摘 要：高新技術(shù)產(chǎn)品供應(yīng)鏈產(chǎn)能設(shè)施投資高、建設(shè)周期長、技術(shù)進步速度快，而高新技術(shù)產(chǎn)品生命周期短，市場需求波動劇烈。高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)普遍采用的長期合作生產(chǎn)模式雖然能夠提高產(chǎn)能協(xié)調(diào)效率，但并不能實現(xiàn)最優(yōu)協(xié)調(diào)。結(jié)合長期合作模式，本文提出了產(chǎn)能成本共擔和協(xié)作收益共享協(xié)調(diào)機制。這兩種機制能自發(fā)實現(xiàn)分散化供應(yīng)鏈的產(chǎn)能最優(yōu)協(xié)調(diào)。最后，分析了需求的不確定性、產(chǎn)能投資成本、技術(shù)進步速度等因素對產(chǎn)能協(xié)調(diào)的影響。

關(guān)鍵詞：高技術(shù)產(chǎn)品；供應(yīng)鏈；產(chǎn)能管理；協(xié)調(diào)

中圖分類號：F274 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5192(2008)03-0069-06

Capacity Coordination Schemas for High-tech Supply Chains

LI Gang，SUN Lin-yan，XU Sheng，LI Jian

(The Management School of Xi’an Jiaotong University，The State Key Lab for Manufacturing Systems Engineering，Xi’an 710049，China)

Abstract：High-tech supply chain is characterized by high capacity cost，rapid innovation and long capacity lead time. While，firms have to surfer short-life-cycle products and volatile demands. Under the make-to-order operation strategy and the stochastic demand，the long-term collaboration schema which is used widely in high-tech industries cannot lead to capacity coordination. In a two-stage high-tech supply chain，the suppliers are conservative to expand to the channel optimal capacity. We investigate how manufacturer can use transfer payment to stimulate the supplier to build the channel optimal capacity. Two collaboration schemas (capacity cost sharing schema，and collaboration overflow sharing schema) are proposed to influence the capacity decision of the supplier in the long-term collaboration. The schemas are Pareto-optimal mechanisms，which allow channel efficiency to be achieved as well as they could improve the profits of all firms and maximize the total profit of the supply chain.

Key words：high-tech products；supply chain；capacity management；coordination

1 引言

高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)(計算機、半導體、生物醫(yī)藥)是資本和技術(shù)密集產(chǎn)業(yè)，其生產(chǎn)設(shè)施投資大、建設(shè)周期長、技術(shù)進步速度快，而其產(chǎn)品生命周期短、需求不確定性程度高。以集成電路產(chǎn)業(yè)為例，一個集成電路圓晶廠的投資約10億到40億美元，單臺設(shè)備價格高達400~500萬美元，設(shè)備采購周期長達6~12個月，設(shè)備的生命周期只有5年。而集成電路產(chǎn)業(yè)景氣循環(huán)周期短，產(chǎn)品市場需求波動劇烈。據(jù)統(tǒng)計，集成電路的生命周期只有9個月左右，產(chǎn)品需求在季度間波動高達80%。為了獲得穩(wěn)定供應(yīng)，并降低產(chǎn)能擴張風險，制造商通常采用制造外包，供應(yīng)商管理庫存等方式。為了獲得穩(wěn)定充足的供應(yīng)，制造商通常會故意夸大市場需求預(yù)測。而供應(yīng)商則為了降低產(chǎn)能擴張風險，產(chǎn)能擴張相對保守^[1]，雙方不能有效實現(xiàn)多變的市場需求和高風險性產(chǎn)能擴張之間的協(xié)調(diào)。據(jù)國際半導體代工產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟(FSA)統(tǒng)計，集成電路企業(yè)最關(guān)注的問題集中在上游的供應(yīng)商(代工企業(yè))能否提供足夠的產(chǎn)能，以滿足下游OEM制造商多變需求^[2]。產(chǎn)能管理已經(jīng)成為高技術(shù)供應(yīng)鏈管理的重要問題。

