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        農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈績效影響的系統(tǒng)動力學(xué)研究

        2016-12-20 12:31:00孫文清
        統(tǒng)計與決策 2016年23期
        關(guān)鍵詞:牛鞭總成本庫存

        孫文清

        (河南工程學(xué)院 管理工程學(xué)院,鄭州 451191)

        農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈績效影響的系統(tǒng)動力學(xué)研究

        孫文清

        (河南工程學(xué)院 管理工程學(xué)院,鄭州 451191)

        文章構(gòu)建了三級供應(yīng)鏈系統(tǒng)動力模型,并基于指數(shù)平滑系數(shù)、庫存調(diào)節(jié)系數(shù)和在途庫存調(diào)節(jié)系數(shù)與供應(yīng)鏈牛鞭效應(yīng)及成本的關(guān)系進行了研究。結(jié)論表明,牛鞭效應(yīng)僅是供應(yīng)鏈成本的必要而非充分條件;相比在途庫存調(diào)節(jié)系數(shù),零售商和批發(fā)商對庫存調(diào)節(jié)系數(shù)的變化更敏感;合理的庫存目標(biāo)和庫存調(diào)節(jié)策略可以有效減弱供應(yīng)鏈牛鞭效應(yīng);供應(yīng)鏈牛鞭效應(yīng)放大程度與總成本不完全相關(guān)。

        供應(yīng)鏈;指數(shù)平滑系數(shù);牛鞭效應(yīng);成本

        0 引言

        農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈?zhǔn)且粋€由農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)、供應(yīng)、銷售等所涉及的農(nóng)戶、商家和消費者組成的網(wǎng)絡(luò)體系,環(huán)節(jié)多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,農(nóng)產(chǎn)品流通價值受到銷售商預(yù)測、庫存和在途庫存、訂貨周期、訂貨提前期等多因素的影響,加之農(nóng)產(chǎn)品生命周期較短、價值時效性強等特點,一旦有一個環(huán)節(jié)決策不當(dāng),農(nóng)產(chǎn)品則會出現(xiàn)積壓、貶值,導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品經(jīng)銷商利潤減少甚至虧本。因此,研究農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈系統(tǒng)參數(shù)對供應(yīng)鏈績效的影響,不僅能夠?qū)ΜF(xiàn)有供應(yīng)鏈研究成果的普適性進行檢驗,而且通過對農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈績效的動態(tài)性變化進行分析,有助于優(yōu)化農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈運作績效,具有重要的理論和實踐意義。

        本文運用系統(tǒng)動力學(xué)理論,構(gòu)建了三級農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈模型,借助軟件Porwersim2005,基于模型中的指數(shù)平滑系數(shù)、APIOBPCS庫存調(diào)節(jié)系數(shù)和在途庫存調(diào)節(jié)系數(shù)等三個參數(shù)的變化分別對農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈牛鞭效應(yīng)和成本的影響進行仿真分析,以探究上述系數(shù)、牛鞭效應(yīng)、總成本之間的相互關(guān)系,并對農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈績效的優(yōu)化問題提出對策。

        1 模型的構(gòu)建

        1.1 基本假設(shè)

        本文的研究對象是一條由零售商(用R表示)、批發(fā)商(用D表示)和制造商(用M表示)組成的三級農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈,該供應(yīng)鏈上只涉及一種農(nóng)產(chǎn)品;R和D的庫存分為倉儲庫存和在途庫存兩部分;R和D采用定期訂貨,根據(jù)對市場需求的預(yù)測和庫存策略,向上游D或M定期訂貨,D和M結(jié)合掌握的歷史銷售信息確定交貨延遲時間。農(nóng)產(chǎn)品零售商系統(tǒng)動力學(xué)結(jié)構(gòu)見圖1(D、M與R結(jié)構(gòu)相同,略)。

