供应链牛鞭效应

供应链牛鞭效应原材料供应商制造商批发商零售商消费者工作流程实物流程资金流程信息流程供应链实际盈利=收入–成本–占用资产的应付利息1.供应链管理简介保洁公司或其他制造商沃尔玛或第三方分销中心沃尔玛商店顾客需要洗涤剂并走进沃尔玛店塑料制造商化工产品制造商（如石油公司）Tenneco包装制造商纸品制造商木材制造商化工产品制造商（如石油公司）图1-1洗涤剂供应链环节原材料供应商制造商空运公司航运公司进口商零售商消费者工作流资金流信息流物流南非几内亚沙特阿拉伯葡萄牙德国冰岛俄罗斯中国日本加拿大美国墨西哥阿根廷巴西新加坡说明：供应商制造商仓库消费者澳大利亚原材料供应商外国经销商或零售商消费者工作流程实物流程资金流程信息流程供应商、生产商零售商消费者工作流程实物流程资金流程信息流程1.提供产品进入新市场的途径；2.扩展产品的分销范围；3.品牌产品的销售和理货管理；4.通路营销管理；5.产品销售渠道管理；6.提供市场信息和本地认识（拉式系统）（推式系统）图：拉式系统与推式系统组合供应链上的各个企业，协调和监控采购、生产、运输等活动生产厂商3PL公司航运公司空运公司外包生产外包物流代理、批发业务外包物流2.牛鞭效应及其分析供应链失调就会导致牛鞭效应，或称长鞭效应（BullwhipEffect），即“供应链需求波动放大效应”（DemandAmplification）。牛鞭效应的量化表述为，向供应商订单量的需求波动（方差），要大于向最终消费产销售量的波动（方差），并且这种波动沿着供应链向上游不断扩大。宝洁公司的尿布供应链上的牛鞭效应零售商对顾客的销量零售商对批发商的订单批发商对制造商的订单制造商对供应商的订单2.1供应链失调（牛鞭效应)对经营业绩的影响一旦供应链失调，将导致牛鞭效应，从而在各个方面损害整条供应链的运作业绩。我们通过宝洁公司尿布供应链的案例来分析。表2-1牛鞭效应对供应链运营业绩的影响业绩衡量指标牛鞭效应的影响生产成本增加库存成本增加补给供货期增加运输成本增加送货进货成本增加产品供给水平降低赢利能力降低2.2牛鞭效应问题的研究历史牛鞭效应的研究最早是1958年Forrester在系统动力学奠基之作：IndustrialDynamics:ABreakthroughforDecisionMakers中首先发现制造商接受的需求的方差通常远大于消费者实际需求的方差，并且这种放大效应将随着需求向供应链上游的传播而变得更加剧烈。Forrester的接班人，麻省理工学院的Sterman教授1989年做了一个著名的实验—啤酒游戏。这个游戏说明：牛鞭效应造成的总费用常常5—10倍于执行最优化策略而成生的费用。他认为通过管理人员的培训，帮助他们养成“系统思考”，可以解决这个问题。90年代后，许多经济学家和运作管理学家开始把研究兴趣转移到这个充满挑战的领域。Lee.H领导的研究小组发表在ManagementScience（36，233-242，1997）和SloanManagementReview（38，93-102，1997）上的两篇论文被公认为是供应链管理和牛鞭效应研究的经典之作。Lee不再将牛鞭效应归咎为决策者的非理性决策，它是在既定的供应链架构中的个体的理性选择结果。Lee找出了牛鞭效应产生的具体原因：①需求信号处理；②订单批量；③价格波动；④短缺博弈。并讨论了可能的解决方法。英国人Towill长期以来以Forrester的模型为工具，研究牛鞭效应和供应链的动态行为。1997年从控制论角度对牛鞭效应提出了一个综合性的解释。我国学者汪寿阳团队2004年（管理科学学报，2004，7（1），1-18)通过仿真提出在需求过程为ARMA时，在高阶段会出现需求方差变小的“反牛鞭效应”，并建议是否可以采用一种策略使得牛鞭效应转变成反牛鞭效应来消除牛鞭效应。90年代以来对牛鞭效应成因的基本观点：1、需求信号处理：上游仅仅依靠下游的需求数据作出预测和决策。2、批量订货：EOQ对买方是最优，在供方有多个买方情况下，订货时间分布会有随机订货、正相关订货及平衡订货3种情况，方差均大于买方需求变动的方差。3、价格变化：折扣和促销会扭曲需求模式，导致需求的更大波动。4、短缺博弈：对紧缺商品，会发生买方多订货的现象，导致需求波动。5、供应链复杂性：决策的混沌性（随机行为）、并行的相互作用及需求放大。牛鞭效应的成因与对策供应链的结构和运作

