两阶段供应链的价格牛鞭效应模型

两阶段供应链的价格牛鞭效应模型内容摘要：

 两阶段供应链的价格牛鞭效应模型 何玉华 （浙江工商职业技术学院 经济管理学院，浙江 宁波 315012） 摘要：在一个简单如两阶段的供应链中，如果需求者采用“涨增跌减”的行为模式而供给者 不采取适当的应对措施，则短期的需求变动可能造成未来较长时期的价格的持续上升和下跌， 即价格的牛鞭效应。本研究通过构建一模型，对这一现象作出合理解释，并基于该模型提出有 效的价格牛鞭效应的控制措施。 关键词：供应链；牛鞭效应；价格；模型 中图分类号：F224；F274 文献标识码：A A Model for Bullwhip Effect of Price in a Two-Stage Supply Chain HE Yu-hua (School of Economics and Management, Zhejiang Business Technology Institute, Ningbo, Zhejiang, 315012 China) Abstract: In a supply chain simple as a two-stage one, if the pattern of behavior taken by the demander is increasing the procurement amount when the price is rising and reducing when falling, and no proper counter-actions is taken by the supplier, a small and short-term fluctuation in demand would cause high and long-term price fluctuation, which could be called as a bullwhip effect of price. In this work, a model is developed to give a reasonable explanation to this phenomenon. Then, on the basis of the model, effective control measures for the bullwhip effect of price are proposed. Key words: Supply chain; bullwhip effect; price; model  基金项目：浙江省教育厅项目（20071085）、宁波市应用型专业人才培养基地项目（Jd090818） 作者简介：何玉华（1973- ），女，内蒙古牙克石人，讲师，研究方向：物流管理，人力资源管理，（电 话）0574-86682252（电子信箱）yuhua_he@163.com. 1 一 引言 1950 年代，Forrester 首先认识到牛鞭效应，1997 年，Lee 首次提出牛鞭效应 概念，其可以被通俗地理解为生产营销过程中的需求变异放大现象，亦即供应链 各阶段企业只根据来自其相邻的下级企业的需求信息进行生产或供货决策时，需 求信息的不真实性沿着供应链向上游传递产生逐级放大的现象。 牛鞭效应的成因主要包括：预测需求不准、价格波动、订单批量化、订单夸大、 短缺博弈、生产与补货时间长、库存责任失衡和应付环境变异等，造成供应链的各 阶段该有的库存没有，不该有的库存很多，以至采用紧急补货方式来满足生产的 实际需求成为常态，导致供应链的运作愈加不稳定。这种不稳定的供应链运作恶性 循环，迫使供应链各阶段的库存不断增加和放大，最终形成牛鞭效应和因之而起 的一系列问题 [1]：(1)客户经常买不到所要的产品；(2)采用高库存方法以提高客户 服务满意度，却常因产品寿命有限导致退货，或形成滞销库存、废品； (3)零售商 所订的产品，配送中心常常无法按时送达；(4)某些产品在配送中心经常缺货，而 另一些产品则库存太高；(5)工厂供给配送中心的产品常与市场实际需求不合；(6) 工厂为提高制造效率，以大批量生产，造成制造前置时间的拉长，导致该交的货 无法准时交货；(7)工厂经常没有足够的产能满足目前的需求；等等。 供应链中的这种牛鞭效应非常可怕，轻则导致企业库存和运营成本直线上涨， 重则引起整个产业链的震荡甚至断裂。也正因其对整个社会生产体系存在着巨大恶 性能量，故吸引了众多国内外学者的关注，通过建立模型或进行仿真，试图认识 其发展规律、影响要素和预警指标，包括：AR(I)自回归模型、系统动力学模型卡尔 曼滤波器模型及基于 DE—APIOBPCS 策略的牛鞭效应量化模型等[2,3]。 值得注意的是，这些研究均集中于库存问题的探讨，至今尚未见价格方面的 牛鞭效应的报道。实际上，在特定的决策和行为模式下，即使是在简单至仅包含单 一供给者和单一需求者的两阶段供应链中，短期的需求变动也会造成未来较长时 间内价格的持续上升与下跌，这种现象与库存的牛鞭效应问题非常相似。本研究参 考文献[4]，拟从两阶段供应链角度，以供应链各阶段的决策和行为模式为探讨价格 变化的主轴，构建模型，解释供应链中需求发生微小变化时产生的价格的长期、巨 大变化，亦即价格的牛鞭效应。