هماهنگی در زنجیره تامین-بررسی مقاله پنجم

1- مقدمه

محصولات با چرخه عمر کوتاه منبع مهم سود سازمان­ ها هستند زیرا حاشیه سود بیشتری نسبت به محصولات با تقاضای قابل پیش­ بینی دارند. مشخصات این محصولات نوآورانه، عدم قطعیت ذاتی بالا، تقاضا­ی غیر­قابل پیش­ بینی، زمان تحویل طولانی به همراه چرخه عمر کوتاه و فصل فروش متمرکز می­ باشند. تحت مدت زمان تحویل طولانی، خرده­ فروشان باید قبل از فصل فروش و قبل از اینکه اطلاعات تقاضا در دسترس باشد، سفارش خود را به تولید­کننده صادر کنند.

مدت زمان تحویل، اثر مستقیم بر پیش­ بینی عدم­ قطعیت تقاضا دارد. کاهش زمان تحویل به طور کارا دقت پیش­ بینی را افزایش می­ دهد و قادر به پاسخ سریع به تقاضای پیش­ بینی نشده در طول فصل فروش متمرکز برای محصولات با چرخه عمر کوتاه می­ باشد. خطای پیش­ بینی تقاضا در عمل منجر به اختلال موجودی می­ شود. موجودی نا­کافی یا منجر به کمبود می­ شود که زیان­ های زیاد و سطح سرویس کم را در­بر­دارد و یا منجر به موجودی اضافی می­ شود که باعث کاهش قیمت و افزایش هزینه در اختیار­گیری می­ شود. بنابراین، تصمیم­ گیرنده­ ها نیاز به یک استراتژی برای مدل­ سازی تامین و تقاضای این محصولات دارند. در محیط کسب و کار رقابتی، کاهش زمان تحویل رویکردی کارا برای پاسخ سریع به تقاضای پیش­ بینی نشده، کاهش کمبود­ها، کاهش قیمت اجباری و موجودی منسوخ شده است. اغلب پژوهش­ های پیشین بر سود حاصل از کاهش زمان تحویل تمرکز کرده­ اند و به هزینه اضافی تحمیل شده ناشی از کاهش زمان تحویل توجه نکرده­ اند. برای تنظیم زمان تحویل مناسب، تصمیم گیرنده­ ها باید تعادلی بین سود و هزینه ناشی از کاهش زمان تحویل برقرار کنند.  

 

اغلب، زمان تحویل طولانی، تنوع زیاد و فصل فروش متمرکز برای محصولات با چرخه عمر کوتاه، منجر به افزایش ریسک عملیاتی ناشی از عدم قطعیت تقاضا، کمبود و تامین بیش از حد و فاکتور­های عملیاتی دارای نوسان می­ شود. به طور سنتی، مدیران زنجیره­ تامین خنثی به ریسک، سود یا هزینه مورد انتظار را بهینه می­ کنند. اگرچه در عمل، مثال­ های نقض متعددی نشان دادند که رفتار تصمیم­ گیری مدیران زنجیره تامین تحت عدم قطعیت همیشه در جهت بهینگی سود یا هزینه مورد انتظار نیست. تصمیم گیرنده­ ها در زنجیره­ تامین از نظر نوع نگرش به ریسک متفاوت هستند. آن­ها می­ توانند از ریسک اجتناب کنند (ریسک گریز)، علاقه­ مند به پذیرش ریسک باشند (ریسک پذیر)، یا نسبت به ریسک بی­ تفاوت باشند (خنثی به ریسک). برای مثال، با توجه به زمان تحویل طولانی، زمانی­ که با تقاضای پیش­ بینی نشده برای کالا­های با چرخه عمر کوتاه مواجه شویم­، تصمیم گیرنده ریسک گریز برآورد بیش از حد محافظه کارانه از تقاضای بازار دارد و مقدار کمی از کالا را سفارش می­ دهد که در نتیجه منجر به افزایش ضرر و کاهش سطح سرویس ناشی از کمبود می­ شود. در مقابل، تصمیم گیرنده ریسک­ پذیر، ممکن است تخمین بیش از حد خوش­بینانه از تقاضای بازار داشته باشد و تعداد زیادی از کالا را سفارش دهد که منجر به کاهش قیمت اجباری و افزایش هزینه در­اختیارگیری می­ شود. با توجه به این وضعیت، ترکیب نگرش ریسک اعضای زنجیره­ تامین با مدل کاهش زمان تحویل، برای تنظیم تصمیمات مناسب و قابل قبول برای محصولات با چرخه عمر کوتاه مهم می­باشد.