        1.2 參數(shù)定義及說明

        模型仿真周期360(天),仿真步長為1(天),產(chǎn)品單位為件。

        模型中3個參數(shù)取值均在一定區(qū)間內(nèi),為了研究每一個參數(shù)的變化對農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的影響,考慮農(nóng)產(chǎn)品保質(zhì)期短、銷售渠道周轉(zhuǎn)速度快等特征,令其基本設(shè)置為:指數(shù)平滑系數(shù)為0.4,庫存調(diào)節(jié)系數(shù)和在途庫存調(diào)節(jié)系數(shù)均為1。

        R期望庫存=(訂貨提前期+1)×R平均銷售率;R庫存=R期望庫存;R在途期望庫存=訂貨提前期×R需求預(yù)測;R在途庫存=R在途期望庫存;R入庫率=DELAYPPL (批發(fā)商供應(yīng)量,訂貨提前期);D供應(yīng)率=DELAYMTR(R訂貨量,交貨延遲時間);R訂貨量=PULSE(MAX(0,R需求預(yù)測)×訂貨周期+(R期望庫存-R庫存)×庫存調(diào)節(jié)系數(shù)+(R在途期望庫存-R在途庫存)×在途調(diào)節(jié)系數(shù)),STARTTIME+0,訂貨周期),銷售率=市場需求。

        假設(shè)市場需求是隨機需求、正態(tài)分布需求和正弦波需求的疊加。采用指數(shù)平滑法進行銷售需求預(yù)測。

        2 相關(guān)系數(shù)對農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈牛鞭效應(yīng)的影響分析

        2.1 指數(shù)平滑系數(shù)對牛鞭效應(yīng)的影響

        圖2 指數(shù)平滑法的系統(tǒng)動力學(xué)流程圖

        本文指數(shù)平滑法模型如圖2所示。本文中,指數(shù)平滑系數(shù)取值0.1~0.9,以0.1為間隔,其他參數(shù)為基本設(shè)置,對模型進行仿真,以探究不同平滑系數(shù)對供應(yīng)鏈牛鞭效應(yīng)的影響,仿真數(shù)據(jù)處理和匯總見表1。

        現(xiàn)階段,我國大部分的人民,認(rèn)為身體素質(zhì)可以通過食物或者補藥就能得到良好的改善,并不用通過鍛煉來改善自身。另外,還有部分人民具有錯誤的非體育性娛樂意識,用打麻將或者撲克等娛樂方式來代替體育鍛煉,提升自身的身體素質(zhì)。甚至還有部分人民參與體育比賽,在現(xiàn)場充當(dāng)體育觀眾,并不自身參與到體育的競賽當(dāng)中,使得自身的身體素質(zhì)并沒有得到很好的提升。除此之外,家庭體育場地具有一定的局限性,因此家庭并不能滿足人民的鍛煉需求。

        表1 平滑系數(shù)對牛鞭效應(yīng)的影響

        表1表明,無論平滑系數(shù)取何值,供應(yīng)鏈均表現(xiàn)出需求信息逐級放大的現(xiàn)象;在平滑系數(shù)為0.1和0.5~0.6時,供應(yīng)鏈牛鞭效應(yīng)表現(xiàn)較弱。結(jié)合一次指數(shù)平滑法知識知道,平滑系數(shù)小于0.5的取值具有“拉平”作用,適合于比較平穩(wěn)的外部需求預(yù)測,大于0.5的取值適合于表現(xiàn)靈敏、具有明顯變動傾向的外部需求預(yù)測。結(jié)合本研究需求定義,市場需求變動較大,基于數(shù)據(jù)表明在平滑系數(shù)為0.1時的牛鞭效應(yīng)較弱的結(jié)論,可以給出的解釋是,(1)市場需求變動比較激烈的情況下,過于平穩(wěn)的預(yù)測也會大大減弱牛鞭效應(yīng)現(xiàn)象,(2)零售商R和批發(fā)商D分別基于市場需求和零售商R的訂單信息作出的預(yù)測比較保守、平穩(wěn),進而表現(xiàn)在其向上一級發(fā)出的訂單的波動性也比較小,即以預(yù)測、訂貨的平穩(wěn)性犧牲庫存管理的靈活性。需求指出的是,上述數(shù)據(jù)驗證了文獻[1]關(guān)于需求信息沿著供應(yīng)鏈往上逐級放大的研究結(jié)論,與此不同的是,數(shù)據(jù)表現(xiàn)出指數(shù)平滑預(yù)測精準(zhǔn)度與供應(yīng)鏈牛鞭效應(yīng)并不一致,參看下面分析。