2 文獻綜述

高新技術(shù)供應(yīng)鏈的分散化結(jié)構(gòu)導致了供應(yīng)鏈產(chǎn)能協(xié)作主體的“雙重邊際”問題，即多企業(yè)主體由于各自的邊際收益的不同，難以進行整體產(chǎn)能優(yōu)化決策，供應(yīng)鏈處于非協(xié)調(diào)狀態(tài)^[3]。大部分針對該問題的研究集中在采用具有強制執(zhí)行保障的協(xié)調(diào)契約，激勵各方實現(xiàn)產(chǎn)能協(xié)調(diào)。Klein和Williamson等人提出，當買賣雙方的資產(chǎn)價值依賴于雙方的合作時，雙方需要制定一個完備的、權(quán)變的契約，協(xié)調(diào)產(chǎn)能投資動機^[4，5]。Hart和Moore，以及Bolton和Whinston等人研究了不同供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)對供需雙方產(chǎn)能投資動機的影響^[6，7]。Cachon、Lariviere、Tomlin等人提出，如果價格和產(chǎn)能可通過契約予以保證，那么買方通過制定合理的契約，可以實現(xiàn)供應(yīng)鏈利潤的最大化^[8，9]；當契約不能保證產(chǎn)能時，供需雙方只會就單位購買價格達成協(xié)作協(xié)議^[10]。Debo提出，在需求均勻分布下，當供需雙方進行無限次重復交易時，雙方的定價博弈能增加各方的利潤^[11]。Baker等人提出，當產(chǎn)能投資成本高昂，而市場需求價格波動不大時，外包是制造商的最優(yōu)選擇^[12，13]。Taylor和Plambeck提出，買賣雙方通過非正式契約安排和重復交易，可以實現(xiàn)創(chuàng)新性產(chǎn)品的產(chǎn)能協(xié)調(diào)^[14]。在高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，下游廠商普遍采用產(chǎn)能預(yù)留(Capacity Reservation)契約，有效降低供需雙方的成本，實現(xiàn)產(chǎn)能協(xié)調(diào)^[15~17]。在隨機需求背景下，買方向供應(yīng)商支付一定數(shù)量的不可返還的產(chǎn)能預(yù)留費用，可以激勵供應(yīng)商保證供給^[18，19]。Brown和Lee研究了半導體供應(yīng)鏈中的產(chǎn)能預(yù)訂策略，提出了“支付——延遲”策略^[20]。Jin，Erkoc等人提出了基于產(chǎn)能投資成本共擔的協(xié)調(diào)機制，以及基于部分預(yù)留費用返還的產(chǎn)能協(xié)調(diào)機制^[1]。Gurnani提出了不同信息結(jié)構(gòu)下的高新技術(shù)產(chǎn)品供應(yīng)鏈中產(chǎn)能預(yù)定策略^[21]。

這些協(xié)調(diào)機制主要關(guān)注供應(yīng)鏈產(chǎn)能協(xié)調(diào)的一般問題。除了Erkoc、Taylor等人的研究外，很少有針對高技術(shù)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的產(chǎn)能協(xié)調(diào)的研究。高技術(shù)供應(yīng)鏈快速波動的需求、持續(xù)的技術(shù)進步，以及高度的產(chǎn)能不確定性等因素對產(chǎn)能協(xié)調(diào)的影響，幾乎無人涉及。面向高技術(shù)供應(yīng)鏈運作特征的產(chǎn)能協(xié)調(diào)機制研究，無疑具有重要的價值。

3 基于轉(zhuǎn)移支付的產(chǎn)能協(xié)調(diào)策略

3.1 假設(shè)

4.2 敏感性分析

市場需求為均勻分布U [a，b]，E(U)=10。本文基于數(shù)字仿真，分析重復交易次數(shù)、單位產(chǎn)能成本、設(shè)備折舊率、供貨價格對各協(xié)調(diào)機制的影響。在產(chǎn)能成本共擔策略中，假設(shè)成本分擔比例為其取值區(qū)間的中值。在協(xié)作收益共享機制中，溢出收益的分享比例為50%。

(1)需求的不確定性(用需求分布的方差δ表示)對產(chǎn)能協(xié)調(diào)的影響如表1：在均勻分布下，隨著需求不確定性程度的增加，供應(yīng)商和整個供應(yīng)鏈的最優(yōu)產(chǎn)能增加，但兩者之間的差距越來越大，供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)效率隨之降低。在產(chǎn)能成本共擔機制下，隨著需求不確定性程度的增高，制造商需要分擔的產(chǎn)能成本的份額也隨之增高。在協(xié)作溢出收益共享機制下，供應(yīng)商如果按照制造商的要求擴張產(chǎn)能至供應(yīng)鏈最優(yōu)水平，其利潤損失將隨著需求不確定性程度的增高而增高，制造商轉(zhuǎn)移支付給供應(yīng)商的利潤損失額隨之增高，但其獲得的協(xié)作溢出收益也隨之增加，各方都改善了利潤水平，并實現(xiàn)了供應(yīng)鏈收益的最大化。

