随着经济的生长和人们对食品宁静问题的重视,以及相关政策规则的推动,食品冷链物流获得迅速生长 。冷链物流除了具有一般物流的特点外,还具有自身的特色,好比对冷藏技术和时间的要求严格;建设投资大,技术庞大;要求冷链各环节具有更高的组织协调性等 。由于相关基础设施薄弱、市场化水平较低、缺乏上下游的整体计划和整合等影响因素,冷链物流在我国的生长尚处于起步阶段 。
在冷链物流的运作历程中,选择合适的物流模式是一个要害问题 。在现有研究中,冷链物流模式主要有企业自营模式、物流联盟模式、第三方物流模式等 。其中第三方物流模式具有专业化和集约化的特点,可以为企业节约本钱,并提高物流效率,代表了冷链物流的生长趋势[1,2] 。在企业实践中,第三方冷链物流模式已有乐成案例,如麦当劳,其冷链物流完全外包给第三方物流企业,即夏晖物流公司 。夏晖公司是麦当劳的全球物流效劳提供商,为麦当劳提供全面的物流效劳 。夏晖公司为了满足麦当劳冷链物流的特殊要求,投资建立了多温度食品物流中心,配有冷冻生存设备及冷链运输设施,保质保量的向麦当劳运送冷链货物 。
由于冷链物流的特点,关于仓储及运输车辆有较高的要求,使冷链物流的本钱远高于普通物流 。第三方物流企业担负冷链物流效劳,投资本钱高,并且接纳期较长 。如何激励第三方物流企业提高效劳水平、协调客户企业和第三方物流企业之间的利益冲突是亟待解决的问题 。
关于第三方物流的协调问题,现有文献已有一定的研究 。Lim(2000)[3]运用博弈论中的显示性原理研究了当第三方物流效劳提供商的质量和本钱是私人信息时,客户企业如何设计条约激励第三方物流效劳提供商讲真话 。Chen et. al. (2001)[4]研究了在随机仓储需求下,客户企业和第三方物流企业的仓储条约决策问题 。曹玉贵(2007)[5]运用委托署理理论, 剖析了非对称信息下第三方物流的最优激励问题 。但斌等 (2007)[6]运用动态博弈模型设计了一种共享节约条约,从而抵达激励双方配合努力降低本钱的目的 。吴庆、但斌(2008)[7]针对物流效劳水平影响市场需求的情形,设计了一种收入共享和本钱共担的组合式条约,既可以协调第三方物流效劳提供商的效劳水平决策,又可以协调客户企业的库存决策,并能实现双方的共赢 。
关于冷链的第三方物流协调问题,现有文献关注较少 。吴庆、但斌(2009)[8]针对一类低值易逝品,当第三方物流的效劳价格对客户企业的库存决策有影响时,设计了一种收入共享条约,实现系统利润的最优及双方共赢 。该文假定产品在销售季节末有一定的残值,同时未考虑变质率 。
本文在现有研究的基础上,考虑一个客户企业和一个第三方物流效劳提供商组成的食品冷链系统,产品有一定的变质率,变质后无残值,构建模型划分探讨集中决策和疏散决策情形下的最优存货量决策和最优利润,并进一步设计收益共享条约,对冷链系统进行协调 。最后,通过算例对模型的有效性进行验证 。
考虑一个客户企业和一个第三方物流效劳提供商(Third Party Logistics Service Providers,TPLSP)组成的冷链系统 �？突笠稻赘�,产品变质率为常数λ,且0≤λ<1,产品变质后残值为零 。产品的市场需求率为常数D,市场价格为pm,生产准备本钱为Am,单位产品制造本钱为cm,单位产品单位时间的存储本钱为h 。
TPLSP承�？突笠档睦淞次锪餍Ю�,相比普通物流效劳,冷链物流效劳需较高的本钱投入 。假设TPLSP的本钱组成包括牢固本钱和变换本钱,牢固本钱为TPLSP的前期投入, 为一牢固值,记为cf,变换本钱和物流效劳数量有关,单位产品变换本钱为cv,则TPLSP的总本钱为:cl=cf+cvQ 。TPLSP向客户企业收取的单位产品物流效劳用度为pl 。
客户企业和TPLSP都是理性的,且看待危害态度都是中性的 。
在一个存货周期(0,T)时间段内,客户企业库存量I(t)变革的微分方程为:
解此微分方程,并利用界限条件I(T)=0,得:
由I(0)=Q,则每个存货周期的存货量Q为:
存货量Q和存货周期T保存确定的对应关系,本文以存货量作为决策变量 。
由于指数函数盘算庞大,可以对式(3)进行近似 。关于指数函数的近似,Padé迫近较Taylor展开精确,其结果较接近真实值,在现有研究中应用较多,如王圣东等(2010)[9] 。本文利用Padé迫近对式(3)近似,可知:
则式(3)简化为:
在集中决策情形下,整条冷链系统在一个存货周期的平均利润为:
将式(2)和式(4)代入并化简,得:
相应的供应链整体最优利润为:
