مقدمه
کیفیت محصولات در بازار رقابتی امروز، نقش مهمی در موفقیت تولیدکنندگان آن محصول دارد. از آنجا که امکان تشخیص کیفیت محصول برای مشتریان به طور مستقیم وجود ندارد، بنابراین طول دوره گارانتی محصول میتواند به عنوان شاخص یا نشانهای برای تشخیص میزان کیفیت محصول باشد. هرچقدر مدتزمان گارانتی محصول بیشتر باشد، نشانه کیفیت بیشتر و سطح سرویس بالاتر آن محصول است. بسیاری از شرکتها به ویژه شرکتهای فعال در صنعت اتوموبیل و لوازم الکترونیکی، برای افزایش تقاضا از گارانتی به عنوان استراتژی بازاریابی بهره میبرند.
اگرچه طولانی بودن دوره گارانتی محصول، موجب افزایش فروش میگردد اما در صورتیکه محصول از کیفیت بالایی برخوردار نباشد، ممکن است منجر به افزایش هزینه گارانتی شود. بنابراین، پیشنهاد دوره طولانیمدت گارانتی توسط شرکتهایی که از سیستم کنترل کیفیت و گارانتی یکپارچه برخوردار نیستند، میتواند منجر به خسارات مالی قابل توجهی گردد. در نتیجه هماهنگی کنترل کیفیت و استراتژی گارانتی برای عملکرد زنجیرهتامین، امری ضروری است.
نوآوری مقاله
با توجه به نقش کیفیت بر هزینه گارانتی، کیفیت محصول و مدیریت گارانتی محصول به صورت همزمان مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین مدل مورد نظر در سه حالت توسعه داده شده است: (1) علاوه بر کیفیت و گارانتی محصول، قیمت عمده فروشی نیز به عنوان متغیر تصمیم در نظر گرفته شود. (2) تقاضا علاوه بر مدت زمان گارانتی، وابسته به کیفیت باشد. (3) هزینه تولید وابسته به سطح کیفیت باشد.
مفروضات و مدل ریاضی
-در زنجیره تامین مورد بررسی، یک تولیدکننده (OEM) محصولات نهایی یا قطعاتی از محصولات را به تامینکننده (تولیدکننده اصلی محصول) که عضو بالادست زنجیره است سفارش میدهد و سپس آنها را به مشتریان میفروشد. در واقع تولیدکننده OEM محصولات تامینکننده را با عنوان تجاری خود به فروش میرساند. هر محصول فروخته شده دارای گارانتی میباشد و کیفیت محصول توسط تامینکننده کنترل میشود.
-تقاضای مشتریان تصادفی است و تنها به طول دوره گارانتی وابسته است و وابسته به کیفیت نمیباشد.
-گارانتی میتواند توسط تامینکننده و یا تولیدکننده تعیین شود.
-برای بررسی سطح کیفیت، پارامتر q که نرخ معیوب بودن کالاها را نشان میدهد در نظر گرفته شده است و تابع g(q) میزان سرمایهگذاری در بهبود کیفیت است که شامل کنترل کیفیت و نگهداری و سرمایهگذاری در تکنولوژی میباشد.
-علاوه بر کیفیت، طول دوره گارانتی برای محصول، متغیر تصمیم است و با t نشان داده میشود.
-اگر هزینه کلی گارانتی به صورت ftotal(t,q) باشد، فرض میشود که هزینه گارانتی برای تولیدکننده و تامینکننده ضرایبی از هزینه کلی باشند.
-ترتیب رخدادها عبارت است از: در ابتدای هر دوره، نرخ معیوب بودن محصول و طول دوره گارانتی تعیین میشوند و بعد از آن میزان سفارشدهی توسط تولیدکننده تعیین میشود. تقاضای برآورده نشده از دست رفته فرض شده است و تمام هزینهها و درآمدها در پایان دوره محاسبه میگردند.
