基于信息共享的供應(yīng)鏈牛鞭效應(yīng)仿真研究

1、基于信息共享的供應(yīng)鏈牛鞭效應(yīng)仿真研究佟彤張雅瓊?cè)A北電力大學(xué)(北京)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院北京102206【摘要】本文建立了包括供應(yīng)商、生產(chǎn)商、分銷商、零售商的多級庫存系統(tǒng)動力學(xué)模型，從理論上看，如果具備一定的條件，就可以有效避免信息扭曲放大的現(xiàn)象，緩解牛鞭效應(yīng)?！娟P(guān)鍵詞】供應(yīng)鏈；牛鞭效應(yīng)；系統(tǒng)動力學(xué)模型；vensim仿真1引言牛鞭效應(yīng)是對需求信息扭曲在供應(yīng)鏈中傳遞的一種形象描述，其基本思想是當(dāng)供應(yīng)鏈各節(jié)點(diǎn)企業(yè)只根據(jù)來自其相鄰的下級企業(yè)的需求信息

2、進(jìn)行生產(chǎn)或供應(yīng)決策時，需求信息的不真實(shí)性會沿著供應(yīng)鏈逆流而上，產(chǎn)生逐級放大的現(xiàn)象，到達(dá)源頭供應(yīng)商時，其獲得的需求信息和實(shí)際消費(fèi)市場中的顧客需求信息發(fā)生了很大的偏差，需求變異系數(shù)比分銷商和零售商的需求變異系數(shù)大得多。這種需求放大效應(yīng)的影響，使上游供應(yīng)商比下游供應(yīng)商具有更高的庫存水平。供應(yīng)鏈的庫存和供應(yīng)鏈的不確定性有很密切的關(guān)系，信息共享程度差是供應(yīng)鏈不確定性增加的一個主要原因。從理論上講，如果供應(yīng)鏈上各節(jié)點(diǎn)企業(yè)能共同合作出資建立一套跨組織

3、的信息系統(tǒng)，有利于保證每一個節(jié)點(diǎn)企業(yè)能快速地掌握市場動態(tài)以及各合作企業(yè)的庫存狀態(tài)，那么每個節(jié)點(diǎn)庫存及訂貨量也不會出現(xiàn)嚴(yán)重的放大現(xiàn)象，從而避免需求與供給的不確定性所帶來的牛鞭效應(yīng)。本文從信息共享的角度，建立系統(tǒng)動力學(xué)模型，并運(yùn)用vensim仿真軟件來分析信息共享對抑制牛鞭效應(yīng)的重要性。2、系統(tǒng)動力學(xué)方法系統(tǒng)動力學(xué)中最常用的是因果關(guān)系圖和系統(tǒng)流程圖。因果關(guān)系圖是用箭頭和正負(fù)號表示系統(tǒng)中各因素之間相互關(guān)系(正反饋、負(fù)反饋)的示意圖。系統(tǒng)流程圖

4、即為存量流量圖，是系統(tǒng)動力學(xué)結(jié)構(gòu)模型的基本形式，也是系統(tǒng)動力學(xué)建模的核心內(nèi)容。系統(tǒng)動力學(xué)直接面向供應(yīng)鏈管理的業(yè)務(wù)流程，對其進(jìn)行整體、動態(tài)的分析，利用仿真再現(xiàn)系統(tǒng)行為隨時間的變化，探尋行為變化背后的意義，是一種可應(yīng)用于供應(yīng)鏈庫存控制研究的有效的、可行的方法。3供應(yīng)鏈牛鞭效應(yīng)仿真模型傳統(tǒng)的庫存控制模式是一種基于交易層次的、靜態(tài)的、單向的庫存管理與控制方式，隨著信息從下游企業(yè)向上游企業(yè)傳遞，不可避免的會發(fā)生需求扭曲的現(xiàn)象，與實(shí)際的需求情況嚴(yán)重

5、脫節(jié)。為盡可能的消除供應(yīng)鏈上的牛鞭效應(yīng)，本文提出一種減少信息扭曲，抑制需求放大的模型。31模型假設(shè)模型研究對象主要有供應(yīng)商、生產(chǎn)商、分銷商、零售商，為了使模型充分的反映實(shí)際情況，同時考慮到模型的可操作性和簡化的原則，做出如下假設(shè)：1)供應(yīng)商供貨量的多少是由生產(chǎn)商對原料的需求信息來決定的，模型中不考慮庫存中的貨損因素的影響。2)在供應(yīng)鏈中，生產(chǎn)商是產(chǎn)品的提供者，也就是傳統(tǒng)意義上的制造商?？紤]到生產(chǎn)能力的約束以及生產(chǎn)過程中的延遲，模型中選擇

