供應不確定情境下制造商企業采購策略選擇

梁力軍，袁苗苗，孫玉璇

（北京信息科技大學 信息管理學院，北京 100192）

0 引言

經濟全球化推動了國際生產分工進一步細化，生產工序被分配到世界范圍內不同的國家和地區，形成了全球價值鏈，促進了世界各地經濟共同發展。但因政策因素、自然災害因素和計算機病毒等引起的供應中斷風險事件時有發生，給節點企業、全球價值鏈和社會均帶來了巨大的損失，制造業遭受的損失尤為嚴重。根據Emmelhainz，等[1]的調查顯示，在眾多行業中，制造商企業行業因供應不當造成缺貨而流失的客戶數值達到50%以上。近年來，在供應鏈全球化背景下，中國部分企業未能事先充分考慮供應中的不確定性因素，從而被卷入供應中斷的風暴中，如2018年美國對中興通訊實行芯片出口禁令，使得中興通訊面臨著生存危機。再如2019年美國制裁華為芯片，短時間內華為企業在國際業務上損失超過100億美元[2]。事件發生后，華為的解決方式是與國內芯片供應商企業海思進行合作，而中興通訊則被迫接受美國開出的巨額罰款，從而來保證供應鏈的正常運轉[3]?？梢?，供應鏈條上的供應中斷問題對企業影響重大。這些現實教訓也讓供應鏈業界及研究學者開始重視不確定條件下商品供應的管理與決策，探究應對供應中斷風險的有效機制。

供應中斷是供應鏈風險的一種重要表現形式，通常指由于自然災害或者人為事件導致供應商企業在一定時間內無法繼續滿足制造商企業經營活動的最低要求。在物資由生產流通企業經生產加工、倉儲配送等諸多環節最終到顧客手中的這一過程中，供應中斷可能會發生在企業供應鏈體系中的各個環節。由于制造商企業在供應不確定條件下受到的影響最大，本文主要探究供應不確定條件下一、二級供應商企業的供應行為，以及多種現實因素影響下制造商企業的采購行為，并以制造商企業最大的期望利潤為目標，解決不同供應中斷風險概率下制造商企業采購應對策略的選擇問題。

1 文獻綜述

1.1 供應不確定條件下的相關研究

國外學者Shao，等[4]針對供應不確定條件下新能源汽車行業的鋰供應鏈彈性展開評估，建立以供應中斷為模型場景的仿真模型，通過驗證得出短期供應中斷風險條件下的彈性優于長期中斷風險條件下的結論。Lin，等[5]則界定了在供應不確定性下上游制造商企業的有效生產成本量化對渠道結構均衡的影響，以證明合作供應鏈渠道結構的均衡。國內學者陸芬[6]將供應不確定的影響因素歸因于供應商企業的產出及成本的不確定，并認為供應不確定將導致制造商企業生產計劃的變更、成本的改變以及服務質量的下降等不良后果。陳利華，等[7]，張劍，等[8]建立相關零售商庫存模型，重點引入了供應鏈中供應和需求的不確定性，并在制造商企業最大期望利潤條件下試圖解決零售商的最優庫存問題。楊浩雄，等[9]在二級農產品供應鏈產出不確定情況下，對資金約束型農戶在分散決策下的農產品訂購和投產量進行了融資策略分析，得出銷售商的期望收益會隨著農戶自有資金的增加而減少的結論。

另外，學界對供應不確定性條件下可能的結果還進行了進一步深入研究，并認為供應中斷是其主要表現，往往具有多樣性、復雜性、不可控性、客觀性以及階段性等特點[10]。如姜楠[11]以電商供應鏈為研究對象，分析了突發事件導致供應中斷條件下的風險管理，認為供應中斷具有復雜性、動態性和交叉性等特征。馬思靜[12]將供應中斷描述為由于延遲、不可用或其他形式的干擾而可能導致的任何形式的原材料供應中斷。陶俐言，等[13]還將供應中斷情境分為完全中斷和部分中斷，并以中斷概率大小表示完全中斷和部分中斷的嚴重性程度，進而分析供應中斷對企業績效的影響。相關研究已開始著重于供應中斷的內外致因及中斷程度對企業績效產生的影響。

