零售商期权订货决策和合同选择

第1章 绪论
　　1.1 研究背景
　　随着市场竞争的日益加剧、科技更新的不断加快和收入水平的显著提高，产能由不足变为过剩，消费市场由卖方转为买方，人们的消费观念发生了很大的转变。以往人们在购买产品时主要追求经济实惠，而现在人们开始追求个性时尚。尤其是年轻一代的消费群体，他们对新生事物的接受度非常高，更愿意为个性化的产品买单。消费者对产品期望值的不断提高，需求的日益个性化和多样化，使得市场需求呈现出高度的不确定性。然而，由于市场响应的不确定性和技术标准的不断变化，企业往往难以准确地预测市场需求，且实际需求与预测需求之间可能存在较大偏差，这将给企业的日常运营带来巨大的挑战。在产品销售过程中，如果实际需求高于预测需求，则企业将面临因订货过少导致的顾客流失损失；如果实际需求低于预测需求，则企业将面临因订货过多导致的库存积压成本。一旦预测需求与实际需求偏离过多，企业将遭受巨大的经济损失。例如，由于误判市场行情，思科系统(Cisco Systems)公司被迫在2001年4月中上旬处理掉价值约22.5亿的库存积压产品。因此，企业在实际运营过程中需要采用合适的措施来应对需求风险，以便快速在复杂多变的商业环境中赢得竞争优势。
　　在实践中，产品可分为易逝品(指短生命周期产品，如生鲜产品、时装、数码产品等)和耐用品(指长生命周期产品，如电冰箱、汽车、机械设备等)两类。通常来讲，易逝品的生产提前期长而销售期短，且期末残值极低。该类产品的订货问题往往被称为单周期库存问题。耐用品的销售期被划分为多个阶段，且期末具有一定残值。该类产品的订货问题往往被称为多周期库存问题。单周期和多周期已成为企业面临的实际运营情景。因此，企业在实际运营过程中需要根据具体运营情景来制定合适的措施，以便更好地适应快速变化的市场环境。然而，多周期情景使得企业订货决策的制定变得更加复杂。一方面，前一周期的决策将影响后一周期的决策；另一方面，决策变量之间的关系、状态变量与决策变量之间的关系将进一步增加决策过程的复杂性。作为经典的库存模型之一，报童模型(newsvendor model)主要研究随机需求下企业的单周期订货决策，该模型无法反映企业决策随时间动态变化的本质，故无法揭示企业多周期订货决策的基本规律。近年来，随机需求下企业的多周期订货问题已引起了越来越多研究者的关注。
　　为了应对需求的高度不确定性，企业需提高其订货柔性以快速响应市场需求。期权合同作为风险对冲的一种有效工具，赋予企业柔性调整订货数量的权利(而不是义务)，具有良好的风险分担作用。近年来，期权合同相继被Hewlett Packard(Nagali et al.，2008)、IBM(Haks?z and Simsek，2010)、Sun Microsystems(Ren et al.，2010)和中国电信(Chen and Shen，2012)等国内外知名公司成功运用，为它们带来了切实的利益。以Hewlett Packard为例，该公司通过期权合同建立一套风险管理计划，并利用该计划从其上游供应商处采购塑料和存储芯片等原材料以及LCD显示器和扫描设备等配套部件，累计为公司节约成本约4.25亿美元。以中国电信为例，该公司每年利用期权合同从华为、Samsung等上游供应商处采购价值超过1000亿元的配套产品。此后，期权合同被越来越多的企业认可接受并广泛应用。例如，美国芝加哥商品交易所推出天气衍生品期权合同，以帮助企业应对不利天气导致的产出和需求风险；中国海南省数家大型花卉经营公司已向全球顾客推出鲜花期权，顾客在鲜花上市前通过支付一定的期权购买费用作为约定费用，以便在鲜花上市后以约定的期权执行价格购买所需的鲜花。