مدیریت ریسک در ادبیات حوزه کنترل موجودی به کار­برده شده است. سه نوع مدل سازی ریسک که در ادبیات استفاده شده­ است:

• میانگین واریانس یا میانگین انحراف استاندارد

• محدودیت شانس یا ارزش ریسک (VaR)
• ارزش ریسک مشروط (CVaR)

معیار CVaR، ارزش میانگین سود در شرایطی که کمتر از سطح مشخص باشد را بادرنظرر گرفتن ریسک و پاداش، اندازه می­ گیرد. همچنین با استفاده از قرارداد تسهیم درآمد، مدل هماهنگی ارائه شده است.

2- نوآوری مقاله

·         برقراری تعادل مناسب بین سود و هزینه تحمیل شده به سیستم ناشی از کاهش زمان تحویل

·         ترکیب نگرش ریسک عوامل زنجیره تامین با مدل کاهش زمان تحویل که در شرایط عدم قطعیت تقاضا مهم است.

·         تصمیم­ گیری زمان تحویل بهینه واقعی با صرف هزینه اضافی

·         تصمیم­ گیری در خصوص کاهش زمان تحویل محصولات با چرخه عمر کوتاه که منجر به افزایش دقت پیش ­بینی تقاضا می ­شود.

3- مدل سازی

1-3 مفروضات مساله

در این پژوهش، یک زنجیره تامین دو سطحی شامل یک خرده فروش ریسک گریز و یک تولید کننده خنثی به ریسک در نظر گرفته شده است. خرده فروش یک محصول با چرخه عمر کوتاه تحت مدل روزنامه فروش را به فروش می ­رساند و فقط یک فرصت سفارش دارد. قبل از فصل فروش، خرده ­فروش باید مقدار سفارش (q) را قبل از مواجهه با تقاضای تصادفی بازار (x) تعیین کند. در سیستم سنتی، خرده فروش در زمان صفر سفارش را صادر، سپس تولیدکننده شروع به تولید و محصولات را در زمان T به خرده­ فروش تحویل می­ دهد. فصل فروش در زمان T’ شروع می­ شود. اگر­چه، در سیستم پاسخ سریع، خرده فروش اطلاعات مربوط به کالا­های مشابه را در زمان صفر جمع ­آوری می­ کند و سپس سفارشی در زمان t متعلق به بازه [0,T] صادر می­ کند. این حالت منجر به افزایش دقت پیش ­بینی تقاضای دارای عدم ­قطعیت می ­شود که در نتیجه باعث کاهش کمبود، کم شدن کاهش قیمت اجباری و موجودی کامل در طول فصل فروش می­ شود. بنابراین، مقدار کاهش زمان تحویل برابر t و زمان تحویل واقعی بعد از کاهش زمان تحویل برابر T-t است. پیش بینی تقاضا در زمان t دارای توزیع نرمال است. هزینه هر واحد تولید برابر c(t) است که تحت تاثیر t می­باشد. کاهش زمان تحویل به هزینه اضافی وابسته است که در عمل رایج است. در واقعیت قیمت عمده فروشی بر مبنای زمان تحویل است. بنابراین، پس از ثبت سفارش خرده ­فروش، قیمت عمده فروشی بیشتر به دلیل هزینه کاهش زمان تحویل بیشتر است. توالی زمانی مساله در شکل شماره (1) نشان داده شده­است.

