成灶平 (蘇州大學(xué),江蘇 蘇州215100)
CHENG Zao-ping (Soochow University, Suzhou 215100, China)
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實現(xiàn)對物品的識別、定位、追蹤和監(jiān)控,其最終目的是實現(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng)的全球物品信息共享。而由于供應(yīng)鏈中信息流在最終客戶端向原始供應(yīng)商端傳遞時,無法有效地實現(xiàn)信息的共享,導(dǎo)致了需求信息出現(xiàn)越來越大的波動現(xiàn)象,即牛鞭效應(yīng)。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以建立一個基于整條供應(yīng)鏈的信息共享系統(tǒng),可以達到有效弱化供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)的目的。推進物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和物流的有效結(jié)合和共同發(fā)展,使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在物流中能夠得到充分的利用,從而實現(xiàn)對物品尤其是食品藥品的監(jiān)控、追蹤和識別,并解決問題產(chǎn)品的溯源問題。本文研究的目的是通過供應(yīng)鏈中引入物流網(wǎng),定量分析其能弱化牛鞭效應(yīng),為供應(yīng)鏈中上下游企業(yè)使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提供參考。
建立物聯(lián)網(wǎng)影響牛鞭效應(yīng)的模型時,為了方便分析,假設(shè)外部市場需求是隨機變化的,并且符合獨立同分布的需求方式。我們用D表示終端的市場需求量,E(D)表示市場需求均值,δ2表示市場需求變化的方差。
每個供應(yīng)鏈節(jié)點的一般運營流程如下:
首先,企業(yè)向上游發(fā)出訂單后,開始實際的本期銷售,獲得銷售數(shù)據(jù);其次,收到上游運來的前一期訂的貨物,獲得庫存數(shù)據(jù)、評價庫存和訂單完成率等績效指標;最后,企業(yè)預(yù)測下期的市場需求,向上游發(fā)出新的訂單。
供應(yīng)鏈各節(jié)點在這些事件發(fā)生過程中,每個成員都有自己的庫存策略和預(yù)測技術(shù)。在整體上考慮預(yù)測和處理過程時,不同的預(yù)測方法對牛鞭效應(yīng)影響的作用不同。假設(shè)各成員都使用移動平均法來預(yù)測需求信息,移動平均法是實際中最常用的方法。
假設(shè)供應(yīng)鏈中所有成員都采用(s,S)庫存策略作為最優(yōu)的庫存策略,來確定每期的訂貨量。在最小最大庫存策略(s,S)中,企業(yè)需要定最大訂貨點S,而要確定最大訂貨點S必須要先確定企業(yè)的安全庫存。
有兩種方法可以確定安全庫存。一種是利用訂貨提前期L、需求預(yù)側(cè)偏差值和服務(wù)水平來確定安全庫存量。可以稱之為與服務(wù)水平相關(guān)的安全庫存:其中,L為訂貨提前期,δ 為市場需求量變化的標準差,α 為與服務(wù)水平相關(guān)的安全系數(shù)。假設(shè)供應(yīng)鏈中的每個成員都希望維持比較高的服務(wù)水平,例如大于95%,并且各成員的服務(wù)水平都一樣。
另一種方法是經(jīng)驗做法,即企業(yè)根據(jù)往期的經(jīng)驗來確定安全庫存。企業(yè)每次多預(yù)測一定時期的需求值來代替安全庫存數(shù)。例如,零售商每次預(yù)測4 周的需求量,而上游供應(yīng)商的交貨周期為3 周,則把每次多預(yù)測的1 周的需求量作為安全庫存量。把多出來的時間用β 表示,則安全庫存量為βXi,t,其中Xi,t表示供應(yīng)鏈成員i在t時期對市場需求的預(yù)測值。則應(yīng)有:
在傳統(tǒng)的供應(yīng)鏈下,供應(yīng)鏈各成員間只傳遞訂單信息,其實也可以說是無信息共享的模式,這是信息共享的一種極端模式[1]。
由于每個成員都是用移動平均的預(yù)測方法來對市場進行預(yù)測,因此有:
其中的Xi,t表示成員i在t時期對市場需求的預(yù)測值,p表示移動平均采用的周期數(shù),Dt-p表示t-p周期的實際需求。此時供應(yīng)鏈成員i在t時期的安全庫存(Safety Stocks) 為:
利用上面提到的方法確定最高訂貨點Si,t:
其中Li表示成員i的交貨期。
然后利用訂貨點法確定成員i在t時期向上游的訂貨量Qi,t:
因為需求是獨立同分布的,由式(2),(3),(4) 可得:
其中:n為供應(yīng)鏈成員i到供應(yīng)鏈終端的節(jié)點個數(shù);Li為供應(yīng)鏈成員i的訂貨提前期;