مدل متمرکز
در این مدل فرض میشود که تامینکننده و تولیدکننده توسط یک تصمیمگیرنده مرکزی مدیریت میشوند. تابع سود زنجیره تامین در این مدل به صورت رابطه زیر خواهد بود:
(1)
در این رابطه جمله اول درآمد مورد انتظار و جملات بعدی به ترتیب هزینه تولید، میزان سرمایهگذاری در بهبود کیفیت و هزینه کل مربوط به گارانتی هستند و هدف تصمیمگیرنده مرکزی یافتن مقادیر بهینه نرخ معیوب بودن محصول (q)، میزان سفارشدهی (Q) و طول دوره گارانتی (t) میباشد. ثابت میشود که تابع سود رابطه (1) نسبت به (Q,t,q) مقعر است و با استفاده از مشتق مرتبه اول مقادیر بهینه این متغیرها محاسبه میگردد.
مدل غیرمتمرکز
در ا.ین مدل، تامینکننده و تولیدکننده به صورت مستقل به بهینهسازی سود خود میپردازند. متغیر تصمیم تولیدکننده، میزان سفارشدهی است و تامینکننده کیفیت محصول را کنترل میکند. دو سناریوی مختلف بررسی میشود که در سناریو اول تولیدکننده طول دوره گارانتی را تعیین میکند که در این صورت یک بازی نش بین تامینکننده و تولیدکننده ایجاد میشود و در سناریوی دوم که تامینکننده طول دوره گارانتی را تعیین میکند، یک بازی استکلبرگ که رهبر آن تامینکننده است، انجام میگیرد.
مدل گارانتی تولیدکننده
در این مدل، تولیدکننده میزان سفارشدهی و طول دوره گارانتی و تامینکننده نرخ معیوب بودن محصول را تعیین میکند. مسئله تولیدکننده به صورت رابطه زیر قابل نمایش خواهد بود:
(2)
و تامینکننده برای تعیین نرخ معیوب بودن محصولات، با مسئله زیر مواجه است:
(3)
ابتدا تولیدکننده میزان سفارشدهی را بر اساس مشتق اول رابطه (2) نسبت به Q تعیین میکند (در این حالت مقدار q و t معلوم است) و سپس مقدار به دست آمده برای Q در رابطه (2) و (3) جایگذاری میشود؛ در نتیجه روابط تنها بر حسب t و q خواهند بود و اعضا به صورت همزمان تصمیمات خود را اتخاذ میکنند که این یک بازی نش میباشد و تعادل این بازی به عنوان پاسخ بهینه این مدل خواهد بود. اگر فرض شود که بهترین پاسخ تامینکننده و تولیدکننده به ترتیب به صورت روابط (4) و (5) باشد، در این صورت (tm,qm) تعادل نش این بازی خواهد بود که هیچیک از اعضا تمایل به اتخاذ تصمیمی غیر از آن را ندارند.
(4)
(5)
مدل گارانتی تامینکننده
در این مدل، تامینکننده کیفیت محصول و طول دوره گارانتی محصول را تعیین میکند. این مدل یک بازی استکلبرگ است که تولیدکننده بعد از معلوم شدن مقدار کیفیت و طول دوره گارانتی توسط تامینکننده، در مورد میزان سفارشدهی تصمیم میگیرد. مسئله تامینکننده به صورت رابطه زیر میباشد:
(6)
و هدف تولیدکننده به صورت رابطه (7) قابل بیان است:
(7)
تولیدکننده به عنوان پیرو، با معلوم بودن t، میزان سفارشدهی را تعیین میکند که مقدار آن برابر با مقداری میشود که در مدل گارانتی تولیدکننده دارا است. با جایگزین کردن مقدار به دست آمده برای Q در رابطه (6)، تابع حاصل نسبت به t و q به صورت همزمان مقعر نمیباشد، بنابراین برای محاسبه مقدار تعادلی t و q، نمیتوان از روش مشتق مرتبه اول استفاده نمود اما فشرده بودن دامنه جوابهای ممکن برای t و q، وجود نقطه تعادل بازی استکلبرگ را تضمین میکند.
