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基于电子化供应链管理的动态定价数学模型的研究

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维普资讯 http://www.cqvip.com 第34卷第6期 成都理工大学学报(自然科学版) Vo1.34 No.6 2007年1 2月 JOURNAI OF CHENGDU UNIVERSITY OF TECHNOI OGY(Science& Fechnology Edition)Dec.2007 [文章编号]1671-9727(2007)O6—0634—05 基于电子化供应链管理的 动态定价数学模型的研究 张 勇 路应金 杨 洪。 (1.电子科技大学管理学院,成都610054;2.成都大学信息科学与技术学院,成都610106) [摘要]随着不确定性因素在商业交易中的越来越突出的影响,考虑价格随机波动的动态定价 研究成为管理经济学的重要课题。作者把随机误差所带来的不确定因素引入制造商主导定价 数学模型,引入零售价格的期望、方差和转移价格的期望,将不完全信息博弈转化为完全信息 博弈,并结合最优生产和存储模型,运用泛函极值方法解决供方先动需方后动的转移价格定价 问题。获得了最优转移价格的预期 的结构模型和预期价格与价格波动的比例关系,进而指 出掌握定价主动权的制造商一方掌控了大部分利润。 [关键词]数学模型;随机波动;动态定价;不完全信息博弈;泛函极值 [分类号]F273;0141.4 [文献标识码]A 在网络环境和电子商务条件下,Internet全 模型,运用泛函极值方法解决供方先动需方后动 球到达的特性,导致了需求或供给的不可预测性 的完全信息博弈的最优定价问题。 大幅增加,同时较低的菜单成本支持交易者依据 市场条件的变化更为频繁地对价格作出相应的调 1 模型基本分析和假设 整;因此,需求和价格都在随机波动,静态地给出 我们假设某新产品上市处于垄断阶段,市场 需求价格模型来确定最优价格越来越低效口l ̄[ 。 上只有一个制造商和一个销售商。由于是新产 很多学者研究了动态的定价模型,有文献讨 品,制造商占主导地位,并且对销售商的市场需求 论了在需求函数中加入时间因素后的制造商主导 可以进行预测的环境下,制造商根据自己利润最 定价模型 ;或提出了把不确定因素引入经济模 大化的原则,确定自己产品的转移报价;然后由销 型,建立价格理性预期模型的想法[5 ;也有较全面 售商根据自己利益最大化来确定最佳订货数量。 地展示了动态博弈、非线性定价的优化和支配型 可以把这个过程看成采取分散决策的不完全信息 企业价格领导模型 ]。本文在以上文献的基础 博弈。本文把不确定性因素作为一个内生变量引 上,进一步讨论把电子商务环境中不可避免的随 入到模型中,假设消费市场上对该产品的需求量 机误差所带来的不确定因素导入制造商主导定价 不仅和价格相关,也和价格的不确定因素——价 模型,引入了不确定量的期望和方差,将不完全信 格的波动幅度相关,用价格的方差来表示价格的 息转化为完全信息博弈,并结合最优生产和存储 波动。 [收稿日期]2007—03—19 [基金项目]数学地质四川省高校重点实验室资助;教育部博士点基金项目(20030614011);国家杰出青年科学基金项 目(79725002);中国博士后科学基金项目(79725002) [作者简介]张勇(1972一),男,讲师,主要从事供应链管理、收益管理、数学建模和统计与数据挖掘研究, E—mail:pasturewind@163.com 维普资讯 http://www.cqvip.com 第6期 张 勇等:基于电子化供应链管理的动态定价数学模型的研究 Ch—PlQ十Cl 计c ・635・ 2供应链模型 2.1销售商的最优订货决策 (5) 制造商根据已知的信息,由利润最大化先给 出销售价P,的条件下,配送商选择其最佳订货 量。假设销售商进货时间是固定的,周期是常数 其中C 是固定采购费用,从而总成本C丁S为: CTS— +Cs (6) 销售商的收入为: 丁;在根据销售利润最大原则下预测订货量以后, 提前K天订货,商品在第K天送达。 把不确定性因素作为一个内生变量引入到模 型中,销售商可以在网站上根据市场需求来制定 价格。在这个周期内消费者对销售商的需求函数 假设如下: q (£)一D(p (£),PY,“1) 一日一bp (£)+ +“l (1) 式中:P (£)为t时刻的销售价格,q (£)为t时刻的 需求量,二者为随机过程;PY为价格的方差(恒 定),反映价格的波动程度,当 为负值时表示消 费者厌恶价格的波动,当 为正值时表示消费者 偏好价格的波动;“,为随机扰动项;参数a,b>0。 由于制造商占主导地位,确定了批发价格 P ;销售商在最大化销售利润的条件下制定销售 价格P (£),市场对P (£)产生符合需求函数(1)的 需求量q (£)。假设在P (£)下的所有需求量应该 得到满足,该周期的订货量是瞬时需求量q (£)的 累积量,即: Q—I q (£)dt (2) 时间0到丁中任意时刻.27的库存量为: Qs—Q—I q (£)dt —I q (£)dt—I q (£)dt —I q (£)dt (3) 设单位产品在单位时间的库存成本为c ,库存成 本为: Cs—j。cz‘Qs(x)dx—czj。(j q )出)d _f2 d _f2 0 0 舢 )d rT —f2 I t・q (£)dt (4) 其中D是由.27—0,.27一T,t一.27,t—T四条直线围 成的三角形。