汪亮 熊琦 楊茂慎 周山景

[摘要]本文考慮一個(gè)包含一個(gè)供應(yīng)商一個(gè)批發(fā)商一個(gè)零售商的三級(jí)供應(yīng)鏈，基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法，研究了供應(yīng)商管理庫存模式下的信息共享。借助Vensim PLE軟件建模，建立仿真模型，引入不同需求的變化，對(duì)比不同需求條件下三級(jí)VMI模式與傳統(tǒng)三級(jí)供應(yīng)鏈的差異，其結(jié)果表明不同需求條件下采用VMI模式能減輕牛鞭效應(yīng)、減少供應(yīng)鏈平均庫存以及降低缺貨成本。供應(yīng)商在三級(jí)供應(yīng)鏈信息共享中的地位至關(guān)重要，需要承擔(dān)所有的庫存風(fēng)險(xiǎn)，承擔(dān)的庫存成本最大。

[關(guān)鍵詞]三級(jí)供應(yīng)鏈；系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)；VMI；牛鞭效應(yīng)

[中圖分類號(hào)]F273[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1005-6432（2014）6-0029-04

牛鞭效應(yīng)就是供應(yīng)鏈中的需求信息的扭曲，它是指零售商向供應(yīng)商的訂貨量與其實(shí)際的銷售量不一致。一般地，發(fā)給供應(yīng)商訂貨量大于售給買方數(shù)量，即需求扭曲，這種扭曲以逐漸變大的形式向上游蔓延[1]。這種效應(yīng)因?yàn)樾枨笮畔⒌呐で蜁r(shí)間延遲使得相關(guān)企業(yè)發(fā)生嚴(yán)重的庫存短缺與庫存積壓，直接影響供應(yīng)鏈的效益，不利于整體競爭。

為了應(yīng)對(duì)成本的增加，供應(yīng)商管理庫存的管理思想隨之出現(xiàn)。供應(yīng)商代管庫存（Vender Managed Inventory，VMI）是指供應(yīng)鏈中上游企業(yè)代為管理下游企業(yè)的庫存，提高供應(yīng)鏈的運(yùn)作效率。這種管理思想打破了傳統(tǒng)的庫存管理模式，以一種系統(tǒng)的、集成的方式進(jìn)行庫存管理[2，3]。供應(yīng)商管理庫存模式是一種典型的需求信息在供應(yīng)鏈各節(jié)點(diǎn)共享的供應(yīng)鏈模式，故本文以VMI模式為比較對(duì)象。

目前有很多學(xué)者對(duì)供應(yīng)鏈中的信息共享做了研究。Towill通過系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究了需求信息隨供應(yīng)鏈層層向上的變化幅度，發(fā)現(xiàn)每經(jīng)過一個(gè)環(huán)節(jié)需求信息會(huì)被放大一倍，到制造商從分銷商獲得訂單時(shí)，需求放大幾乎達(dá)到初始需求的八倍[4]。JDejonckheere，SMDisney等認(rèn)為供應(yīng)鏈成員的補(bǔ)貨規(guī)則是影響牛鞭效應(yīng)的重要因素，當(dāng)產(chǎn)量安排不夠靈活，頻繁變動(dòng)產(chǎn)量將導(dǎo)致大筆費(fèi)用發(fā)生，傳統(tǒng)補(bǔ)貨模式將不再適用[5]。Chen指出，信息共享能夠使得相關(guān)企業(yè)共享銷售信息，進(jìn)而會(huì)減少信息扭曲的程度[6]。張欽，達(dá)慶利等研究了兩級(jí)供應(yīng)鏈中在需求模型 ARIMA（0，1，1）下牛鞭效應(yīng)的量化和信息共享的價(jià)值，表明信息共享能減輕牛鞭效應(yīng)[7]。鄭繼明，王志娟研究建立簡單的三級(jí)供應(yīng)鏈模型，在 Lee H L，So K C，Tang C S模型的基礎(chǔ)上重點(diǎn)研究并量化了第三級(jí)即供應(yīng)商共享需求信息所帶來的價(jià)值，并對(duì)影響參數(shù)進(jìn)行matlab 仿真實(shí)驗(yàn)[8]。吳江華，翟昕以 Cournot博弈為研究手段，考慮獨(dú)立市場需求的多個(gè)零售商共享一個(gè)供應(yīng)商的采購問題，分兩階段訂貨，求解了零售商的均衡訂貨決策和信息共享策略[9]。

