供應(yīng)鏈的不確定性與長(zhǎng)鞭效應(yīng)

供應(yīng)鏈的不確定性與長(zhǎng)鞭效應(yīng)第一頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六要點(diǎn)供應(yīng)鏈的不確定性供應(yīng)鏈不確定性的系統(tǒng)分析牛鞭效應(yīng)研究綜述牛鞭效應(yīng)的模型與分析第二頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.1供應(yīng)鏈的不確定性1.供應(yīng)鏈的復(fù)雜性供應(yīng)鏈?zhǔn)且粋€(gè)與外界環(huán)境進(jìn)行交換與耗散的開(kāi)放系統(tǒng),一個(gè)諸多子系統(tǒng)、要素相互作用的動(dòng)態(tài)變化著的復(fù)雜系統(tǒng),也是由資源、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境四大子系統(tǒng)通過(guò)相互依存、相互作用和相互制約的復(fù)合統(tǒng)一體。供應(yīng)鏈的復(fù)雜性表現(xiàn)為：供應(yīng)鏈宏觀系統(tǒng)的復(fù)雜性供應(yīng)鏈管理的復(fù)雜性第三頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六供應(yīng)鏈宏觀系統(tǒng)的概念模型資源。資源包括自然資源和社會(huì)資源兩大門(mén)類。按三級(jí)資源論劃分,一是天然資源二是技術(shù)資源三是管理資源經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)。經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)表現(xiàn)了社會(huì)物質(zhì)的再生產(chǎn)過(guò)程和資本收益及勞動(dòng)財(cái)富的積累過(guò)程。供應(yīng)鏈經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)的功能主要體現(xiàn)在與宏觀經(jīng)濟(jì)環(huán)境大系統(tǒng)的耗散與轉(zhuǎn)化運(yùn)行及物質(zhì)轉(zhuǎn)換、價(jià)值創(chuàng)造和信息集散上。社會(huì)。供應(yīng)鏈系統(tǒng)是社會(huì)復(fù)雜巨系統(tǒng)的子系統(tǒng),其本身既是整個(gè)社會(huì)系統(tǒng)的一個(gè)組成部分,又涌現(xiàn)出自身的社會(huì)屬性。環(huán)境系統(tǒng)。從宏觀意義上,環(huán)境應(yīng)指供應(yīng)鏈大環(huán)境,但是,供應(yīng)鏈運(yùn)行的中、微觀環(huán)境系統(tǒng)對(duì)供應(yīng)鏈的耗散作用更為重要。環(huán)境子系統(tǒng)的要素構(gòu)成主要包括:大氣、土地、地下水資源、地表水系、林木植被及地貌景觀等。第四頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六供應(yīng)鏈宏觀系統(tǒng)的復(fù)雜性特征整體性層次性復(fù)合性關(guān)聯(lián)性分形性動(dòng)態(tài)演化性環(huán)境適應(yīng)性第五頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六供應(yīng)鏈管理的復(fù)雜性特征網(wǎng)鏈?zhǔn)焦芾淼膹?fù)雜性多層次結(jié)構(gòu)管理的復(fù)雜性開(kāi)放系統(tǒng)管理的復(fù)雜性動(dòng)態(tài)管理的復(fù)雜性行為管理的復(fù)雜性第六頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.供應(yīng)鏈不確定性的主要來(lái)源供應(yīng)鏈上的不確定因素表現(xiàn)形式銜接不確定性運(yùn)作不 確定性主要來(lái)源：供應(yīng)商供貨的不確定生產(chǎn)過(guò)程的不確定客戶需求的不確定性第七頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六3.庫(kù)存的作用庫(kù)存是應(yīng)對(duì)不確定性的一種保障措施。庫(kù)存能有效地緩解供需的矛盾，使生產(chǎn)盡可能均勻。根據(jù)不同的作用可以將庫(kù)存分為四種類型：周轉(zhuǎn)庫(kù)存安全庫(kù)存季節(jié)性庫(kù)存運(yùn)輸庫(kù)存幾乎所有的企業(yè)和制造商都擁有一定的庫(kù)存。然而，困難的是，還需要確定具體的庫(kù)存量和合理的庫(kù)存地點(diǎn)。目前，企業(yè)只能按照傳統(tǒng)方法依賴于經(jīng)驗(yàn)和直覺(jué)決定庫(kù)存量。第八頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六4.減少庫(kù)存與系統(tǒng)優(yōu)化盡管，庫(kù)存可以彌補(bǔ)運(yùn)營(yíng)中的不確定性，但需要占用流動(dòng)資金，占用場(chǎng)地，庫(kù)存的物品會(huì)出現(xiàn)損壞和失效。大量的庫(kù)存，增加了企業(yè)運(yùn)營(yíng)的費(fèi)用，從而降低了企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。因此，必須在庫(kù)存與成本、響應(yīng)之間進(jìn)行平衡。第九頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六5.調(diào)整和優(yōu)化供應(yīng)鏈的步驟供應(yīng)鏈功能和性能定位不確定性的控制供應(yīng)鏈規(guī)劃和調(diào)整第十頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.2供應(yīng)鏈不確定性的系統(tǒng)分析1.

