供应链管理中的牛鞭效应研究

沈阳理工大学学士学位论文I摘 要牛鞭效应是供应链上的一种需求变异放大现象，是供应链上的信息流从最终客户端向原始供应商传递时，信息出现了扭曲而逐级放大，导致了需求信息出现越来越大的波动。牛鞭效应导致供应链中巨大的损失:它误导生产计划、导致过多的库存投资、收益减少，并且降低了服务水平，导致无效运输等等。由于牛鞭效应是供应链本身的结构决定的固有特性，是无法消除的。因此最大限度地削弱牛鞭效应的影响成为提高整个供应链效率，实现供应链管理目标的关键。论文首先采用了定性分析的方法对供应链管理中牛鞭效应的产生机理进行系统分析，然后在信息共享条件下运用回归分析法对具体案例进行分析，重点讨论订货提前期对牛鞭效应的影响，最后据此提出减轻的方法和措施。关键词：牛鞭效应；供应链；回归分析；订货提前期沈阳理工大学学士学位论文IIAbstractThe bullwhip effect is a demand variability amplification phenomenon in the supply chain. When the information flow passes from the end-client to the original supplier in the supply chain, the information appears distorted and progressively enlarges, and leads to the demand information causes growing fluctuations. The bullwhip effect causes much loss in the supply chain: it misleads the production plan, leads to excessive inventory investment, reduces earnings, reduces the level of service, and causes invalid transport and so on. Because the inherent characteristics of the structure of the supply chain lead the bullwhip effect, so it cannot be eliminated. So weaken the bullwhip as much as possible is the key of improving the efficiency of the entire supply chain, and achieving the goal of supply chain management.Firstly, the paper makes a systematic analysis of the mechanism of the bullwhip effect in supply chain management by a method of qualitative analysis. Then under conditions of the information sharing, it uses the regression analysis to analyze the specific case, and focuses on the lead times influence to the bullwhip. At last the paper proposes the methods and measures to weak the bullwhip.Keywords: bullwhip effect; supply chain; regression analysis; lead time沈阳理工大学学士学位论文III目录1 绪论 .11.1 研究的背景和意义 .11.2 国内外研究现状 .21.3 论文的研究内容和结构 .32 供应链管理和牛鞭效应介绍 .52.1 基本概念 .52.1.1 供应链管理概述 .52.1.2 牛鞭效应概述 .62.2 牛鞭效应的成因分析 .82.3 牛鞭效应的危害 .102.4 减小牛鞭效应的措施 .113 牛鞭效应量化模型线性回归预测描述 .153.1 线性回归预测法概述 .153.2 线性回归方程介绍 .163.3 牛鞭效应量化模型 .184 案例分析 .204.1 BMW 物流介绍 .204.2 数据收集及分析 .214.2.1 非固定周期订货分析 .214.2.2 固定周期订货分析 .254.2.3 原因分析 .284.2.4 解决方法叙述 .305 总结 .32致谢 .33参考文献 .34附录 A .36沈阳理工大学学士学位论文IV附录 B .4311 绪论1.1 研究的背景和意义进入 21 世纪以来，随着全球经济化和信息化趋势的增加，全球经济一体化的步伐在加快，竞争也更加激烈。