并基于该模型，提出有效的控制措施。 二 模型构建 2 2.1 基本假设 某两阶段供应链，仅包含单一供给者和单一需求者。只考虑价格因素时，需求 者行为模式为“涨增跌减”，即：价格上涨时，采购比预期需求量高的数量的产品 ， 以避免未来价格的进一步上涨；价格下跌时，则采购比预期需求量低的数量的产 品，以避免未来价格的进一步下跌。 2.2 参数说明 Pt：产品在第 t 期的价格； At：只考虑价格因素时，需求者在第 t 期拟采购的数量； Bt：需求者在第 t 期的采购量，考虑价格因素及库存上限； Mt：供给者在第 t 期的生产量； Kt：供给者在第 t 期期末的库存量； It：需求者在第 t 期期末的库存量； Ut：需求者在第 t 期的使用量； St：供给者在第 t 期的可供给量； Qt：供给者在第 t 期的实际供给量； Hp：供给者的产能上限； X：需求者的库存上限； CT：供给者满负荷生产时的单位总成本； CV：供给者生产的单位变动成本。 2.3 模型描述 ① 需求者的决策与行为：如上述假设，只考虑价格因素时，需求者的采购行 为是“涨增跌减”，故： At 1  Pt Ut  Pt  1 (1) 其中 α 是调节系数，可以是一常数，也可以不断变化，取决于需求者的“涨增 跌减”的程度。 Pt P P  1 时 ， α 取 值 满 足 t    1； t  1时 ， α 取 值 满 足 Pt  1 Pt  1 Pt  1 Pt    1。 Pt  1 3 采购的数量不能无限制的增加，因为需求者的库存是有上限的，即使需求者 采用“涨增”的策略而增加采购量，最终的库存量也不得超过其上限，以避免存货 跌价的风险，因此： Bt+1 = Min(X – It，At+1) (2) 而需求者的库存为： It = It-1 + Qt – Ut (3) ② 供给者的决策与行为：在生产方面，如果产品价格不低于满负荷生产时的 单位总成本 CT 时，供给者将满负荷生产： Pt ≥ CT 时，Mt+1 = Hp (4) 如果产品价格低于满负荷生产时的单位总成本 CT 时，供给者将低负荷生产或 转移部分产能： Pt < CT 时，Mt+1 = β • Hp (5) β<1 在供给方面，当需求者的采购量不大于供给者的可供给量时，供给者按需求 者的采购量供给： Bt ≤ St 时，Qt = Bt (6) 其中 St = Mt + Kt-1 (7) 当采购量大于可供给量时，供给者按可供给量供给： Bt > St 时，Qt = St (8) 供给者的库存情况则是： Kt = Kt-1 + Mt – Qt (9) ③ 价格变动：当需求者的采购量大于当期供应者的生产量时，必然造成供应 者的库存减少，价格因此上涨；反之，需求者的采购量小于当期供应者的生产量 时，必然造成供应者的库存增加，价格因此下跌： Pt 1  Pt  [1   ( Bt 1  1)] (10) M t 1 γ 表示供需失衡造成价格上涨的程度，γ 越大代表少量的供需失衡造成的价格 变动越大。根据公式(10)计算出来的 Pt+1 可能为负值，但价格不可能为负值，供给 者为了维持其市场占有率，不可能完全停产，故此时以单位变动成本 CV 为其价格。 三 数值模拟 4 本研究以下列数据实例来说明，在模型规定的条件下，短期的需求变动会造 成长期的价格上升与下跌。 设置起始条件为：P0 = 3.95；P1 = 4；M1 = 1000；K1 = 4000；I1 = 1000；U2 = 1050；U21 = 900；Ut = 1000，(t = 3 ~ 20；t = 22 ~ 40)；Hp = 1000；X = 4000；CT = 3.2；CV = 2；α = 1.0；β = 0.8；γ = 1.05。 根据上述的模型，编写 Visual Basic 程序进行运算，结果如下表 1 所示：因 U2 = 1050，Ut = 1000 (t = 3 ~ 20)，故前半阶段处于“涨增”通道，产品价格 Pt 从第二期 的 4 开始将持续攀升到 21 期的 28.60。其间，供给者的库存 Kt 由期初的 4000 单位 降低至 2023 单位；需求者的库存 It 则持续攀高，由期初的 1000 单位上升至 3027 单位。由于供给者的库存 Kt 持续降低，故价格 Pt 不断攀升，就需求者而言，虽然 库存 It 不断升高，但是因为产品价格 Pt 不断上扬，而且尚未到达库存上限 X，因 此会持续增加采购量，如 Bt 的变化所示。当到达第 21 期时，由于需求的短期波动， 突然降低为 900 单位，则开始进入“跌减”通道，根据采购公式，采购量 Bt 必然减 少；根据价格公式，价格 Pt 必然会下跌；价格下跌之后，由于采购者“跌减”的心 理，根据采购公式，采购量 Bt 会更减少，价格 Pt 因而会更下跌。 假设在第 21 期之后需求持续下跌为 900 单位，则结果如表 2 所示：价格将大 幅快速下跌，在第 28 期将降至供给者生产的单位变动成本 CV 的价格。 表 1 需求短期波动下的价格牛鞭效应 t Pt Bt At Mt Kt It Ut St Qt 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 4.00 4.27 4.56 4