Downside-risk测度下三级闭环供应链契约协调研究.docx

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1、71994-2018 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http:/ ( 原剎性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢 的地方外，论文中不包含其他人已经发表或 撰写过的研究成果，也不 包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我 共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。 作者签名 ： in 日期：年 n月 M日 学隹伦文版权使用授权书 本人了解中南大学有关保留、使用

2、学位论文的规定， s卩：学校 有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文， 允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内 容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科 学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库， 并通过网络向社会公众提供信息服务。 作者签名： 碌 导 师 签 名 日 期 ： 川 丨 年 M月厶曰 71994-2018 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http:/ 中南人学硕 I:学位论义 摘要 摘要 闭

3、环供应链管理思想的核心可概括为 再制造、节约、集成、合作、双赢 ， 这就要求供应链上的各个节点企业建立一种相互协作、相互促进的关系。然而， 在传统的供应链管理中，各节点企业都是以自身的效益最大化为目标而进行的独 立决策，这样就不能使整个供应链实现帕累托最优的状态。因此，需要设计一种 协调机制将供应链上的各节点企业集成起来，以实现企业之间的合作和双赢。闭 环供应链协调契约作为一种新型协调机制，正越来越受到国内外学者的关注和重 视。特别是当供应链处于风险环境时，如何采取有效的规避和预防措施是供应链 管理中面临的又一挑战。因此，本论文针对无风险环境和 Downside-risk风险 环 境下不同的风

4、险规避主体展开深入研究，主要研究内容如下： (1) 不考虑供应链所面临的风险环境，基于 Stackelberg博弈理论，分别从 供应链上各节点企业进行分散决策和集中决策两个角度来切入，得出各节点企业 在分散决策下的最优产品订购量并未达到真正的 最优 。因而，整个供应链是 不协调的。进而，加入收益共享契约来协调供应链，并求出保证收益共享契约实 施有效的收益分配系数的取值范围。 (2) 运用 Downside-risk风险约束对一个三阶段的闭环供应链中具有风险规 避的零售商与其上游具有风险中性的分销商和供应商之间的 协调进行契约设计 和建模。研究发现，在收益共享契约的激励下，零售商的风险约束无法得

5、到满足， 整个供应链无法实现协调。从而，设计风险共享契约，刺激零售商增大产品的订 购量，使契约条件下的风险约束得到满足。同时，供应链上各参与方的收益都有 所增加，风险中性的一方会对风险规避的一方提供一定程度的风险保护。 (3) 同样针对收益共享契约下的三级闭环供应链，加入 Downside-risk约束， 并针对分销商的实际下行风险大于其可以接受的最大水平的情况重新设计新的 扩展契约，分契约协调主体为供应商和零售商两种情况展开讨论，求出 保证契约 实施有效的协调价格的取值范围。得出在扩展契约下利润增量会有所增加，同时， 下行风险也会有一定程度的降低的结论。 关键字 ：闭环供应链，契约协调机制，

6、 Downside-risk约束，收益共享契约，风 险共享契约 71994-2018 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http:/ 中南人学硕 I:学位论文 ABSTRACT ABSTRACT The core idea of closed-loop supply chain management is “remanufacturing ，saving, integrated, cooperation and win-win55, which calls for each node

7、 in the supply chain to establish a relationship of mutual collaboration and mutually reinforcing. However, in the traditional supply chain management, each node makes decision independently aims to maximize the benefits respectively. The result of independent decision-making is that impede the whol

8、e supply chain to achieve Pareto optimal state. Therefore, it needs to design kinds of coordination mechanisms for integrating enterprise nodes and sign coordination contract between each other in order to achieve cooperation and all-win. As a new coordination mechanism, closed-loop supply chain coo

9、rdination contract is attracting more and more attention and concern of scholars domestic and abroad. Especially, when the supply chain is at risk, how to take effective and preventive measures to avoid is a difficult problem and a challenge that faced of the enterprises in supply chain management.