采购成本为: rT 一I P (£)q (£)dt √o — 『 一 1 q ( )+ + ]q ( )d —fle a ㈤一 ㈤ + ㈤+ ㈤ (7) 该订货周期的利润为: R 一I 一C丁S—I 一Cb—C 一肌 1 2㈤ + ㈤+ ㈤ rT T P1 I q (£)dt—f2 I t×q (£)dt—Cl T一 l_qa )一_q1 ) 。+ ㈤+_qII1 ) D D 一加 )_ ㈤ _C (8) 销售商预测并选择该周期的供货量q (£)及其相 应的销售价格P (£)(假设各期供货量等于需求 量)使利润R 最大。设: F一 q (£)一 1 q 2(£)+ q (£) +_qII1 (£)一 l吼(£)--C2t×q (£) 据最简泛函极值的必要条件——欧拉方程 ,要 使利润R 最大,则要: 砜aaq F一 [£] dd(£I aq [£]J) u一。 (9) 解微分方程得t时刻的最佳利润时的销售量函数 为: q (£)一 (口一bp + 一bc 2t+“ ) (10) Q 即为制造商先确定其批发价后销售商的最佳 订货量: 维普资讯 http://www.cqvip.com ・636・ 成都理工大学学报(自然科学版) 第34卷 一 丁 (O £)d£, 一一丢6 c T +(。一 + 户 +u1)T, 户 ≤ 口 (11) 户 > 口 2.2制造商确定最优生产计划和转移价格的理性预期 假设市场的需求函数、销售商的订货周期对制造商都是透明的,因此销售商的订货量可以预测,从 而可以确定利润最大化下的批发价格P 。制造商与销售商签订订货合同,按价格P 购人数量为Q 的 产品,在时刻K时提交。 对制造商来说,要考虑销售收入、生产费用和储存费用。销售收入为价格乘以订货量;生产费用通 常取决于生产率(单位时间的产量),生产率越高费用越大;储存费用由已经生产出的产品和到期时间决 定。 在不考虑资金的时间价值的条件下,设生产计划为到时刻t为止的累积产量,记作z(£)。因为时刻 t的生产率(边际产量)表示为 (£),所以t时刻的单位时间的生产费用(边际生产费用)可以记作f(x (£)),单位时间的储存费用(边际储存费用)记为g(x(£)),单位时间的收入或产值(边际收入)为 (z (£))。于是从t一0到£一K的总费用C(z(£))是: C(z(£))一I Ef(x (£))+g(z(£))]dt (12) 为了确定函数的具体表达式,我们假设: (1)单位时间内生产率提高一个单位的生产费用的变化率与这时的生产率成正比,比例系数为 , 有 一 z )’目p: f(x (£))一k1 Ex (£)] (13) (2)单位时间储存费与储存量z(£)成正比,比例系数为k z,即: (z(£))一k 2z(£) (14) 从t一0到t-- ̄K的总收入:- J(z(£))一I (z (£))dt—I P1z (t)dt (15) 从£一0到£==:K的利润为: R—R(z(£))一J(z(£))一c(z(£))一I (z(£))dt—I Ef(Ta (£))+g(z(£))]d£ 一I[户1z (£)一klz (£)一k2z(£)]dt (16) z(O)一0, z(K)一Q (17) 问题归结于求泛函R(z(£))的最大值,由变分法求解。记MR(t,aT,aT )一Pl aT 一klz 一k 2 ,根据 最简泛函极值的必要条件——欧拉方程,要使利润R最大,则要: az d一 £(\d z J 可以获得二阶微分方程: 一k 2+2k1z (£)一0 在约束条件(17)下解为: 一 这就是使利润最大的生产计划。显然应该有z(£)≥O,O≤£≤K,从而可以得到: Q*≥ (19) 维普资讯 http://www.cqvip.com 第6期 张 勇等:基于电子化供应链管理的动态Y_4k ̄学模型的研究 ・637・ 即仅当销售商的订货量满足条件(19)的数量时,(18)式确定的生产计划才是最优的。如果Q <志zK / 4志 时,可以将开始生产时间向后推迟,使得开工时间f—t (>O)到f=K的时间差K满足Q 一是zK / 4走 时生产计划是比较好的策略。 将z(f)代人(16)式求得给定P 后按生产计划z(f)进行生产的最大利润: R 一 48k一 一 2+ 1Q 一 1, K (2O) 将(11)式中销售商最佳订货量Q 的非零值代人(2O)得: R 一 +( 等)『一 T 一 )T] (21) (22) { z T + 一bp +Ap 7 )T] 8b(K+b k T) 显然,R是定价P 的二次函数,开口向下,适当取P 的值使得R最大,即解dR/dp 一O,有: 2bZczkl T2+4a(K+2b ki T)+4K(Ap:+u1)+2bK Zk2--b c zKT+8b kl T(Ap ̄+u1) 1一 制造商对最优定价的预期值 i为P 的数学期望: —E(P1)一 堕 { 軎 8 b K (+ b k T ) 二 + + 2b K 。 (+ b k 】 E c (23) … 销售商的转让价p 的方差 假设是常数,则 ‘)“ 这样, 由两项构成,一项由模型的结构所 决定,另一项包含零售价格的波动 ;于是,当 >O时(消费者偏好价格波动),预期价格 i与 改。 以0为均值,所以在计算时取q (f)的数学 期望代替q (f)。 由(23)式得 i≈314.78+0.32Ap ̄一 成正比例, 越大, 也越大,这与资产组合理论 中风险高的资产预期收益也高的情况是一致的。 可见,在信息不完全性的前提下,经济人的预期与 不确定性因素不仅密切相关,而且还存在着一定 的比例关系。 