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供应链中牛鞭效应的概述
14807113 王泼
一、 供应链相关知识回顾
1、 供应链的概念
供应链的概念是从物流的概念发展而来的，物流是指生产销售过程中，实物从供应方转向最终需求方的过程，包括空间的转换和时间的间距，包括这中间可能发生的如加工、搬运、存储以及伴随实物流通的信息传递。物流是在企业内各部门相互协调相互合作中完成的，而供应链的概念已经突破企业内部的局限，早在1988年美国物流管理协会已经将物流这一概念纳入到供应链的概念范畴中，供应链概念可以定义为连接供应商、分销商、零售商和用户以及与供应活动相关的企业或组织之间的价值链，基于价值共享和成本共担，实现对整个供应活动的计划、实施和控制。整个供应链包括物流、信息流和商流，是企业与企业之间的合作，而不再是部门之间的合作，未来的竞争也不再是企业与企业的竞争，而是供应链也供应链的竞争。有效的或者说具有竞争力的供应链必定有一个核心企业，整个供应链围绕该核心企业展开，对供应链管理也是由核心企业组织进行的，意即一条供应链中必然有一个占主导地位的企业，核心企业可能是原材料的供应商，如澳洋顺昌金属制品有限公司（Aucksun），或者制造商，如Dell，也或者是零售商，如沃尔玛（Walmart）。
2、 供应链管理的概念
与供应链的概念一样，供应链管理的概念也是从物流管理的概念发展而来的，我国关于物流管理的标准定义是：以最低的物流成本达到用户所满意的服务水平，对物流活动进行的计划、组织、协调与控制。供应链管理的定义可简单定义为对供应链活动的计划、组织、协调和控制。供应链管理以客户服务为中心，旨在为客户创造更多的价值，进而占据市场份额，增强供应链的竞争力。
3、 供应链管理的目标
供应链管理的目标是：保证产品的质量，保证顾客的满意，同时扩大市场需求，并且降低供应链的总成本。具体而言就是满足顾客价值，包括尽可能缩短产品交付时间，尽可能确保产品的完整，尽可能完善的售后服务；不断提高供应链在市场的领先地位；整合供应链个环节的资源，准确预测试产需求，避免不必要的生产过剩或缺货造成的损失，降低物流成本和费用，降低库存，提高供应链的运作效率和响应能力。
4、 供应链管理的原则
供应链管理必须做到对供应链中的核心能力和核心资源进行战略层次管理，最大效率的整合核心资源，创造最佳效益；以客户服务为中心，为客户提供尽可能多的包括时间和空间上所带来的价值；企业之间在强大的信息交流平台上高效合作，相互信任，实现利益共享和风险共担；供应链必须遵从一定的标准，所谓无规矩不成方圆。需要强调的是，供应链的各成员必须充分了解客户的需求，因为整个供应链都是以满足顾客需求为生存和竞争的基础的。

二、 牛鞭效应的概念
牛鞭效应又称需求变异放大效应，蝴蝶效应，牛鞭效应，长鞭效应，供应链需求的扭曲，信息时滞。牛鞭效应是指供应链的产品需求的订货量随着供应链向上游不断波动且放大，结果远远超出最初的预测的消费者需求。也就是说，到达供应链最上游的产品需求量远远大于市场实际需求量的变动。这一定义类似蝴蝶效应的定义：一个系统的某一段的小幅变动通过整个系统的加乘作用从而在系统的另一端产生极大的影响。首批研究牛鞭效应的专家中H.L.Lee关于牛鞭效应的定义是：供应链中产品需求订货量的波动程度远远大于产品的实际市场销售量的变化程度，并且沿供应链向上游放大的一种现象。牛鞭效应的具体表现是以订单为载体的需求信息沿着供应链从顾客向零售商、批发商、分销商、制造商、原材料供应商传递的过程中，需求信息的变异会被逐级放大。
牛鞭效应可用下图表示