6、生產(chǎn)商的生產(chǎn)率來體現(xiàn)物質(zhì)延遲以及信息延遲的程度。3)為消除供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)的影響，假設(shè)供應(yīng)鏈中各級成員之間的需求信息是共享的，對最終客戶的需求預(yù)測是一致的。各級成員之間共同提供人力、財力、物力，預(yù)測市場上的客戶對產(chǎn)品的需求，設(shè)定一定的移動平滑時間，預(yù)測結(jié)果大家共同所有，并根據(jù)該預(yù)測結(jié)果進(jìn)行采購、生產(chǎn)、銷售活動。4)供應(yīng)商、生產(chǎn)商、分銷商和零售商都要遵循的原則是滿足最終客戶的需求，在這個前提下，綜合考慮當(dāng)前的庫存、缺貨情況和下游企業(yè)的即時

7、需求，再向上游發(fā)出訂單，根據(jù)實(shí)際情況不斷調(diào)整自己的訂單批量大小。32仿真模型根據(jù)前文的假設(shè)及系統(tǒng)動力學(xué)建模原理，結(jié)合Vensim仿真軟件，構(gòu)建供應(yīng)鏈牛鞭效應(yīng)控制模型的因果關(guān)系圖，包含4個負(fù)反饋回路及存在的4個延遲。從因果關(guān)系圖上可以看到最終客戶需求預(yù)測和期望庫存可持續(xù)時間共同影響著供應(yīng)鏈各成員企業(yè)的期望庫存，并且均是正相關(guān)的關(guān)系。某環(huán)節(jié)的庫存差和上游企業(yè)的現(xiàn)有庫存共同影響上游企業(yè)對該環(huán)節(jié)企業(yè)的發(fā)貨量，為體現(xiàn)上下游企業(yè)之間存在物質(zhì)延遲、信

8、息延遲、時間延遲，模型中均采用發(fā)貨率來表示其因果關(guān)系。根據(jù)因果關(guān)系圖建立消除供應(yīng)鏈牛鞭效應(yīng)的系統(tǒng)流程圖和系統(tǒng)動力學(xué)模型。分析系統(tǒng)流程圖中各個參數(shù)的相關(guān)關(guān)系，可以得出以下基本方程：(1)INV=INTEG(OrdersShips，IV)(2)DINV=DSINVINV(3)Ships=DINV／DT(4)DSINV=DF十AT(5)DF=SMOOTH(MDR，ST)(6)MDR=RANDOMUNIFORM(min，max，seed)注：I

9、NVinventory庫存量，0rders一訂貨率，ships一發(fā)貨率，IV—initialvalue初值，DsINv_一期望庫存，DINv一庫存差，D，I’。_delaytime延遲時間，AT_一adjusttime調(diào)節(jié)時間(期望庫存可持續(xù)時間)，DFdemandforecast需求預(yù)測，MDR=marketdemandrate市場需求率，STsmoothtime平滑時間，INTEG一積分函數(shù)，SMO0TH一平滑函數(shù)，RAND0MUN

10、IFORM均勻分布函數(shù)。4，結(jié)論牛鞭效應(yīng)是供應(yīng)鏈管理中比較常見的現(xiàn)象，同時也是衡量供應(yīng)鏈效率高低的一個重要指標(biāo)。牛鞭效應(yīng)的根本原因是信息在供應(yīng)鏈上的傳遞發(fā)生了扭曲，逐漸的被放大。因此，信息共享成為緩解牛鞭效應(yīng)的首要策略。本文建立了包括供應(yīng)商、生產(chǎn)商、分銷商、零售商的多級庫存系統(tǒng)動力學(xué)模型，從理論上看，如果零售商能及時的與供應(yīng)商、生產(chǎn)商、分銷商共享市場信心，讓整個供應(yīng)鏈上各個節(jié)點(diǎn)的企業(yè)快速掌握市場動態(tài)，了解供應(yīng)鏈下游商戶的需求，就可以有效

11、的避免信息扭曲放大的現(xiàn)象，從而緩解牛鞭效應(yīng)。參考文獻(xiàn)[1】馬士華，林勇，陳志祥供應(yīng)鏈管理【M】機(jī)械工業(yè)出版社，2000【2]ForresterJWIndustrialdynamics：amajorbreakthroughfordecisionmakers[J】HarvardBusinessReview，1958，56(4)：3766【5]TowillDRFo州dge一剛nc_p1esofgoodpracticeinmaterialflo