(2)單位產(chǎn)能成本對產(chǎn)能協(xié)調(diào)的影響如表2：隨著單位產(chǎn)能成本的增加，制造商和供應(yīng)商的最優(yōu)產(chǎn)能，以及雙方的差距隨之增大，供應(yīng)鏈的協(xié)調(diào)效率降低。在產(chǎn)能成本共擔機制下，制造商承擔的產(chǎn)能成本份額隨著單位產(chǎn)能成本的增加而增加。在協(xié)作溢出收益共享機制下，供應(yīng)商如果按照制造商的要求擴張產(chǎn)能至供應(yīng)鏈最優(yōu)水平，其遭受的損失將隨著單位產(chǎn)能成本的增高而增高。因此，制造商轉(zhuǎn)移支付給供應(yīng)商的利潤損失隨之而增高，但其獲得的協(xié)作溢出收益也隨之增加，各方都改善了利潤水平，并實現(xiàn)了供應(yīng)鏈收益的最大化。

(3)折舊率及技術(shù)進步速度對產(chǎn)能協(xié)調(diào)的影響如表3：隨著技術(shù)進步速度的加快，產(chǎn)能折舊率提高，制造商和供應(yīng)商的最優(yōu)產(chǎn)能，以及雙方的差距隨之增大，供應(yīng)鏈的協(xié)調(diào)效率降低。在產(chǎn)能成本共擔機制下，制造商承擔的產(chǎn)能成本份額隨著產(chǎn)能折舊率的提高而增加。在協(xié)作溢出收益共享機制下，供應(yīng)商如果按照制造商的要求擴張產(chǎn)能至供應(yīng)鏈最優(yōu)水平，其利潤損失將隨著α的增高而增高，制造商轉(zhuǎn)移支付給供應(yīng)商的利潤損失隨之增高，但其獲得的協(xié)作溢出收益也隨之增加，各方都改善了利潤水平，并實現(xiàn)了供應(yīng)鏈收益的最大化。

(4)供貨價格對產(chǎn)能協(xié)調(diào)的影響如表4：隨著供應(yīng)商批發(fā)價格的增加，供應(yīng)商和整個供應(yīng)鏈的最優(yōu)產(chǎn)能也分別增加，其差異逐漸縮小，整個供應(yīng)鏈的協(xié)調(diào)效率也逐漸改善。在產(chǎn)能成本共擔機制下，制造商承擔的產(chǎn)能成本份額隨著批發(fā)價格的增加而降低。在協(xié)作溢出收益共享機制下，供應(yīng)商如果按照制造商的要求擴張產(chǎn)能至供應(yīng)鏈最優(yōu)水平，其利潤損失將隨著供貨價格的增高而降低，制造商轉(zhuǎn)移支付給供應(yīng)商的利潤損失額隨之降低，制造商獲得的協(xié)作溢出收益也隨之降低，各方都改善了利潤水平，并實現(xiàn)了供應(yīng)鏈收益的最大化。

5 結(jié)論

在高度不確定性的需求、持續(xù)的技術(shù)進步和高昂產(chǎn)能投資成本等因素的作用下，高新技術(shù)供應(yīng)鏈的供應(yīng)商在產(chǎn)能擴張中持保守策略，不愿意將產(chǎn)能擴張到符合整個供應(yīng)鏈最優(yōu)的水平。在分散化結(jié)構(gòu)下，制造商只有通過合理的激勵機制，和供應(yīng)商共擔產(chǎn)能風險，才可能實現(xiàn)供應(yīng)鏈的優(yōu)化協(xié)調(diào)。業(yè)界普遍采用的長期合作機制，雖然能改進協(xié)調(diào)效率，但并不能實現(xiàn)最優(yōu)協(xié)調(diào)。