　　在期权合同下，企业通过在销售开始前支付期权购买费用购买一定数量的期权，获得在销售开始后以约定的期权执行价格增加和/或退还不超过期权购买量的任意数量产品的权利(而不是义务)。按赋予权利的角度划分，期权合同可分为看涨期权合同、看跌期权合同、双期权合同和双向期权合同4种类型。其中，看涨期权合同赋予企业增加部分额外产品的权利，而看跌期权合同赋予企业退还部分剩余产品的权利。看涨期权合同和看跌期权合同只赋予企业单向(向上或向下)调整订货数量的权利，故它们被统称为单向期权合同。双期权既包括看涨期权，又包括看跌期权。双期权合同赋予企业双向(向上和向下)调整订货数量的权利，且向上和向下调整的柔性范围是不同的，故它被看作是看涨期权合同和看跌期权合同的叠加。双向期权可以执行为看涨期权，也可以执行为看跌期权。双向期权合同赋予企业双向(向上和向下)调整订货数量的权利，但向上和向下调整的柔性范围是相同的，故它被看作是看涨期权合同和看跌期权合同的拓展。显然，不同期权合同的运用对企业订货决策和经济绩效的影响不同。
　　零售商作为面向终端消费者的*后一环，在产品的销售过程中起到决定性作用。鉴于此，本书从零售商视角出发，针对市场需求的高度不确定性，在单周期和多周期两种情景下构建基于期权合同的零售商订货模型，研究零售商的*优订货策略或*优订货策略结构。通过与不考虑期权合同的情形进行对比，分析了期权合同的运用对零售商的订货决策和经济绩效的影响，证明了期权合同的运用能使零售商提高其服务水平，降低其库存风险，改进其运营绩效。在此基础上，通过将考虑不同期权合同的情形进行对比，分析了不同期权合同的运用对零售商订货决策和经济绩效的影响，揭示了零售商选择*优期权合同类型的规律。研究结果为企业实际管理决策中期权合同的选择、设计与优化提供了理论依据，对于指导企业在随机需求环境下进行科学决策具有重要作用。
　　1.2 国内外研究现状
　　基于本书的研究主题，本节拟从两个方面对国内外相关文献进行梳理：一是企业多周期订货/定价决策研究；二是基于期权合同的供应链管理研究。下面分别进行回顾和总结。
　　1.2.1 企业多周期订货/定价决策研究
　　作为运作管理的基本科学问题，企业订货/定价决策长期以来多作为独立问题进行研究。近年来，企业多周期订货/定价决策得到越来越多研究者和实践者的关注。相关文献主要分为单产品研究和多产品研究两类。
　　在单产品研究方面，Federgruen和Heching(1999)考虑需求依赖于价格且缺货量全部拖后，运用价值迭代方法研究了在有限周期内以*大化期望折扣总利润为目标的企业的订货定价联合决策问题，并将其拓展至无限周期的情形。Gallego和Scheller-Wolf(2000)考虑允许延期交货和存在固定订货成本，运用CK-凸性的概念研究了周期检查库存系统的*优补货策略。Chen和Simchi-Levi(2004a，b)考虑需求与价格相关且存在固定订货成本，分别研究了在有限周期和无限周期两种情形下使期望折扣总利润*大化的企业的订货定价联合决策问题。Chen等(2006)考虑存在固定订货成本和缺货损失，研究了面临价格敏感性需求的零售商的多周期订货定价联合决策问题。Huh和Janakiraman(2008)考虑拍卖、自选价格、多销售渠道等销售机制的情形，研究了存在固定订货成本时的多周期库存补货问题。Zipkin(2008)在一个面临缺货损失的单级周期审查库存系统中，考虑产品具有正的生产提前期，应用L#凸性的概念证明了*优库存策略的单一性，并确定了*优订货点的上下界。Huh和Janakiraman(2010)将Zipkin(2008)的模型及方法拓展应用到一个多级周期审查库存系统，分析了其*优订购向量的性质，并将之拓展至考虑存在资金约束和/或延期交货的情形。Chen和Yang(2010)考虑市场需求服从均匀分布且依赖于价格，研究了存在固定订货成本时的多周期库存优化问题。Pang等(2012)考虑需求依赖于价格且为加法形式，研究了产品具有正的采购提前期和线性订购成本时的库存和定价联合决策问题，采用L#凸性对有限周期内企业的*优库存和定价策略进行了结构分析，指出该结构分析可以扩展应用于具有固定或随机提前期的多级库存系统，或具有价格敏感性需求的按订单装配系统。Chen等(2012)考虑需求受库存水平影响且允许紧急补货，研究了不考虑和考虑固定订货成本两种情形下的多周期库存优化问题。Zhang等(2012)考虑需求分布加法依赖于价格且缺货量全部拖后，研究了存在产能约束和固定订货成本时的多周期订货定价联合决策问题。