Competitive and cooperative solutions in the distribution supply network

Abstract

Выпускная квалификационная работа посвящена теме конкуренции и кооперации в дистрибутивных сетях поставок. Целью работы является применение теоретико-игрового моделирования для совершенствования методики планирования объемов заказов в дистрибутивной сети поставок на основе анализа конкурентного и кооперативного поведений участников сети и ее реализация на примере реальной дистрибутивной сети поставок. Основными задачами для достижения цели исследования являются: обзор литературы по методикам планирования, теоретическим аспектам кооперации и конкуренции в сетях поставок, применение теоретико-игрового моделирования для формулировки и решения задачи планирования объемов заказов при конкурентном и кооперативном поведениях участников дистрибутивной сети поставок, а также реализация методики планирования объемов заказов на примере дистрибутивной сети поставок продукции электротехнической отрасли. В качестве конкурентного решения для многоступенчатой децентрализованной сети была построена теоретико-игровая модель, представляющая собой нахождение равновесия по Нэшу. Кооперативное решение было найдено с помощью асимметричного решения Нэша, приведенного к виду задачи нелинейного программирования, где точкой статус-кво является значение функций прибыли в равновесии по Нэшу. Данные модели были реализованы на примере дистрибутивной сети поставок, в результате чего было выяснено, что кооперативное поведение является более выгодным для участников сети поставок, чем децентрализованное. При сравнении было выяснено, что суммарная прибыль участников дистрибутивной сети поставок при сотрудничестве на 39,9% выше, чем при конкурентном поведении.

Graduate qualification work is devoted to the topic of competition and cooperation solutions in the distribution supply network. The aim of the work is to apply game-theoretic modeling to improve the methodology of order volume planning in distribution supply network based on the analysis of competitive and cooperative behavior of network participants and its implementation on the example of a real distribution supply network. The main objectives for achieving the research goal are: literature review on planning methods, theoretical aspects of cooperation and competition in supply networks, application of game-theoretic modeling for formulation and solution of order volume planning problem in competitive and cooperative behavior of distribution supply network participants, as well as implementation of order volume planning methodology on the example of distribution supply network of electrical industry products. A game-theoretic model representing a Nash equilibrium finding was constructed as a competitive solution for a multi-stage decentralized network. The cooperative solution was found using an asymmetric Nash solution reduced to the form of a nonlinear programming problem, where the status quo point is the value of the profit functions in the Nash equilibrium. These models were implemented on the example of a distributional supply network, and it was found that cooperative behavior is more profitable for supply network members than decentralized behavior. In the comparison, it was found that the total profit of distribution supply network members in cooperative behavior is 39.9% higher than in competitive behavior.