1.2 供應不確定條件下制造商企業采購策略研究

面對不確定條件下不同程度的供應中斷風險，如何科學合理的作出采購選擇對于制造商企業而言具有著重要價值。國內外學界、物流界紛紛對此展開了相關研究。

如國外學者Berger，等[14]使用決策樹模型對供應不確定狀況下制造商企業的采購策略進行了深入研究，得出中斷風險概率較低時雙源供應模式相比單源供應模式更優的結論。Burke，等[15]，Li，等[16]對制造商企業存在后備供應商企業的情況進行研究，分析不同程度的供應中斷風險下單源采購與多源采購策略的選擇問題。國內學者陳崇萍，等[17]基于海外供應價格可變的情況，研究了供應價格和供應中斷風險承擔因子對于制造商企業最優訂貨量的影響；李偉琛[18]，曹文彬，等[19]建立了政府補貼、碳稅政策以及雙寡頭制造商企業和供應商企業的博弈模型，比較分析了無供應中斷風險和存在供應中斷風險兩種情形下相關政策對制造商企業采購策略的影響，最終得出存在中斷與不存在中斷時制造商企業采購策略的影響因素，并證實了雙源采購策略的效果要優于單源采購。另外，陳崇萍，等[20]研究了制造商企業利用自有資金對存在供應缺陷的雙源采購模式下產品競爭力較弱的供應商企業進行了缺陷改善后的采購決策。符正平，等[21]以華為公司為典型案例，從備選技術和備選供應商企業入手，提出用“內外雙供應鏈”的管控方式來應對全球供應的不確定性。

綜上所述，相關研究考慮了市場波動、成本價格、政府政策、資金供給等因素對制造商企業產生的影響，但多集中于市場價格變動分析和最優訂貨量的計算，而較少考慮供應商企業面對供應鏈條復雜因素下的選擇動因和選擇策略問題，對如何作出科學決策并使期望利潤達到最優方面的研究也相對較少。

2 供應不確定條件下采購策略選擇研究

本文將構建供應不確定條件下制造商企業的單源與雙源采購策略模型，在充分考慮期初庫存、供應產品合格率以及具有價格彈性的市場需求下，探究潛在供應中斷風險對制造商企業決策產生的影響。本文將與制造商企業關聯度最緊密的一、二級供應商企業作為研究對象來進行深入研究。通過計算不同采購策略模型下供應商企業的利潤函數，開展算例分析和模型中所涉及參數的靈敏度分析，最終為制造商企業的采購決策提供參考。

2.1 單源與雙源采購情形分析

基于相關研究成果，本文首先研究單源采購下分別面向一、二層級的兩種采購模式，其次繼續研究制造商企業的雙源采購模式，即制造商企業同時面向一、二級供應商企業共同采購，其中一級供應商企業具有中斷風險，但供應價格較低；二級供應商企業具有相對穩定性，認定其能夠隨時提供滿足市場需求的供應量，且在一級供應商企業發生中斷風險時，能夠快速給予補充供應，但成本價格相對較高。

需要指出的是，制造商企業在選擇雙供應商企業合作過程中，若發生一級供應商企業供應中斷現象，產品的供應短缺將引起市場需求的變化，制造商企業將與一級供應商企業的訂單轉向二級供應商企業合作，二級供應商企業把握市場機遇，為提升自身效益將提高附加訂單量的供應價格。在眾多不確定因素下，制造商企業需要權衡供應風險和企業利潤對采購策略進行選擇。

