淺析供應鏈需求預測與牛鞭效應

1、理論探索—■■coNT品罱磊贏磊蕊淺析供應鏈需求預測與牛鞭效應O張文惠(f東外語外貿(mào)大學國際工商管理學院廣東廣州510420)I摘要】總結了供應鏈需求預測和牛鞭效應定量研究的方法。以HLLee提出的AR(1)自相關模型為基礎，定量的驗證了基于一次指數(shù)平滑的需求預測方法下的牛鞭效應。需求預測方法對牛鞭效應有重要影響。【關鍵詞】供應鏈預測牛鞭效應一、供應鏈和供應鏈需求1、供應鏈供應鏈是圍繞核心企業(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)絡把產(chǎn)品送到消費者手中的將供應商，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)鏈結構模式。供應鏈管理則是對供應鏈中流動的物流、信息流、資金流的集成化管理。對企業(yè)所在的整個供應鏈進行整合，通過與供應鏈成員的合作，共享信息，協(xié)同作戰(zhàn)，從而最大程度的縮減供應鏈的成本，提高產(chǎn)品響應市場的能力和服務水平。2、供應鏈需求為了在需求多變的市場上獲得競爭優(yōu)勢，企業(yè)要隨時關注市場需求變化信息，了

3、解供應鏈需求，試圖準確預測供應鏈需求來改善供應鏈績效。而供應鏈需求由以下五個部分構成。基本需求，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，預測時在基本需求的基礎上進行一定幅度的增減。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，因而在預測需求時可以根據(jù)產(chǎn)品需求呈現(xiàn)的周期性特點，進行相應的調(diào)整。不規(guī)律性需求，指需求的隨機波動生。這種需求很難預測，因而可以通過多保有一些庫存以抵消預測的不精確。二、供應鏈需求預測預測的需求是供應鏈所有成員和部門進行規(guī)劃和控制的基礎，需求數(shù)量和時間極大的影響了生產(chǎn)進度、資金安排和其他經(jīng)營總體規(guī)劃。需求預測水平的高低對供應鏈績效有著重要的影響。如果預測不準確，供應鏈成員物料或產(chǎn)品的采購量同實際需求量之間就有誤差，

5、這個誤差將沿著供應鏈傳遞到它的供應商，在供應鏈傳遞過程中誤差將被不斷地放大，形成了牛鞭效應，從而導致供應鏈庫存費用增加、缺貨增多和客戶滿意度降低等不良影響。預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的方法。多數(shù)是因為缺乏歷史數(shù)據(jù)而采用。比如要預測新產(chǎn)品銷量，或者是否研發(fā)新技術等決策時，就只能采用定性預測法。常用的包括：德爾菲法、專家意見法、場景描述法和知覺法。150‘當蝴)2009年1

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

7、述形式，如投入一產(chǎn)出模型、生命周期模型等。以下是對供應鏈常見需求預測方法的總結(如圖1)。圖1供應鏈需求預測常用方法三、需求預測與牛鞭效應1、牛鞭效應供應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50年代末發(fā)現(xiàn)。牛鞭效應是指供應鏈中的零售商向上一級供應商的訂貨量與其實際的銷售量不一致，發(fā)給供應商的訂貨量，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”，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。牛鞭效應現(xiàn)象是供應鏈管理中主要關注的問題，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?。坏托实倪\輸過程和超額的運輸成本；企業(yè)庫存水平提高、服務水平下降、運營成本增加以及定制化程度降低等一系列問題；影響供應鏈的經(jīng)營效益與整體競爭能力，甚至導

9、致整個供應鏈崩潰。對于其成因，早期的牛鞭效應研究者，包括以Forrester為代表的案例研究者和以Sterman為代表的模擬實驗者，都是從供應鏈動態(tài)性的角度考慮，認為供應鏈個體成員的非理性決策和供應鏈本身的階段延遲問題是牛鞭效應產(chǎn)生的最根本原因。不同于以往的研究者，斯坦福大學Lee教授等在分析牛鞭效應的萬方數(shù)據(jù)原因時，更關注供應鏈的結構和相關的運作過程，他認為牛鞭效應是供應鏈成員在供應鏈結構下進行理性決策的結果，需求預測、批量訂貨、價格