10、Consequently, this paper bases on whether the supply chain is at risk and different risk aversion under Downside-risk conditions in-depth study of the subject, the main research contents are as follows: 1. At first， it does not consider the risk that the supply chain faced, it respectively considere

11、d from two aspects which are centralized decision-making decentralized decision-making based on Stackelberg game theory. The optimal order quantity that the enterprises of the supply chain make decentralized decision to arrive at does not meet the real best1*. And thus, the entire supply chain is in

12、consistent. Furthermore, adding revenue sharing contract to coordinate the supply chain, and find the range of distribution parameter of income between the parties involved in the closed-loop supply chain. 2. In this paper, a coordination contract between a risk-averse retailer and its upstream a ri

13、sk-neutral supplier and a distributor in a three-stage closed-loop supply chain with Downside-risk constraints was designed and modeled. In the revenue sharing contracts stimulation, the retailers Downside -risk constraints can not be met. So the supply chain can not be achieved the state of coordin

14、ation. Hence, the risk sharing contract was designed to stimulate the retailer to increase the order quantity so that the risk conditions are satisfied under the condition of contract. Meanwhile, the benefits of participants in the supply chain all have increased, the risk-neutral party would provid

15、e a degree of risk protection for the risk-averse party. 3. Compared to retailers, distributors in the middle which under the action of the bullwhip effect will have a greater uncertainty and the risk will be g71994-2018 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http:/

16、 中南人学硕士学位论文 ABSTRACT chain which under the revenue sharing contract adds constraints of Downside-risk for the same, and redesign the new expansion contract under the condition that distributors actual downside risk is greater than the maximum acceptable level. Discuss the two cases that the subjects

17、 of coordination contracts are suppliers and retailers, calculate the range of coordination price which ensure the effective of contract, and draw the Conclusion that while the incremental profit under the extended contract increases, the downside risk will be reduced to some extent. KEY WORDS! Clos

18、ed-loop supply chain, Contractual coordination mechanism, Downside-risk constraints, Revenue sharing contract, Risk sharing contract IV 71994-2018 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http:/ 中南大学硕士学位论文 tl录 目录 M M . I ABSTRACT . Ill 第一章绪论 . 1 1.1研究背景 . 1 1.2研究意义 .

19、3 1.3国内外研究综述 . 4 1.3.1无风险环境下闭环供应链契约协调研究综述 . 5 1.3.2 Downside-risk环境下闭环供应链契约协调研究综述 . 8 1.3.3国内外研究现状评述 . 10 1.4研究内容及逻辑结构 . 10 1.4.1研究内容 . 10 1.4.2创新之处 . 11 1.4.3研究思路 . 11 第二章闭环供应链契约协调相关理论基础 . 13 2.1闭环供应链协调问题分析 . 13 2.1.1闭环供应链协调的概念 . 13 2.1.2闭环供应链失调产生的原因 . 13 2.1.3闭环供应链协调机制 . 15 2.2循环经济理论 . 16 2.3 Stac

20、kelberg 博弈 . 17 2.4 Downside-risk 理论 . 18 第三章无风险下闭环供应链收益共享契约协调研究 . 25 3.1模型描述和假设 . 25 3.2不提供收益共享契约机制模型 . 27 3.3提供收益共享契约机制模型 . 29 3.4数值仿真 . 32 3.5本章小结 . 36 第四章零售商风险规避时闭环供应链协调契约机制设计 . 38 4.1问题描述及符号说明 . 38 v 71994-2018 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http:/J_ 中南

21、人学硕士学位论文 目录 4.2模型基本假设 . 39 4.3契约协调机制设计 . 39 4.3.1零售商风险分享契约 . 41 4.3.2模型结果分析 . 43 4.4数例分析 . 44 4.5本章小结 . 49 第五章分销商为风险规避型闭环供应链契约协调模型 . 52 5.1假设条件及符号说明 . 52 5.2契约协调模型建立 . 53 5.2.1分销商风险控制模型 . 54 5.2.2模型结果分析 . 59 5.3算例分析 . 61 5.4本章小结 . 66 结论及展望 . 68 . 68 研究展望 . 69 参考文献 . 70 攻读硕士期间研究成果 . . 77 Bill . 78 VI

22、 71994-2018 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http:/ 中南人学硕丄 学位论文 第一皁绪论 第一章绪论 1.1研究背景 20世纪 60年代以来，经济已然成为世界各国国力竞争的一个重要标志和世 界各国综合发展的主要推动力。随着世界经济的飞速发展，特别是经济全球化以 后，企业间的竞争也越来越激烈。同时，由于顾客消费水平的不断提高和企业外 部环境变化的加快，市场需求的多样性和不确定性大大增强。因此，单纯依靠物 流管理来提升企业竞争力已无法满足企业的发展需求，供应链管理的思想