福雷斯特(Forrester)飛輪效應(yīng)福雷斯特(Forrester)教授(1961)基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)原理，首先分析了供應(yīng)鏈上的一種特殊現(xiàn)象“需求波動(dòng)放大效應(yīng)”，即消費(fèi)需求波動(dòng)沿著供應(yīng)鏈向上游企業(yè)逐級(jí)放大，后人則稱其為“福雷斯特飛輪效應(yīng)”(ForresterWheelEffect)。另一種表述：供應(yīng)鏈上游企業(yè)所面對(duì)的需求波動(dòng)，要大于最終消費(fèi)實(shí)際需求的波動(dòng)。第十一頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六福雷斯特飛輪效應(yīng)的概念分析模型需求扭曲安全庫(kù)存增加交貨不可靠過(guò)量訂貨缺貨自我保護(hù)措施真實(shí)需求放大形態(tài)需求容量時(shí)間放大的福雷斯特效應(yīng)圖2-1福雷斯特飛輪效應(yīng)第十二頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.伯比奇Burbidge工業(yè)動(dòng)力學(xué)定律伯比奇(Burbidge)教授(1984)提出了工業(yè)動(dòng)力學(xué)定律：“如果需求沿一系列采用庫(kù)存控制定貨法運(yùn)作的庫(kù)存點(diǎn)，在每一傳遞中，則呈現(xiàn)出需求波動(dòng)逐級(jí)放大的特性?！备鶕?jù)伯比奇的觀點(diǎn)，供應(yīng)鏈上的需求放大效應(yīng)和不確定性，源于孤立的管理決策控制系統(tǒng)和運(yùn)營(yíng)方式。即在傳統(tǒng)供應(yīng)鏈中，各企業(yè)和各職能部門(mén)通常只追求本部門(mén)的利益，而企業(yè)間和企業(yè)內(nèi)部部門(mén)之間，缺乏系統(tǒng)性思考和集成化管理。第十三頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六3.供應(yīng)鏈復(fù)雜三角形理查德·威爾丁(RichardWilding，1998)采用歸納的方法，提出了供應(yīng)鏈復(fù)雜三角形(TheSupplyChainComplexityTriangle)，進(jìn)一步分析了形成供應(yīng)鏈不確定性的3種主要原因：需求放大效應(yīng)、混沌現(xiàn)象和并行互交性等.第十四頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六需求放大效應(yīng)混沌現(xiàn)象并行交互性供應(yīng)鏈不確定性圖2-2供應(yīng)鏈的復(fù)雜三角形第十五頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六理查德的主要觀點(diǎn)供應(yīng)鏈不會(huì)達(dá)到靜態(tài)均衡;對(duì)供應(yīng)鏈制定長(zhǎng)期規(guī)劃是十分困難的;應(yīng)將供應(yīng)鏈作為完整的系統(tǒng)來(lái)處理;以消費(fèi)者為中心，有助于消除系統(tǒng)混沌現(xiàn)象;基于關(guān)鍵輸出的系統(tǒng)模擬和非線性動(dòng)態(tài)分析，應(yīng)成為任何供應(yīng)鏈再造計(jì)劃的核心內(nèi)容之一。第十六頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.3牛鞭效應(yīng)研究綜述1.什么是牛鞭效應(yīng)