当双方各自独立决策时,遵从以TPLSP为主导的Stackelberg博弈,即TPLSP处于主导职位,客户企业处于隶属职位 。TPLSP首先确定单位产品的物流效劳价格pl,客户企业随后凭据给定的物流效劳价格确定其最优存货量 。
3.2.1客户企业的最优决策 �？突笠翟谝桓龃婊踔芷谀诘牡ノ皇奔渥鼙厩ㄉ急副厩⑸圃毂厩⒖獯娉钟斜厩⑽锪餍Ю捅厩� 。
客户企业在一个存货周期内单位时间平均利润为:
将式(2)和式(4)代入,并化简得:
由于
所以客户企业独立决策时保存利润最大化的唯一最优存货量Q*,使得
相应的客户企业最优利润为:
3.2.2 TPLSP的最优决策 。TPLSP在一个存货周期内单位时间平均利润为:
将式(4)和式(7)代入并化简,得TPLSP的最优利润为:
容易验证:Q*m< Q*SC,且π* m+ π* l< π* SC,即疏散决策时的存货量小于集中决策时的存货量,疏散决策时客户企业和TPLSP的利润之和小于集中决策时整个供应链的利润 。由于TPLSP追求自身利益最大化,导致单位产品物流效劳价格高于其物流本钱,造成客户企业本钱上升,从而客户企业的最优存货量低于集中决策模式下的最优存货量,并使利润减少 。通过供应链的协调可以解决上述利益冲突,提高最优存货量和整体利润 。
关于供应链的协调,可以接纳回购、收益共享、数量弹性、数量折扣等方法(Cachon,2003)[10] 。本文针对冷链物流的特点,选择收益共享契约对供应链进行协调 。收益共享契约是协调供应链的有效要领,通过对一定比例销售收入的重新分派,可以起到协和谐优化供应链的目的(Wang et al.,2004[11]; Cachon,Lariviere,2005[12]) 。
在收益共享契约下,TPLSP以一定比例δ降低单位产品物流效劳价格,即单位产品物流效劳价格降为δpl;同时,客户企业将销售收入的一定比例(1-φ)转移支付给TPLSP,其中0< δ<1,0<φ<1 。在此情形下,客户企业的单位时间平均利润为:
最优存货量为:
此时,客户企业单位时间最优利润为:
TPLSP的单位时间利润为:
将最优存货量代入,获得TPLSP单位时间的最优利润为:
此时,整个冷链系统的最优利润为:
从上述结果可以看出,经过收益共享条约的协调,相比疏散决策,最优存货量增加,供应链整体利润也相应增加 。
客户企业和TPLSP通过收益共享契约,确定比例φ和δ, 将双方收入重新分派,使得双方利润均不低于疏散决策时的情形,从而抵达供应链协调的目的 。
模型参数设定如下:需求率D=2 000/天,产品变质率λ= 0.1 �？突笠档ノ徊肥谐〖鄹裎猵m=25,生产准备本钱为Am=200,单位产品制造本钱cm=12,单位产品单位时间的存储本钱为h=0.5 。TPLSP的牢固本钱cf=600,单位产品变换本钱cv=2,向客户企业收取的单位产品物流效劳用度为pl=6 。
通过求解,获得集中决策时的最优存货量为998,供应链整体利润为19 499,最优存货周期为0.487天 。疏散决策时的最优存货量为590,最优存货周期为0.291天,客户企业的利润为12 643,TPLSP的利润为6 053,二者利润之和为18 697,与集中决策相比,利润损失为802 。
在收益共享条约下,通过调解比例参数δ和φ,对供应链进行协调 。表1是φ=0.8时,δ的变革对最优解的影响 �？梢钥闯�,δ取差别值时,最优存货量均大于疏散决策时的最优存货量,供应链整体利润均大于疏散决策时的整体利润 。随着δ从0.1到0.9逐渐增大,客户企业的利润逐渐减小,TPLSP的利润逐渐增大,当δ=0.2时,客户企业的利润为12 693,TPLSP的利润为6 534,均大于二者疏散决策时各自的利润,从而实现了供应链的协调 。
由于食品冷链物流投资大、本钱高等特点,如何协调第三方物流效劳提供商提供优质的物流效劳是亟待解决的问题 。本文针对客户企业和第三方物流效劳提供商组成的食品冷链系统,结合冷链系统的特点,构建模型划分探讨了集中决策和疏散决策情形下的最优存货量决策和最优利润,并进一步设计一种收益共享条约,通过调解收入分派比例和物流价格降低比例,使最优存货量提高,并使双方利润均不低于疏散决策时的利润,从而抵达冷链系统协调的目的 。
在上述研究基础上,对模型假设进一步松开,如需求率随机变革、考虑双方看待危害的差别态度等问题时,整个冷链系统如何协调优化是进一步研究的偏向 。
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