淺析供應(yīng)鏈需求預(yù)測與牛鞭效應(yīng)

1、理論探索—■■coNT品罱磊贏磊蕊淺析供應(yīng)鏈需求預(yù)測與牛鞭效應(yīng)O張文惠(f東外語外貿(mào)大學(xué)國際工商管理學(xué)院廣東廣州510420)I摘要】總結(jié)了供應(yīng)鏈需求預(yù)測和牛鞭效應(yīng)定量研究的方法。以HLLee提出的AR(1)自相關(guān)模型為基礎(chǔ)，定量的驗(yàn)證了基于一次指數(shù)平滑的需求預(yù)測方法下的牛鞭效應(yīng)。需求預(yù)測方法對牛鞭效應(yīng)有重要影響?！娟P(guān)鍵詞】供應(yīng)鏈預(yù)測牛鞭效應(yīng)一、供應(yīng)鏈和供應(yīng)鏈需求1、供應(yīng)鏈供應(yīng)鏈?zhǔn)菄@核心企業(yè)，通過對信息流，物流，資金流的控制，從采購原

2、材料開始，制成中間產(chǎn)品以及最終產(chǎn)品，最后由銷售網(wǎng)絡(luò)把產(chǎn)品送到消費(fèi)者手中的將供應(yīng)商，制造商，分銷售，零售商，直到最終用戶連成一個整體的功能網(wǎng)鏈結(jié)構(gòu)模式。供應(yīng)鏈管理則是對供應(yīng)鏈中流動的物流、信息流、資金流的集成化管理。對企業(yè)所在的整個供應(yīng)鏈進(jìn)行整合，通過與供應(yīng)鏈成員的合作，共享信息，協(xié)同作戰(zhàn)，從而最大程度的縮減供應(yīng)鏈的成本，提高產(chǎn)品響應(yīng)市場的能力和服務(wù)水平。2、供應(yīng)鏈需求為了在需求多變的市場上獲得競爭優(yōu)勢，企業(yè)要隨時關(guān)注市場需求變化信息，了

3、解供應(yīng)鏈需求，試圖準(zhǔn)確預(yù)測供應(yīng)鏈需求來改善供應(yīng)鏈績效。而供應(yīng)鏈需求由以下五個部分構(gòu)成?；拘枨?，指剔除其他四種因素后所得的需求。季節(jié)性需求，指有些商品的需求具有季節(jié)波動性。比如空調(diào)，往往在夏季比較暢銷。針對這類商品，預(yù)測時在基本需求的基礎(chǔ)上進(jìn)行一定幅度的增減。趨勢性需求，需求往往要考慮產(chǎn)品的生命周期。比如產(chǎn)品處于成長期那么其需求將增長快速。處于成熟期，其需求的增長比較緩『曼且穩(wěn)定。劇期性需求，需求要考慮到產(chǎn)品周期性。有時會一季度一周期，

4、有時會一年一周期或更長，因而在預(yù)測需求時可以根據(jù)產(chǎn)品需求呈現(xiàn)的周期性特點(diǎn)，進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。不規(guī)律性需求，指需求的隨機(jī)波動生。這種需求很難預(yù)測，因而可以通過多保有一些庫存以抵消預(yù)測的不精確。二、供應(yīng)鏈需求預(yù)測預(yù)測的需求是供應(yīng)鏈所有成員和部門進(jìn)行規(guī)劃和控制的基礎(chǔ)，需求數(shù)量和時間極大的影響了生產(chǎn)進(jìn)度、資金安排和其他經(jīng)營總體規(guī)劃。需求預(yù)測水平的高低對供應(yīng)鏈績效有著重要的影響。如果預(yù)測不準(zhǔn)確，供應(yīng)鏈成員物料或產(chǎn)品的采購量同實(shí)際需求量之間就有誤差，