20世紀(jì)90年代中期，寶潔公司(P&G)的行政人員對(duì)他們最熱銷的產(chǎn)品嬰兒尿布的定單模式進(jìn)行檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇怪的現(xiàn)象：零售商店的尿布銷售存在波動(dòng)，但并不強(qiáng)烈；然而分銷商給寶潔的定單卻波動(dòng)得很厲害。當(dāng)這些行政人員進(jìn)一步檢查寶潔給自己的供應(yīng)商如3M等所下的定單時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)這個(gè)波動(dòng)變得更大了。很明顯，當(dāng)需求信息在供應(yīng)鏈中以定單的形式向上游傳播時(shí)，他們的波動(dòng)正在變得越來(lái)越大。這就正如牛仔所使用的長(zhǎng)鞭，頂端的一點(diǎn)小小抖動(dòng)就會(huì)在末梢轉(zhuǎn)化為一條長(zhǎng)長(zhǎng)的弧線。寶潔因此把這種現(xiàn)象命名為牛鞭效應(yīng)(bullwhipeffect)。第十七頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六什么是牛鞭效應(yīng)為工業(yè)界和學(xué)術(shù)界所普遍接受的牛鞭效應(yīng)的定義由Leeeta1．(1997a)給出。在這個(gè)定義中，需求的波動(dòng)用過(guò)程的方差來(lái)定量地描述：牛鞭效應(yīng)描述的是供應(yīng)鏈中供應(yīng)商所接受的定單比終端顧客的需求具有更大的方差的現(xiàn)象(即需求扭曲現(xiàn)象)；此外這種扭曲將以放大的形式向供應(yīng)鏈的上游傳播(即方差放大現(xiàn)象)。第十八頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.牛鞭效應(yīng)的影響牛鞭效應(yīng)對(duì)供應(yīng)鏈管理的績(jī)效存在著多方面的影響。隨著信息的向上傳播，需求的波動(dòng)性越發(fā)強(qiáng)烈，常常是巨大的訂購(gòu)數(shù)量后緊接著很少甚至沒(méi)有定單，這樣使得上游的生產(chǎn)廠商很難合理地安排當(dāng)前的生產(chǎn)計(jì)劃并規(guī)劃未來(lái)的生產(chǎn)能力。此外，由于下游廠商的訂購(gòu)數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離了實(shí)際的需求數(shù)量，這樣的結(jié)果，或者是產(chǎn)品大量積壓，形成超額的庫(kù)存費(fèi)用；或者無(wú)法供貨，造成客源流失和違約費(fèi)用。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，由于牛鞭效應(yīng)造成的無(wú)效的生產(chǎn)運(yùn)作將使企業(yè)多支付12．5％到25％的費(fèi)用(KurtSalmonAssociates，1993)。第十九頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六3.牛鞭效應(yīng)的十大認(rèn)識(shí)誤區(qū)認(rèn)識(shí)誤區(qū)表現(xiàn)1．無(wú)知牛鞭效應(yīng)：在世界上并不存在。2．傲慢牛鞭效應(yīng)：僅僅是學(xué)術(shù)界的發(fā)明。3．忽略不計(jì)牛鞭效應(yīng)：并不產(chǎn)生多大的費(fèi)用。4．漠視牛鞭效應(yīng)：那又怎樣?反正顧客能等！5．轉(zhuǎn)移責(zé)任牛鞭效應(yīng)：那又怎樣?反正供應(yīng)商能應(yīng)付，這是服務(wù)級(jí)別協(xié)議所規(guī)定的！6．無(wú)奈接受牛鞭效應(yīng)：這就像稅收一樣，總會(huì)跟隨我們的。7．悲觀失望牛鞭效應(yīng)：它是系統(tǒng)問(wèn)題，我們無(wú)能為力。8．過(guò)時(shí)了牛鞭效應(yīng)：這是一個(gè)老問(wèn)題了，它不是已經(jīng)被消除了嗎?9．不兼容牛鞭效應(yīng)：日本人的解決方案對(duì)我們不適用。10．無(wú)效牛鞭效應(yīng)：那些解決方案的確不錯(cuò)，但是不適合我們的行業(yè)。第二十頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六4.