Decision support system of optimum bargaining and cost allocation strategies under a supply chain management

Abstract

현재의 치열한 경쟁적 비즈니스 시나리오와 높아진 고객 서비스 수준에서는 모든 업체 사이에 공급사슬을 효율적으로 관리해야 하며, 이는 공급사슬 조정과 협력을 통해 이룰 수 있다. 리드 타임은 고객의 수요 만족, 성능 개선, 공급사슬 수익성의 주요 요인 중 하나다. 리드 타임 단축은 공급사슬 관리자가 재고 비용을 절감하고, 재고 부족 위험을 최소화하며, 시장 변화에 신속하게 대응할 수 있도록 지원한다. 기존의 공급사슬 모델에서 생산 속도와 리드 타임은 사전 정의된 값을 가진 고정 파라미터로 간주한다. 그러나 리드 타임은 5가지 주요 구성요소(설정 시간, 제조 시간, 준비 시간, 배송 시간 및 주문 전달)로 구성되며, 각 구성요소는 추가 비용, 즉 운송에 더 많은 투자를 통해 배송 시간을 줄일 수 있다. 또한 생산 및 공급사슬 모델에서 생산율을 의사결정 변수로 고려하는 것은 관리자들에게 재고 수준을 낮추고 시장 수요 변화에 대한 반응을 개선하는 데 도움이 될 수 있기 때문에, 조정 가능한 생산율은 생산 주기 동안 생산 시스템이 통제 상태에서 통제 불능 상태로 이동할 때 불완전성을 줄이는 데도 도움이 될 것이다. 리드 타임을 줄이려면 전체 정보가 필요하며, 모든 공급사슬 구성원 사이의 조정이 필요하다.

이전 문헌에서 공급사슬 모델은 모든 공급사슬 구성원의 안정적인 파트너십이 잘 확립되어 있고 모든 구성원이 상호 협력할 수 있는 중앙 통제식 최적 공급사슬 정책을 획득한다는 가정을 고려하였다. 그런데도 불구하고, 실무적으로, 판매자와 구매자는 서로 다른 경제적 실체를 대표하며 이들의 목적은 서로 상충하여 왔다. 따라서, 공급자와 구매자가 서로 다른 상호 이익을 기초로 서로 협력하기로 합의하는 서로 다른 조정 메커니즘을 개발하기 위한 수학적 모델이 필요하다. 이러한 맥락에서, 제안된 연구는 공급업체와 구매자 사이의 가변적인 생산율과 조정 메커니즘을 이용하여 공급사슬관리를 조사하여 비용 할당에 의한 리드 타임을 감소시킨다. 제시된 수치 사례의 결과는 기존 모델에 비해 제안된 연구의 중요성을 보여준다

또한, 본 연구는 일부 역주문과 부족에 대한 매출 손실 등을 고려하여 제안된 모델을 실제 상황까지 확대하며, 공급사슬관리의 총 비용에 대한 부분 역지정의 영향을 결정한다. Stackelberg 게임과 중앙에서 관리되는 SCM에 기반한 분산형 모델에 대한 솔루션 절차와 알고리즘이 제공된다. 수치적 사례의 결과는 재고 비용을 합리적으로 절감함으로써 기존 모델에 비해 제안된 연구의 중요성을 보여준다.

