基于系統(tǒng)動力學(xué)的短生命周期產(chǎn)品供應(yīng)鏈牛鞭效應(yīng)研究

湯衛(wèi)克 姜大立 甘 明 黃 淞

摘要:通過因果關(guān)系分析構(gòu)建了短生命周期產(chǎn)品供應(yīng)鏈訂貨、發(fā)貨子系統(tǒng)的系統(tǒng)動力學(xué)模型結(jié)構(gòu)圖及方程,在Vensim的模擬環(huán)境下,運(yùn)行模型并對結(jié)果進(jìn)行分析,提出消減牛鞭效應(yīng)的對策建議。

關(guān)鍵詞:短生命周期產(chǎn)品;供應(yīng)鏈;牛鞭效應(yīng);系統(tǒng)動力學(xué)

中圖分類號:F224文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

Abstract: This paper uses the analysis of cause and effect way to establish Short life cycle product supply chain demand and supply systems dynamics model and equations. Run the SD model and analyses its operation and results through Vensim simulation, put forward the recommendations of the bullwhip effect reduction.

Key words: short life cycle product; supply chain; bullwhip effect; system dynamics

當(dāng)今全球化市場環(huán)境中,客戶需求日益呈現(xiàn)出不確定性、多樣性和動態(tài)性,企業(yè)競爭日益激烈,產(chǎn)品生命周期日趨縮短。Abbas A. Kurawarwala和Hirofumi Matsuo[1]指出:短生命周期產(chǎn)品是指其生命周期短至幾個(gè)月,最長不超過3年的一類產(chǎn)品,如時(shí)尚產(chǎn)業(yè)(如玩具、服裝等)以及一些高科技產(chǎn)業(yè)(如計(jì)算機(jī)、電子消費(fèi)類產(chǎn)品)等。短生命周期產(chǎn)品使得供應(yīng)鏈庫存控制呈現(xiàn)出復(fù)雜的動態(tài)行為,一定程度上增加了庫存協(xié)調(diào)控制的難度,供應(yīng)鏈?zhǔn)д{(diào)最直接的表現(xiàn)就是產(chǎn)生牛鞭效應(yīng)。

1短生命周期產(chǎn)品供應(yīng)鏈系統(tǒng)模型的構(gòu)建

系統(tǒng)動力學(xué)是一門以系統(tǒng)反饋控制理論為基礎(chǔ),以計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)為主要手段,定量地研究系統(tǒng)發(fā)展動態(tài)行為的一門應(yīng)用學(xué)科,屬于系統(tǒng)科學(xué)的一個(gè)分支[2-3]。系統(tǒng)動力學(xué)自身的特性決定了系統(tǒng)動力學(xué)適合處理長期性和周期性的問題、對數(shù)據(jù)不足的問題進(jìn)行研究、處理要求不高的復(fù)雜的社會經(jīng)濟(jì)問題以及處理非線性和多重反饋的復(fù)雜時(shí)變系統(tǒng),能做長期的、動態(tài)的、戰(zhàn)略性的仿真分析與研究,分析研究系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與動態(tài)行為[4]。

根據(jù)系統(tǒng)動力學(xué)原理,對短生命周期產(chǎn)品供應(yīng)鏈進(jìn)行因果關(guān)系分析,消費(fèi)者的需求量增加,即零售商銷售量的增加,會造成零售商庫存量的下降,因而又引起了零售商訂貨量的增加。由此可以看出消費(fèi)者需求量(零售商的銷售量)—零售商的庫存—零售商的訂貨量之間負(fù)—負(fù)反饋的關(guān)系。其它各因素之間的反饋關(guān)系可依據(jù)相同的分析步驟得出。為了使總的反饋結(jié)構(gòu)形成閉合回路,模型中在生產(chǎn)商生產(chǎn)量到零售商庫存之間建立間接的正反饋關(guān)系。模型總的因果關(guān)系如圖1所示。

因果關(guān)系圖只描述了反饋結(jié)構(gòu)的基本方面,不能表示不同性質(zhì)變量的區(qū)別。現(xiàn)由短生命周期產(chǎn)品供應(yīng)鏈因果關(guān)系圖畫出它的系統(tǒng)動力學(xué)流圖。如圖2所示。

2模型的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備及運(yùn)行

為了便于在以下的分析中模擬系統(tǒng)的行為,更好的量化牛鞭效應(yīng)的程度,在此假設(shè)一個(gè)傳統(tǒng)庫存控制模式下的案例。

本文針對某一企業(yè)的生產(chǎn)情況進(jìn)行假設(shè)。為了保證上游企業(yè)對下游需求的充分供應(yīng),假設(shè)生產(chǎn)商的庫存≥批發(fā)商的庫存

≥零售商的庫存;而且通常批發(fā)商的訂貨周期≥零售商的訂貨周期。因此對該模型中主要參數(shù)做出如下的基本假設(shè):

(1)消費(fèi)者需求量:初始100件/周,10周后150件/周

(2)零售商的訂貨周期=0.5周

(3)零售商的庫存量的初始值=150件

(4)零售商的期望庫存=100件

(5)批發(fā)商的訂貨周期=1周

(6)批發(fā)商發(fā)貨延遲時(shí)間=1周

(7)批發(fā)商的庫存量的初始值=1 500件

(8)批發(fā)商的期望庫存=1 000件

(9)生產(chǎn)商生產(chǎn)周期=2周

(10)生產(chǎn)商發(fā)貨延遲時(shí)間=1.5周

(11)生產(chǎn)商的庫存量的初始值=3 000件

(12)生產(chǎn)商的期望庫存=2 500件

通過分析以上流程圖中表示出的各個(gè)參數(shù)的相互關(guān)系,可以得出該供應(yīng)鏈模型的基本方程如下:

(01)零售商訂貨率=DELAY3(零售商庫存差/零售商訂貨周期,批發(fā)商發(fā)貨延遲)

Units:件/周

(02)零售商訂貨周期=0.5

Units:周

(03)零售商庫存=INTEG(零售商訂貨率—零售商銷售率,150)

Units:件

(04)零售商庫存差=零售商期望庫存—零售商庫存

Units:件

(05)零售商期望庫存=100

Units:件

(06)零售商銷售率=消費(fèi)者需求量

Units:件/周

(07)批發(fā)商訂貨率=DELAY3(批發(fā)商庫存差/批發(fā)商訂貨周期,生產(chǎn)商發(fā)貨延遲)

Units:件/周

(08)批發(fā)商訂貨周期=1

Units:周

(09)批發(fā)商發(fā)貨延遲=1

Units:周

(10)批發(fā)商庫存=INTEG(批發(fā)商訂貨率—零售商訂貨率,1 500)

Units:件

(11)批發(fā)商庫存差=批發(fā)商期望庫存—批發(fā)商庫存

Units:件

(12)批發(fā)商期望庫存=1 000

Units:件

(13)生產(chǎn)率=生產(chǎn)商庫存差/生產(chǎn)周期

Units:件/周

(14)生產(chǎn)商發(fā)貨延遲=1.5

Units:周

(15)生產(chǎn)商庫存=INTEG(生產(chǎn)率—批發(fā)商訂貨率,3 000)

Units:件

(16)生產(chǎn)商庫存差=生產(chǎn)商期望庫存—生產(chǎn)商庫存

Units:件

(17)生產(chǎn)商期望庫存=2 500

Units:件

(18)生產(chǎn)周期=2

Units:周

(19)FINAL TIME=30

Units:周

The final time for the simulation.

(20)INITIAL TIME=0

Units:周

The initial time for the simulation.

(21)消費(fèi)者需求量=100+STEP50,10

Units:件/周

(22)SAVEPER=TIME STEP

Units:周

The frequency with which output is stored.

(23)TIME STEP=0.25

Units:周

The time step for the simulation.

短生命周期產(chǎn)品供應(yīng)鏈關(guān)系模型運(yùn)行如圖3所示。

短生命周期產(chǎn)品供應(yīng)鏈關(guān)系模型庫存變化如圖4所示。

3運(yùn)行結(jié)果分析

從模型中庫存變化圖可以看出:供應(yīng)鏈中上游企業(yè)相對于下游企業(yè)的庫存量變化幅度有不同程度的增加;上游企業(yè)對下游需求量的響應(yīng)也在不斷的放大;同時(shí),隨著時(shí)間的推移,供應(yīng)鏈上各節(jié)點(diǎn)企業(yè)的庫存量也在逐漸的放大。此時(shí)整個(gè)供應(yīng)鏈系統(tǒng)出現(xiàn)了“牛鞭效應(yīng)”。

通過分析系統(tǒng)趨于收斂的條件,調(diào)整訂貨周期和發(fā)貨延遲時(shí)間,對模型進(jìn)行改進(jìn),可以看出改進(jìn)后模型的響應(yīng)是趨于穩(wěn)定的收斂函數(shù)。如圖5所示。

同時(shí),通過供應(yīng)鏈的協(xié)調(diào),訂立合理的契約,建立完善的激勵(lì)機(jī)制和監(jiān)督機(jī)制,實(shí)行有效的信息共享,可以減輕甚至消除牛鞭效應(yīng)。在具體的運(yùn)作中,可采用銷售數(shù)據(jù)和庫存信息共享,減少供應(yīng)鏈環(huán)節(jié),縮短訂貨的提前期或交貨時(shí)間,買賣雙方協(xié)調(diào)訂貨以及建設(shè)起戰(zhàn)略性伙伴關(guān)系、加強(qiáng)各企業(yè)的合作機(jī)制等策略。

價(jià)格也是影響短生命周期產(chǎn)品供應(yīng)鏈牛鞭效應(yīng)的一個(gè)重要因素,在以后的研究中,將在系統(tǒng)動力學(xué)模型中加入價(jià)格因素,對各要素之間進(jìn)行因果關(guān)系分析,深入對短生命周期產(chǎn)品供應(yīng)鏈進(jìn)行研究。

參考文獻(xiàn):

[1] A.A. Kurawarwala, H. Matsuo. Product Growth Models for Medium-Term Forecasting of Short Life Cycle Products[J]. Technological Forecasting and Social Change, 1998(57):169-196.

[2] Foresster J w. Urban Dynamics[M]. Cambridge MA: Productivity Press, 1969.

[3] Peter Senge. 第五項(xiàng)修煉[M]. 郭進(jìn)隆,楊碩英,譯. 上海:上海三聯(lián)書店,1994.

[4] 蘇懋康. 系統(tǒng)動力學(xué)原理及應(yīng)用[M]. 上海:上海交通大學(xué)出版社,1988.