23、浮出水 面，并逐渐在国内外受到重视。供应链是现代商业关系的虚拟表现，它围绕着核 心企业，通过对信息流、物流和资金流的控制， 从原材料的采购开始，到制成中 间产品以及最终产品，最后由销售网络把产品送到最终消费者手中的过程；它是 将供应商、制造商、分销商，零售商，直到最终用户连成一个整体的功能网链结 构 1。物料在供应链上因信息、存储、搬运、装卸来创造物流的时间价值；通过 运输、配送创造物流场所价值；通过包装、流通加工而创造物流的流通加工附加 价值，给相关企业带来收益。 然而，进入 21世纪后，环境、资源和人口问题成为当今人类面临的三大问 题。特别是资源的日益枯竭和环境的日益恶化，已经严重威胁到经

24、济社会的可持 续发展和人类的生存。而 目前，我国正处于经济迅猛增长的时期，就算在金融海 啸来袭，各国经济都出现不同程度下滑的 2009年，我国的经济增长率也都保持 在 8%。但遗憾的是，这种增长是以资源的大量耗损和环境的日益破坏为代价的。 长期以来，我国主要实施以大量消耗资源为特征的粗放式生产经营模式，是依赖 资源消耗的线型增长经济。重发展速度和数量而轻发展效率和质量，更甚的是忽 略了自然资源和生态环境的合理利用和保护。 一方面，经济水平的提高导致人均物质需求的增长，而地球上的不可再生资 源是有限的，且已经呈现日趋枯竭、消耗殆尽的趋势。根据相关统计 数据显示， 资源枯竭速度加快，但资源储量增长

25、缓慢，甚至逐年下降。铜矿资源静态可开采 年限为 17年，铅为 7年，锌为 9年，铝土矿为 6年。另一方面，随着消费者对产品 的个性化和多样化要求的加大，产品的生命周期在日益缩短，产品更新换代的速 度也在加快，产品生产过程中的污染越来越严重，消费过后废旧品（特别是电子 类产品 ） 的数量也越来越多。以计算机行业为例，仅美国在 2004年，废弃电脑高 达 3.15亿台之巨，而这 3.15亿台废弃电脑中将含有约 90万公斤镉、 18万公斤水银 和 5亿公斤铅等有毒物质，若这些有毒物质得不到妥善 处理，必然对环境造成难 以估量的破坏 2。在我国也出现了同样的问题。根据相关数据显示，我国已开始 7199

26、4-2018 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http:/ 中南大学硕 I.“ 学位论义 第一章绪论 进入家用电器报废的高峰期，每年的理论报废量超过 5000万台，报废量年均增长 20%。手机方面的报废数量更为惊人，到 2007年中国手机用户 5.4亿户，以每个手 机平均使用4年计算，平均每年大约有超过 1亿部手机退役 3。而在欧盟发表的有 关电子及电废弃物的报告中指出，每 5年电子类垃圾便会增加 16%-28%，并且比 总废物量的增长速度快了近 3倍 4。这些电子垃圾含有汞，镍，

27、铅及氢氧化合物 等大量的有害元素，对环境和人类健康造成巨大危害，所以传统的填埋、焚烧处 理方式已经无法适应国家建设资源节约型、环境友好型社会的要求。故而，向依 靠生态型资源循环的循环经济转变，通过资源的合理循环利用和节约，实现以最 小的资源消耗，最小的环境污染获取最大的利益。从而，以循环经济思想为核心 的闭环供应链管理思想出现了。闭环供应链管理变 资源 -生产 -消费 -丟弃 的开 环过程为 资源 -生产 -消费 -回收 -再生资源 的闭环反馈循环过程，是我国经济 健康发展的必走之路。根据相关报道，企业通过实施再造项目所节约的生产成本 平均可达 40%-65%5。更重要的是，近几年来，理论学术

28、界也致力于循 环经济的 实施和发展，研究设计出不少理论来支持这种经济模式的实现，使得走循环经济、 实现闭环供应链管理成为必然、可行之路。 首先，产品服务化的出现使循环经济的实现成为可能。社会的发展和经济水 平的提高，使得消费者的消费意识发生了变化。产品己经不再是消费者追求的最 终目标，基于产品的服务才是消费者关注的焦点。随之，许多企业也逐渐把产品 的涵义从单纯的有形产品扩展到基于产品的增值服务，产品服务化的概念就浮出 水面。如通用电气的能源管理服务，壳牌石油的化学品管理服务，施乐公司的文 件处理服务， IBM、 惠普的信息服 务，伊莱克斯的一体化电器解决方案 6。产品 服务化对消费者和企业来讲

