Inventory Cost Evaluation in a Vertically Integrated Supply Chain : A Framework and Numerical Examples

수직계열화 공급사슬의 재고비용 평가 - 프레임워크와 수치예제

불확실성의 증가와 함께 예기치 못한 공급사슬의 단절이 빈번해짐에 따라 비용 절감과 공급 안정성을 동시에 확보할 수 있는 수직계열화의 전략적 가치가 높아지고 있다. 그러나 관련 분야 연구의 대부분은 공급사슬 리스크 관리와 효율성 개선에 초점을 맞추고 있어, 실무적인 관점에서의 비용 중심 수직계열화 논의는 충분하지 않았다. 이에 본 연구에서는 수직계열화 공급사슬을 기반으로 한 재고부문의 비용 평가 프레임워크를 제안하였다. 수식 기반의 프레임워크는 노드와 링크로 구성된 공급사슬 네트워크 형태로 고려하였으며, 각 단계별재고의 유형(원료 및 원자재(Raw), 반제품이나 재공품(WIP), 완제품(FG))을 반영하였다. 이는 구체적으로, 각 단계에서의 재고보유비용과 수송 중인 재고비용, 통합 조정비용, 재고의 경제적 수명과 가치하락 등으로 인한 기회손실비, 그리고 품절 등의 리스크 비용을 포함하는 형태로 정의되었다. 아울러 수치 예제에서는 제안된 프레임워크의 활용 가능성에 대해 논의하였다. 첫째, 수직계열화에 따른 비용 절감과 통합조정비의 균형점 및 상쇄효과를 바탕으로 한 BEP(Break-even point) 분석을 수행하였다. 이를 통해 단계별로 수직계열화의 경제적 타당성을 판단할 수 있는 전략적 기준을 제공하였다. 둘째, 단가 및 재고보유비율, 불확실성 등과 같은 핵심 변수의 증감에 따른 총 재고비용의 변화를 관찰함으로써 수직계열화의 효과를 파악할 수 있도록 하였다. 마지막으로, 시나리오를 바탕으로 한 단계별 최적 서비스 수준을 제공함으로써 공급사슬 통합에 따른 효율적인 리스크 관리와 최적 비즈니스 의사결정을 위한 토대를 제공하였다.

Rising uncertainties and unexpected supply chain disruptions have increased the importance of vertical integration as a strategy for both cost reduction and supply stability. However, most existing studies have focused on risk management, and practical strategies incorporating supply chain integration remain underexplored. This study proposes a formulation-based framework to evaluate total inventory costs, in which the supply chain is designed as a network of nodes and links. The network-wide inventory costs reflect the characteristics of different inventory types at each stage, including raw materials (raw), work-in-process (WIP), and finished goods (FG). Specificaly, the model incorporates holding costs at stages (i.e., nodes), in-transit costs (i.e., links), coordination costs, and inventory risk costs-such as opportunity loss due to the limited economic life of inventory, as wel as stockout loss costs. This framework provides a quantitative basis for determining which stage of integration is economicaly justified. From the viewpoint of changes in total inventory cost according to key variables, optimal service levels, and stage-specific break-even points, the applicability of the proposed model was examined through numerical examples. Based on the assumption that integration leads to reductions in unit cost and holding rate, as wel as improvements in uncertainty, we presented the changes in total inventory cost by stage. Second, we presented the optimal service level by stage, reflecting the cost reductions from integration. Finaly, we presented the break-even point (BEP) to support integration decisions from an economic perspective. If the total cost savings from vertical integration outweigh the coordination cost, vertical integration can not only reduce costs but also improve service levels.