شکل 1) توالی زمانی مدل مورد بررسی

2-3 تصمیم ­گیری متمرکز

تابع سود احتمالی زنجیره تامین از رابطه زیر بدست می­آید:

     رابطه (1)                                                                                                                                                                                                                          

به این دلیل که خرده ­فروش ریسک گریز است، سیستم متمرکز به صورت ریسک گریز عمل می ­کند. در نتیجه، هدف زنجیره تامین متمرکز بیشینه کردن مطلوبیت به جای سود مورد انتظار می ­باشد. معیار CVaR به عنوان معیار تصمیم­ گیری برای اندازه­ گیری عملکرد به کار گرفته شده است. با توجه به تعریف کلی CVaR، هدف زنجیره­ تامین، بیشینه کردن تابع مطلوبیت زیر می ­باشد.

رابطه(2)                                                                                  

درجه ریسک گریزی زنجیره تامین با  نشان داده شده است که بین [0,1] است و هر چه کم­تر باشد زنجیره ­تامین ریسک گریزتر است. وقتی برابر یک است زنجیره تامین نسبت به ریسک خنثی است. حد بالای شدنی سود تحت مقدار معین درجه ریسک گریزی با  نشان داده شده است. سپس مقدار تابع سود احتمالی رابطه (1) در رابطه (2) جایگذاری شده­ است. مقدار بهینه حد بالا از این رابطه بدست می­ آید. در نتیجه تابع مطلوبیت زنجیره تامین به رابطه زیر تبدیل می­شود.

رابطه (3)                                                                                  

تئوری 1) مقدار بهینه سفارش­ دهی زنجیره تامین متمرکز در زیر آورده شده است. 

رابطه (4)                                                                                                                 

قضیه1) تحت مدل تصمیم­ گیری متمرکز شرایط زیر وجود دارد.

قضیه (1) نشان می­دهد که زنجیره ­تامین ریسک گریزتر برآورد محافظه ­کارانه ­تری نسبت به تقاضای بازار دارد. این شرایط مقدار سفارش و فاکتور موجودی اطمینان را کاهش می­ دهد. تحت زمان سفارش دیر­تر t، انحراف استاندارد تقاضای بازار کاهش خواهد یافت که منجر به کاهش فاکتور موجودی اطمینان می­ شود. تحت این شرایط، زمانیکه مقدار سفارش بزرگتر مساوی میانگین تقاضای بازار است، به دلیل اجتناب از ضرر­های ناشی از موجودی بیش از حد، مقدار سفارش باید کاهش یابد. زمانی که مقدار سفارش کمتر از میانگین تقاضای بازار است و کاهش زمان تحویل منجر به کاهش انحراف استاندارد تقاضا و فاکتور موجودی اطمینان می­ شود که این اثر متقابل باید برای تصمیم گیری مقدار بهینه سفارش در نظر گرفته شود. برای هزینه اضافی کاهش زمان تحویل (C1) بزرگتر، کاهش زمان تحویل، به شدت منجر به کاهش فاکتور موجودی اطمینان و سپس منجر به کاهش مقدار سفارش بهینه در زمان تحویل کاهش یافته می­ شود.

در شرایطی که درجه ریسک گریزی به صفر میل کند، فاکتور موجودی اطمینان به منفی بی نهایت میل می ­کند و مقدار سفارش بهینه منفی می ­شود. بنابراین یک حد آستانه مجاز درجه ریسک گریزی برای حداقل مقدار سفارش که صفر می ­باشد تعریف می­ شود. با ترکیب رابطه (3) و رابطه (5) که در ادبیات وجود دارد، تابع هدف زنجیره تامین به مساله تک متغیره (6) تبدیل می­ شود.

  رابطه (5)                                                                                                                                                                             

رابطه (6)                                                                                                                                                                                

قضیه 2: تحت مدل متمرکز، مطلوبیت زنجیره تامین با افزایش درجه ریسک گریزی افزایش می ­یابد.

قضیه 2 نشان می­ دهد که زنجیره تامین ریسک گریز­تر منجر به فاکتور موجودی اطمینان و مقدار سفارش کمتر می­ شود.

تئوری 2: زمان بهینه سفارش در زنجیره تامین متمرکز برابر  است.

2-3 تصمیم ­گیری غیر­متمرکز

بر مبنای تعریف مساله، تابع سود احتمالی خرده فروش از رابطه زیر بدست می ­آید.