        為進一步探究指數(shù)平滑預(yù)測準(zhǔn)確度和牛鞭效應(yīng)的關(guān)系,以零售商R為例,繪制出不同平滑指數(shù)系數(shù)下基于市場需求的預(yù)測值的回歸擬合度表,見表2。

        表2 基于市場需求的指數(shù)平滑預(yù)測值回歸擬合優(yōu)度匯總

        由統(tǒng)計學(xué)知識可知,指數(shù)平滑系數(shù)為較?。?.1~0.4)和較大(0.8~0.9)取值時,零售商對市場需求預(yù)測的精準(zhǔn)度較差,取值為0.6左右時的預(yù)測誤差較小,精準(zhǔn)度較高,這跟表1中指數(shù)平滑系數(shù)為0.6左右時“R方差比”較小、牛鞭效應(yīng)表現(xiàn)較弱一致,也就是說,指數(shù)平滑系數(shù)為0.1時的牛鞭效應(yīng)弱化現(xiàn)象是因為系數(shù)選擇不合適、預(yù)測不準(zhǔn)確造成。對批發(fā)商D預(yù)測擬合優(yōu)度情況進行分析,結(jié)果相同。

        為進一步探究指數(shù)平滑系數(shù)對供應(yīng)鏈總成本的影響,構(gòu)建基于圖1的農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈總成本模型,見圖3。與供應(yīng)鏈總利潤不同,供應(yīng)鏈總成本包括與供應(yīng)鏈牛鞭效應(yīng)相關(guān)的在途庫存成本和庫存成本兩部分,可以作為反映供應(yīng)鏈質(zhì)量的一個主要指標(biāo)。

        圖3 農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈總成本模型

        在圖3中,設(shè)運輸-庫存費率為0.06RMB/件/天。指數(shù)平滑系數(shù)不同取值下的供應(yīng)鏈總成本的匯總,見表3。

        表3 不同指數(shù)平滑系數(shù)下的供應(yīng)鏈成本

        表3中,取值為0.5和0.6的指數(shù)平滑系數(shù)對應(yīng)的供應(yīng)鏈總成本分別為185083和185188,數(shù)值最小,并且遠小于指數(shù)平滑系數(shù)0.1對應(yīng)的供應(yīng)鏈總成本186181。結(jié)合表2和表3可知,牛鞭效應(yīng)表現(xiàn)較弱的供應(yīng)鏈并非都具有較小的總成本,而預(yù)測精準(zhǔn)下的供應(yīng)鏈不僅表現(xiàn)出較弱的牛鞭效應(yīng),且具有較小的總成本。

        綜上分析可知,(1)與供應(yīng)鏈精準(zhǔn)的預(yù)測方法和供應(yīng)鏈總成本兩項指標(biāo)不同,牛鞭效應(yīng)是判斷供應(yīng)鏈質(zhì)量的必要性而非充分性指標(biāo)。精準(zhǔn)的預(yù)測方法下的供應(yīng)鏈成本小且牛鞭效應(yīng)表現(xiàn)較弱;而較小的牛鞭效應(yīng)可能來自于準(zhǔn)確的預(yù)測,也可能來自于預(yù)測方法自身的“拉平”作用,并不必然伴有較小的供應(yīng)鏈總成本;(2)與平滑系數(shù)為0.5~0.6時牛鞭效應(yīng)弱化現(xiàn)象不同,平滑系數(shù)為0.1時牛鞭效應(yīng)的弱化現(xiàn)象是因為對實際富于變化的外表需求的“拉平”作用造成的,盡管減弱了牛鞭效應(yīng),但并沒有降低整個供應(yīng)鏈的成本,這就要求供應(yīng)鏈成員準(zhǔn)確了解最終市場需求特征,過濾掉干擾信息,通過多次調(diào)試,選擇合適的指數(shù)平滑系數(shù)。