牛鞭效應(yīng)研究的四個(gè)里程碑早在20世紀(jì)中葉就由J．W．Forrester(1961)教授發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行了開(kāi)創(chuàng)性的研究?；谠诠I(yè)界長(zhǎng)期從事生產(chǎn)計(jì)劃和控制的經(jīng)驗(yàn)，Burbidge(1983，1984)提出了他的“5個(gè)避免破產(chǎn)的黃金法則”。在這些法則中，他詳細(xì)地討論了需求的放大現(xiàn)象以及解決的方法。牛鞭效應(yīng)研究的一個(gè)里程碑式的進(jìn)步源于著名的“MIT啤酒游戲”(J．D．Sterman1989，1992，1995)的提出和研究。Lee等發(fā)表在ManagementScience(1997a)和SloanManagementReview(1997b)上的兩篇論文被公認(rèn)為是供應(yīng)鏈管理和牛鞭效應(yīng)研究的經(jīng)典之作。Lee支持經(jīng)濟(jì)學(xué)家的理論，即牛鞭效應(yīng)起源于管理者追求利潤(rùn)最大化的理性決策，并結(jié)合運(yùn)作管理研究中的系統(tǒng)思維，將供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)作為一個(gè)整體來(lái)研究，提出了牛鞭效應(yīng)產(chǎn)生的4種具體原因：(1)需求信號(hào)處理；(2)定單批量；(3)價(jià)格波動(dòng)；(4)短缺博弈。第二十一頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六牛鞭效應(yīng)研究的四個(gè)里程碑關(guān)鍵作者產(chǎn)生原因影響因素建議的解決措施Forrester(1961)：需求放大●需求不可見(jiàn)●信息扭曲●庫(kù)存級(jí)別調(diào)整●再定貨點(diǎn)●過(guò)長(zhǎng)的提前期●時(shí)間壓縮●消除系統(tǒng)中不必要的階段Burbidge(1983，1984)：多階段●多階訂購(gòu)●不同步的定單流●貧乏和不確定的信息●訂購(gòu)策略調(diào)整Sterman(1989,1992，1995)：啤酒游戲●人類的錯(cuò)覺(jué)●決策過(guò)程本身●終端用戶需求信息不可見(jiàn)●改善供應(yīng)鏈間的通訊●改善教育Leeetal(1997a，b)：牛鞭效應(yīng)●需求信號(hào)處理●終端用戶需求信息不可見(jiàn)●多重預(yù)測(cè)●長(zhǎng)提前期●信息共享，獲取POS信息●單點(diǎn)補(bǔ)充策略●提前期縮減●定單批量●高訂購(gòu)費(fèi)用●“滿載”策略●隨機(jī)或關(guān)聯(lián)的訂購(gòu)●電子數(shù)據(jù)交換及計(jì)算機(jī)輔助采購(gòu)●第三方物流●規(guī)律的轉(zhuǎn)運(yùn)協(xié)議●價(jià)格波動(dòng)●高低價(jià)格策略●轉(zhuǎn)運(yùn)和購(gòu)買不同步●天天低價(jià)策略●特殊的采購(gòu)合同●短缺博弈●比例化的分配方案●無(wú)視供應(yīng)鏈的具體情況●無(wú)約束的訂購(gòu)和自由退貨策略●基于銷售績(jī)效的分配●共享能力及供應(yīng)信息●有時(shí)間限制的柔性及能力儲(chǔ)備第二十二頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.4牛鞭效應(yīng)的模型與分析1.牛鞭效應(yīng)及其成因分析牛鞭效應(yīng)的量化表述：向供應(yīng)商訂單量的需求波動(dòng)(方差)，要大于向最終消費(fèi)者銷售量的波動(dòng)(方差)，并且這種波動(dòng)沿著供應(yīng)鏈向上游不斷擴(kuò)大。面對(duì)放大了的需求波動(dòng)，供應(yīng)鏈上游的企業(yè)，通常采用兩種方法：一是作為緩沖而增加各類庫(kù)存；二是放大生產(chǎn)設(shè)備的容量。第二十三頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六導(dǎo)致牛鞭效應(yīng)的主要原因庫(kù)存管理和需求預(yù)測(cè)方法訂貨點(diǎn)yt＝交貨周期L×需求期望值+服務(wù)水準(zhǔn)因子×需求標(biāo)準(zhǔn)差St

