供应链中的牛鞭效应问题研究

供应链中的牛鞭效应问题研究

作者：孙 惠 王爱云 马 丽 来源：《物流科技》2008年第04期

摘要：牛鞭效应是供应链中一类典型的由不确定性导致的复杂现象。牛鞭效应对企业的效益甚至整个国家的经济会造成严重的影响，多年来一直受到人们的关注。减小供应链中的牛鞭效应是实现供应链管理的关键，也是提升供应链企业竞争力的有效方式之一。论文在介绍了牛鞭效应的基本概念及其危害的基础上，对引起牛鞭效应的原因进行了分析，最后针对每种根源讨论了减小牛鞭效应的可行对策。

关键词：供应链；供应链管理；牛鞭效应；需求信息

中图分类号：F270文献标识码：A文章编号：1002-3100(2008)04-0044-04

Abstract: Bullwhip effect is a typical complicated phenomenon arising from uncertainties in the supply chain. The bullwhip effect badly affects the enterprises even the whole country. It has been being noted and studied for many years. Decreasing the bullwhip effect in the supply chain is the key to achieving the supply chain management and an effective way to enhance the enterprise competitive advantage. Based on the basic concept and the harm of bullwhip effect, the causes of bullwhip effect are analyzed. At the end, the feasible countermeasures from different sources are discussed. Key words: supply chain; supplychain management; bullwhip effect; demand information

随着全球经济一体化趋势的加快，为了在激烈的市场竞争中得以生存发展，企业之间的联系变得越来越紧密，尤其是上下游企业之间，为了能快速响应市场需求，形成一种协作关系，即围绕着某一核心企业，由供应商、供应商的供应商、核心企业、客户、客户的客户组成了一条集供应、生产、销售于一体的链状结构——供应链，同时供应链管理也应运而生。在供应链中普遍存在着需求波动放大的效应，上游企业面临的需求的波动程度要大于下游企业面临的需求的波动程度[1]65。这种需求信息歪曲的现象就是所谓的“牛鞭效应”。牛鞭效应对整个供应链的运作过程造成严重的负面影响，已经成为供应链问题的研究热点之一。识别引起牛鞭效应的原因，并采取相应的缓解措施，对于提高供应链管理的效率具有重要意义。

1牛鞭效应的概念及危害

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牛鞭效应（Bullwhip Effect）是对供应链中需求传递和放大效应的形象描述，是供应链物流中普遍存在的现象。在产品沿着供应链从上游向下游传输的过程中，市场对产品的需求信息也在沿着供应链自下游向上游传递，从最终产品市场上的消费者需求出发逐层的演变为节点单位对相邻的上游单位的需求，根据节点位置的不同，这种需求可以表现为最终产品的需求、半成品需求、原材料零部件的需求以及供应链上游单位的投资需求。由于需求的表达是逐级的，自下向上要经过若干环节，需求信息在传递过程中会发生扭曲并被不断放大，结果是处于供应链源头的原材料供应商得到的需求信息与市场实际需求信息之间有相当大的出入，供应链两端需求信息总体偏差的量级要比其间相邻两级节点的偏差量级大得多，形成牛鞭效应的现象，就像抖动一根鞭子时，近端的小幅抖动会使远端有较大幅度的波动。

在供应链中，需求信息是以订货数量的方式向上游传递的，因此牛鞭效应直观地表现是供应链中各级节点单位向上游订货数量波动幅度的不断增大，也即最终市场消费需求的小幅波动会导致上游企业订货数量的大幅变

动[1]66。如图1所示。供应链中各节点向相邻单位订货的数量随着节点位置由下游往上游改变而出现越来越显著的波动，这就是所谓的牛鞭效应。

牛鞭效应的存在为许多企业的物流实践检验过，美国宝洁公司的一位物流主管曾经对该公司最畅销的产品之一婴儿纸尿裤的销售情况进行过调查，发现尽管该产品在零售商店的销售量只有小幅的波动，但分销商接到的订货量的波动幅度却明显大得多，而宝洁公司为生产该产品向上游供应商发出的原材料订货量的波动幅度更进一步增大了，宝洁公司将这种现象命名为“牛鞭效应”[2]。惠普公司在调查其打印机在一个主要零售商那里的销售情况时发现其订货量的波动要远远大于销售量的波动，而公司的打印机制造部门向芯片制造部门订货数量的变动幅度又比前者更大[4]。在我国，20世纪90年代末曾出现过的VCD价格大战，起因也在于VCD市场上的牛鞭效应，厂家一哄而上，使供应量大大超过需求，最终陷入价格战的恶性循环。 最早注意到供应链中这种需求波动逐级放大现象的人是Forrester，在1961年他就根据系统动力学理论，对一个三阶段四节点的供应链系统进行分析，指出对于季节性商品，制造商觉察到的需求变化远远超过顾客的需求变化，供应链内部的结构、策略和相互作用是导致需求变动放大的原因[1-3]。Sterman设计了“啤酒博弈”的课堂游戏（1989），从人的行为研究出发，认为决策者对反馈信息的误解是造成这种现象的主要原因[4]。Hau L Lee等（1997）对需求放大现象进行了全面深入的分析，总结了导致牛鞭效应的四个原因并提出了牛鞭效应的量化模型和方法[3]147。