Chen等(2014a)研究了具有固定生命周期的易逝品在有限周期内的库存和定价决策问题，借助L#凸性证明了在考虑价格敏感性需求和线性订货成本的情形下*优库存和定价策略的单一性，给出了*优订货水平的上下界，同时指出该方法可以扩展应用于研究随机生命周期和多级需求的库存分配模型。Liu等(2015)运用动态规划方法研究了产出和需求均随机情形下风险规避型零售商的单周期和多周期采购问题。Choi(2016)通过均值-方差方法研究了多周期情形下面临利率、资金预算和利润目标约束的时装产品采购商的风险*小化采购问题。Song等(2017)将参考价格、效用函数和消费者损失规避纳入多周期动态优化模型，研究了在有限周期情形下面临随机需求的企业的订货定价联合决策问题。
　　在多产品研究方面，Biller等(2005)考虑产能有限的情形，分析了集成多产品生产、库存与定价的多周期优化问题，给出了求解*优生产与定价策略的贪婪算法，并将其拓展至考虑多产品共享生产能力的情形。Haugen等(2007)研究了与Biller等(2005)相似的问题，提出把多产品能力受限的批量问题化简为若干单产品无能力约束的批量问题，并通过在拉格朗日上界和下界相互迭代，得到原问题的*优生产和定价策略。Dong等(2009)研究了销售短生命周期且相互替代产品的零售商的动态定价和库存管理问题，通过假定消费者选择是多项Logit模型(multinomial logit model)，运用随机动态规划模型得到了*优动态定价和库存策略，并比较了静态定价和动态定价在库存短缺情形下对初始库存水平设置的影响。Hall等(2010)考虑价格交叉(cross-price)的线性需求函数，应用离散时间动态规划模型研究了有限周期的零售商品类管理的*优库存和定价策略，分析了在动态环境中品牌之间相互依赖对贸易协议传递和零售商订货数量的影响。Ghoniem和Maddah(2015)利用多周期混合整数非线性规划模型研究了相互替代的多产品的品类选择、价格和库存多周期集成优化问题。
　　然而，上述企业多周期订货/定价决策研究均基于企业内部运作管理角度，没有将期权合同纳入考虑的范畴。
　　1.2.2 基于期权合同的供应链管理研究
　　期权(option)是一种由期货演变而来的金融衍生工具，它是指期权购买者(买方)支付一定数量的预付费用(期权购买费用)后，拥有在某一特定的时间范围内以事先约定的价格(期权执行费用)向期权提供者(卖方)买入和/或卖出一定数量的特定标的物的权利(Broadie and Detemple，2004)。对期权购买者来说，期权是一种权利，不是一种必须买入和/或卖出的义务；但对期权提供者来说，期权是一种必须履行的义务。
　　从期权执行时间的角度来看，期权可分为欧式期权和美式期权两种类型(Margrabe，1978；Rubinstein，1984；Barone-Adesi and Whaley，1987；Broadie and Detemple，1996)。欧式期权只有在合约到期日当天才被允许执行。美式期权在合约到期日前的任一时间点或者合约到期日当天都可以执行。供应链管理中一般主要采用欧式期权，较少采用美式期权。从赋予期权购买者权利的角度来看，期权可分为看涨期权、看跌期权、双期权和双向期权4种类型(Merton，1973；Macbeth and Merville，1979；Geske and Johnson，1984；Ball and Torous，1985)。看涨期权赋予期权购买者在某一特定的时间范围内买入的权利；

《零售商期权订货决策和合同选择》从零售商视角出发，针对市场需求的高度不确定性，在单周期和多周期两种情景下研究零售商期权订货决策和合同选择。*先运用*优化和数值仿真等方法，研究单周期情景下基于期权合同的零售商*优订货策略，讨论期权合同、需求风险和合同参数对零售商*优订货策略和*大期望利润的影响；然后运用动态规划、多/亚模数分析和数值仿真等方法，研究多周期情景下基于期权合同的零售商*优订货策略结构，提供近似算法来估计相应的*优策略参数，讨论期权合同、需求风险和合同参数对零售商近似*优策略参数和近似*大期望折扣总利润的影响；*后通过对考虑不同期权合同的情形进行相互对比，分析零售商视角的期权合同类型的选择问题。