مقایسه مدل متمرکز و غیرمتمرکز
در صورتی که طول دوره گارانتی در مدل متمرکز بیشتر از دوره آن در مدل گارانتی تولیدکننده (تامینکننده) باشد، کیفیت محصول در مدل متمرکز بهتر از کیفیت آن در مدل غیرمتمرکز است و میزان سفارشدهی نیز در مدل متمرکز بیشتر خواهد بود. اما در صورتیکه طول دوره گارانتی در مدل متمرکز کمتر از دوره آن در مدل گارانتی تولیدکننده (تامینکننده) باشد، این نتایج برقرار نخواهد بود. همچنین در مدل متمرکز به دلیل در نظر گرفتن هزینه کلی گارانتی، طول دوره گارانتی کمتر از طول دوره آن در مدل غیرمتمرکز است در حالی که در مدل غیرمتمرکز، عضوی که در مورد دوره گارانتی تصمیم میگیرد تنها هزینه گارانتی خود را در نظر میگیرد و بنابراین دوره طولانیتری برای گارانتی تعیین میکند که میتواند منجر به کیفیت بهتر برای محصول گردد. بنابراین، در مدل متمرکز همواره بلندترین دوره ممکن برای گارانتی محصول در نظر گرفته نمیشود و بهترین کیفیت برای محصول مهیا نمیشود.
مدل گارانتی تولیدکننده و مدل گارانتی تامینکننده بر اساس شکل (1) قابل مقایسه است. همانطور که مشاهده میشود، اگر درصدی که تولیدکننده برای هزینه گارانتی میپردازد (یعنی آلفا)، در شرط زیر صدق کند،
(8)
در این صورت مدل گارانتی تولیدکننده نسبت به مدل تامینکننده، کیفیت بهتری را برای محصول ایجاد میکند و در غیر این صورت، مدل گارانتی تامینکننده برای مشتریان بهتر است. در صورت برقراری رابطه (8)، تولیدکننده درصد کمتری از هزینه گارانتی را پرداخت میکند و حاشیه سود بیشتری خواهد داشت. در نتیجه، دوره گارانتی را طولانیتر تعیین خواهد کرد و کیفیت محصول در زنجیره تامین بهتر خواهد بود.
در صورتی که رابطه (8) به صورت تساوی برقرار باشد، هر دو مدل گارانتی منجر به راهحلهای تعادلی یکسان میگردند. این شرایط در صورتی اتفاق میافتد که هر دو عضو از قدرت چانهزنی یکسان برای تسهیم هزینه گارانتی برخوردار باشند و در نتیجه تسهیم هزینه گارانتی بر اساس حاشیه سود هر دو عضو منجر به یک بازی عادلانه میگردد.
شکل 1. مقادیر تعادلی مربوط به دورههای گارانتی بر اساس درصد تسهیم هزینه گارانتی
عموماً در مدل متمرکز نسبت به مدل غیرمتمرکز، سود بیشتری برای زنجیره تامین حاصل میشود. در نتیجه تامینکننده و تولیدکننده میتوانند با توافق در مورد استراتژیهای همکارانه مشخص و از طریق پرداختهای جانبی و یا قراردادهای مشابه دیگر، با یکدیگر همکاری کنند. در قرارداد طراحی شده برای هماهنگی مسئله مورد بررسی، تامینکننده قیمت عمدهفروشی را تعیین میکند و هر محصولی که توسط تولیدکننده فروخته نشده است را با قیمت b خریداری میکند و درصدی از هزینه گارانتی تولیدکننده را میپردازد. در مقابل، تولیدکننده در هزینه گارانتی تامینکننده و هزینه بهبود کیفیت شریک میشود. با استفاده از این قرارداد، زنجیره تامین مورد بررسی هماهنگ میشود و راهحلهای مدل متمرکز و غیرمتمرکز با یکدیگر برابر میگردند. پارامترهای هماهنگی مدل مورد نظر میتوانند به صورت روابط زیر تعریف شوند:
(9)
مدل
هماهنگی مفروض، برای تسهیم سود بین اعضا دارای انعطاف است و این تسهیم سود میتواند
بر اساس ضریب انجام
شود. مقدار این ضریب نیز معمولاً بر اساس قدرت چانهزنی اعضا قابل تعیین است و میتوان
آن را در قالب چانهزنی نش محاسبه نمود. اگر اعضا نتوانند با یکدیگر توافق کنند
در این صورت، سود آنها تحت شرایط مدل گارانتی تولیدکننده و بر اساس قدرت چانهزنی
اعضا در آن مدل، محاسبه میشود. در صورتی که اعضا بر اساس قرارداد تصمیمگیری
کنند، سود هر دو عضو تضمین خواهد شد اما این قرارداد نیازمند آن است که اعضا
اطلاعات مربوط به هزینههای خود را آشکار نمایند که این امر در مواقعی که پنهان
کردن چنین اطلاعاتی برای حداقل یکی از اعضا سودآور است، امکانپذیر نمیباشد.