需求信号处理

批量订货

短缺博弈

价格波动

多级决策信息和物质延迟

信息延迟

提前期供应的变动和其他

机器故障

生产能力的限制牛鞭效应主要对策：

信息共享VMI

订货策略

采购承诺和数量柔性

减少供应链的级数牛鞭效应研究的主要建模工具模型系统动力学模型AR(I)模型卡曼滤波模型主要特点生产分销多节点系统、啤酒游戏，图形描述结果，直观、有利于全面系统思考问题AR(1)、ARMA(p,q,d)引入指标BE=VAR(SD)/VAR(RD)，ARMA比AR更有效表示非平稳过程H∞控制，同样的指标BE来衡量，有较好的过滤噪音的功能存在问题模型中的政策寻优问题注重预测技术、BE的下界问题、两阶段居多目前的模型还是两阶段模型，不能考虑短缺博弈机制3.供应链失调的原因分析3.1供应链失调及其分析

协调是相对于失调而言的，要使供应链协调就要解决供应链的失调现象。供应链的失调主要是由于供应链不同企业的目标不一致造成的，同时也受到供应链的不确定性因素的影响。供应链失调目标不一致不确定性图3-1供应链中各企业目标不一致性会使各个企业按照自身利益最大化来制定决策，这些决策往往会以整条供应链的利益为代价。3.2供应链中各企业目标不一致性目标不一致的原因有两点：3.2供应链中各企业目标不一致性

第一，各企业的决策制定者还没有意识到协调的重要性，或者不知道如何才能协调。这种情况下，只需要说明协调的积极意义即能解决。

第二，各企业的决策制定者（即向供应链上游传递需求信息的企业，如零售商）抵制协调，这很可能是因为协调将使他们的既得利益受到了损失。要解决这个问题，企业就应该对它们的经营控制机制进行合理的设计，如激励机制。

3.2供应链中各企业目标不一致性3.3供应链中的不确定性

现代大型生产和物流系统日趋复杂，由此产生了复杂的供应链结构和复杂的产品物流形态。在这复杂的供应链系统和生产流通过程中，存在着各种形式的不确定性。不确定性可以像瘟疫一样在整个供应链和生产网络中传播。第一，供应商供货的不确定。

第二，生产过程的不确定。 第三，客户需求的不确定性。3.4供应链的多种不确定源供应商的表现优劣，直接影响到供应链的整体性能。尽管供应者承诺了交货量和交货时间，但是，供应商往往很难在保证期内准时提供物料。例如气候因素、机器故障以及上游供货者推迟供货等诸多因素都可能迫使他延迟供货（有时候也可能提前到货）。第一，供应商供货的不确定。在生产过程中，机器可能随时会出现故障。当优先安排生产某些重要的生产项目或产品，会延迟其他生产项目的正常生产，从而导致生产流程之间的不协调。有时甚至电脑管理也会发生故障，以至将物料发往错误的地方。第二，生产过程的不确定。客户需求的不确定性，是最根本的不确定性。最终消费者需求偏好的易变性，会引起不规则的购买倾向和购买行为。为了确保满足客户需求，需要的库存量越大。尽管制造商可以开展接订单生产，但需要客户都要等待一个生产周期，这可能就会损失很多订单。第三，客户需求的不确定性。4.解决供应链中存在的目标不一致性分析理论委托－代理理论

