공급업자와 소매업자로 구성된 공급사슬에서 품절에 대응한 드롭-배송 옵션의 효과에 관한 연구

국문 초록 (Abstract)

1. 문제 정의

본 연구에서 고려하는 공급사슬은 단일 공급업자와 단일 소매업자로 구성되어 있다. 소매업자는 정기발주 재고정책을 활용하여 재고를 관리하고, 공급업자는 소매업자의 주문에 대응할 충분한 생산능력이 있다고 가정한다. 그리고 공급업자와 소매업자는 각자의 이익을 최대화하도록 행동한다고 가정한다. 즉, 공급업자와 소매업자는 서로 경쟁적 관계일 수도 있고, 경우에 따라서는 서로 협조적일 수도 있다.

공급업자는 소매업자의 재고부족으로 인하여 발생하는 판매 손실을 줄여 이익을 증가시킬 목적으로 소매업자에게 품절에 대응한 드롭-배송 옵션을 제공한다. 따라서 평상시에 소매업자는 자신이 보유하고 있는 재고로 고객의 주문을 충족시키고, 재고가 바닥났을 때 고객이 제품을 요구하면, 소매업자는 고객에게 가격할인을 제의하고 빠른 배송을 약속한다. 일부 고객은 다른 소매업자를 찾아서 떠나겠지만, 나머지 고객은 소매업자의 제의를 수용한다. 그러면 공급업자는 소매업자의 제의를 수용한 고객에게 요구하는 제품을 직접 배송한다.

이러한 상황에서 본 연구는 서론에서 언급하였던 다음과 같은 질문을 제기하고, 그 의문을 해결하고자 한다. (1) 어떤 조건에서 드롭-배송 옵션을 활용하는 것이 공급업자뿐만 아니라 소매업자 모두에게 혜택을 주는가? (2) 어떤 조건에서 드롭-배송 옵션이 모두에게 공정한가? (3) 조건이 변하면 모두에게 어떤 일이 벌어질 것인가?

2. 이익모형 설계

본 연구는 품절에 대응한 드롭-배송 옵션의 효과를 분석하기 위하여 개발한 공급업자와 소매업자의 이익모형을 사용하려 한다. 이익모형은 드롭-배송 옵션을 고려하지 않은 모형과 드롭-배송 옵션을 고려한 모형으로 개발되었다. 전체 시스템의 이익모형은 공급업자와 소매업자의 이익모형을 합한 것이다.

3. 분석모형 및 해법절차

본 연구에서 다루는 공급사슬에 속하는 공급업자와 소매업자는 자신의 이익을 위하여 서로 경쟁하고, 때로는 서로 협조하기도 한다. 이러한 상황에서 이들 업자들의 균형점을 찾기 위한 적절한 접근방법으로 게임이론이 잘 알려져 있다. 본 연구는 다음과 같은 3 가지 시나리오를 분석하려 한다. (1) 시나리오 1: 드롭-배송 옵션을 활용하지 않음. (2) 시나리오 2: 시나리오 1에서 결정된 최대 재고수준 R을 사용하며, 드롭-배송 옵션을 활용. (3) 시나리오 3: 최대 재고수준 R에 대한 제약 없이 드롭-배송 옵션을 활용.

본 연구는 각 시나리오에 대해 독립모형과 수직통합모형을 분석한다. 드롭-배송 옵션을 활용하는 독립모형의 해는 의사결정 파워에 의해 영향을 받으므로, 본 연구는 독립모형을 3 가지의 하부모형으로 나눈다. 여기서 의사결정 파워는 누가 Stackelberg 게임의 리더인가로 묘사된다. 따라서 3 가지 하부모형은 공급업자나 소매업자가 Stackelberg 리더인 경우와 각 업자가 동등한 의사결정 파워를 갖는 경우(이 경우의 해는 내시균형 (Nash equilibrium))이다.

본 연구는 다음과 같은 절차로 분석을 진행하고자 한다.

단계 1: 컴퓨터 모의실험 실시
본 연구에서는 판매 손실의 영향을 무시할 수 없는 경우를 가정하고 보유재고를 계산한 이익모형을 사용하려 한다. 새롭게 개발한 모형을 기존 모형과 비교분석하는 모의실험을 실시한다.

단계 2: 시나리오 1 분석
시나리오 1에 속해 있는 모형들은 시나리오 2와 시나리오 3에서 드롭-배송 효과를 평가하기 위한 기준을 제공한다. 각 모형에 대한 최적 해를 구한다.

단계 3: 시나리오 2 분석
시나리오 2에서 공급업자는 드롭-배송 옵션에 대한 단위당 구매비용을 조정하고, 소매업자는 평균 부재고율에 영향을 미치는 가격 할인율을 조정하여 자신의 이익을 최대화 하려 한다. 본 연구는 독립모형에 대해서 Stackelberg 균형점과 내시균형점을 찾는다. 또한, 수직통합모형에 대한 최적 해를 찾는다.

단계 4: 시나리오 3 분석
시나리오 3은 시나리오 2와 비교하여 최대 재고수준이 의사결정 변수로 추가되기 때문에 분석절차가 좀 더 복잡해진다. 때로는 분석적인 해가 얻어지기 어려울 수도 있다. 이럴 경우, 본 연구는 해석적 기법을 활용하여 해법절차를 개발한다.

단계 5: 종합 분석
마지막으로 본 연구는 수치적 예제를 통하여 시나리오 1, 2, 3에 대한 비교분석을 실시하고, 경영적 통찰을 도출한다.