具有質(zhì)量競爭的供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)均衡研究

馬宏宇，胡勁松，趙光麗，孫瑜利

（青島大學(xué)，山東 青島266071）

0 引言

隨著收入的增長，生活品質(zhì)的提高，人們對消費品質(zhì)量的要求越來越高，因此質(zhì)量戰(zhàn)略已成為現(xiàn)今企業(yè)獲得市場份額的利器。如何科學(xué)地制定質(zhì)量戰(zhàn)略逐步引起企業(yè)界和學(xué)術(shù)界的關(guān)注，并成為當今管理領(lǐng)域的研究熱點。

目前，眾多學(xué)者已將消費者的產(chǎn)品質(zhì)量偏好和制造商的產(chǎn)品質(zhì)量成本因素納入到生產(chǎn)經(jīng)營決策中。其中，Mussa等（1978）考慮消費者質(zhì)量偏好的效用函數(shù)，分析了壟斷廠商的質(zhì)量和價格決策問題；Gabszewicz等（1979）針對消費者質(zhì)量偏好相同收入不同情形，研究了寡頭廠商的價格和質(zhì)量決策問題。Shaked等（1983）進一步考慮消費者質(zhì)量偏好不同的情形發(fā)展了Gabszewicz等（1979）模型。上述研究主要側(cè)重于從消費者需求方面來分析，在產(chǎn)品制造方面，Banker等（1998）通過構(gòu)造考慮質(zhì)量的成本函數(shù)，研究了質(zhì)量水平的均衡問題；Chambers等（2006）探討了質(zhì)量相關(guān)的可變生產(chǎn)成本函數(shù)對價格和質(zhì)量均衡的影響。

另外，從供應(yīng)鏈角度亦開展了質(zhì)量競爭問題的研究。其中，Villas-Boas（1998）針對制造商處于不同質(zhì)量水平的產(chǎn)品設(shè)計問題展開了研究；Xu（2009）重點研究了制造商在不同分銷渠道中的質(zhì)量和價格決策問題；魯其輝等（2009）研究了兩條供應(yīng)鏈中制造商的質(zhì)量和價格競爭問題；Xie等（2011）考慮了價格相同質(zhì)量不同的產(chǎn)品競爭情形，并得出了供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)選擇及提高質(zhì)量的策略；Xu等（2012）建立了兩條具有價格和質(zhì)量競爭的供應(yīng)鏈均衡模型，并考慮了質(zhì)量競爭供應(yīng)鏈的協(xié)調(diào)問題。

上述文獻的質(zhì)量競爭研究均屬于單個企業(yè)和供應(yīng)鏈情形。事實上，當今經(jīng)濟活動的主要形式是具有層次結(jié)構(gòu)的復(fù)雜供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)。自從Nagurney（2002）進行供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)均衡研究以來，眾學(xué)者從隨機需求、模糊需求、雙渠道以及多產(chǎn)品等多個角度對供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)進行拓展（Dong等，2004；胡勁松等，2012；Nagurney等，2005；張鐵柱等，2005）。但上述文獻均未涉及質(zhì)量競爭問題，據(jù)我們所掌握資料，有關(guān)質(zhì)量競爭的問題僅有文獻Nagurney等（2012）涉及，但其未考慮質(zhì)量標準，僅是針對由廠商和需求市場組成的兩層供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，研究了具有運輸成本、產(chǎn)品差異和質(zhì)量競爭的寡頭競爭問題。實際上，具有零售商層的三層供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是普遍存在的。再者，由于行業(yè)質(zhì)量標準是保證消費者利益和生產(chǎn)運營協(xié)調(diào)運行的必要條件，故制造商生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量必須達到行業(yè)質(zhì)量標準的限制。鑒于此，本文擬對由供應(yīng)市場、零售市場和需求市場構(gòu)成的三層供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)，研究質(zhì)量競爭問題，同時引入行業(yè)質(zhì)量標準，探索不同的質(zhì)量標準、質(zhì)量成本系數(shù)對網(wǎng)絡(luò)均衡的影響，以期為行業(yè)質(zhì)量標準制定部門和質(zhì)量競爭企業(yè)提供有益的啟示。