또한, 고객의 요구에 대한 서비스 수준은 SCM의 수행에 중요한 역할을 하는 것으로 관찰된다. 이를 위해, 제안된 모델은 구매자가 충만율 측면에서 고객 수요에 제약을 가하는 상황까지 확장된다. 수리모형은 관리 가능한 생산률과 벤더의 설정 비용 절감 및 구매자에 대한 고객의 요구에 대한 사전 정의된 서비스 수준 제약 조건 하에서 개발된다. 수치 실험의 결과는 공급사슬 비용을 최소화하기 위한 서비스 수준과 조정 메커니즘의 효과를 보여준다. Stackelberg 게임 전략을 활용하는 분산형 모델과 통합형 또는 중앙 제어형 SCM을 위한 솔루션 절차와 알고리즘이 제공된다. 또한, 개별 합리성을 고려하여 공급업체와 구매자에 대한 만족도 수준을 기준으로 최적의 비용 할당 비율을 얻기 위해 비대칭 내쉬 협상 모델을 제안한다. 본 연구에서 제안한 공급사슬 모델에 대한 자세한 결과 비교가 제공되며, 관리자와 실무자를 위한 매우 유용한 통찰력으로 조정 메커니즘, 가변 생산 속도 및 설치 비용의 효율성을 결론짓는다.; In the current intense competitive business scenario and heightened contemplation to customers' service level calls for a highly ecient supply chain management (SCM). It is dicult without the cooperation among all players and predetermined coordination scheme for the information sharing. The lead time is one of the major factors for customers' demand satisfaction, performance improvement, and protability of the SCM. Lead time reduction may help SCM to decrease the inventory cost, to minimize the risk of stock-outs, and to make a quick response to the market changes. In traditional supply chain management, production rate and lead time are considered as xed parameters with the predened values. However, the lead time has ve major components (setup time, manufacturing time, preparation, delivery time, and order transit) and each component is reducible with additional cost i.e., delivery time can be reduced by investing more in transportation. In addition, considering the production rate as a decision variable in production and SCM models would be interesting because it may help managers to reduce inventory levels and improve the response to changes in market demand. Controllable production rate will also be helpful to reduce the imperfection when production system moves from in-control to out-of-control state during the production cycle. To reduce the lead time, complete information is required and for which coordination among all the SCM entities is imperative.

In previous literature, the supply chain models considered the assumption that stable partnership among all members of the supply chain is well established and to obtain the centrally controlled optimal SCM policy all members would cooperate with each other. Nonetheless, in practical situations, the vendor and buyer represent dierent economic entities and their objectives may conflict with each other. Hence, there is a need for mathematical models to develop dierent coordination mechanisms to make sure the vendor and buyer agree to cooperate with each other on the basis of dierent mutual benets. In this context, this proposed study investigates such SCM models with variable production rates and coordination mechanism between vendor and buyer to reduce the lead time by cost allocation. The buyer faces shortages which he/she fully backorders to the vendor. The focus remained on the average cost minimization under the stochastic lead time demand with unknown distribution function i.e. limited information (only mean and standard deviation) are known to the management. The results of presented numerical examples illustrate the signicance of the proposed study as compared to existing models.

Further, this study extends the proposed model to a real-life situation by considering partial backorder and lost sales for the shortage and determines the impact of partial backordering on the total cost of the supply chain management. The solution procedures and algorithms are provided for the decentralized model based on Stackelberg game and the centrally controlled SCM. The results of numerical example, by reasonably reducing inventory costs, show the signicance of the proposed study as compared to existing models.

In addition, it is observed that the service level for the customers' demands plays a crucial role in the performance of the SCM. For this, the proposed models are extended to the situation where the buyer sets a constraint over the customer demand in terms of the ll rate. The mathematical model is developed under the controllable production rate and setup cost reduction for the vendor and the predened service level constraint over the customers' demand for the buyer. The results of numerical experiments show the eeffctiveness of service level and coordination mechanism to minimize the supply chain cost. The solution procedures and algorithms are provided for the decentralized model utilizing Stackelberg game strategy and for an integrated or centrally controlled SCM. In addition, the asymmetric Nash bargaining model is proposed to obtain the optimal cost allocation ratio based on the satisfaction level for the vendor and the buyer with the consideration of individual rationalities. A detailed comparison of results for supply chain models proposed in this study is provided, which concludes eeffctiveness of the coordination mechanism, variable production rate, and setup cost with very useful insights for the managers and practitioners.