交貨周期L批量訂貨價(jià)格波動(dòng)經(jīng)濟(jì)波動(dòng)與預(yù)期性訂貨第二十四頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六牛鞭效應(yīng)成因技術(shù)層面需求預(yù)測(cè)批量訂貨價(jià)格波動(dòng)時(shí)間延遲經(jīng)濟(jì)學(xué)層面信息不對(duì)稱分散決策非理性行為第二十五頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.牛鞭效應(yīng)的分析模型建模與推導(dǎo)假設(shè)由單一零售商和制造商組成的簡(jiǎn)單供應(yīng)鏈，零售商面對(duì)的消費(fèi)需求為一隨機(jī)變量，見(jiàn)下式：

(2-1)其中，μ為非負(fù)常量，ρ為自相關(guān)參數(shù)，且滿足<1。εt為誤差隨機(jī)變量，服從獨(dú)立均一分布，εt~IID(0，σ2)?？梢詫?dǎo)出：

(2-2)若ρ＝0，消費(fèi)需求Dt的期望值和方差分別為(μ，σ2)。設(shè)零售商采用最小最大(s，S)庫(kù)存管理法，在任意時(shí)間t，訂貨點(diǎn)yt為逐日變化的需求期望和標(biāo)準(zhǔn)差估計(jì)值的函數(shù)。第二十六頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六

(2-3)(2-4)其中，和St分別為需求期望和標(biāo)準(zhǔn)差的估計(jì)值。L為交貨周期，常數(shù)。p為估計(jì)需求的時(shí)間樣本長(zhǎng)度。z為服務(wù)水準(zhǔn)因子（常數(shù)），根據(jù)保證供貨概率要求，確定該值的大小。根據(jù)正態(tài)分布函數(shù)，在交貨周期內(nèi)保證供貨的概率與z服務(wù)水準(zhǔn)因子之間的關(guān)系，參見(jiàn)表2-1。表2-1交貨周期內(nèi)保證供貨的概率與z服務(wù)水準(zhǔn)因子之間的關(guān)系保證供貨的概率0.99880.990.980.950.900.800.70z服務(wù)水準(zhǔn)因子值3.52.332.051.651.290.840.53第二十七頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六設(shè)零售商向制造商發(fā)出的訂量為qt，并且滿足以下公式：

qt＝y(tǒng)t－yt-1+Dt-1(2-5)訂量qt為本期與上期訂貨點(diǎn)量值之差，另加上期需求量。若qt為負(fù)值，假設(shè)允許無(wú)成本退回超量的庫(kù)存。分別將(2-3)式、(2-4)式代入(2-5)式，展開(kāi)后有：(2-6)第二十八頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六對(duì)(2-6)式qt取方差Var(qt)，展開(kāi)如下：2.牛鞭效應(yīng)的表達(dá)式當(dāng)z＝0時(shí)，表現(xiàn)為等式。

(2-8)第二十九頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六[例]

設(shè)自相關(guān)參數(shù)ρ＝0，交貨周期L＝1，分別取p＝5與p＝10，試計(jì)算牛鞭效應(yīng)的量值。代入(2-8)式后，牛鞭效應(yīng)分別大于等于1.48與1.22，即：當(dāng)p=5，當(dāng)p=10,第三十頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六3.相關(guān)參數(shù)的討論預(yù)測(cè)樣本數(shù)p當(dāng)p值足夠大時(shí)，從零售商至制造商需求方差的增加，將被減小至忽略不計(jì)。交貨周期L若要保持需求方差量值不變，當(dāng)L值增加1倍時(shí)，則需要將p值也增加l倍。自相關(guān)參數(shù)ρ第三十一頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六自相關(guān)參數(shù)ρ若ρ＝0，即消費(fèi)需求Dt服從獨(dú)立均一分布，有(2-9)式成立。

(2-9)若ρ≥0，即消費(fèi)需求Dt呈正自相關(guān)關(guān)系，則有(1-)<1，ρ值越大，則能減弱需求波動(dòng)放大效應(yīng)。若ρ<0，即消費(fèi)需求Dt呈負(fù)自相關(guān)關(guān)系，當(dāng)p值為偶數(shù)，有(1-)<1成立，當(dāng)p值為奇數(shù)，則有(1-)>1成立。由此，當(dāng)ρ<0的前提下，p值為奇數(shù)的牛鞭效應(yīng)大于p值為偶數(shù)的情況，這是一種十分特殊的現(xiàn)象。第三十二頁(yè)