βi為供應(yīng)鏈成員i為保證安全庫存所增加的訂貨提前時間;
N為采用移動平均所采用的總周期數(shù)。
從上式可得出供應(yīng)鏈相鄰成員間訂貨方差的相互關(guān)系;所以,供應(yīng)鏈成員i在t時期的訂貨方差與市場的實際需求方差之比為:式(6) 表明成員i在t時期的訂貨方差遠遠大于實際的市場需求,牛鞭效應(yīng)的大小隨著交貨時間的增加而增大,隨著成員遠離最終消費者而波動加劇,隨著平均周期的增加而減少,隨著供應(yīng)鏈長度的增大而增加。
將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入到供應(yīng)鏈中后,供應(yīng)鏈成員間不僅能夠共享訂單信息,而且還能完全了解來自最終消費者的需求和市場變化;特別是對處于供應(yīng)鏈上游的生產(chǎn)商來說,對銷售終端的信息掌握,也就是對需求信息的確定,無疑增加了生產(chǎn)商對生產(chǎn)計劃和供應(yīng)進度的合理控制,達到既能滿足市場需求又不致造成庫存堆積。
當供應(yīng)鏈中各成員之間完全了解市場變化和需求時,終端市場的消費者需求也就是每個成員的需求,記為Xi,t,表示成員i在t時期對市場需求,則有:
此時供應(yīng)鏈成員i在t時期的安全庫存(Safety Stocks) 為:
這時供應(yīng)鏈各成員為了減少庫存往往會采用“多級庫存”的策略來安排庫存和訂貨,這樣才能在接近現(xiàn)實的條件下達到最優(yōu),在“多級庫存”策略下,企業(yè)采用訂貨點法進貨時,必須跟蹤下游的庫存水平,當“多級庫存”降到足夠低時,才開始生產(chǎn),補充庫存。對于成員i,其交貨周期為自己下游的成員交貨周期與自己交貨周期之和,而其“多級庫存”為自己下游成員
庫存與自己庫存之和。即把成員i和它的所有下游看成一個子系統(tǒng),直接面對最終市場的需求。因此,成員i的訂貨最高點為:
成員i的訂貨量為:
將式(9) 代入式(10) 可得:
其中:n為供應(yīng)鏈成員i到供應(yīng)鏈終端的節(jié)點個數(shù);
Li為供應(yīng)鏈成員i的訂貨提前期;
βi為供應(yīng)鏈成員i為保證安全庫存所增加的訂貨提前時間;
N為采用移動平均所采用的總周期數(shù);
Di,t-1-p為供應(yīng)鏈成員i在t-1-p周期的實際需求量。由于供應(yīng)鏈成員相鄰兩期的市場實際需求的波動變化不大,也就可以認為相鄰兩期實際需求的方差不變,即:
可以認為則成員i的訂貨方差與實際市場需求的方差關(guān)系,即為供應(yīng)鏈牛鞭效應(yīng)為:
將式(12) 帶入可得:
從式(13) 可以看出供應(yīng)鏈成員i在t時期的訂貨方差大于實際的市場需求,也就是供應(yīng)鏈上存在牛鞭效應(yīng);并且牛鞭效應(yīng)的大小隨著訂貨提前期的增加而變大,隨著預(yù)測周期的增加而減少,隨著供應(yīng)鏈長度n的增大而增加。
通過比較,可以發(fā)現(xiàn)在傳統(tǒng)供應(yīng)鏈下,供應(yīng)鏈上下游需求方差波動是以成倍的形式增加,而將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到供應(yīng)鏈中后它們的關(guān)系是以相加的形式;顯然,改進后的供應(yīng)鏈上下游需求方差波動大大小于傳統(tǒng)供應(yīng)鏈的需求方差波動,從而我們可以得到將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入到供應(yīng)鏈中會大大減小牛鞭效應(yīng)的結(jié)論,但還不能完全消除牛鞭效應(yīng)。
通過以上的分析可以得到將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入到供應(yīng)鏈中后明顯減弱了供應(yīng)鏈的牛鞭效應(yīng),增加了供應(yīng)鏈上成員對終端市場需求信息的掌握力度,同時也降低了供應(yīng)商和生產(chǎn)商的安全庫存,節(jié)省庫存費用,為企業(yè)合理安排生產(chǎn)計劃提供了有效的依據(jù),并且提高了整個供應(yīng)鏈的運作績效,增加供應(yīng)鏈的整體競爭力。
[1] 高屹男. 供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)建模與基于信息共享的緩解方法研究[D]. 天津:天津大學(xué)(碩士學(xué)位論文),2008.
[2] 李艷青,秦秋莉. 基于RFID 技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)對于牛鞭效應(yīng)的減弱[J]. 物流技術(shù),2011(3):32-34.
[3] 羅新星,吳翀. 供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)的定量分析與有效控制[J]. 科技進步與對策,2006(3):156-159.