第一章 绪论
第一节 研究背景和动机
顾客收入水平、偏好和价格敏感度等变化导致了顾客对产品（或服务）需求的不断变化，进而造成需求不确定。然而，受技术约束，企业却往往难以准确地预测需求变化，对于短生命周期（Short Life-cycle）产品更是如此。比如，最新型的半导体元件在特定季度的需求预测值与实际值可能会产生高达80%的偏差[1]。需求不确定常常使企业遭受供需不匹配带来的产品缺货和库存积压风险。据估计，由于2001年初没能准确地预测需求，思科系统（Cisco Systems）公司需要在当年5月处理价值22.5亿的库存积压品[2]。需求不确定不仅将给企业自身带来巨大风险，同时还将影响整条供应链，并且风险效应可能从供应链下游到上游逐级放大，牛鞭效应（Bull-whip Effect）就是最典型的表现。随着竞争加剧、科技更新加快和市场环境快速多变，产品生命周期越来越短，需求不确定性带来的问题愈加突出。几乎每个行业企业都面临需求不确定风险，而如何管理需求不确定，一直都是供应链管理的核心问题，也是供应链管理研究者重点关注的问题。
然而，在电子及半导体制造、农业、化工和再制造等行业中，除市场需求高度不确定外，还存在原材料加工、产成品加工或零部件组装过程中受自然条件、技术水平或管理等因素影响而出现废品和次品的现象，这使得确定的生产投入量却导致不确定的实际产出量（满足质量要求），即产出随机（Random Yield）。如电子芯片和液晶显示器等制造过程对技术及外界的环境要求都很高，一旦设备出现问题，外界温度不符合要求或空气中灰尘超标，产品的质量便会参差不齐；农业种植在不同气候、不同管理技术等情况下，同一块地的实际产出水平也不尽相同；原材料的质量对炼油、洗煤、钢铁等行业的产出量影响很大；再制造行业由于回收产品的质量参差不齐，最终产品合格率更具有高度的不确定性。据统计，电子行业中电子芯片和液晶显示器的平均有效产出率经常小于50%[3]，半导体制造平均产出损失甚至更高。企业产出不确定直接导致下游企业的供应不确定，势必影响下游企业的正常运营而造成损失。例如，2004年，IBM公司位于纽约州东费什基尔（East Fishkill）的生产基地产量过低，导致IBM公司无法为苹果公司的Power Mac G5型笔记本供应充足的微处理器。这使得苹果公司不得不推迟其新款iMac电脑的上市时间，由于错过了返校学生购机高峰期，仅美国国内就损失了约3200万美元。这种情况在惠普（HP）、三星（Samsung）、夏普（Sharp）、先锋（Pioneer）以及LG等公司都曾发生过。尽管采用新技术或新设备提高产出率是一种有效方法，但由于仍然存在许多随机因素，产出也不可能到达完美。因此，管理产出不确定也是供应链企业面临的难题。毫无疑问，产出和需求双边随机对供应链管理提出了严峻挑战。
随着网络和信息技术迅速发展，基于电子商务的现货市场成为企业规避市场需求不确定、供应可获得性风险的新途径，得到越来越多企业的青睐。目前，在半导体芯片、化学制品和钢铁等行业，已形成了一定影响力的专用电子现货交易平台。如支持动态随机存取存储器（DRAM）在线交易的Converge、支持化学制品和塑料在线交易的ChemConnect以及支持钢材在线交易的中国东方钢铁在线等现货市场交易平台。现货市场的突出特点在于没有交货提前期，买卖双方可在当天交易。采购商可在掌握更准确的需求信息后进行采购，进而降低库存和缺货风险。但与契约市场相比，现货市场竞争更加剧烈、价格波动大且交易极不稳定。因此，尽管现货市场交易灵活便捷，但为了规避过高的采购成本风险和获得较稳定的交易，企业还是会以契约交易为主，而将现货交易作为契约交易的补充方式。例如，在HP公司的原材料和零部件采购成本中，契约采购约占85%，现货采购仅占15%左右。另外，75%—80%的DRAM通过契约市场卖给电脑或智能手机制定商，剩余的才在现货市场处理[4]。可见，现货市场与契约市场共存是现实供应链企业面临的又一实际决策情景。这种情况下，能否有效对冲（Hedge）企业所面临的各种风险，供应链契约的选择很关键。
供应链契约多种多样，其中回购契约（Buy Back Contract）、收益共享契约（Revenue Sharing Contract）、数量折扣契约（Quantity Discount Contract）、期权契约（Option Contract）等受到广泛关注。近年来，期权契约（Options Contracts）作为供应链风险对冲的一种有效工具，在供应链管理中正变得越来越受欢迎。期权契约在HP公司[5]、Sun微系统公司[6]、IBM公司[7]和中国电信[8]等公司得到了成功运用。其中，最经典的案例来自HP公司。为管理公司面临的三种主要不确定性风险：终端市场需求、多种输入产品（如LCD显示屏、记忆芯片和扫描设备等）的可获得性和价格，HP公司运用期权契约制定了一项PRM（Procurement Risk Management）计划，该计划的实施为公司带来约4.25亿美元的累积成本节约[9]。期权契约也引起了学术界的广泛关注，大量学者从不同视角对考虑期权契约的供应链风险管理进行了研究，然而现有研究大都针对需求随机风险，而较少考虑产出随机的风险。
鉴于此，本书针对产出随机、需求随机和现货与契约市场共存等复杂供应链运作环境，应用供应链管理理论、风险管理理论、博弈理论、期权理论、最优化理论及计算机仿真等多学科交叉理论和方法，系统构建不同情景下产出随机供应链博弈模型，研究供应链订购、生产和协调优化策略。研究结果有助于发展和完善产出随机供应链风险管理理论和方法，为实际的供应链企业管理决策制定提供科学的理论指导。