مثالهای عددی
برای بررسی مدل مفروض با استفاده از مثالهای عددی، فرض شده است که تابع هزینه گارانتی به صورت
است و تابع تقاضا به دو صورت جمعی و ضربی در نظر
گرفته شده است:
(10)
(11)
بر این اساس، تاثیر تغییرات ضریب تسهیم هزینه گارانتی، تغییرات واریانس تقاضا و همچنین تاثیر قیمت عمدهفروشی بر عملکرد زنجیره تامین مورد بررسی قرار گرفته و نتایج زیر حاصل شده است:
-با افزایش ضریب تسهیم هزینه گارانتی، تولیدکننده مدت زمان گارانتی را کاهش میدهد و در نتیجه، تامینکننده کیفیت کمتری برای محصول در نظر میگیرد. اما در این حالت اگر تامینکننده مدت زمان گارانتی را تعیین نماید، زمان بیشتری را برای آن در نظر میگیرد زیرا درصد کمتری از هزینه گارانتی را پرداخت میکند. در حالیکه نرخ معیوب بودن محصولات افزایش مییابد.
-انتخاب عضو مناسب برای تعیین مدت زمان گارانتی محصول بر افزایش سود اعضا و سود زنجیره تامین تاثیر بسیاری دارد. نتایج مثالهای عددی نشان میدهند که اگر گارانتی توسط عضوی تعیین شود که درصد بیشتری از هزینه گارانتی را پرداخت میکند، سود بیشتری برای زنجیره تامین حاصل میشود.
-در بررسی اثر تغییرات واریانس تقاضا بر عملکرد زنجیره تامین، فرض شده است که تقاضا دارای توزیع دوجملهای منفی با میانگین 4 میباشد و واریانس آن از مقدار 5 به 45 افزایش یافته است. نتایج این تغییرات در جدول (3)-(1) نشان داده شده است.
جدول 1. راهحلهای مدل متمرکز
جدول 2. راهحلهای مدل غیرمتمرکز بر اساس تغییرات واریانس تقاضا (تقاضا به صورت تابع جمعی)
جدول 3. راهحلهای مدل غیرمتمرکز بر اساس تغییرات واریانس تقاضا (تقاضا به صورت تابع ضربی)
همانطور که مشاهده میشود، با افزایش واریانس، سود کل زنجیره تامین در مدل متمرکز، سود اعضا در مدل غیرمتمرکز و هزینه کلی گارانتی کاهش مییابند و اعضا در مدل غیرمتمرکز میزان کمتری سفارش میدهند. علاوه بر آن، مدت زمان بهینه گارانتی کاهش و نرخ معیوب بودن محصولات افزایش مییابند. به طور کلی میتوان نتیجه گرفت که افزایش واریانس تقاضا تاثیر نامساعدی بر عملکرد زنجیره تامین دارد.