与此同时，由于信息技术和生产技术的提高，使得产品的生命周期缩短，在这种情况下，单个企业间的竞争逐渐地让位于供应链之间的竞争。现代企业要想保持住自己在竞争中的地位，保持自己的核心竞争力，企业就必须重新审视自己的内在力量源泉和新的竞争点，供应链管理成为企业的最佳选择。供应链管理是指在满足服务水平的同时，为了使系统成本最小而采用的把供应商、制造商、仓库和商店有效地结合成一体来生产商品，并把正确的数量的商品在正确的时间送至正确的地点的一套方法。供应链管理的目的是追求整个系统的成本最小和效率最高，有效的供应链管理是以市场需求为驱动力，从而协调供给与需求之间的关系。但是在供应链上，常常存在着如预测不准确、需求不明确，供给不稳定，企业间合作性与协调性差、造成了供应缺乏，生产与运输作业不均衡、库存居高不下，成本过高等现象 1。牛鞭效应正是供应链中各方成员试图调节供需关系时发生的。供应链上的一种需求变异放大(方差放大)现象，是供应链上的信息流从最终客户端向原始供应商传递时，无法有效地实现信息的共享，使得信息扭曲而逐级放大，导致了需求信息出现越来越大的波动。最下游的客户端相当于鞭子的根部，而最上游的供应商相当于鞭子的梢部，在根部的一端只要有一个轻微的抖动，传递到末梢端就会出现很大的波动。在供应链上，这种效应越往上游，距终端客户越远，变化就越大，影响也就越大。这种信息扭曲，如果和企业制造过程中的不确定因素叠加在一起，将会导致巨大经济损失。牛鞭效应对供应链中企业的影响是相当严重的。它使企业对市场需求预测失误，过高或过低预测需求，导致供不应求或过多存货，造成巨大损失；它还会使企业的生产计划产生偏差，在设计工厂、仓库、配送中心和销售点的设施规模和网点布局的时候容易规划不善；还有产品或服务质量降低，成本增加等危害。企业要想在当前如此激烈的竞争环境中立于不败之地，缓解牛鞭效应尤为重要。针对牛鞭效应产生的诸多原因，缓解牛鞭效应的策略更是多种多样，采取有效措施对症下药，消除产生的原因都能在一定程度上取得效果。21.2 国内外研究现状牛鞭效应现象并非最近才发现，早期的研究基本上集中于证明牛鞭效应的存在。早在 20 世纪 60 年代初，Forerster 用系统动力学原理，研究了一系列的案例，首先发现了消费需求波动沿着供应链向上游企业逐渐放大的系统特性，并且证明了这个行业的动态变化或行业组织系统的行为随时间而动态变化的结果，可以通过改变组织的行为方式加以克服 2。Burbridge 教授(1984)从产业动力学的角度对牛鞭效应的机理进行了探讨。基于在工业界长期从事生产计划和控制的经验，他提出了“5 个避免破产的黄金法则”。在这些法则中，他详细地讨论了需求的放大现象以及解决方法。不同于Forrester 的研究，Burbridge 的工作强调了关键结合点(Sharp edged)的价值及生产的不连续性，以及由此造成的所谓信息流的多级阶段(multi- phasing of the information flow)3。Towill 通过模拟的方法证实了库存管理方法对供应链信息扭曲的影响。需求变化的幅度每通过一个环节就会增加一倍，生产商从中间环节获得订单后，对市场需求变化的预测幅度几乎是最初的 8 倍之多。他还集中研究了供应商的不同分配机制对牛鞭效应的影响，提出不同性质的机制具有不同的激励作用，对供应商和零售商的行为产生不同的影响，有些机制会加剧订货的波动程度，即加剧牛鞭效应，而有些机制不会导致这种现象 4。牛鞭效应研究的一个里程碑式的进展源于著名的“MIT 啤酒游戏”的提出和研究。J. D. Sterman 系统地描述了这个游戏：参与者在游戏中分别扮演一个啤酒销售供应链中的不同角色 (啤酒零售商，批发商，分销商和酿造商) 。随着游戏的进行，客户需求的一点微小变化将对上游供应商的订单和库存水平产生巨大的影响。当供应链的各节点企业只根据来自其相邻的下级需求信息进行生产或供应决策时，需求信息的不真实性会沿着供应链逆流而上，产生逐级放大的现象，达到最初源头供应商时，其获得的需求信息和实际消费市场中的顾客需求信息发生很大的偏差，需求变异系数比分销商和零售商的需求变异系数大得多 5。