305.31,由(11)式知 i≤321.58,则制造商主导 定价下的最优销售量为Q 一360。 根据(21)式和(8)式,此时制造商获得最大利 润为R 一58 028.6,分销商获得最大利润为R 一 1 295.17。 3 算例 假设(1)式中的n一1 000,b:3, 一一2(市 场厌恶价格波动), 一15,则一个订货周期内消 从数据模拟可以看出,由于单向的透明和垄 断条件下的主导定价,制造商掌握了主动权,从而 掌控了绝大部分利润。 费者对商品的需求函数为: q (f)一970—3p (f)+ 1 4 结论 相对于确定性问题,含价格随机波动的假设 假设定货周期T=7 d,根据运输等条件确定提前 期为2 d,即K—T一2—5 d;假设生产率提高一 个单位的生产费用的变化率与生产率的比例系数 为k /2:1,单位时间储存费与储存量z(f)的比 例系数为k 一0.05;一次采购费用为C 一100 元,单位产品在单位时间的库存成本为c 一1元。 以上数据可以由实际统计和预测数据来调整和修 更加接近实际。随着电子商务的发展,要求预测 和决策更加可靠,从而对随机问题的研究变得越 来越重要。本文在这方面做了一些尝试,获得了 终端销售价格随机波动环境下分散决策的最优定 价策略(见公式(23)),对于解决含不确定性因素 的商品交易问题有重要的应用价值。 维普资讯 http://www.cqvip.com ・638・ 成都理工大学学报(自然科学版) 第34卷 [ 参 考 文 献 ] [1]罗掌华,刘鲁.Internet交易中的动态定价机制研究 [J].北京航空航天大学学报(社会科学版),2005,18 (1):22~25. 45:24—41. 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[3]GALLEGO G,VAN RYZIN G J.A muhiple produCt dynamic pricing problem with applications to network yield management[J].Operations Research,1997, A research on the dynamic pricing model based on E—supply chain management ZHANG Yong 。Lu Ying~jin 。YANG Hong。 1.School of Management,University of Electronic Science&Technology of China,Chengdu 61 0054,China; 2.College of It,rformation Science and Technology,Chengdu University,Chengdu 61 01 06,China Abstract:Because the influence of the uncertain factor on business trade is getting more and more important,a research on the dynamic pricing considering the price random undulation becomes an important problem in managerial economics.In this paper,the authors introduce the uncertain factor that produced by the random errors into the dynamic pricing model of the manufacturer predominance. By introducing the expectation and the variance of the retail price and the expectation of transfer price, the authors change the game of incomplete information to the game of complete information and combine the optimal production with storage model to resolve the problem of optimal pricing about transfer price by the extremum of function method.The authors acquire the structure model of the expectation about optimal transfer price and the proportional relation between the expectation price and the undulation of the price,and point out that the manufacturers have the active power to control the most profit. Key words:mathematical model;random undulation;dynamic pricing;incomplete information game; extremum of fI】nctjon 

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