本文基于轉(zhuǎn)移支付機制，提出了產(chǎn)能成本共擔策略和協(xié)作收益共享策略，實現(xiàn)了分散化結(jié)構(gòu)的高新技術(shù)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的產(chǎn)能協(xié)調(diào)。分析了需求不確定性、單位產(chǎn)能成本、產(chǎn)能折舊率和供貨價格對產(chǎn)能協(xié)調(diào)的影響。這兩種機制不僅能夠?qū)崿F(xiàn)供應(yīng)鏈利潤的最大化，還能夠有效改善各方的利潤水平，自發(fā)實現(xiàn)供應(yīng)鏈的Pareto最優(yōu)協(xié)調(diào)。在本文的研究中，隱含著供需雙方信息對稱的假設(shè)。在產(chǎn)業(yè)實踐中，信息共享往往受到多種復雜因素的制約。因此，就供需雙方信息不對稱背景下的產(chǎn)能協(xié)調(diào)機制的影響還需要深入研究。此外，投資提前期、供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)(多供應(yīng)商)對產(chǎn)能協(xié)調(diào)的影響也需要深入研究。

參 考 文 獻：

[1]Erkoc M，Wu D. Managing high-tech capacity expansion via reservation contracts[J]. Production Operations Management，2002，14：232-251.

[2]Ridsdale D. FSA reports good wafer demand for tables companies[EB/OL].http：//www.semiconductorfabtech.com，2006-05-20.

[3]Spengler J. Vertical integration and antitrust policy[J]. Journal of Political Economy，1950，58：347-352.

[4]Klein B，Crawford R，Alchian A. Vertical integration，appropriable rents and the competitive contracting process[J]. Journal of Law and Economics，1978，21：297-326.

[5]Williamson O E. Transaction-cost economics：the governance of contractual relations[J]. Journal of Law and Economics，1979，22：233-261.

[6]Hart O，Moore J. Property rights and the nature of the firm[J]. Journal of Political Economy，1990，98(6)：1119-1158.

[7]Bolton P，Whinston M D. Incomplete contracts，vertical integration，and supply assurance[J]. Review of Economic Studies，1993，60(1)：121-148.

[8]Cachon G，Lariviere M. Contracting to assure supply：how to share demand forecasts in a supply chain[J]. Management Science，2001，47(5)：630-646.

[9]Tomlin B. Capacity investments in supply chains：sharing the gain rather than sharing the pain[J]. Manufacturing Service Operations Management，2003，5(4)：317-333.

[10]Lariviere M A，Porteus E. Selling to the newsvendor：an analysis of price-only contracts[J]. Manufacturing Service Operations Management，2001，3(4)：293-305.

[11]Debo L. Repeatedly selling to an impatient newsvendor when demand fluctuates：a supergame theoretic framework for co-operation in a supply chain[R]. Working Paper，INSEAD，1999.

[12]Baker G，Gibbons R，Murphy K J. Bringing the market inside the firm[J]. American Economic Review，2001，91(2)：212-218.

[13]Baker G，Gibbons R，Murphy K J. Relational contracts and the theory of the firm[J]. Quarterly Journal of Economics，2002，117(1)：39-83.

[14]Taylor T A，Plambeck E L. Supply chain relationships and contracts：the impact of repeated interaction on capacity investment and procurement[R].Working Paper，Columbia University，2003.

[15]Tsay A，Lovejoy W. Quantity flexibility contracts and supply chain performance[J]. Manufacturing Service Operations Management，1999，1(2)：89-111.

[16]Lee H L，Padmanabhan V，Whang S. Information distortion in a supply chain：the bullwhip effect[J]. Management Science，1997，43：546-558.

[17]Serel D，Dada M，Moskowitz H. Sourcing decision with capacity reservation contracts[J]. European Journal of Operational Research，2001，131：635-648.

[18]Silver E A，Jain K. Some ideas regarding reserving supplier capacity and selecting replenishment quantities in a project context[J]. International Journal of Production Economics，1994，35：177-182.

[19]Jain K，Silver E A. The single period procurement problem where dedicated supplier capacity can be reserved[J]. Naval Research Logistics，1995，42：915-934.

[20]Brown A，Lee H，Optimal “pay-to-delay” capacity reservation with application to the semiconductor industry[R]. Working Paper，Vanderbilt University，Nashville，TN，1998.

[21]Gurnani H，Tang C. Optimal ordering decisions with uncertain cost and demand forecast updating[J]. Management Science，1999，45 (10)：1456-1462.

“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文”