12、w【J】_ProductionandControl，1997，8(7)：622625[4]AlonsL，F(xiàn)rasierCWJIThitshome：Acasestudyinreducingmanagementdelays[J]SloanManagementgeview，1991，52(4)：5967[5】李穩(wěn)安，趙林度牛鞭效應(yīng)的系統(tǒng)動力學(xué)分析【J】東南大學(xué)學(xué)報(哲學(xué)社會科學(xué)版)2002，10：96981l鬟登曼蠹|玨蠢l|矗；謄警|基于信

13、息共享的供應(yīng)鏈牛鞭效應(yīng)仿真研究佟彤張雅瓊?cè)A北電力大學(xué)(北京)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院北京102206【摘要】本文建立了包括供應(yīng)商、生產(chǎn)商、分銷商、零售商的多級庫存系統(tǒng)動力學(xué)模型，從理論上看，如果具備一定的條件，就可以有效避免信息扭曲放大的現(xiàn)象，緩解牛鞭效應(yīng)。【關(guān)鍵詞】供應(yīng)鏈；牛鞭效應(yīng)；系統(tǒng)動力學(xué)模型；vensim仿真1引言牛鞭效應(yīng)是對需求信息扭曲在供應(yīng)鏈中傳遞的一種形象描述，其基本思想是當(dāng)供應(yīng)鏈各節(jié)點(diǎn)企業(yè)只根據(jù)來自其相鄰的下級企業(yè)的需求信息進(jìn)行生

14、產(chǎn)或供應(yīng)決策時，需求信息的不真實(shí)性會沿著供應(yīng)鏈逆流而上，產(chǎn)生逐級放大的現(xiàn)象，到達(dá)源頭供應(yīng)商時，其獲得的需求信息和實(shí)際消費(fèi)市場中的顧客需求信息發(fā)生了很大的偏差，需求變異系數(shù)比分銷商和零售商的需求變異系數(shù)大得多。這種需求放大效應(yīng)的影響，使上游供應(yīng)商比下游供應(yīng)商具有更高的庫存水平。供應(yīng)鏈的庫存和供應(yīng)鏈的不確定性有很密切的關(guān)系，信息共享程度差是供應(yīng)鏈不確定性增加的一個主要原因。從理論上講，如果供應(yīng)鏈上各節(jié)點(diǎn)企業(yè)能共同合作出資建立一套跨組織的信息

15、系統(tǒng)，有利于保證每一個節(jié)點(diǎn)企業(yè)能快速地掌握市場動態(tài)以及各合作企業(yè)的庫存狀態(tài)，那么每個節(jié)點(diǎn)庫存及訂貨量也不會出現(xiàn)嚴(yán)重的放大現(xiàn)象，從而避免需求與供給的不確定性所帶來的牛鞭效應(yīng)。本文從信息共享的角度，建立系統(tǒng)動力學(xué)模型，并運(yùn)用vensim仿真軟件來分析信息共享對抑制牛鞭效應(yīng)的重要性。2、系統(tǒng)動力學(xué)方法系統(tǒng)動力學(xué)中最常用的是因果關(guān)系圖和系統(tǒng)流程圖。因果關(guān)系圖是用箭頭和正負(fù)號表示系統(tǒng)中各因素之間相互關(guān)系(正反饋、負(fù)反饋)的示意圖。系統(tǒng)流程圖即為存

16、量流量圖，是系統(tǒng)動力學(xué)結(jié)構(gòu)模型的基本形式，也是系統(tǒng)動力學(xué)建模的核心內(nèi)容。系統(tǒng)動力學(xué)直接面向供應(yīng)鏈管理的業(yè)務(wù)流程，對其進(jìn)行整體、動態(tài)的分析，利用仿真再現(xiàn)系統(tǒng)行為隨時間的變化，探尋行為變化背后的意義，是一種可應(yīng)用于供應(yīng)鏈庫存控制研究的有效的、可行的方法。3供應(yīng)鏈牛鞭效應(yīng)仿真模型傳統(tǒng)的庫存控制模式是一種基于交易層次的、靜態(tài)的、單向的庫存管理與控制方式，隨著信息從下游企業(yè)向上游企業(yè)傳遞，不可避免的會發(fā)生需求扭曲的現(xiàn)象，與實(shí)際的需求情況嚴(yán)重脫節(jié)。

17、為盡可能的消除供應(yīng)鏈上的牛鞭效應(yīng)，本文提出一種減少信息扭曲，抑制需求放大的模型。31模型假設(shè)模型研究對象主要有供應(yīng)商、生產(chǎn)商、分銷商、零售商，為了使模型充分的反映實(shí)際情況，同時考慮到模型的可操作性和簡化的原則，做出如下假設(shè)：1)供應(yīng)商供貨量的多少是由生產(chǎn)商對原料的需求信息來決定的，模型中不考慮庫存中的貨損因素的影響。2)在供應(yīng)鏈中，生產(chǎn)商是產(chǎn)品的提供者，也就是傳統(tǒng)意義上的制造商。考慮到生產(chǎn)能力的約束以及生產(chǎn)過程中的延遲，模型中選擇生產(chǎn)商