現(xiàn)存的有關(guān)供應(yīng)鏈中信息共享的研究很多，但多集中在證明牛鞭效應(yīng)的存在，產(chǎn)生機(jī)理等。也忽略供應(yīng)鏈上的不確定性對(duì)供應(yīng)鏈上牛鞭效應(yīng)的影響，缺乏對(duì)供應(yīng)鏈中信息共享的系統(tǒng)的、整體的研究。本文引入不同需求條件的變化，比較分析兩種模式的不同。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)是一門分析研究信息反饋系統(tǒng)的學(xué)科，將社會(huì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為用計(jì)算機(jī)仿真。供應(yīng)鏈系統(tǒng)具備動(dòng)態(tài)性，系統(tǒng)性、復(fù)雜性、開放性、交互性等特點(diǎn)，所以采用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)對(duì)供應(yīng)鏈中存在的問題進(jìn)行研究是合適的。本文以系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法研究VMI模式下的信息共享，比較分析VMI模式對(duì)各節(jié)點(diǎn)庫存的影響。

1系統(tǒng)假設(shè)與模型的構(gòu)建

11研究對(duì)象與假設(shè)

本文以某市PC市場為例，對(duì)供應(yīng)鏈進(jìn)行仿真，從而為尋找較優(yōu)的供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)來削弱牛鞭效應(yīng)，降低成本?？紤]每一個(gè)節(jié)點(diǎn)眾多企業(yè)都看做一個(gè)整體，現(xiàn)做如下假設(shè)：

（1）PC市場中包含零售商、批發(fā)商、供應(yīng)商三個(gè)成員。

（2）期望庫存持續(xù)時(shí)間為3周，庫存調(diào)整時(shí)間為3周，移動(dòng)平均時(shí)間為4周，生產(chǎn)延遲時(shí)間和運(yùn)輸延遲時(shí)間均為3周，不存在訂單延遲。

（3）期望庫存等于期望庫存持續(xù)時(shí)間和各節(jié)點(diǎn)的銷售預(yù)測(cè)之積。

系統(tǒng)邊界確定：本文只考慮供應(yīng)鏈中零售商、批發(fā)商、供應(yīng)商，而且僅考慮他們之間的庫存訂貨系統(tǒng)，不考慮供應(yīng)商的生產(chǎn)系統(tǒng)，供應(yīng)鏈中的物流供應(yīng)系統(tǒng)等。

12因果關(guān)系圖

在VMI模式與傳統(tǒng)供應(yīng)鏈模式中，當(dāng)市場需求增加時(shí)，零售商的庫存將會(huì)減少，零售商向批發(fā)商訂貨來彌補(bǔ)庫存差，然后來響應(yīng)市場需求。同樣，批發(fā)商的庫存也會(huì)減少，批發(fā)商增加訂貨量會(huì)引起供應(yīng)商向生產(chǎn)商或上級(jí)供應(yīng)商增加訂貨量。但是這個(gè)過程存在兩個(gè)延遲過程。一是信息延遲過程，就是零售商將市場需求變化情況反饋批發(fā)商過程；二是物質(zhì)延遲過程，就是批發(fā)商得到零售商的訂貨要求需要一段時(shí)間才能來滿足這個(gè)要求。因果關(guān)系圖如圖1所示。圖1三級(jí)供應(yīng)鏈下因果關(guān)系圖

13系統(tǒng)流程圖

根據(jù)因果關(guān)系圖的均衡關(guān)系，作出對(duì)應(yīng)系統(tǒng)流程圖。根據(jù)系統(tǒng)流程圖我們知道本系統(tǒng)中包括零售商庫存、批發(fā)商庫存、供應(yīng)商庫存三個(gè)水平變量；市場銷售率、批發(fā)商發(fā)貨率、供應(yīng)商發(fā)貨率、供應(yīng)商生產(chǎn)率、四個(gè)速率變量，水平變量通過速率變量影響而變動(dòng)。還有包括各節(jié)點(diǎn)的訂單量，期望庫存、銷售預(yù)測(cè)量、供應(yīng)商生產(chǎn)需求等輔助變量和時(shí)間延遲等常量。

