升高，制造商的期权执行量减少，制造商为了追求更高利润会增加向主供应商的订购。基于上述结论可以得到以下管理启示：当主供应商的可靠性较低且市场规模较小时，为了应对供应链中断风险，制造商应当选择单源供应。随着市场规模扩大启动后备供应商。市场规模保持不变，若主供应商可靠性达到一定程度，即使后备供应商可靠性更高，制造商仍选择主供应商供货。当主供应商价格较低时，制造商不启动后备供应商；随着主供应商价格升高，制造商启动后备供应。制造商可通过提高期权执行价格来增加对主供应商的订购。本文基于制造商与后备供应商签订期权契约研究供应中断的应对问题，存在以下不足：比如本文考虑生产替代商品的制造商之间没有重合的供应商，以后的研究可以考虑制造商之间有相同的供应商的情况，并研究供应商的决策。参考文献：冯耕中，孙炀炀 供应链视角下新冠肺炎疫情对经济社会的影响 西安交通大学学报（社会科学版），（）：刘再起，肖悦 新冠疫情下的国际经济格局与中国畅通“双循环”的发展路径 学习与实践，（）：王田，郑重 产能不确定供应商的风险厌恶行为对供应 链 的 影 响 中 国 管 理 科 学，（）：马士华 基于时间竞争的供应链预订单计划模式 计算机集成制造系统，（）：，（）：李新军，王建军，达庆利 供应中断情况下基于备份供应商 的 应 急 决 策 分 析 中 国 管 理 科 学，（）：，（）：李志，周愉峰 考虑中断风险与库存成本的分销网络设计模型 运筹与管理，（）：，（）：李姗姗，何勇 基于补偿和采购的缺货动态联合应急策 略（英 文）（），（）：张松涛，张盼盼，张敏，等 随机供应中断下含提前期的供应链应急策略 计算机集成制造系统，（）：蔡鑫，孙静春 具有风险偏好的供应链期权契约协调模型 工业工程与理，（）：刘阳，田军，冯耕中，等 供应商风险规避下基于期权契约的政企联合储备应急物资模型 运筹与管理，（）：唐振宇，罗新星，陈晓红 零售商风险规避条件下基于期权契约的生鲜农产品供应链协调研究 运筹与管理，（）：孙胜楠，王新平，薛巍立，等 纵向产品差异化下基于价格调整的供应中断管理策略研究 管理工程学报，（）：运 筹 与 管 理 年第 卷