29、都是有利的。一是对消费者来说，产品服务化使得消 费者无需考虑产品使用中的维护、保养和升级，更无需考虑废旧产品的处置。同 时，产品服务化使得消费者更愿意返回废旧品而不是丢弃，消费者都是理性的， 很明显返回比丢弃更经济，能获得更大的经济效益。更重要的是，通过回收再制 造的产品在价格上更优惠，消费者更愿意购买。二是对企业来说，产品服务化不 仅可以降低企业的运营成本，增强企业和消费者之间的关系，还可以提高资源生 产力。在产品服务化这样一种模式中， 产品本身只是作为服务传递的媒介或者是 平台，产品的制造商和服务的提供商之间通过服务合同而达成某种契约关系。从 而，制造企业只需负责产品的生产和制作，降低产品

30、从生产到最终消费者手中的 成本。同时，服务合同是比较长期的关系，因此需求的不确定性较小，故而风险 也较小。资源生产力的提高意味着资源利用率和效益的提高，符合循环经济的循 环利用和节约的思想。因此可见，产品服务化趋势为循环经济提供了发展的契机， 为闭环供应链管理的实施奠定了基础。 71994-2018 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http:/ 中南人学硕丨 :学位论文 第一章绪论 其次，面向再制造的产品设计 （ DDR)和再制造管理 （ RRM)思想的出现 , 减轻了实现循环经济

31、的顾虑。在闭环供应链中，回收和再制造产品最大的瓶颈就 是成本过高的问题。然而，随着社会、科技的进步，社会环保意识的增强，特别 是建立环境友好型社会的号召和产品设计观念的转变，拆卸和再制造流程规划技 术的进步，产品再制造的成本也在大大降低。面向再制造的产品设计要求企业在 产品的设计阶段不仅要考虑产品的寿命等再制造价值，还要考虑产品的拆卸性等 再造工程。这样做可以提高企业的再制造效率，从而降低再制造成本。另一个有 利于企业实施闭环供应链管理理念的就是再制造管理，它是指以提高产品的再利 用率和获取一定的环境经济效益为目的，以废旧产品的再制造为对象，以再制造 技术和相关理念为手段，从而，对多寿命周期的

32、产品的再制造过程进行有效的科 学管理的 活动。根据产品再制造过程中活动时间和地点的迥异，可以将再制造管 理划分为以下四个阶段：产品设计阶段、废旧产品回收阶段、再制造生产阶段和 再制造产品使用阶段 7。对产品实行再制造管理不仅能够显著提高产品的利用 率，减少生产过程中的废弃物的排放量，而且也不会对环境造成太大的压力。这 两种思想都有利于企业降低生产运营成本，特别是再制造过程中的成本，为企业 带来更多的经济效益，促使企业有更大的信心和动力去投入废旧品的回收和利 用，使循环经济这样一种氛围真正在企业建立起来。 综合上述我国建设经济节约型，环境友好型社 会和循环经济的大背景以及产 品服务化趋势、再制造

33、产品设计和再制造管理思想三大理论的支持，企业实施以 循环经济为核心的闭环供应链管理是必然的结果，是企业发展的战略需求。闭环 供应链管理最深刻的意义就在于通过产品的循环再利用，大大减少资源的消耗和 废弃品的垃圾排放量，从而带来企业环境绩效的提升 8。因而，对学术界来说， 研究闭环供应链管理对其稳定高效的实施、运行有着重要的意义。 1.2研究意义 20世纪 70年代，世界性的石油危机爆发，自此，经济增长与能源短缺之间 的矛盾日益突出。从而，引发了人们对目前这种以资 源消耗为主的粗放型生产方 式的反思。同时，随着可持续发展的观念和建设能源节约型社会的理念的深入人 心，人们希望在保持经济高速增长、企业

34、效益增加的同时，还要做到环境保护， 资源的高效率利用。更甚的是，现在的产品更新换代的速度快（特别是电子类产 品 ）， 废弃物（被放错地方的资源 ） 的数量也越来越庞大，简单的填满、焚烧已 经解决不了根本问题，寻求新的科学的、合理的解决之道才是明智之举。闭环供 应链管理理念的出现提供了一种革命性的新视野，得到学术界、企业界的广泛关 注。而要保证闭环供应链稳定的运行，通过设计契约来使其达 到协调是必要的。 3 71994-2018 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http:/ 中南大学