傳統(tǒng)供應(yīng)鏈中各節(jié)點(diǎn)成員是相互獨(dú)立的，沒有信息共享。為使自己利益最大化，各成員都是根據(jù)自己銷售預(yù)測(cè)，期望庫存，以及自己庫存水平來訂貨。圖2傳統(tǒng)模式下三級(jí)供應(yīng)鏈系統(tǒng)流程圖

與傳統(tǒng)供應(yīng)鏈不同的是，由于信息共享，使得VMI下的供應(yīng)鏈成員不再依賴預(yù)期來進(jìn)行訂貨。零售商及時(shí)將其商品銷售信息和庫存消耗量與批發(fā)商、制造商共享，供應(yīng)商監(jiān)視零售商的庫存狀況，確定庫存補(bǔ)充數(shù)量。VMI模式下，各成員不再是根據(jù)自己的銷售預(yù)測(cè)來進(jìn)行訂貨，而是由零售商將市場的銷售信息與批發(fā)商、供應(yīng)商來共享，由供應(yīng)商來對(duì)零售商的庫存進(jìn)行管理。

2不同需求條件下仿真對(duì)比

不同類型需求下仿真有利于解釋模型內(nèi)部結(jié)構(gòu)，市場的動(dòng)態(tài)性，更符合實(shí)際情況。本文利用vensim軟件，運(yùn)用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，嘗試分析在階躍需求，斜坡需求，正態(tài)隨機(jī)需求三種不同條件下，對(duì)比不同模式各節(jié)點(diǎn)庫存變化情況。圖3VMI模式下三級(jí)供應(yīng)鏈系統(tǒng)流程圖

21階躍需求下仿真對(duì)比

假設(shè)市場銷售率=500+STEP（800，12） 即PC市場需求在第12周時(shí)，需求量從500突然增加到800；假設(shè)各節(jié)點(diǎn)初始庫存和期望庫存為2000臺(tái)；仿真時(shí)間為0～100周，仿真步長為1周。圖4，圖5分別是階躍需求下各節(jié)點(diǎn)庫存情況。

圖4階躍：傳統(tǒng)模式下各節(jié)點(diǎn)庫存

圖5階躍：VMI模式下各節(jié)點(diǎn)庫存

圖中曲線1、2、3分別對(duì)應(yīng)零售商、批發(fā)商、供應(yīng)商隨時(shí)間變化的庫存情況。從圖5可以看出VMI模式下，各節(jié)點(diǎn)明顯波動(dòng)較小。從圖4看到當(dāng)需求突然增加時(shí)，零售商庫存出現(xiàn)變動(dòng)，接著批發(fā)商庫存變動(dòng)較大，供應(yīng)商庫存大幅度變化，出現(xiàn)牛鞭效應(yīng)。當(dāng)需求恢復(fù)正常時(shí)，零售商庫存恢復(fù)較快，批發(fā)商其次，供應(yīng)商庫存波動(dòng)時(shí)間最長。比較圖5，VMI模式下批發(fā)商與供應(yīng)商庫存波動(dòng)明顯減小，且當(dāng)需求恢復(fù)正常時(shí)，能較快恢復(fù)正常水平。

22斜坡需求下仿真對(duì)比

假設(shè)市場銷售率=500+RAMP（10，10，40 ） 即需求從第10周開始以斜率為10進(jìn)行線性增長，直到第40個(gè)周期不再增長；假設(shè)各節(jié)點(diǎn)初始庫存和期望庫存為2000臺(tái)；仿真時(shí)間為0～100周，仿真步長為1周。圖6，圖7分別是斜坡需求下各節(jié)點(diǎn)庫存情況。

圖6斜坡：傳統(tǒng)模式下各節(jié)點(diǎn)庫存

圖7斜坡：VMI模式下各節(jié)點(diǎn)庫存

圖6看出，當(dāng)需求從第10周開始以斜率為10進(jìn)行線性增長，直到第40個(gè)周期不再增長。零售商最先作出庫存調(diào)整，接著是批發(fā)商調(diào)整，最后供應(yīng)商調(diào)整庫存。同時(shí)批發(fā)商庫存比零售商庫存變動(dòng)較大，供應(yīng)商庫存出現(xiàn)大幅度波動(dòng)，且波動(dòng)周期最長。對(duì)比圖7，VMI模式下供應(yīng)鏈各成員，在市場需求變動(dòng)情況下，幾乎同時(shí)作出庫存調(diào)整，且各節(jié)點(diǎn)庫存波動(dòng)明顯較小。