        2.2 APIOBPCS調(diào)節(jié)系數(shù)對牛鞭效應(yīng)的影響

        式中,O(t)為t期的訂貨量;F(t)為t期的需求預(yù)測量;I(t)為t期實際庫存水平;II0為期望的在途庫存水平;II(t)為t期實際的在途庫存量;α為庫存調(diào)節(jié)系數(shù);β為在途庫存調(diào)節(jié)系數(shù);LT為提前期;I0為簡化后的期望庫存水平,為需求平均量。

        本文中,庫存調(diào)節(jié)系數(shù)α和在途庫存調(diào)節(jié)系數(shù)β分別取值為0、0.5、1、1.5、2、2.5,其他系數(shù)為基本設(shè)置,對模型仿真,以觀察α和β的不同取值對供應(yīng)鏈牛鞭效應(yīng)的影響,數(shù)據(jù)匯總見表4。

        表4 庫存調(diào)節(jié)系數(shù)α和在途調(diào)節(jié)系數(shù)β對牛鞭效應(yīng)的影響

        由表4可知,在整體上,供應(yīng)鏈牛鞭效應(yīng)呈現(xiàn)出隨著庫存調(diào)節(jié)系數(shù)α和在途庫存調(diào)節(jié)系數(shù)β的取值增大而越來越強烈的趨勢,α=β=0、0.5、1、1.5、2、2.5時的供應(yīng)鏈總方差比分別為854.5、892.3、1367.8、1776.7、2562.7、3675.6,可以給出的解釋是,以零售商R為例,根據(jù)“銷售率”和“訂貨量”,R銷售率=市場需求,R訂貨量包括訂貨周期內(nèi)的期望銷售量、庫存調(diào)節(jié)量和在途庫存調(diào)節(jié)量三部分,R(在途)調(diào)節(jié)量=[R期望(在途)庫存-R(在途)庫存]×(在途)庫存調(diào)節(jié)系數(shù),當(dāng)庫存調(diào)節(jié)系數(shù)α和在途庫存調(diào)節(jié)系數(shù)β較大時,則R訂貨量必然增大,除滿足市場需求之外,(在途)庫存量也必然增大,而期望(在途)庫存量與調(diào)節(jié)系數(shù)無關(guān),則沒有增加,此時,庫存調(diào)節(jié)量,即期望(在途)庫存與(在途)庫存之差變得更小,當(dāng)后者大于前者時庫存調(diào)節(jié)量為負值,下一次的訂貨量必然小于上一次的訂貨量,因此,前后訂貨量表現(xiàn)出的波動性隨著(在途)庫存調(diào)節(jié)系數(shù)增大而加劇。為驗證上述分析,對不同調(diào)節(jié)系數(shù)下零售商R的調(diào)節(jié)量(庫存調(diào)節(jié)量與在途庫存調(diào)節(jié)量之和)進行仿真、統(tǒng)計,見表5。

        表5 牛鞭效應(yīng)隨(在途)庫存調(diào)節(jié)系數(shù)增加而放大趨勢

        表5顯示,α=β=0時的調(diào)節(jié)量、均值和方差均為0,這與表4的“總方差比最小”相一致,訂貨量中的調(diào)節(jié)量及均值在α和β較小值(0.5、1、1.5)情況下在增加,增加幅度遞減,大于1.5時呈現(xiàn)遞減直至負值,而調(diào)節(jié)量的方差一直呈現(xiàn)遞增趨勢,因此,牛鞭效應(yīng)呈現(xiàn)逐漸放大現(xiàn)象。