35、硕丄 “ 学位论文 第一章绪论 因此，研究闭环供应链协调管理既具有理论意义，又很有现实价值。 (1) 本文是 Downside-risk测度下三级闭环供应链契约协调理论中创新研究 的重要内容 闭环供应链协调问题是近几年来闭环供应链管理中一个备受关注的热点课 题，根据相关研究，我们知道闭环供应链的协调可分为契约协调和信息协调。但 是，有关闭环供应链契约协调方面的研究在我国起步比较晚，所以研究不是很透 彻，也不是很深入。大多集中在无风险环境下，通过设计协调契约来使供应链达 到协调。而现实中，闭环供应链上是充满各种风险的，是置身于风险环境下的。 在本文中，以更接近现实情况的三级闭环供应链为研究对象，

36、考虑 Downside-risk 测度下三级闭环供应链通过契约实现协调的问题，对于充实和丰富闭环供应链协 调理论系统和构建协调契约模型都有着重要的理论意义。 (2) 本文可为闭环供应链及其节点企业之间的协调决策提供理论依据和实 践指导 本文从国内外相关文献阅读及对国内实施闭环供应链的企业管理实践的调 研出发，分析闭环供应链协调问题的产生原因，并站在协调主体的角度，有针对 性地在无风险和有风险两种条件下，研究闭环供应链的契约协调机制。例如，我 们针对电子产品行业的特点，引入废旧产品的回收率，研究了无风险条件下三级 闭环供应链通过设计收益共享契约来实现 协调的问题；风险环境下，且供应链中 有一方为

37、风险规避时，基于Downside-risk测度度量规避方对风险规避程度的前 提，三级闭环供应链在收益共享契约和风险共享契约的双重作用下实现完美协 调。虽然，设计的数学模型基于一定的假设条件，与现实稍有出入，但是通过数 值仿真得出的结论仍然可以为电子行业企业的闭环供应链管理决策提供理论依 据和实际指导，具有一定的实践意义。 1.3国内外研究综述 目前，国内外学者从多个不同的角度切入，对闭环供应链管理的诸多问题进 行了研究，总结起来可分为以下几个方面：逆向物流和回收与 重新利用、闭环供 应链结构设计、闭环供应链运作、闭环供应链协调和闭环供应链的不确定性研究 9 闭环供应链从组成结构上可分为正向供应

38、链和逆向供应链。在正向供应链 中，由于信息不对称，供应链下游微小的市场需求波动，会被逐级放大，从而导 致上游制造商生产计划的极大不确定性。同样，在逆向供应链中也是如此。下游 回收的废旧产品的供应在时间、数量和质量上，具有更大的不确定性，其价值和 用途也只有在对回收品拆卸和检测之后才能确定，这种不确定性也会放大，造成 4 71994-2018 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http:/ 中南人学硕 :丨 .“ 学位论文 第一章绪论 企业很大的经济损失，影响企业的经济效益。为了弱化这

39、些不确定性的效应，保 证闭环供应链的有效实施、运行，就要对闭环供应链进行协调。在协调过程中主 要有契约协调和信息协调两种方式 1()。 本文研究的是风险环境下闭环供应链的契约协调问题，故将从无风险环境下 闭环供应链的协调和风险环境下闭环供应链的协调两个方面来对文献进行总结。 1.3.1无风险环境下闭环供应链契约协调研究综述 针对无风险环境下闭环供应链契约协调问题，外国学者的研究成果相对来说 比我国要多，且也比较成熟。根据 Cachon对契约协调供应链的定义 ： 若供应链 系统能够通过某种契约使得其最优决策行为达到各参与成员的一个纳什均衡，那 么该契约被认为能够使该供应链达到协调。 并将协调契约

40、分为批发价契约 (Wholesale price contract)、退货契约 /回购契约 (buy-back or Return Contract)、 收入共享契约 (Revenue Sharing Contract)、 数量柔性契约 (Quantity Flexibility Contract)、 销售回扣契约 （ Sales-rebate contract)五种 11。 (1) 批发价格契 约 (Wholesale price contract)。 批发价格契约是一种产品批发 价占主导的契约，销售商根据市场需求和批发价格确定自己的订购量，供应商根 据订购量确定生产计划、组织生产，因此批发价格为常数。 Bresnahan、 Reissl研 究了确定性需求下的批发价格契约，发现要使契约起到协调供应链的效果，则制 造商制定的批发价格一定要等于自身的边际成本 12。在此基础上，有学者对批 发价格契约进行了升华，研究了出了基于批发价格契约的更复杂的契约，比如数 量折扣契约。在数量折扣契约中，产品的批发价是由订货量决定的，供应链各成 员之间的协作是通过批发价格的调整来实现的。 Monhahan最先将数量折扣作为 供应链的协作手段，在其数量折