2.2 單源與混合雙源采購策略選擇決策模型構建

（1）采購策略模型參數設定。本文依據采購策略模型設定了相關參數，具體見表1。

表1 采購策略模型參數

表2 不同供應條件下的市場需求量、采購量

（2）模型假設。為合理構建數學模型，本文特作出如下假設：

假設1：制造商企業在選擇合作企業時將以自身低成本為基本預期，一級供應商企業作為主供應商企業提供的供應價格低于二級供應商企業。

假設2：一級供應商企業的供應價格會隨訂單量的減少而提高，即單源采購策略下一級供應商的供應價格低于雙源采購策略下一級供應商的供應價格，即。

假設3：若一級供應商企業發生供應中斷，制造商企業訂單量將轉為二級供應商企業預加訂單，且預加訂單的價格高于一級供應商企業供應正常時二級供應商企業提供的價格，即。

假設4：假設供應商企業無供應能力限制，一級供應商企業若發生中斷，即喪失全部供應能力。

假設5：產品市場需求具有價格敏感性，將隨著供應價格、市場規模的變化而產生變動，即存在D=DO-KC，當存在不同采購價格（供應價格）時，C取其均值。

假設6：假設一級供應商企業供應產品合格率為100%，二級供應商企業供應產品合格率低于100%。

假設7：一級供應商企業供應中斷會導致產品供應緊張，進而導致市場規模的積極變化，即F=λDO，且λ>0。

（3）模型構建與求解

①單源采購策略。單源采購模式下，令一級供應商企業存在供應中斷的可能性為g，則供應正常的概率為1-g，此時制造商企業可能會面臨兩種采購環境：一種是一級供應商企業供應正常情境，另一種則是一級供應商企業供應中斷情境。單源采購策略下的采購情境如圖1所示。

圖1 單源采購策略下的采購情境

基于一級供應商企業的采購策略時，一級供應商企業供應正常且不存在供應中斷的狀況，此時制造商企業的利潤RN1為:

一級供應商企業供應發生中斷，間接導致市場規模擴大，由假設4可得，一級供應商企業喪失全部供應能力，考慮一級供應商企業僅現有的庫存量并不能滿足全部市場需求，存在缺貨成本S，此時制造商企業利潤RD1為：

因此，制造商企業的期望利潤Z1為：

基于二級供應商企業的采購策略時，一級供應商企業供應正常，同樣不存在供應中斷的狀況，該策略下制造商企業的利潤RN2為：

一級供應商企業供應中斷，市場規模擴大，影響市場需求，此時市場需求受到不同價格的共同影響，二級供應商企業對原訂單供應價格保持不變即，由假設3得，對于市場需求變化量的訂單提高供應價格為，此時求得二級制造商企業的利潤RD2為：

此時，制造商企業的期望利潤Z2為：

②雙源采購策略?；谝?、二級供應商企業共同采購策略可知，當制造商企業面向一、二級供應商企業共同采購時，需要考慮一、二級供應商企業供應比例，即供應比例X的取值，同時也要考慮一級供應商企業供應穩定的情況。本文主要考慮一級供應商企業的供應正常和供應中斷兩種情境，此時市場需求由假設5可得。

一級供應商企業供應發生中斷，由假設4可知，此時一級供應商企業喪失全部供應能力，原一級供應商企業的訂單轉向二級供應商企業，二級供應商企業同樣保持原有訂單的供應價格不變，由假設3可得對于變動的訂單（包括由一級供應商企業轉向二級供應商企業的訂單和因價格變動導致市場需求增加的訂單）提高價格為，此時制造商企業的利潤為：

此時，制造商企業的期望利潤Z3為：

通過以上針對期望利潤的預測計算，可比較得出制造商企業選擇最優采購策略時的供應中斷概率范圍，并可以預測作出采購策略的選擇。

2.3 算例分析

對單、雙源采購模型進行驗證分析，對模型中各參數進行設置，對比不同采購策略下的制造商企業期望利潤，指導制造商企業面對不同風險概率作出采購策略選擇，并對模型中供應中斷概率g、供應比例X等進行靈敏度分析。其中，模型參數的設置主要參考文獻[22]，考慮了市場需求的價格彈性以及供應中斷對市場需求的影響，在其研究數值的基礎上進行了適度調整，后續制造商企業在運行該模型時，按照實際監測數值代入即可。模型各參數設置見表3。

表3 模型各參數值設置

（1）采購策略選擇決策臨界值。采購策略選擇決策的臨界值如圖2所示。

圖2 不同供應中斷概率條件下制造商企業的期望利潤

圖2 表示在表3參數設置條件下制造商企業面對不同的采購策略所能獲得的期望利潤，縱坐標表示制造商企業的期望利潤，橫坐標表示一級供應商企業供應中斷的概率。同時，圖2表示在一級供應商企業不同供應中斷概率下，制造商企業在單源策略和雙源策略采購模式下對應的期望利潤。臨界值g1為供應中斷概率，制造商企業可以根據以往經驗和歷史數據作為參考，依據企業內部對于供應中斷風險概率的預測，作出有利于企業的最優采購策略決策。當中斷概率g＜g1時，選擇一級供應商企業作為單源采購供應商企業，此時作出的采購策略決策能產生最大的期望利潤；當中斷概率g>g1時，選擇一級供應商企業作為主供應商企業，二級供應商企業作為備用供應商企業的雙源采購策略，此時制造商企業獲得的期望利潤最大。