5、這個誤差將沿著供應(yīng)鏈傳遞到它的供應(yīng)商，在供應(yīng)鏈傳遞過程中誤差將被不斷地放大，形成了牛鞭效應(yīng)，從而導(dǎo)致供應(yīng)鏈庫存費(fèi)用增加、缺貨增多和客戶滿意度降低等不良影響。預(yù)測方法可以分為定性和定量兩類。定性法是那些利用判斷、直覺、調(diào)查或者比較分析對未來做出定性估計(jì)的方法。多數(shù)是因?yàn)槿狈v史數(shù)據(jù)而采用。比如要預(yù)測新產(chǎn)品銷量，或者是否研發(fā)新技術(shù)等決策時，就只能采用定性預(yù)測法。常用的包括：德爾菲法、專家意見法、場景描述法和知覺法。150‘當(dāng)蝴)2009年1

6、i月(下)定量方法可以細(xì)分為兩類：時間序列法和因果預(yù)測法。時間預(yù)測法的前提假設(shè)是未來的需求模式將會重復(fù)，或者很大程度上重復(fù)。這種方法是根據(jù)過去的銷售數(shù)據(jù)、使用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)模型，根據(jù)需求的時間特征來預(yù)測未來的需求。通常預(yù)測短期需求比較準(zhǔn)確。因果預(yù)測法前提是需求量的變化水平取決于某些相關(guān)的變量。從以往數(shù)據(jù)中找到這些自變量，就可以預(yù)測出作為因變量的需求水平。這種方法適用于中長期的預(yù)測。因果分析法又有很多不同形式：統(tǒng)計(jì)形式，如回歸和計(jì)量模型；描

7、述形式，如投入一產(chǎn)出模型、生命周期模型等。以下是對供應(yīng)鏈常見需求預(yù)測方法的總結(jié)(如圖1)。圖1供應(yīng)鏈需求預(yù)測常用方法三、需求預(yù)測與牛鞭效應(yīng)1、牛鞭效應(yīng)供應(yīng)鏈管理中普遍存在著牛鞭效益現(xiàn)象，其首先被Forrester在20世紀(jì)50年代末發(fā)現(xiàn)。牛鞭效應(yīng)是指供應(yīng)鏈中的零售商向上一級供應(yīng)商的訂貨量與其實(shí)際的銷售量不一致，發(fā)給供應(yīng)商的訂貨量，其方差大于銷售給買方的，即需求發(fā)生扭曲。這種扭曲以放大的形式向供應(yīng)鏈的上游蔓延，即方差繼續(xù)變大。該現(xiàn)象之所以

8、被稱為“牛鞭效應(yīng)”，是由于這種現(xiàn)象類似于養(yǎng)牛人揮鞭的情形。養(yǎng)牛人在揮動牛鞭趕牛時，他的手腕只要稍稍用力，牛鞭的稍部就會有較大幅度的擺動，這被稱為牛鞭效應(yīng)。牛鞭效應(yīng)現(xiàn)象是供應(yīng)鏈管理中主要關(guān)注的問題，它給企業(yè)造成的危害主要表現(xiàn)為以下方面：間接引起企業(yè)生產(chǎn)能力的盲目放大，即生產(chǎn)規(guī)模過大或過小；低效率的運(yùn)輸過程和超額的運(yùn)輸成本；企業(yè)庫存水平提高、服務(wù)水平下降、運(yùn)營成本增加以及定制化程度降低等一系列問題；影響供應(yīng)鏈的經(jīng)營效益與整體競爭能力，甚至導(dǎo)

9、致整個供應(yīng)鏈崩潰。對于其成因，早期的牛鞭效應(yīng)研究者，包括以Forrester為代表的案例研究者和以Sterman為代表的模擬實(shí)驗(yàn)者，都是從供應(yīng)鏈動態(tài)性的角度考慮，認(rèn)為供應(yīng)鏈個體成員的非理性決策和供應(yīng)鏈本身的階段延遲問題是牛鞭效應(yīng)產(chǎn)生的最根本原因。不同于以往的研究者，斯坦福大學(xué)Lee教授等在分析牛鞭效應(yīng)的萬方數(shù)據(jù)原因時，更關(guān)注供應(yīng)鏈的結(jié)構(gòu)和相關(guān)的運(yùn)作過程，他認(rèn)為牛鞭效應(yīng)是供應(yīng)鏈成員在供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)下進(jìn)行理性決策的結(jié)果，需求預(yù)測、批量訂貨、價格