与牛鞭效应相关的一个重要案例———啤酒实验
啤酒实验的要求是：供应链上下游企业之间不可有任何商业信息的交流，而只允许下游企业向上游企业传递订单，保证最少的库存，但又不能脱销。
实验结果显示：供应链中的企业都依照上述要求制定各自的库存量决策，并且将市场波动归因外部，消费者需求正是顺应这种波动而发生变化的，逐级放大，最终呈现显著差异。
实验结论：许多市场波动是由于供应链内部在传递信息时的扭曲产生的“假行情”。因此，供应链结构决定了经营者的行为。
产生以上结果的原因是：参与者没有认识到系统是一个彼此联系的整体，因而不能合理地估计系统中存在着时间延迟的复杂信息反馈。另外参与者表现出的一种普遍的行为是他们趋向于根据自己的在手库存减去未交付的需求来决定下期订单数量，而忘记了考虑自己的在途定货。
啤酒游戏的缺陷：不能帮助研究者精确地估计牛鞭效应所产生的费用影响。

三、 牛鞭效应的产生
1、 不确定性
可以说牛鞭效应的产生与不确定性有很大关联，这里的不确定性主要表现在：
A、供货不确定性：由于配送计划，库存计划的不合理，使得产品供给过程中出现断货或库存积压问题；
B、生产不确定性：生产计划，采购计划的不合理导致生产过程无法同市场需求同步或超前于市场需求；从而导致供给需求不相等；
C、需求不确定性：因客户需求本身就具有不确定性，加上所使用的预测方法的缺陷，导致需求预测同未来产品真实的需求量存在很大差异，未能做好客户反馈工作也会导致需求预测的失误；
D、信息传递的不确定性：供应链各企业间的不信任导致企业间信息传递的不透明，不能做到及时而准确；
E、决策的不确定性：企业在决定订单的多寡时，往往要考虑很多因素，如企业的现有库存、在途物资、企业的产能、在产产品、半成品、库存容量以及目前市场销售情况等众多复杂的因素，企业间不能做到有效的沟通协调，使得企业决策困难重重，增加了决策过程中的不确定性，决策者的主观因素往往大于客观因素。
不确定性因素引发的信息失真现象，这种信息失真现象表现在牛鞭效应终究是订单对于市场需求表现为失真或者说于市场需求脱节。
2、 牛鞭效应的形成
零售商根据以往销量，或凭经验或凭一定算法对将来的客户需求进行预测，应该说这使得预测是最接近市场上真实的客户需求的，接着按照自己对顾客需求的预测向批发商发送订单，进行订货补充库存。由于存在订货提前期，零售商在平均需求的基础上，考虑到需求的波动，进而增加安全库存，此时的零售商订单的变动性已经超出了顾客需求初步预测，这是牛鞭效应的第一次波动，需求的失真将从这里开始向上游传递。
批发商不能获知顾客的实际数据，它只能利用零售商已发出的订单进行预测，这样批发商在零售商平均订货量的基础上，又增加了一个风险库存。这里便是牛鞭效应中产品需求第二次波动的放大。
零售商、分销商、制造商、供应商的订货量由此波动越来越大，远远超出市场实际的波动，结果是供应链各成员的库存过大，增加了供应链的库存成本，使供应与需求很难匹配，没有实现供应链管理降低库存的目标。
传统供应链中，各企业和各职能部门通常只追求本部门的利益，而企业间和企业内部部门之间，缺乏系统性思考和集成化管理。
牛鞭效应是工业组织动态行为或时间变化的行为产生的结果，一般可以通过改进组织行为方式来消减。