رابطه (7)                                                                                             

از آنجاییکه خرده فروش ریسک گریز است، هدف خرده فروش بیشینه کردن تابع مطلوبیت زیر می­ باشد.

رابطه (8)                                                                                           

مشابه توضیحاتی که در بخش متمرکز بیان شد، مقدار بهینه حد بالای سود تحت درجه ریسک پذیری معین از رابطه  بدست می­ آید. بنابراین تابع مطلوبیت خرده فروش به صورت زیر تغییر می­ یابد.

رابطه (9)                                                                        

تابع هدف تولید­کننده به صورت زیر بدست می ­آید.

رابطه (10)                                                                                                                   

با به کارگیری یک روش حل متوالی به تصمیمات بهینه دست می ­یابیم. ابتدا خرده ­فروش مقدار سفارش بهینه را بر مبنای زمان تحویل تعیین می­ کند. سپس تولیدکننده قیمت عمده فروشی بهینه را بر مبنای زمان تحویل تعیین می­ کند. با جایگذاری این مقادیر بهینه در تابع هدف خرده­ فروش زمان سفارش بهینه خرده­ فروش بدست می­آید.

تئوری 3: مقدار سفارش بهینه خرده­ فروش تحت مدل تصمیم­ گیری غیر­متمرکز از رابطه زیر بدست می ­آید.

رابطه (11)                                                                                                                 

تئوری 4: تابع هدف تولید­کننده نسبت به w مقعر است و نقطه بهینه در (C0,P) رخ می­ دهد. مقدار بهینه قیمت عمده­ فروشی تولید­کننده از رابطه زیر بدست می­ آید.

رابطه (12)                                                                                                

با توجه به تئوری­های (3) و (4) به قضیه­ های (3) و (4) دست می­ یابیم.

قضیه 3: با افزایش زمان سفارش، مقدار بهینه عمده­ فروشی افزایش می­ یابد.

قضیه 3 و 4 پیشنهاد می ­دهند که تولید­کننده برای زمان تحویل کوتاه ­تر، قیمت عمده ­فروشی بالاتری را برمی ­گزیند. از دیدگاه خرده­ فروش، ارتباط بین مقدار سفارش بهینه و زمان سفارش به اثر متقابل کاهش زمان تحویل و انحراف استاندارد تقاضای بازار، قیمت عمده فروشی و فاکتور موجودی اطمینان بستگی دارد. مشابه حالت متمرکز زمانیکه مقدار سفارش بزرگتر مساوی میانگین تقاضای بازار است، به دلیل اجتناب از ضرر­های ناشی از موجودی بیش از حد تحت انحراف استاندارد کمتر برای زمان سفارش دیر­تر، خرده فروش باید مقدار سفارش را کاهش دهد. اگرچه زمانیکه مقدار سفارش کمتر از میانگین تقاضای بازار است، زمان تحویل کوتاه ­تر، منجر به کاهش انحراف استاندارد تقاضا و قیمت عمده ­فروشی بالاتر خواهد شد. بنابراین برای تصمیم­ گیری مقدار سفارش، خرده فروش باید تعادلی بین سود حاصل از مقدار سفارش بیشتر و هزینه ناشی از قیمت عمده­ فروشی بالاتر برقرار کند.

با جایگذاری روابط 11 و 12 در رابطه 9 رابطه زیر بدست می­ آید.

رابطه (13)                                                                                                                   

تئوری 5: زمان سفارش بهینه خرده فروش تحت مدل غیر­متمرکز از رابطه زیر بدست می ­آید.

4-   قرارداد هماهنگی تسهیم درآمد

تحت چهارچوب قرارداد تسهیم درآمد، تابع سود احتمالی خرده­ فروش به صورت رابطه زیر است.

رابطه (14)

نرخ تسهیم درآمد می ­باشد که بین صفر و یک است. به طور مشابه برای خرده­ فروش ریسک گریز تابع هدف به صورت زیر تغییر می ­کند.

رابطه (15)                                                                                                                     

مقدار بهینه سفارش تحت قرارداد تسهیم درآمد برابر رابطه زیر است.

رابطه (16)                                                                                               

تابع هدف تولید­کننده در حالت هماهنگ به صورت زیر می­ باشد.