10、波動和配給短缺博弈是牛鞭效應的四個主要原因，后有學者增加交貨時間長這個因素。還有一些學者從其他角度補充了牛鞭效應的原因，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，機器故障、產(chǎn)出波動和產(chǎn)品質(zhì)量差異加劇了供應鏈的波動性。一些學者更是運用數(shù)學知識，定量的證明了牛鞭效應的發(fā)生。他們分別從訂貨策略，需求預測兩個方面著手，用數(shù)量經(jīng)濟學，需求模型等方法證明。如Chen等采用統(tǒng)計學手段研究了滑動平均和指

11、數(shù)平滑預測對由供應商和零售商組成的二級供應鏈中牛鞭效應的影響。2、牛鞭效應的定量研究由于牛鞭效應產(chǎn)生的原因很多，要完全消除牛鞭效應，實際上這是很難做到的。目前很多學者提出了相應的管理方法來減小牛鞭效應。對牛鞭效應的定量研究可采用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。這個指標表達出了牛鞭效應的不確定性本質(zhì)，描述了牛鞭效應的嚴重程度，BE值越大，牛鞭效應越

12、嚴重，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鏈系統(tǒng)為例，雙方之間只交易一種產(chǎn)品。假設零售商是生產(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行預測，然后將預測結果同庫存情況比較，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，預測可能的訂貨數(shù)量，再根據(jù)庫存情況和庫存策略計算供應商的訂貨數(shù)量。假設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)商采用預測技術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算出兩級系統(tǒng)中的BE值了。以下是對供應鏈牛鞭研究定量框架的總結(見圖2o(基本假

14、定磁供應鏈系統(tǒng))—抄(需求預測方法)—多(訂貨系統(tǒng))’、—————’’———、———一需求分布——●二級供應鏈系統(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鏈系統(tǒng)＼其他假定其他l自適應過濾法最大最小系統(tǒng)其他其他圖2牛鞭效應定量研究框架3、牛鞭效應與需求預測由于供應鏈各級庫存、生產(chǎn)決策前，首先要預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，準確預測下游需求成為了減小提前期供應，避免缺貨、斷貨和

15、成本損失的關鍵。如果能夠準確預測需求，就能大大降低牛鞭效應。下面用一種簡單的預測方法一次指數(shù)平滑法，定量驗證牛鞭效應。假設面對市場需求為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，且各時期是獨立的。則：E(D：)=—，一，Vat

16、(Dt)2寺。xt表示t期預測值，Qt表示向供應商下的訂單。用訂貨點法計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)的目標服務水平。k=、／玩i瓦=；可，表示零售商需求預測過程中的標準偏差。零售商利用固定時間間隔期的庫存策略來。計算如下。預測值：t時期預測值的計算公式為：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器習而齲爿由此可以看出，向其供應商下的訂單方差大于實際需求的變化，即產(chǎn)生了牛鞭效應。在一定假設條件下，通過變換需求預測方法，可以研究不同預測方法對牛鞭效應的影響。研究結果表明預測方式在對牛鞭效應的影響上扮演十分重要的角色。不同的預測方法會對供需信息的扭曲產(chǎn)生不同程度的影響，從而影響整個供應鏈的績效。為了減弱牛鞭效應，應該選擇合適的預測方法，并且控制信息在上下游之間的傳遞過程?！緟?/p>

19、考文獻】【1】馬士華、林勇：供應鏈管理【M】機械工業(yè)出版社，2000【2】安德森：數(shù)據(jù)、模型與決策[MI機械工業(yè)出版社，2006【3】3包旭云、李幫義：供應鏈中牛鞭效應產(chǎn)生的原因及對策111統(tǒng)計與決策，2006(7)【4】達慶利、張欽、沈厚才：供應鏈中牛鞭效應問題研究【l】管理科學學報2003(3)【5J萬杰、寇紀淞：需求信息預測與處理中的牛鞭效應Ⅱ】天津大學學報2003(3)16】劉紅、王平：基于不同預測技術的供應鏈牛鞭效應分析[『】