对牛鞭效应研究最深入的是 H.L. Lee 领导的研究小组。H.L. Lee 支持经济学家的理论，即牛鞭效应起源于管理者追求利润最大化的理性决策，并结合运作管理研究中的系统思维，将供应链各环节作为一个整体来研究，提出了一个简单的供应链数学模型，它能够描述供应链的组织结构和成员的优化行为，指出有四个主要原因导致了牛鞭效应的产生：需求信息处理、订单批量、价格波动、短期博弈，并且分别建立不同3的模式来证明其观点 6 。在 Lee 之后的研究中， Cachon 和 Lariviere 进一步研究了短缺博弈问题 7；Kelle和 Milne 进一步研究了订单批量问题 8；Cachon 、 Ricardo、Lambert 及 Copper 等人研究了订货策略问题，而更多的研究则集中在对市场需求信号的处理技术以及相应的信息共享问题上 9。对减弱牛鞭效应国外提出了采用信息共享、缩短供应前期、协调订货和简化促销行为；还有人提出“每天低价（EDLP）”的方法减少订单波动；也有人利用价格变化和贸易促销以及渠道权威的重新分配等方法。上述方式经验证，均可达到抑制牛鞭效应的效果。在我国，马新安等将静态的委托代理模型推广到动态的情况，考虑了供应商和制造商之间的系统内部相互作用，用它来研究供应链中的核心企业对其合作伙伴的信息共享及正常供应活动的激励，说明了供应链中的合作伙伴关系或相互信任的逐步加深过程 10。万杰等阐述了供应链结构(即组成要素和要素之间的相互关系)对牛鞭效应的影响;提出了基于不同水平层次和垂直规模组合的四种供应链结构：链状结构、整树结构、短粗结构和细长结构，并且提出了通过区分供应链中的主要成员和支持成员的办法来确定适当结构从而削减牛鞭效应的措施 11。孙元欧等提出了交货期对牛鞭效应的影响。认为若交货周期较长，需要增加常规库存，库存量多，面对需求波动的应变能力则较弱。在较长的交货期间内，一旦出现市场需求波动，需要重新估计和调整需求期望值、安全库存、订货点和订货量等，增加了整个系统的不确定性 12。1.3 论文的研究内容和结构论文主要研究供应链中牛鞭效应的产生机理，在各个节点企业之间需求信息共享时，采用回归分析预测方法对案例进行需求分析，分析订货提前期对牛鞭效应的影响，同时提出了缓解牛鞭效应的对策。本文的结构和主要内容如下：第一章 介绍牛鞭效应研究背景和意义以及国内外研究现状。第二章 介绍供应链管理及供应链管理中牛鞭效应的相关知识。具体包括供应链管理的特点和目标，牛鞭效应的概念、产生原因、危害以及缓解措施等。第三章 线性回归预测模型的描述，牛鞭效应的量化分析。第四章 介绍在信息共享的情况下，采用回归分析预测方法对某企业的订货情况中4的牛鞭效应现象进行分析，并对该企业进行分析，提出缓解措施。第五章 对论文进行总结。52 供应链管理和牛鞭效应介绍2.1 基本概念2.1.1 供应链管理概述所谓供应链是围绕核心企业，通过对信息流、物流、资金流的控制，从采购材料开始，制成中间品以及最终产品，最后由销售网络把产品送到消费者手中的将供应商、制造商、分销商、零售商、直到最终用户连成一个整体的功能网链结构（见图 2.1）。供应商的供应商 用户的用户 供应商 用户 核心企业 物流信息流资金流图 2.1 供应链结构从图 2.1 中可以看出，供应链由围绕核心企业的供应商的供应商、供应商、用户、用户的用户组成。一个企业是一个节点，节点企业和节点企业之间是供应和需求的关系。供应链中的节点企业除制造商外，既包括处于供应链上游，为制造商提供原材料和零部件的供应商；也包括处于供应链下游，从事产品代理、批发、零售等业务的分销商；还包括专业从事某项职能服务的专业服务提供商；甚至包括顾客。供应链上的每个环节都含有“供”和“需”两方面的含义。例如，制造商的销售部门是分销商的供方，但又是生产部门的需方。如图 2.2 所示。供应 制造 装配 分销 消费信息流供应商的供应商 供应商 核心企业 用户 用户的用户图 2.2 供应链节点企业关系中华人民共和国国家标准物流术语（GB/T 183542006）对供应链管理的定供应源应源需求源需求源6义为：供应链管理是对供应链涉及的全部活动进行计划、组织、协调与控制。供应链管理发端于 20 世纪 80 年代的制造资源计划（MRP），然后经历准时生产制（JIT ）， 90 年代进入精细生产和精细供应，21 世纪初进入供应链管理阶段（见图 2.3）。20 世纪 80 年代 20 世纪 90 年代 21 世纪制造资源计划 准时生产制 精细生产和精细供应 供应链管理阶段 推动式