-نتایج مربوط به تغییر قیمت عمده فروشی (w) در شکل 5-3 نشان داده شده است. همانطور که در شکل 3 مشاهده میشود، تغییرات سود تامینکننده نسبت به w یکنواخت نمیباشد اما سود تولیدکننده با افزایش w کاهش مییابد. این تغییرات به سود تامینکننده نمیباشد زیرا در این حالت تولیدکننده مقدار کمتری از محصولات را سفارش میدهد. همچنین دوره کوتاهتری را برای گارانتی انتخاب میکند و در نتیجه تقاضای مشتریان کاهش مییابد. بر اساس شکل 4 که بررسیها تحت شرایط مدل گارانتی تامینکننده در نظر گرفته شده است، تولیدکننده در این مدل نسبت به افزایش w دچار زیان نمیشود زیرا در این حالت تامینکننده با افزایش w میزان کیفیت محصولات و مدت زمان گارانتی محصول را نیز افزایش میدهد. در نتیجه تقاضا افزایش و هزینه گارانتی کاهش مییابد. همانطور که در شکل 5 مشاهده میشود، اگرچه تغییرات سود کلی زنجیره تامین نسبت به افزایش w یکنواخت نمیباشد، اما دارای روندی کاهشی است.
شکل 1. سودهای تعادلی (مدل گارانتی تولیدکننده)
شکل 2. سودهای تعادلی (مدل گارانتی تامینکننده)
شکل 3. سودهای مربوط به مدل متمرکز و غیرمتمرکز
توسعه مدل
مدل مورد بررسی را میتوان در شرایط زیر نیز بررسی نمود و آن را توسعه داد:
1. قیمت عمدهفروشی به عنوان متغیر تصمیم تامینکننده
در این حالت، راهحلهای مدل متمرکز تغییر نمیکنند بنابراین تنها مدلهای غیرمتمرکز مورد بررسی قرار میگیرند.
در مدل گارانتی تولیدکننده، مسئله تامینکننده به صورت رابطه زیر قابل نمایش است:
(12)
اما مسئله تولیدکننده تغییر نمیکند. در این حالت، ابتدا با فرض معلوم بودن) (w,q,t مقدار سفارشدهی تعیین میشود و سپس در مسئله تولیدکننده و تامینکننده (روابط (2) و (12)) جایگذاری میگردد. بر این اساس، مسئله به یک بازی نش برای یافتن t و (w,q) تبدیل میشود. تعادل بازی به صورت (wm,qm,tm) است. اگر بهترین پاسخ تامینکننده به صورت رابطه زیر باشد:
(13)
و بهترین پاسخ تولیدکننده به صورت رابطه زیر باشد:
(14)
با توجه به رابطه (12) مشاهده میشود که مقادیر w و q را میتوان به صورت دو تصمیم مستقل محاسبه کرد. ثابت میشود که یک استراتژی تعادلی نش برای مسئله وجود دارد، اما از آنجا که w نیز به عنوان متغیر تصمیم در نظر گرفته شده است، اثبات منحصر به فرد بودن این تعادل، دشوار است.
به طور مشابه میتوان مدل گارانتی تامینکننده را برای حالتی که w به عنوان متغیر تصمیم در نظر گرفته شده است، توسعه داد که در این صورت بازی بین تولیدکننده و تامینکننده یک بازی استکلبرگ خواهد بود که تامینکننده رهبر بازی است. مسئله تامینکننده به صورت رابطه زیر خواهد بود:
(15)
ابتدا تولیدکننده مقدار سفارشدهی را بر اساس w و t معلوم تعیین میکند و مقدار Q در رابطه (15) جایگذاری میشود. اما چون رابطه (15) تنها نسبت به w و q مقعر است اما نسبت به t مقعر نیست، نمیتوان با استفاده از مشتق اول مقادیر تعادلی را تعیین نمود اما وجود استراتژی تعادلی به دلیل محدود و فشرده بودن دامنه ممکن جوابها تضمین میشود.
2. هزینه تولید وابسته به کیفیت
در این مدل فرض شده است که هزینه تولید علاوه بر q به سطح کیفیت محصول نیز وابسته است، یعنی تابع هزینه به صورت (c(Q,q در نظر گرفته شده است. در این صورت تابع سود زنجیره تامین یکپارچه به صورت رابطه زیر قابل بازنویسی خواهد بود:
(16)
این تابع نسبت به متغیرهای تصمیم (Q,q,t) مقعر است اما یافتن مقادیر تعادلی آسان نیست.
در مدل غیرمتمرکز مربوط به حالتی که تولیدکننده مدت زمان گارانتی را تعیین میکند، مانند قبل میتوان نشان داد که با وجود هزینه تولید وابسته به سطح کیفیت، همچنان یک استراتژی منحصر به فرد تعادلی نش وجود دارد.