10、波動和配給短缺博弈是牛鞭效應(yīng)的四個主要原因，后有學(xué)者增加交貨時間長這個因素。還有一些學(xué)者從其他角度補(bǔ)充了牛鞭效應(yīng)的原因，如Wilding著重討論三方面的因素：確定性混沌、平行交互作用和需求放大；Taylor提出，機(jī)器故障、產(chǎn)出波動和產(chǎn)品質(zhì)量差異加劇了供應(yīng)鏈的波動性。一些學(xué)者更是運(yùn)用數(shù)學(xué)知識，定量的證明了牛鞭效應(yīng)的發(fā)生。他們分別從訂貨策略，需求預(yù)測兩個方面著手，用數(shù)量經(jīng)濟(jì)學(xué)，需求模型等方法證明。如Chen等采用統(tǒng)計(jì)學(xué)手段研究了滑動平均和指

11、數(shù)平滑預(yù)測對由供應(yīng)商和零售商組成的二級供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)的影響。2、牛鞭效應(yīng)的定量研究由于牛鞭效應(yīng)產(chǎn)生的原因很多，要完全消除牛鞭效應(yīng)，實(shí)際上這是很難做到的。目前很多學(xué)者提出了相應(yīng)的管理方法來減小牛鞭效應(yīng)。對牛鞭效應(yīng)的定量研究可采用BE系數(shù)來度量。BE=Var(SD)／Var(RDo其中Var(SD)表示生產(chǎn)商的需求方差，Var(RD)表示零售商的方差。這個指標(biāo)表達(dá)出了牛鞭效應(yīng)的不確定性本質(zhì)，描述了牛鞭效應(yīng)的嚴(yán)重程度，BE值越大，牛鞭效應(yīng)越

12、嚴(yán)重，生產(chǎn)商遭受的危害越大。以一個生產(chǎn)高和一個零售商組成的簡單的兩層次供應(yīng)鏈系統(tǒng)為例，雙方之間只交易一種產(chǎn)品。假設(shè)零售商是生產(chǎn)商唯一的買方。則每期生產(chǎn)商可以根據(jù)零售商過去的訂貨量預(yù)測下一期的訂貨量。市場需求隨即變化，零售商無法知道市場需求的確切分布，只能通過預(yù)測獲得市場需求信息。在每期末，零售商根據(jù)過去的銷售數(shù)據(jù)對下一期的市場需求進(jìn)行預(yù)測，然后將預(yù)測結(jié)果同庫存情況比較，利用特定的庫存策略確定訂貨量，并在期初向生產(chǎn)商發(fā)出訂單。同樣，生產(chǎn)商

13、每期末根據(jù)以往零售商的訂貨情況，預(yù)測可能的訂貨數(shù)量，再根據(jù)庫存情況和庫存策略計(jì)算供應(yīng)商的訂貨數(shù)量。假設(shè)零售商面對的市場需求為AR(1)模型，或者AKMA(1)，MA(1)等模型。零售商和生產(chǎn)商采用預(yù)測技術(shù)來獲取市場需求信息，比如簡單移動平均法和一次指數(shù)平滑法。零售商采用一定的訂貨策略，比如固定量系統(tǒng)、固定間隔期系統(tǒng)和最大最小系統(tǒng)。然后放松其他一些變量就可以計(jì)算出兩級系統(tǒng)中的BE值了。以下是對供應(yīng)鏈牛鞭研究定量框架的總結(jié)(見圖2o(基本假

14、定磁供應(yīng)鏈系統(tǒng))—抄(需求預(yù)測方法)—多(訂貨系統(tǒng))’、—————’’———、———一需求分布——●二級供應(yīng)鏈系統(tǒng)一滑動平均法燹固定量系統(tǒng)一I指數(shù)平滑法固定間隔系統(tǒng)放松變量尹三級供應(yīng)鏈系統(tǒng)＼其他假定其他l自適應(yīng)過濾法最大最小系統(tǒng)其他其他圖2牛鞭效應(yīng)定量研究框架3、牛鞭效應(yīng)與需求預(yù)測由于供應(yīng)鏈各級庫存、生產(chǎn)決策前，首先要預(yù)測下游市場需求的大小，然后按照一定的庫存和訂貨策略下定單。由此，準(zhǔn)確預(yù)測下游需求成為了減小提前期供應(yīng)，避免缺貨、斷貨和