要解决供应链中的目标不一致性问题，首先要分析供应链中各个企业的关系。我们将借助委托－代理理论。委托－代理理论指由一个理性的、自利的“代理人”和一个试图影响代理人行为的“委托人”所组成的。“代理人”会制定决策来实现他的自身利益效用的最大化，因此称其为决策制定者。“委托人”在实现其自身利益效用最大化的同时，会试图设计出一定的激励机制，以便让代理人在制定决策的同时，在一定程度上也实现委托人利益效用的最大化。委托人代理人激励机制图4-1如果一条供应链由供应商、制造商、分销商、批发商、零售商组成，那么供应商－制造商、制造商－分销商、分销商－零售商就是三个连环的委托－代理关系。图4-2供应商生产商分销商零售商顾客委托－代理理论理解为什么供应链的各个企业目标不一致因为所有的代理人都以自身利益为主来制定决策，而不是考虑委托人的利益或者是整个供应链的利益。原因没有激励机制，无法改变代理人行为模式。有激励机制，但出现问题。激励机制发生问题的两种主要原因激励机制的不合理设计使激励机制的设计复杂化的要素供应链的激励机制发生问题设计不合理复杂化要素图4-3设计不合理的激励机制设计不合理的激励机制往往会诱导决策制定者按照与实现整体供应链的利润最大化的原则不相符的方式行事。案例1

味好美公司的干货产品是通过分销商传递给零售商，分销商会向味好美公司的工厂下达订单来订货，这里味好美公司和分销商组成委托－代理关系。然而，分销商为了能够充分利用味好美公司提供的价格促销策略，往往会调整订货的数量，同时味好美公司的销售人员也会努力推销产品来满足销售配额。那么这条供应链就与其他大多数按照相同方式运作的供应链一样，经常会受到牛鞭效应的影响，这说明味好美的销售激励机制是错误的。于是味好美公司的经理们提出了一个替换计划，即供应商管理库存VMI，以便能够掌握订货数量的决策制定权。这样味好美公司的物流部门可以共享每日销售数据，以用于计划补货数量。当然味好美公司的分销商和销售人员可能会反对这个计划，因为销售人员和分销商不会愿意放弃对他们的收入水平的控制。案例2

某个面包制造商给它的送货司机设定这样的激励措施：每家商店里的货架空间占有率必须达到一定的水平，而且它还根据那些商店中产生的销售额来付给送货司机一定的提成佣金。但是这些送货司机却不会因为商店中的大量存货变得不新鲜而受到处罚。于是这些送货司机每天都要去补满他们送货的商店中的货架，导致大量存货、面包变质。错误设计激励机制的原因制造商和供应商的经理们在制定激励机制的时候都容易忽视代理人的行为动机：以自身利益为中心来制定决策。解决方法经理们在设计激励机制时要预先考虑到这些代理人可能采取的行为，推断出代理人对一些新方法产生抵制的各种可能的原因。从而在设计针对代理人的激励机制的过程中，可以及早避免这些原因的发生。使激励机制的设计复杂化的供应链要素委托－代理理论中有隐蔽行动、隐蔽信息两个概念。隐蔽行动是指当难以被观察到的个体行为。隐蔽信息是指其他个体难以了解或拥有另一个体拥有的信息。使激励机制的设计复杂化的要素隐蔽行动隐蔽信息图4-4（1）隐蔽行动（道德风险）通过使用委托－代理理论，这些制造商可以被看作“委托人”，零售商则可以被看作“代理人”。代理人努力推销的行为能够对委托人的利益产生影响。然而，如果代理人付出额外努力的代价很高，而且代理人的行为并不能直接受契约的约束（即委托人不能直接监控和核实代理人是否做出了努力推销的行为），那么这种努力推销的行为就称为“隐蔽行动”，可以认为代理人具有“道德风险”，因为制造商难以直接观察到零售商的行为。