در مدل گارانتی تامینکننده، با در نظر گرفتن تابع هزینه وابسته به سطح کیفیت، تابع سود تامینکننده به طور همزمان نسبت به q و t مقعر نمیباشد، اما حداقل یک استراتژی تعادلی بازی استکلبرگ وجود دارد.
3. تقاضای وابسته به کیفیت
در این مدل فرض میشود که تقاضا علاوه بر مدت زمان گارانتی به نرخ معیوب بودن محصولات نیز وابسته است. در این صورت اگر مشتریان از کیفیت محصولات مطلع باشند، افزایش جزئی در مدت زمان گارانتی به دلیل کوچک بودن نرخ معیوب بودن محصولات، تاثیر چندانی بر تقاضا ندارد. در مدل متمرکز، تابع سود کل زنجیره تامین نسبت به (Q,q,t) مقعر باقی میماند و مقادیر تعادلی همانند روش محاسبه آنها در مدل اولیه، محاسبه خواهند شد. اما در این حالت، مدت زمان طولانیتر برای گارانتی منجر به کاهش نرخ معیوب بودن محصولات نخواهد شد.
در مدل غیرمتمرکز (گارانتی تولیدکننده) با در نظر گرفتن تقاضای وابسته به کیفیت، تابع سود تولیدکننده همچنان نسبت به متغیرهای تصمیم مقعر است و بنابراین مقدار تعادلی آن با استفاده از مشتق مرتبه اول قابل محاسبه خواهد بود. در مدل
غیرمتمرکز مربوط به حالتی که تامینکننده مدت زمان گارانتی را تعیین میکند، با در نظر گرفتن تقاضای وابسته به کیفیت، تابع سود تامینکننده نسبت به t و q مقعر خواهد بود و استراتژی تعادلی بازی استکلبرگ به آسانی محاسبه میشود.
جمعبندی و نتیجهگیری
-در یک زنجیره تامین دو سطحی، مدلهای متمرکز و غیرمتمرکز با در نظر گرفتن کیفیت محصول و مدت زمان گارانتی، مورد مطالعه قرار گرفت. مدل غیرمتمرکز در دو حالت: (1) تولیدکننده مدت زمان گارانتی را تعیین میکند و (2) تامینکننده این مدت زمان را تعیین میکند، مورد بررسی قرار گرفت و استراتژیهای تعادلی مربوط به بازی بین تولیدکننده و تامینکننده محاسبه گردید.
-نرخ تسهیم هزینه گارانتی بین تولیدکننده و تامینکننده بر استراتژیهای تعادلی آنها در مدلهای گارانتی تامینکننده و گارانتی تولیدکننده، تاثیرات متفاوتی دارد.
-اگر تولیدکننده سهم کمتری از هزینه گارانتی را پرداخت نماید و حاشیه سود بیشتری داشته باشد، مدت زمان بیشتری برای گارانتی تعیین میکند و در نتیجه کیفیتی که تامینکننده برای محصول در نظر میگیرد بهتر خواهد بود. از طرفی، بر اساس نتایج مثالهای عددی، اگر مدت زمان گارانتی توسط عضوی تعیین شود که درصد بیشتری از هزینه گارانتی را میپردازد، در این صورت سود بیشتری برای زنجیره تامین حاصل خواهد شد.
-به منظور برقراری هماهنگی زنجیره تامین، قراردادی توسعه داده شد که در آن تامینکننده قیمت عمدهفروشی را تعیین میکند و هر محصولی که توسط تولیدکننده فروخته نشده است را با قیمت b خریداری میکند و درصدی از هزینه گارانتی تولیدکننده را میپردازد. در مقابل، تولیدکننده در هزینه گارانتی تامینکننده و هزینه بهبود کیفیت شریک میشود. با استفاده از این قرارداد، زنجیره تامین مورد بررسی هماهنگ میشود و راهحلهای مدل متمرکز و غیرمتمرکز با یکدیگر برابر میگردند.