四、 有关牛鞭效应的研究
这里列举了国外有关牛鞭效应问题的研究（有关研究的专家和具体研究内容无法给出，表示歉意）：
1、短缺博弈问题。
2、订单批量问题。
3、订货策略问题。
4、对市场需求信号的处理技术以及相应的信息共享问题
5、生产能力有限情况下，供应商的分配机制对供应链绩效的影响以及两级供应链中的竞争与合作的存货策略问题。
6、有限需求下的库存模型以及通过传递函数分析预测降低牛鞭效应的问题。
7、由指数平滑法进行独立订货传递模式、库存反馈控制系统时产生的牛鞭效应问题，通过传递函数分析了预测结果，通过供应链牛鞭探测软件(Bullwhip Explorer Supply Chain Software)仿真进行了验证。在指数平滑法中引入了“匹配过滤器”(matched filter)的概念。结果显示，当需求信号是随机变化时，匹配过滤器通过噪声带宽来调整输出变化。所以，使用线性和二次型预测模型可以消弱不利影响然而，当库存控制反馈系统的跟踪能力降低时，采用复杂预测方法效果不明显。
8、多级制造和分销系统(批发、零售及市场)供应链的稳定性进行了分析，提出一个层次模型框架。在系统的不同级上，这个框架被用来比较补充订货的变化与需求变化，它特别与批量订货及需求信号现象有关。
9、考虑了供应链中三个基本要素的组合:个别零售商的订货;零售商们的合计(aggregate)订货，以及供应商的订货或生产策略，研究了(s，S)策略参数、需求参数和成本系数如何影响订货的变化性。显示小量多批次定单可以降低高波动的影响，并减小不确定性。
10、零售商采用固定的订货策略对供应链需求变动的影响，研究发现通过降低订货策略下的供应商需求变化也可以降低整个供应链成本。
11 、(Q，r)库存系统中的随机提前期和加速订货对供应链成本的影响。
12、备货期和需求均是随机时的两个供应商的最优订货策略问题。
13、假设需求的分布函数与时间有关，在给出以每周期现有库存为自变量的最优成本的函数后，用启发式算法量化了供应链各个环节的牛鞭效应，并分析了信息失真与牛鞭效应的关系。
14、量化分析了供应链驱动者、需求信息处理、交易博弈、订货批量、价格变化等对牛鞭效应的影响。
15、建立了一个两级供应链即包含一个零售商和一个制造商组成的简单供应链牛鞭效应量化模型。在模型中考虑了两种因素:需求预测(demand forecasting)与交货期(备货期)(order lead times)对牛鞭效应的影响，并将结论推广到需求信息集中的多级供应链系统，证明了通过需求信息共享能够降低牛鞭效应，但不能完全消除。

五、 牛鞭效应造成的影响
牛鞭效应造成的具体影响主要有：
1、库存积压。一方面积压了大量资金，另一方面，又由于顾客需求的变化面临着库存陈旧的风险。
2、过度的需求变化使企业生产计划变化加剧，导致额外成本支出增加。给生产计划带来许多问题:制造商的生产平稳性差，有时生产处于停顿状态，有时为了及时满足突然增加的需求必须加班加点、仓促生产，这无法保证产品的质量。预期之外的短期产品需求导致了额外成本，如加班费用，加快运输的费用等，最终导致生产成本和运输成本上升。
3、生产过剩或者生产不能满足消费需求造成脱销，不必要的生产会造成资金的浪费，产量不够会造成利润的损失。
4、客户需求不能及时满足，服务水平差。生产能力闲置或过度使用，从而产生短缺与过剩交替，甚至产品过时的现象，无法充分满足客户需求，一导致对客户服务水平的降低。

六、 应对牛鞭效应的方法
1、 采用VMI模式
直接由供应商管理库存，减少订单的传递过程中，需求信息波动放大造成的需求信息失真，供应商直接预测消费需求，制定生产、配送等决策，或直接向上游发出订单，供应环节的减少会大大降低牛鞭效应。
2、 采取JIT物流模式
因采取实时的预测、实时地配送、实时地生产，尽可能的减少安全库存量，更能直接降低牛鞭效应，供货周期的减小意味着市场需求更小的波动，因为短时间内可以假定消费者的偏好不变，在没有意外的情况下，需求的预测完全可以根据以往的经验和近期的销售数据来得出更为接近市场实际需求信息，从而制定订单。
3、 供应链的核心企业设置独立的协调部门
联合供应链中的其他企业共同制定订单，这样就避免波动的放大幅度，或者共享库存，这样就可以降低安全库存，同样可以避免波动的放大。
不管采取以上哪一种方式，共同的要求是，供应链中必须建立健全的信息系统、实现信息共享，供应链的各成员间必须实现充分的信任，必须以整个供应链的效益为第一要任，在保证整个供应链的利益基础上考虑公平，进而提升各企业的效益。