        如上分析,在整體上,牛鞭效應(yīng)隨庫存調(diào)節(jié)系數(shù)和在途庫存調(diào)節(jié)系數(shù)增大呈現(xiàn)遞增的放大趨勢,這與文獻[3]結(jié)論一致,所不同的是,牛鞭效應(yīng)在基于庫存調(diào)節(jié)系數(shù)分組和基于在途庫存調(diào)節(jié)系數(shù)分組的每一組內(nèi)又均表現(xiàn)出強烈波動的現(xiàn)象,見圖4。從弱化牛鞭效應(yīng)的角度,管理者需要選取合適的(在途)庫存調(diào)節(jié)系數(shù)以制訂合理的庫存管理策略。

        圖4 分組下的(在途)庫存調(diào)節(jié)系數(shù)下牛鞭效應(yīng)比較

        最后,對以庫存調(diào)節(jié)系數(shù)α和在途庫存調(diào)節(jié)系數(shù)β作為決策變量下的牛鞭效應(yīng)和供應(yīng)鏈總成本間的關(guān)系進行研究。對圖4的供應(yīng)鏈總成本模型進行優(yōu)化,可得基于(在途)庫存調(diào)節(jié)系數(shù)的供應(yīng)鏈最小成本C*=184360.6,此時,α=2.49,β=2.02,與表4比較,可以得知,α和β作用下的牛鞭效應(yīng)和供應(yīng)鏈總成本之間不存在正相關(guān)關(guān)系。

        3 結(jié)論

        本文構(gòu)建了APIOBPCS模式定期采購下的三級農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的系統(tǒng)動力學(xué)模型,借助系統(tǒng)動力學(xué)軟件Porwersim2005,針對APIOBPCS和指數(shù)平滑系數(shù)的變化對供應(yīng)鏈牛鞭效應(yīng)的影響及其成因進行了研究。研究結(jié)論如下。

        (1)微弱的牛鞭效應(yīng)僅是較小供應(yīng)鏈成本的必要而非充分條件,供應(yīng)鏈企業(yè)對外部需求進行預(yù)測前應(yīng)該通過多次調(diào)試,精準(zhǔn)的預(yù)測方法下的供應(yīng)鏈成本小且牛鞭效應(yīng)表現(xiàn)較弱;而較小的牛鞭效應(yīng)可能來自于準(zhǔn)確的預(yù)測,也可能來自于預(yù)測方法自身的“拉平”作用,并不必然伴有較小的供應(yīng)鏈總成本,即供應(yīng)鏈牛鞭效應(yīng)放大程度與總成本不完全相關(guān)。

        (2)在整體上,供應(yīng)鏈牛鞭效應(yīng)呈現(xiàn)出隨著庫存調(diào)節(jié)系數(shù)和在途庫存調(diào)節(jié)系數(shù)的取值增大而越來越強烈的趨勢,在庫存調(diào)節(jié)系數(shù)和在途庫存調(diào)節(jié)系數(shù)作用下的牛鞭效應(yīng)和供應(yīng)鏈總成本之間不存在正相關(guān)關(guān)系;與其他系數(shù)相比,零售商和批發(fā)商需求放大程度對庫存調(diào)節(jié)系數(shù)的變化最敏感。

        [1]Lee H,Padmanabhan V,Whang S.The Bullwhip Effect in Supply Chains[J].Sloan Management Review,1997,38(3).

        [2]Christopher M,Gattorna J.Supply Chain Cost Management and Val?ue-based Pricing[J].Industrial Marketing Management,2005,(34).

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        (責(zé)任編輯/易永生)

        F253

        A

        1002-6487(2016)23-0037-03

        河南省教育廳哲學(xué)社會科學(xué)研究重大招標(biāo)課題(2014-ZD-06;2014-SZZD-21);河南工程學(xué)院資源環(huán)境與特色旅游研究中心聯(lián)合資助

        孫文清(1972—),男,河南確山人,副教授,研究方向:供應(yīng)鏈管理。

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