23正態(tài)隨機(jī)需求下仿真對(duì)比

假設(shè)PC市場對(duì)該商品的前4周的需求率為2000臺(tái)，在5周時(shí)開始隨機(jī)波動(dòng)，波動(dòng)幅度為±200，均值為0，波動(dòng)次數(shù)為150次，隨機(jī)因子為4個(gè)，市場銷售率=2000+IF THEN ELSE（Time>4，RANDOM NORMAL（-200，200，0，150，4 ），0 ）。假設(shè)各節(jié)點(diǎn)初始庫存和期望庫存為6000臺(tái)；仿真時(shí)間為0～300周，仿真步長為1周。圖8，圖9分別是正態(tài)隨機(jī)需求下各節(jié)點(diǎn)庫存情況。

圖8正態(tài)分布：傳統(tǒng)模式下各節(jié)點(diǎn)庫存

圖9正態(tài)分布：VMI模式下各節(jié)點(diǎn)庫存

由圖8，圖9仿真輸出結(jié)果可知，與傳統(tǒng)供應(yīng)鏈相比，在實(shí)施VMI的供應(yīng)鏈中，各節(jié)點(diǎn)庫存量比較穩(wěn)定，波動(dòng)幅度明顯減小。說明各節(jié)點(diǎn)訂貨水平越來越接近市場需求信息，需求信息的放大程度大大減少。

3結(jié)論

本文在借鑒前人的研究基礎(chǔ)上，考慮一個(gè)包含一個(gè)供應(yīng)商一個(gè)批發(fā)商一個(gè)零售商的三級(jí)供應(yīng)鏈，基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法，借助vensim軟件建模仿真，在不同需求條件下，分析比較VMI模式下供應(yīng)鏈與傳統(tǒng)供應(yīng)鏈的不同。本文研究結(jié)果表明：VMI模式下的信息共享可以大大減輕供應(yīng)鏈各節(jié)點(diǎn)的庫存量，能減輕牛鞭效應(yīng)。同時(shí)使得各節(jié)點(diǎn)不會(huì)出現(xiàn)缺貨情況，大大節(jié)省了供應(yīng)鏈的費(fèi)用，提高供應(yīng)鏈整體競爭力。供應(yīng)商在三級(jí)供應(yīng)鏈信息共享中的地位至關(guān)重要，承擔(dān)的庫存成本最大。供應(yīng)商代管下游企業(yè)的庫存需要承擔(dān)所有的庫存風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)零售商數(shù)量很多時(shí)，供應(yīng)商需要考慮對(duì)不同零售商之間庫存進(jìn)行調(diào)整，也給供應(yīng)商的管理帶來很大難度。

本文考慮的模型僅考慮三級(jí)供應(yīng)鏈各成員之間的庫存訂貨系統(tǒng)，沒有涉及供應(yīng)商的生產(chǎn)系統(tǒng)，供應(yīng)鏈中的物流供應(yīng)系統(tǒng)等。本文研究的市場需求都是獨(dú)立的外生變量，沒有考慮比如企業(yè)做廣告，內(nèi)部人員變動(dòng)這些因素對(duì)市場需求的影響。同時(shí)實(shí)際情況中一般一個(gè)供應(yīng)商對(duì)應(yīng)多個(gè)零售商的情況，供應(yīng)商需要綜合協(xié)調(diào)不同零售商之間庫存量，如何制定一個(gè)好的協(xié)調(diào)機(jī)制，以及如何整合發(fā)貨，這些將是下一步研究的重點(diǎn)。

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[作者簡介]汪亮（1989—），男，安徽安慶人，云南財(cái)經(jīng)大學(xué)碩士，管理科學(xué)與工程專業(yè)。研究方向：供應(yīng)鏈與物流管理；熊琦（1989—），女，江西撫州人，云南財(cái)經(jīng)大學(xué)碩士。研究方向：物流管理。