15、成本損失的關(guān)鍵。如果能夠準(zhǔn)確預(yù)測需求，就能大大降低牛鞭效應(yīng)。下面用一種簡單的預(yù)測方法一次指數(shù)平滑法，定量驗(yàn)證牛鞭效應(yīng)。假設(shè)面對市場需求為AR(1)模型：D。=斗pD。8。其中d理論探索囂O高罱—POR罱A而O0MIcs_IC～TEMRYECNMtCS●■■_為大干零的常數(shù)，一lpl表示相鄰兩個時期需求變量之間的相關(guān)系數(shù)。￡。表示市場需求變量的波動誤差，符合均值為零，方差為cr2的正態(tài)分布，且各時期是獨(dú)立的。則：E(D：)=—，一，Vat

16、(Dt)2寺。xt表示t期預(yù)測值，Qt表示向供應(yīng)商下的訂單。用訂貨點(diǎn)法計(jì)算下一期的庫存最高水平s。：s。=Xzk。式中z沁表示零售商的安全庫存，z表示企業(yè)的安全系數(shù)取決于企業(yè)的目標(biāo)服務(wù)水平。k=、／玩i瓦=；可，表示零售商需求預(yù)測過程中的標(biāo)準(zhǔn)偏差。零售商利用固定時間間隔期的庫存策略來。計(jì)算如下。預(yù)測值：t時期預(yù)測值的計(jì)算公式為：x。=oLD。(1一d)xt一。=∑o【(1一a)’1D，訂貨量：Q。=s。一(s。一D。)=X—xt一，D。

17、z(kk。)BE值：BE=麗Var(Q)Var(Q。)=Var【x。一X。一1D。1z((入。一入。一1)]=Var[aD，1(I—a)x。一1一X卜lDcl】=(1d)‘Var(D。一1)d‘Var(X卜1)一2a(1a)Cov(D。X。。)而Cov(DtX。)=c。v(D。，∑a(1a)’1D。)2寺哥哥v“xt卜Ⅶ“∞L1“佃Ⅸ一】——旱旦盟土)二唑L，由此可以求出：(1p‘)(2a)(卜pc【p)Wr(Q。)一cr“(223a2

18、pctpd“p)一‘(1p‘)(2一d)(1一pap)髓2器習(xí)而齲爿由此可以看出，向其供應(yīng)商下的訂單方差大于實(shí)際需求的變化，即產(chǎn)生了牛鞭效應(yīng)。在一定假設(shè)條件下，通過變換需求預(yù)測方法，可以研究不同預(yù)測方法對牛鞭效應(yīng)的影響。研究結(jié)果表明預(yù)測方式在對牛鞭效應(yīng)的影響上扮演十分重要的角色。不同的預(yù)測方法會對供需信息的扭曲產(chǎn)生不同程度的影響，從而影響整個供應(yīng)鏈的績效。為了減弱牛鞭效應(yīng)，應(yīng)該選擇合適的預(yù)測方法，并且控制信息在上下游之間的傳遞過程?！緟?/p>

19、考文獻(xiàn)】【1】馬士華、林勇：供應(yīng)鏈管理【M】機(jī)械工業(yè)出版社，2000【2】安德森：數(shù)據(jù)、模型與決策[MI機(jī)械工業(yè)出版社，2006【3】3包旭云、李幫義：供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)產(chǎn)生的原因及對策111統(tǒng)計(jì)與決策，2006(7)【4】達(dá)慶利、張欽、沈厚才：供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)問題研究【l】管理科學(xué)學(xué)報(bào)2003(3)【5J萬杰、寇紀(jì)淞：需求信息預(yù)測與處理中的牛鞭效應(yīng)Ⅱ】天津大學(xué)學(xué)報(bào)2003(3)16】劉紅、王平：基于不同預(yù)測技術(shù)的供應(yīng)鏈牛鞭效應(yīng)分析[『】