目录
第1章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 国内外研究现状 2
1.2.1 企业多周期订货/定价决策研究 3
1.2.2 基于期权合同的供应链管理研究 4
1.2.3 文献述评 16
1.3 问题的提出 17
1.4 本书的研究内容 19
第2章 基于批发价合同的零售商订货模型 22
2.1 单周期基础模型 22
2.1.1 问题描述与假设 22
2.1.2 批发价合同模型 23
2.1.3 讨论 24
2.2 多周期拓展模型 26
2.2.1 问题描述与假设 26
2.2.2 不考虑期权合同模型 27
2.2.3 讨论 30
2.3 本章小结 31
第3章 基于看涨期权合同的零售商订货模型 33
3.1 单周期基础模型 33
3.1.1 问题描述与假设 33
3.1.2 看涨期权合同模型 34
3.1.3 包含看涨期权的组合合同模型 36
3.1.4 讨论 38
3.2 多周期拓展模型 45
3.2.1 问题描述与假设 45
3.2.2 考虑看涨期权合同模型 46
3.2.3 讨论 52
3.3 本章小结 57
第4章 基于看跌期权合同的零售商订货模型 59
4.1 单周期基础模型 59
4.1.1 问题描述与假设 59
4.1.2 包含看跌期权的组合合同模型 60
4.1.3 讨论 63
4.2 多周期拓展模型 68
4.2.1 问题描述与假设 69
4.2.2 考虑看跌期权合同模型 70
4.2.3 讨论 76
4.3 本章小结 81
第5章 基于双期权合同的零售商订货模型 83
5.1 单周期基础模型 83
5.1.1 问题描述与假设 83
5.1.2 包含双期权的组合合同模型 84
5.1.3 讨论 89
5.2 多周期拓展模型 97
5.2.1 问题描述与假设 97
5.2.2 考虑双期权合同模型 98
5.2.3 讨论 106
5.3 本章小结 114
第6章 基于双向期权合同的零售商订货模型 116
6.1 单周期基础模型 116
6.1.1 问题描述与假设 116
6.1.2 包含双向期权的组合合同模型 117
6.1.3 讨论 120
6.2 多周期拓展模型 127
6.2.1 问题描述与假设 127
6.2.2 考虑双向期权合同模型 128
6.2.3 讨论 134
6.3 本章小结 140
第7章 基于单向期权和双期权的零售商合同选择 142
7.1 单周期选择问题 142
7.1.1 看涨期权合同vs.双期权合同 142
7.1.2 看跌期权合同vs.双期权合同 144
7.2 多周期选择问题 146
7.2.1 看涨期权合同vs.双期权合同 146
7.2.2 看跌期权合同vs.双期权合同 148
7.3 本章小结 151
第8章 基于单向期权和双向期权的零售商合同选择 152
8.1 单周期选择问题 152
8.1.1 看涨期权合同vs.双向期权合同 152
8.1.2 看跌期权合同vs.双向期权合同 154
8.2 多周期选择问题 155
8.2.1 看涨期权合同vs.双向期权合同 156
8.2.2 看跌期权合同vs.双向期权合同 158
8.3 本章小结 160
第9章 基于看涨期权和看跌期权的零售商合同选择 161
9.1 单周期选择问题 161
9.2 多周期选择问题 163
9.3 本章小结 165
第10章 基于双期权和双向期权的零售商合同选择 166
10.1 单周期选择问题 166
10.2 多周期选择问题 168
10.3 本章小结 170
第11章 结论与展望 171
11.1 主要研究结论 171
11.1.1 基于期权合同的零售商订货决策 171
11.1.2 基于期权的零售商合同选择决策 174
11.2 主要创新点 175
11.3 研究局限性和研究展望 176
参考文献 177