圖1 供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

1 供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)均衡模型

本文考慮如圖1所示的三層供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。其中，頂層為供應(yīng)市場，由m個相互競爭的制造商組成，制造商以非合作方式生產(chǎn)具有差異且可替代的同類產(chǎn)品；中間層為零售市場，由n個相互競爭的零售商組成；底層為o個需求市場；層間連線表示交易。

1.1 供應(yīng)市場均衡

那么，對于追求利潤最大化的制造商i而言，其最優(yōu)行為可描述為下述規(guī)劃。

顯然，模型（1）為凸規(guī)劃，因此其最優(yōu)產(chǎn)品交易量和最優(yōu)產(chǎn)品質(zhì)量可等價地表述為如下變分不等式。即確定使其滿足：

式中，λi∈R+為對應(yīng)于質(zhì)量標準約束乘子。

教師對課堂管理寬松，缺乏互動交流 學(xué)生上課使用手機現(xiàn)象普遍，教師會提出口頭警告，但有部分教師放任其自由發(fā)展，不會對學(xué)生課堂使用手機做出硬性要求，不影響正常教學(xué)秩序即可，選擇性忽略上課使用手機的學(xué)生。教師是課堂教學(xué)的組織者和管理者，有對學(xué)生上課使用手機進行制止的權(quán)利。學(xué)生在相對寬松的課堂管理下，不會去提前預(yù)習，也深知教師并不會刻意去提問，所以不愿與教師、同學(xué)進行互動交流，久而久之，上課使用手機與教師課堂管理態(tài)度產(chǎn)生關(guān)系。

由于供應(yīng)市場中各制造商以非合作方式進行生產(chǎn)，因此供應(yīng)市場的均衡為下述變分不等式問題的解。即確定使其滿足：制造商i與

1.2 零售市場均衡

零售市場處于供應(yīng)市場和需求市場間，制造商生產(chǎn)的產(chǎn)品經(jīng)零售市場中的零售商，以滿足需求市場中的需求。記售商j將制造商i的產(chǎn)品提供給需求市場k的非負交易量，dijk為需求市場k對零售商j提供的制造商i的產(chǎn)品需求量。需要指出的是：均衡時，顯然有為方便表述，零售市場與需求市場間的產(chǎn)品交易量記為列向量需求市場對零售市場的產(chǎn)品需求量記為列向需求市場k對零售商j提供的制造商i的產(chǎn)品的需求價格。為體現(xiàn)需求市場間的競爭以及產(chǎn)品質(zhì)量對產(chǎn)品需求價格的影響，假需求市場中所有產(chǎn)品需求量d的函數(shù)，考慮到求價格函數(shù)亦可表示并假定的線性函數(shù)，記零售商j處的產(chǎn)品展示費用函數(shù)為并假設(shè)為訂購量向二次連續(xù)可微凸函數(shù)。

那么，就零售商j而言，其利潤最大模型為：

由于模型（4）為凸規(guī)劃，因此其最優(yōu)訂購量和最優(yōu)銷售量可等價地表述為如下變分不等式。即確定使其滿足：

式中，μij∈R+為對應(yīng)于購銷不等式約束

由于零售市場中零售商間以非合作方式競爭，因此零售市場的均衡條件為下述變分不等式問題的解。即確定使其滿足：

1.3 供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)均衡及其算法

供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)均衡只有供應(yīng)市場和零售市場的均衡同時滿足時，才能實現(xiàn)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)均衡。因此，供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)均衡是供應(yīng)市場均衡（3）和零售市場均衡（6），為此可得供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)均衡應(yīng)滿足的條件。

定理 供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)均衡時，供應(yīng)市場和零售市場間的均衡交易量零售市場和需求市場間的均衡交易量以及供應(yīng)市場中制造商的均衡質(zhì)量水平如下變分不等式問題的解。即確使其滿足：

由于變分不等式問題（7）的可行域為非負象限，因此利用投影算法（Korpelevich,1977）可獲得供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的均衡解。值得指出的是，由于本文在構(gòu)建供應(yīng)市場和零售市場的均衡時，利用了Lagrange對偶理論，因此在獲得供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的均衡解的同時，也給出了質(zhì)量標準約束和購銷約束的最優(yōu)Lagrange乘子值。