永乐公司是一家电子消费品零售商，它们在销售产品的过程中与顾客保持紧密的互动关系。因此，它们的销售人员会深深影响顾客买何种产品和买多少。例如在顾客挑选高端冰箱这种具有低品牌忠诚度产品的时候，销售人员完全能够说服消费者优先购买某种品牌的商品。对于海尔这样一个生产高端冰箱的制造商而言，就很难监控电子消费品零售商永乐在推销海尔产品的时候所付出的努力行为。在汽车行业、房地产业和高端品牌服装上的供应链中，零售商也经常努力推销，从而影响顾客购买某种商品。案例3

（2）前契约期的隐蔽信息前契约期的隐蔽信息是指在委托代理的某一方在达成契约之前可以获得的信息，它可以使契约复杂化，有时候也可以解除契约。在签订合同前，一方往往拥有另一方不知道的隐蔽信息，由此会导致一个被称之为“逆向选择”的现象。案例4举一个保险行业的例子来说，保险公司和顾客组成一个委托－代理关系。假设有一家公司正在计划提供心脏病伤害保险业务，该种保险项目会面向所有消费者推出，但不是所有消费者都会购买该项保险。如果一个潜在消费者能够得知他患心脏病的可能性很大，那么他就很可能去购买该项保险，而保险公司却不知道这种隐蔽信息。这样的话，这家保险公司就会受到“逆向选择”的影响，导致在它的顾客中心脏病的发生率要高于人口总量中心脏病的发生率。案例5零点市场调查公司在行业中广泛地收集和传播零售商的销售数据，首先要争取零售商参加项目，然后基于从零售商处获得的销售数据做出综合性分析报告，最后这份报告会被卖给制造商和零售商（会折价销售给零售商）。其中该报告为零售商和制造商指出在特定的市场区域内投放销售的产品种类，从而可以让它们更好地规划自己的商品组合。显然零点公司提供的报告体现出了较大的价值，这主要体现在报告中包括来源于商店的数据，而这些数据是对市场区域中未来发生的需求进行预测的重要工具。案例5前卫公司是一家经常销售特色产品、促销的艺术作品和新艺术家的作品的零售商，但是这样的零售商从参与例如零点公司提供的服务中所获的利润是最少的，有时甚至只能刚好维持盈亏平衡。由于获得了前卫公司店中正在销售的产品种类的信息，另一家零售商（可能拥有最低的营运成本）可能就会复制这种产品组合。因此前卫公司的所有商店会决定不再参与零点公司的调查。（3）后契约期的隐蔽信息（局部知识）局部知识指的是在契约签订后，一方或更多的契约参与方可以得到的信息，也就是指在详细说明完激励机制后，一个或多个决策制定者获得的隐蔽信息。局部知识通过影响供应链中决策权的分配过程，使得对激励机制的协调变得复杂化。案例7例如在零售企业中，商店经理可能相当了解顾客对某种具体产品的需求，和在一段时间内该种产品的需求是如何波动的，以及他们的顾客偏爱哪种产品。这就是局部知识，虽然可以预见到它们的存在，但不可避免。４.2解决目标不一致性问题的基本方法

解决目标不一致性问题的办法可以分为以下4种解决方法。基于契约基于信息基于组织结构基于信任解决目标不一致性问题组织信息契约信任图3-7供应链中的可契约性激励机制是基于可达成契约的行为和结果而设计的。可达成契约的变量应该具有可观测性和可验证性。契约应该是可以强制执行的。4.2.1基于契约的解决方法基于契约的解决方法是通过改变针对决策制定者（代理人）的激励机制（“契约”），从而在一定程度上解决供应链中的目标不一致性问题。我们将分别举例说明它是如何缓和由道德风险、逆向选择和局部知识这三方面导致的目标不一致性问题的。（1）解决道德风险由道德风险导致的目标不一致性问题，可以通过以隐蔽行动所产生的“可观察到的结果”来奖励个体和企业的方式来解决。案例