رابطه (17)                                                                                        

برای دست­یابی به تصمیمات بهینه تحت تصمیم­ گیری متمرکز، مقادیر زمان سفارش و مقدار سفارش بهینه در حالت هماهنگ برابر مقدار آن­ها در مدل متمرکز قرار داده شده­ است. در نتیجه مقدار بهینه نرخ تسهیم درآمد برابر رابطه زیر است.

رابطه (18)                                                                                          

با جایگذاری رابطه 16 در روابط 15 و 17 خواهیم داشت:

رابطه (19)                                                                                                                                           

رابطه (20)                                                                        

باید به این نکته توجه شود که مطلوبیت در مدل هماهنگ نباید کمتر از مقدار عایدی حاصل از مدل غیرمتمرکز باشد. بنابراین رابطه زیر باید برقرار باشد.

رابطه (21)                                                                                                                                                

با قراردادن روابط 19 و 20 در رابطه 21، مقادیر شدنی قیمت عمده­ فروشی تولیدکننده از رابطه زیر بدست می ­آید.

 

                 

5-    آنالیز حساسیت

در این بخش به تحلیل نتایج حاصل از مثال­ های عددی پرداخته شده ­است.

  1-5 تاثیر تصمیم­ گیرنده ریسک­ گریز بر تصمیمات بهینه و مطلوبیت ­ها

شکل2، تاثیر تصمیم­ گیرنده ریسک ­گریز بر تصمیمات بهینه را نشان می­ دهد. این نمودار نشان می ­دهد که زمان سفارش بهینه با ریسک ­گریزی تصمیم­ گیرنده کاهش می­ یابد. وقتی تصمیم­ گیرنده ریسک گریز­تر، در زمان دیرتری سفارش صادر می­ کند در نتیجه زمان تحویل کوتاه ­تر می ­شود. در نتیجه تصمیم ­گیرنده اطلاعات بیشتری بدست می­ آورد و پیش­ بینی او از تقاضا دقیق ­تر می­ شود. این نتایج برای مدل متمرکز و غیر­متمرکز صادق است. اگر درجه ریسک­ گریزی خرده ­فروش متوسط باشد، به دلیل قیمت عمده ­فروشی بالایی که از سوی تولیدکننده تنظیم می­ شود نمی ­تواند زمان تحویل کوتاه­ تری انتخاب کند. اگرچه کاهش زمان تحویل منجر به افزایش دقت پیش­ بینی و کاهش هزینه موجودی و کمبود می­ شود، اما به دلیل افزایش قیمت عمده­ فروشی، کل مطلوبیت آن افزایش نمی­ یابد. بنابراین خرده­ فروش عقل­مند، بیش از این زمان تحویل را کوتاه نمی­ کند.

نمودار دوم، اثر متقابل بین ریسک­ گریزی تصمیم­ گیرنده و زمان سفارش بر مقدار سفارش را نشان می­ دهد. در حالت کلی، مقدار بهینه سفارش با درجه ریسک ­گریزی تصمیم­ گیرنده افزایش می­ یابد که در بخش­ های قبل نیز ذکر شده بود. اگرچه برای زنجیره تامین متمرکز با ریسک­ پذیری متوسط، اثر زمان سفارش بر مقدار سفارش بیشتر از حالت ریسک­ گریز است.

 نمودار سوم در شکل 2، نشان می ­دهد که با کاهش زمان سفارش قیمت عمده ­فروشی افزایش می­ یابد. بنابراین، تولید­کننده هزینه کاهش اضافی را از طریق افزایش قیمت عمده ­فروشی به خرده فروش تحمیل می­ کند.

نمودار چهارم در شکل 2، بیان می­کند که با ریسک ­گریز­تر شدن اعضای زنجیره تامین، مطلوبیت آن­ها کاهش می­ یابد.