18、的生產(chǎn)率來體現(xiàn)物質(zhì)延遲以及信息延遲的程度。3)為消除供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)的影響，假設(shè)供應(yīng)鏈中各級成員之間的需求信息是共享的，對最終客戶的需求預(yù)測是一致的。各級成員之間共同提供人力、財力、物力，預(yù)測市場上的客戶對產(chǎn)品的需求，設(shè)定一定的移動平滑時間，預(yù)測結(jié)果大家共同所有，并根據(jù)該預(yù)測結(jié)果進(jìn)行采購、生產(chǎn)、銷售活動。4)供應(yīng)商、生產(chǎn)商、分銷商和零售商都要遵循的原則是滿足最終客戶的需求，在這個前提下，綜合考慮當(dāng)前的庫存、缺貨情況和下游企業(yè)的即時需求，

19、再向上游發(fā)出訂單，根據(jù)實(shí)際情況不斷調(diào)整自己的訂單批量大小。32仿真模型根據(jù)前文的假設(shè)及系統(tǒng)動力學(xué)建模原理，結(jié)合Vensim仿真軟件，構(gòu)建供應(yīng)鏈牛鞭效應(yīng)控制模型的因果關(guān)系圖，包含4個負(fù)反饋回路及存在的4個延遲。從因果關(guān)系圖上可以看到最終客戶需求預(yù)測和期望庫存可持續(xù)時間共同影響著供應(yīng)鏈各成員企業(yè)的期望庫存，并且均是正相關(guān)的關(guān)系。某環(huán)節(jié)的庫存差和上游企業(yè)的現(xiàn)有庫存共同影響上游企業(yè)對該環(huán)節(jié)企業(yè)的發(fā)貨量，為體現(xiàn)上下游企業(yè)之間存在物質(zhì)延遲、信息延遲

20、、時間延遲，模型中均采用發(fā)貨率來表示其因果關(guān)系。根據(jù)因果關(guān)系圖建立消除供應(yīng)鏈牛鞭效應(yīng)的系統(tǒng)流程圖和系統(tǒng)動力學(xué)模型。分析系統(tǒng)流程圖中各個參數(shù)的相關(guān)關(guān)系，可以得出以下基本方程：(1)INV=INTEG(OrdersShips，IV)(2)DINV=DSINVINV(3)Ships=DINV／DT(4)DSINV=DF十AT(5)DF=SMOOTH(MDR，ST)(6)MDR=RANDOMUNIFORM(min，max，seed)注：INVi

21、nventory庫存量，0rders一訂貨率，ships一發(fā)貨率，IV—initialvalue初值，DsINv_一期望庫存，DINv一庫存差，D，I’。_delaytime延遲時間，AT_一adjusttime調(diào)節(jié)時間(期望庫存可持續(xù)時間)，DFdemandforecast需求預(yù)測，MDR=marketdemandrate市場需求率，STsmoothtime平滑時間，INTEG一積分函數(shù)，SMO0TH一平滑函數(shù)，RAND0MUNIFO

22、RM均勻分布函數(shù)。4，結(jié)論牛鞭效應(yīng)是供應(yīng)鏈管理中比較常見的現(xiàn)象，同時也是衡量供應(yīng)鏈效率高低的一個重要指標(biāo)。牛鞭效應(yīng)的根本原因是信息在供應(yīng)鏈上的傳遞發(fā)生了扭曲，逐漸的被放大。因此，信息共享成為緩解牛鞭效應(yīng)的首要策略。本文建立了包括供應(yīng)商、生產(chǎn)商、分銷商、零售商的多級庫存系統(tǒng)動力學(xué)模型，從理論上看，如果零售商能及時的與供應(yīng)商、生產(chǎn)商、分銷商共享市場信心，讓整個供應(yīng)鏈上各個節(jié)點(diǎn)的企業(yè)快速掌握市場動態(tài)，了解供應(yīng)鏈下游商戶的需求，就可以有效的避免

23、信息扭曲放大的現(xiàn)象，從而緩解牛鞭效應(yīng)。參考文獻(xiàn)[1】馬士華，林勇，陳志祥供應(yīng)鏈管理【M】機(jī)械工業(yè)出版社，2000【2]ForresterJWIndustrialdynamics：amajorbreakthroughfordecisionmakers[J】HarvardBusinessReview，1958，56(4)：3766【5]TowillDRFo州dge一剛nc_p1esofgoodpracticeinmaterialflow【J