在前面举出的面包制造商的例子中，如果面包制造商采用新的激励机制，即不仅因为面包销售量的增长对送货司机进行奖励，也因为面包变得不新鲜对送货司机加以惩罚。这样的话就能改变送货司机的行为方式。其中，因为面包变得不新鲜而做出对送货司机的惩罚将减少这些送货司机在每家商店中维持不经济的高水平存货的动机。同时新的激励机制也迫使送货司机在销售佣金和销售惩罚之间做出正确的权衡，以确保他们能够按照面包制造商的意愿来维持商店中面包存货的水平。回购合同（BuyBackContract）：

指供应商承诺以低于采购商进价的价格买回其在销售季节结束时所有剩余商品的供应链契约形式。（利于增加采购商的采购量。）回购合同案例：报童问题（NewsboyModel)

报童从报刊发行处订购报纸（如日报）后零售，每卖出一份获利a；由于报纸的时间性（易逝性），到期卖不出去的每份报纸将会给报童带来损失b。回购合同通过降低b的值，以刺激报童提高订购量。弹性数量合同（QuantityFlexibilityContract）：

指供应商允许采购商在对需求量进行观测后改变其订购数量的契约形式：若采购商订购O单位，则供应商最多可以发给采购商Q=(1+α)O单位货物，而采购商承诺至少购买q=(1-β)O单位货物。（利于增加采购商的采购量。）弹性数量合同案例：贝纳通公司（Benetto)

贝纳通公司是彩色针织衫生产商。其下游零售商被要求在货物交付期前7个月发出订单。零售商订购的服装通常有好几个颜色。在货物交付前的1-3个月，零售商最多可以将任何一种颜色服装的订购量的30%改为其他颜色的服装。但是在此阶段，总订货量不允许改变。在销售季节开始后，贝纳通公司允许零售商最多还可以订购前期订购量的10%，服装的颜色可以任选。在此弹性数量合同中，贝纳通公司的零售商的弹性订购数量最多可达各种颜色服装总订购量的10%，单种颜色服装的40%左右。这种弹性与下述事实吻合：各种颜色服装的合计预测量比单个颜色服装的各自预测量更准确。其结果是，零售商可以更好的实现产品供给与需求的匹配。贝纳通公司提供的弹性数量合同有助于自己和零售商共同提高各自的收益。供应商管理库存（VendorManagementInventory，VMI）：指由供应商对其下游采购商的库存策略、订购策略进行计划和管理的供应链契约形式。对零售商而言，传统订单补货方式的库存管理模式下，零售商往往在旺季来临之前提高库存量，VMI方式的采用使得零售商不用再为库存问题操心。对供应商而言，由于牛鞭效应带来的信息曲解，供应商无法掌握真实的市场需求信息，为了应付需求的不确定性和提高服务水平，只好维持一个较高的成品和原材料的库存水平，从而给供应商带来沉重的财务负担和承担较高的库存风险。VMI使得供应商能够看到所有零售商的库存状况，进而能够直接根据市场信息采取相应的库存决策。从而可以大大减缓因牛鞭效应带来的信息曲解而导致的负面影响。VMI案例：金宝汤公司（CampbellSoup)