شکل 2) اثر درجه ریسک­ گریزی بر تصمیمات بهینه و مطلوبیت ­ها

2-5 تاثیر خطای پیش ­بینی بر تصمیمات بهینه و مطلوبیت­ ها

نتایج مربوط به این بخش در شکل 3 آورده شده ­است. با افزایش خطای پیش ­بینی، تصمیم­ گیرنده تمایل به صدور سفارش دیرتر دارد. اگر عدم قطعیت تقاضا بیشتر شود، تصمیم­ گیرنده تمایل به ثبت سفارشی نزدیک به فصل فروش دارد تا اطلاعات بیشتری نسبت به تقاضا برای مواجهه با ریسک بدست آورد. اگر خطای پیش­ بینی کوچک باشد، تصمیم­ گیرنده زمان تحویل کوتاه­ تر را به دلیل تحمیل هزینه ­های اضافی کاهش، انتخاب نمی­ کند. در حالت کلی، مقدار سفارش بهینه با افزایش خطای پیش ­بینی کاهش می­ یابد، ولی می ­تواند تحت تاثیر اثر متقابل بین زمان سفارش و خطای پیش­ بینی باشد. با بزرگ­تر شدن خطای پیش ­بینی، زمان تحویل برای کاهش خطای پیش­ بینی، کوتاه­ تر می­ شود و در­نتیجه مقدار سفارش بیشتر می ­شود. بعلاوه، قیمت خرده ­فروشی برای زمان تحویل کوتاه ­تر، افزایش می­یابد. همچنین اگر خرده ­فروش زمان تحویل را کوتاه­ نکند، تولید­کننده قیمت عمده­ فروشی را کاهش می­ دهد و با کاهش خطای پیش ­بینی باعث تشویق خرده­ فروش به افزایش مقدار سفارش می­ شود که در آن شرایط خطای پیش­ بینی کاهش خواهد یافت. مطلوبیت هر یک از اعضا در نمودار 3 نشان داده شده ­است. به طور کلی، مطلوبیت هر عضو با افزایش خطای پیش ­بینی، کاهش خواهد یافت. افزایش اولیه مطلوبیت خرده­ فروش به دلیل کاهش یکباره قیمت عمده ­فروشی در حالتی است که خطای پیش­ بینی کم است.

شکل 3) اثر درجه ریسک­ گریزی و خطای پیش­ بینی بر کارایی زنجیره تامین با کاهش زمان تحویل

6-     6- جمع­ بندی و نتیجه ­گیری

·         کاهش زمان تحویل، به طور کارا دقت پیش ­بینی را افزایش می ­دهد و سیستم قادر به پاسخ سریع نسبت به تقاضای پیش ­بینی نشده در فصل فروش متمرکز برای کالاهای دارای چرخه عمر کوتاه خواهد بود.

·      تحت معیار CVaR، تصمیم ­گیرندگان قادر به تعیین مقادیر بهینه زمان سفارش، مقدار سفارش و قیمت عمده­ فروشی با درنظرگیری تصمیم­ گیرنده ریسک ­گریز و هزینه­ های اضافی کاهش زمان تحویل هستند.

·         در حالتی که خرده­ فروش ریسک گریز­تر و خطای پیش ­بینی بزرگ­تر است، خرده ­فروش تمایل به انتخاب زمان تحویل کوتاه ­تر با وجود قیمت عمده ­فروشی بالاتر دارد.

·         زمان تحویل کوتاه­ تر لزوما بهتر نیست. زیرا در حالتی­ که تصمیم­ گیرنده درجه ریسک ­گریزی متوسط داشته باشد و خطای پیش ­بینی کوچک باشد، به دلیل هزینه­ های اضافی ناشی از کاهش زمان تحویل، ممکن است تمایل به کوتاه کردن زمان تحویل نداشته باشد.

·         قرارداد تسهیم درآمد، قادر به دست­ یابی به مدل متمرکز و ارتقا پارتویی برای هر دو عضو زنجیره تامین است.

         7- پیشنهادات آتی

·         قیمت عمده ­فروشی می­تواند درون­زا باشد و به مدت زمان تحویل وابسته باشد.

·         در نظرگیری سناریو­های اطلاعات نامتقارن برای تصمیم­ گیرنده ریسک­ گریز و هزینه کاهش زمان تحویل  

·         در نظرگیری دو یا چند خرده ­فروش رقیب در مدل کاهش زمان تحویل