2 數(shù)值算例

為說明模型的有效性，本節(jié)以2個制造商、2個零售商以及2個需求市場組成的三層供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)模型進行數(shù)值分析。為計算簡便，不考慮量綱。假定產(chǎn)品的行業(yè)質(zhì)量標準q=1。設(shè)制造商i的成本函數(shù)fi，制造商i與零售商j間的交易成本函數(shù)cij和交易價格函數(shù)分別為：

利用投影算法進行計算，其供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)均衡結(jié)果示于表1中。為了分析質(zhì)量標準對網(wǎng)絡(luò)均衡的影響，表1中亦給出了不同行業(yè)質(zhì)量標準下的計算結(jié)果。

表1結(jié)果表明：當質(zhì)量標準較低時，制造商存在一個高于質(zhì)量標準的均衡質(zhì)量水平，即當=1時，qi=1.5083。當行業(yè)質(zhì)量標準超過該均衡質(zhì)量水平，隨著行業(yè)質(zhì)量標準的提高，制造商利潤會降低，而零售商利潤會增加。這是由于過高的產(chǎn)品質(zhì)量標準，致使制造商的成本以及制造商與零售商的交易價格提高，但收益的增加不能彌補成本的升高，使制造商利潤降低。雖然零售商以較高的交易價格訂購產(chǎn)品，使其成本增加，但由于高質(zhì)量產(chǎn)品的銷售價格較高，零售商將獲得更高的收益，因此零售商利潤會增加。另外，隨著行業(yè)質(zhì)量標準的增加，供應(yīng)鏈總利潤呈現(xiàn)出先增后減規(guī)律。因此從供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)整體來看，行業(yè)質(zhì)量標準應(yīng)當適當，不能定得過高。

表2結(jié)果表明：具有質(zhì)量成本優(yōu)勢的制造商，其產(chǎn)品的均衡質(zhì)量水平相對較高，而具有質(zhì)量成本劣勢的制造商，其產(chǎn)品的均衡質(zhì)量水平相對較低。這是因為具有質(zhì)量成本優(yōu)勢的制造商，能夠以低成本提供高質(zhì)量的產(chǎn)品，且以高價格出售給零售商，并以高價格在需求市場銷售，所以提高產(chǎn)品質(zhì)量能獲得較高利潤。而具有質(zhì)量成本劣勢的制造商，要想生產(chǎn)高質(zhì)量的產(chǎn)品則需投入更高成本，雖然高質(zhì)量產(chǎn)品以高價格進行銷售，但是較高的收益小于更高的成本，故具有質(zhì)量成本劣勢的制造商提高質(zhì)量只會降低其利潤。因此，具有質(zhì)量成本劣勢的制造商采取降低質(zhì)量以增加質(zhì)量差異Δq的競爭策略來獲得較多利潤。這就解釋了同一市場中不同價格的差異產(chǎn)品均能占有一定的市場份額的原因。

表1 不同質(zhì)量標準下的供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)均衡

表1 不同質(zhì)量標準下的供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)均衡

?

表2 制造商2的質(zhì)量成本系數(shù)γ2不同對網(wǎng)絡(luò)均衡的影響

3 結(jié)束語

本文研究了具有質(zhì)量標準的三層供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)寡頭競爭均衡問題。利用Lagrange對偶和變分不等式理論，刻畫了每層以及整個網(wǎng)絡(luò)的均衡條件。數(shù)值計算討論了質(zhì)量標準及質(zhì)量成本系數(shù)對網(wǎng)絡(luò)均衡的影響。結(jié)果表明：當質(zhì)量標準較低時，制造商存在一個高于質(zhì)量標準的均衡質(zhì)量水平；當行業(yè)質(zhì)量標準超過該均衡質(zhì)量水平，隨著行業(yè)質(zhì)量標準的提高，制造商利潤會降低，而零售商利潤會增加；另外，隨著行業(yè)質(zhì)量標準的增加，供應(yīng)鏈總利潤呈現(xiàn)出先增后減規(guī)律，因此從供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)整體來看，行業(yè)質(zhì)量標準應(yīng)當適當，不能定得過高。對質(zhì)量成本系數(shù)的數(shù)據(jù)計算表明：具有成本優(yōu)勢的制造商，會提高均衡質(zhì)量水平，而具有成本劣勢的制造商會降低均衡質(zhì)量水平，通過增加產(chǎn)品質(zhì)量差異以增加利潤。

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