（后面有详细介绍。）金宝公司是美国最大的公司之一，公司大部分销售额和1/3的利润来自于1899年开始生产的浓缩汤系列产品。激烈的竞争促使公司采取促销激励手段来增加产品线的渠道订货。产品促销导致大量预先购买、虚假需求高峰，为金宝的客户带来的可观的采购价格节约的同时也增加了它们的库存成本和处理成本，同时也增加了金宝公司的生产、库存以及物流成本。为改变这一局面，金宝公司作了很大的努力，其中的重要措施就是在其下游零售商中大力推动VMI，通过将实际消费者需求与制造商对分销商的销售结合起来，消除促销期间由预先购买造成的虚假波动。实施之后实施之前库存管理的改善库存周期1.3周3.6周年库存周转次数38.814.4库存现金价值220万美元580万美元客户服务水平改善仓库至门店服务水平98.7%96.9%从客户仓库至门店的批量7.2%降低库存带来的现金流360万美元年库存持有成本节约70万美元第一批采用VMI（CPR）的成员的客户绩效设计定价策略，稳定订单规模

管理者可以通过设计定价策略，鼓励零售商小批量订购，减少超前购买，来缓解牛鞭效应。——将数量折扣由批量折扣转为总量折扣

在以批量为基础的数量折扣策略下，零售商扩大其批量规模，以充分利用折扣的优惠；在以总量为基础的数量折扣策略下，却消除了零售商扩大批量规模的动机，因为这种折扣方式考虑的是某一特定时期（如1年）的购买总量，而不是某一笔交易的购买量。以总量为基础的数量折扣导致小批量订购，从而降低了供应链订单的变动性。但设有固定结束期限的总量折扣，回导致促销末期出现大批量订购（曲棍球棒效应）。而以滚动时期销售量为依据的总量折扣则可以缓解这种效应。

管理者可以通过消除促销、实施每日最低限价的定价策略（EDLP），来缓解牛鞭效应。消除促销也就是消除零售商的超前购买行为，是的定单能够反映顾客的真实需求。例如，宝洁公司及其他制造商则通过制定每日最低限价策略来缓解牛鞭效应。管理者可以限制促销期间的可能购买量，来减少超前购买量。这种限制应该针对具体的零售商，并且与该零售商的历史销售量挂钩。——稳定价格

另一种方案就是，将提供给零售商的折扣优惠与最终销售量而不是零售商的采购量挂钩。因此，零售商不能从超前购买中获利，而不得不视售出量决定购入量。以最终销售量为依据的促销明显的缓解了牛鞭效应。特殊信息系统的出现加速了促销与零售商处顾客销量之前的直接联系。（2）解决逆向选择我们通过实例可以理解供应链中产生的隐蔽信息。有时候，顾客会难以判定多个制造商的产品的质量，而此时有的制造商就愿意提供产品保证或退货合同给顾客，哪怕他们明知自己的产品是耐用品。这时，这些制造商就在向顾客传递他们的隐蔽信息，暗示顾客他们的产品有质量保证，而那些产品或服务的价值不高的供应商不愿意提供这样的保证。这样，买方就能够使用契约来获得隐蔽信息，从而做出正确的决策。（3）应用限制条件很难分离与隐蔽行动高度相关的结果变量。激励对象不愿意让他们的收入波动完全脱离他们的控制。供应链中的生产商和零售商双发都存在隐蔽行动，因此存在“双道德风险”。4.2.2基于信息的解决方法

基于信息的解决方法是通过观测更多的结果变量来减少目标不一致性问题，因此也就可以减轻道德风险。或者也可以通过在供应链中广泛传播隐蔽信息（前契约期或后契约期）来减少目标不一致性问题，由此也就可以减少与逆向选择和局部知识相关的问题。而且由于新的信息技术的出现，我们可以更加容易地监控新变量和传播局部知识，也就使得应用基于信息的解决方法变得越来越有吸引力。（1）通过衡量更多的结果变量来减少道德风险道德风险是由于委托人难以观察到代理人的行动而产生的。因此如果委托人能够观察到代理人的行动就能够减少道德风险。而观察的最有效的方法就是衡量更多的结果变量。扫描式的促销方式（金宝汤案例）雇用“神秘顾客”（2）减少前契约期的隐蔽信息

收集更多的信息可以减轻前契约期的隐蔽信息所导致地问题。资信调查信用评级签订长期合作合同（3）减少局部知识和重新分配决策制定权

为了更好地协调