由圖2可知，隨著一級供應商企業供應中斷概率的增大，制造商企業對單源采購下一級供應商企業的采購依賴性也將越來越低，二級供應商企業因為采購價格、合格率等參數設置的影響，在此算例中并不占據優勢，但制造商企業可以根據企業真實數據及有根據的預測數據進行模型參數設置，可見該模型對制造商企業作出采購決策具有現實指導意義。

（2）關于供應中斷概率g及供應比例X的靈敏度分析。本文對雙源采購模式下參數g、X對制造商企業期望利潤的影響進行分析。研究中，對雙源采購模式中二級供應商企業的占比采取不同取值進行敏捷度分析，即供應比例X以0.1為占比起點，設置0.1的步長取到0.9；一級供應商企業的供應中斷概率以0.1的步長從0.1取至0.7；其余模型中參數的設置見表3。運行結果如圖3所示。

圖3 基于g，X 的靈敏度分析

依據圖3中運行的結果顯示，隨著一級供應商企業供應中斷可能性的增加，制造商企業期望利潤隨著二級供應商企業訂單量占比的增加，期望利潤越來越低，期望利潤的變化速率也隨著一級供應商企業供應中斷概率的增加而加快。依據相關假設，制造商企業決策者應盡量將采購訂單全部交給一級供應商企業，并依據實際數據或有依據的預測數據進行模型參數的設置，并應以企業利潤最大化為目標來選擇適合制造商企業自身的采購策略。

（3）關于供應品合格率a及供應比例X的靈敏度分析。為了分析二級供應商企業的供應品合格率在不同供應占比情況下對制造商企業期望利潤的影響，市場大環境下，一級供應商企業供應中斷概率一般小于0.5，但為了明顯的看出中斷概率對制造商企業利潤的影響，本文分別選取在一級供應商企業供應中斷概率g=0.3、0.4、0.6 的情況下，二級供應商企業供應比例X以0.1的步長從0.1取到1，二級供應商企業供應產品合格率a以0.1的步長從0.5取到1。其余模型中的參數設置依舊見表3，最終呈現結果見表4。

表4 基于a,X 的靈敏度分析

從表4可以看出，給定中斷概率g，當供應品合格率a＜0.8 時，隨著二級供應商企業供應占比的增大，制造商企業的期望利潤逐漸減少，供應品合格率a ≥0.9 時，隨著供應占比的增大，制造商企業的期望利潤逐漸增加；當供應中斷概率g取不同的數值時，隨著供應概率g的數值變大，制造商企業的期望利潤變小。且不同中斷概率、不同合格率下，制造商企業期望利潤從減少趨勢到增加趨勢，二級供應商企業供應品合格率減小，即制造商企業在不同中斷概率下作出采購決策時，要綜合考量供應品合格率與供應中斷概率之間的關系，最終選擇對自身利益最大的采購策略。

3 結語

本文在眾多學者的研究成果基礎上，引入供應品合格率、期初庫存等多個因子，構建起數學推導模型并得出相關結論：一是在供應中斷環境下存在供應中斷概率這一變量，制造商企業在選擇最優采購策略時應考慮中斷概率、以企業最大利潤為目標，作出對企業發展最有利的采購決策；二是在建立的數學模型中存在期初庫存、中斷風險概率、市場需求變化率等諸多變量，制造商企業要實時對行業市場狀況、供應商企業相關狀況進行監測，以便更新建模中所使用的數據，確保數據的真實性和決策結果的最優化；三是在應對供應不確定條件時，制造商企業首先要有一定的防范意識，充分考慮多種中斷風險影響因素，像企業資金鏈、自然災害、決策不當等引發的供應中斷；再者，企業的決策者要對研究中所涉及的重要參數間的關系有足夠的認識，當涉及的因素發生重大變化時，可以快速作出決策。

由于供應中斷風險下有諸多不確定因素對制造商企業的采購策略產生干擾，且本文涉及的因素較少，不足以模擬制造商企業在實際風險環境中面臨的問題，研究還具有一定的局限性，未考慮二級供應商企業面臨的中斷風險，且在制造商企業的視角研究了產品供應問題，尚未完全考慮供應鏈條上游與下游企業之間的需求中斷問題。因此，后期可以從多視角對制造商企業面臨的風險因素進行深入研究。