牛鞭效应导致了供应链中需求信息的失真，其危害表现在微观和宏观两个方面： 在微观层面上，牛鞭效应的存在会给供应链中企业的运作带来效率和收益的双重损失。第一，产品库存是为了适应需求的变化而设立的，过度的需求波动直接导致了供应链中的过量库存，大量地占用了企业的资金，形成高额的库存成本，给企业的生产经营活动带来压力。第二，由于需求的不确定性增加了，企业对需求进行准确预测的难度也加大了，供应中发生延迟

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交货和缺货的可能性增加，经常会发生产品短缺和过剩交替或产品过时的现象，导致客户服务的水平降低。第三，需求扭曲使企业的生产也要受到影响，生产计划由于受到扭曲的需求信息的误导而不得不频繁修改，生产不能连续的进行，生产成本和物流成本都会因此而增加。 从社会经济的宏观层面上来说，牛鞭效应还会导致经济资源的盲目流动和低效率的配置。牛鞭效应是一种典型的“市场失灵”现象，由于上游行业接收到的需求信息偏离了真实的需求状况，可能引发过度投资或投入不足的现象。牛鞭效应使投资被误导而出现盲目流动，资本过度进入意味着竞争加剧和收益下降，最终使行业自身的发展受到伤害，也会由于造成金融系统的隐患而给宏观经济运行带来风险。

2牛鞭效应的成因分析

引起牛鞭效应的原因，一方面在于供应链上下游环节之间需求沟通方面存在着障碍，是在信息不充分的条件下，决策者追求优化决策的结果；另一方面是由供应链的固有属性所引起的，例如存在着较长的交货提前期，流通环节多，具有较高的固定订货成本等。具体地说，引起牛鞭效应的主要原因有以下几个方面：

（1）多级需求预测。当零售商在某时期发现顾客需求增加时，往往会认为这是未来需求增长的预兆，从而大幅度地增加订货量，造成信息的失真。在传统的运作管理中，每个上游成员仅仅依靠其下游买方的需求数据作出预测与决策，因此其制定的订货数量和库存水平将更加偏离真实需求。这样顾客需求在往上层各级供应链成员的传递过程中将不断被放大，多级预测明显加剧了牛鞭效应[3]148。

（2）批量订货策略。在供应链中，需求方一般采用批量订货的策略，这主要是因为存在着固定的订货成本以及通过大量采购可节约运输成本。批量订货意味着下游环节的订单并没有真实体现客户的实际需求。批量订货的影响很容易理解，如果零售商采用最小—最大库存策略进行批量订货，那么批发商就会接到一个大订单，以后几个时期没有订单，接着又是一个比较大的订单等等。因此，批发商看到的是一个扭曲的和高度变动的订货方式[1]70。

（4）流通环节。当供应链中各环节之间缺乏沟通，并且流通环节增多时，牛鞭效应会增大。牛鞭效应具有逐层增大的现象，多一个流通环节，牛鞭效应就放大一次，因此，流通环节对牛鞭效应具有乘数效应。

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（5）价格波动。价格波动会促使提前购买。制造商通常会进行周期性促销，如价格折扣、数量折扣、优惠券等，这些优惠实质上是一种间接的价格优惠。制造商的价格优惠会促使其分销商提前购买日后所需的产品，而提前购买的结果是顾客所购买的数量并不反映他们的即时需求，这些批量足以供他们将来一段时间使用。

这种促销对供应链来说可能会成本很高，当制造商的价格处于低水平时（通过折扣或其它促销手法），顾客常会购买比自己实际所需要大得多的数量；当制造商的价格恢复正常水平时，顾客由于有足够库存，因此在其库存消耗完之前，他们不会再购买。结果，顾客的购买模式并不能反映他们的消耗／消费模式，并且使其购买数量的波动较其消耗量波动大，从而产生牛鞭效应。

（6）短缺博弈行为[1]72。当需求大于供给时，供应商常会根据客户的订单需求进行按比例分配。客户为了使自己获取更多的商品，达到利润最大化，就会进行博弈，增大订货数量。在众多客户博弈达到均衡时，所有客户的订货量都将是实际需求的某个倍数，这样导致了需求预测的扭曲和变动，从而引起牛鞭效应。在这种情况下所有客户都夸大了其真正的需求，使供应商无法准确地了解真实的需求信息。

3减少牛鞭效应的措施

牛鞭效应与供应链成员之间的信息沟通和合作态度以及供应链结构的一些属性有关，如何减轻供应链中的需求波动放大的效应，是我们研究的主要目的。目前已有很多研究都提出了许多减少牛鞭效应的方法和对策，但是大都缺乏系统性和针对性。减少牛鞭效应或消除其影响的关键在于真正了解牛鞭效应产生的原因，然后有针对性地制定措施，从而对牛鞭效应起到有效抑制和减轻的作用。本文针对每种原因比较系统地提出了相应的解决办法。 3.1提高最终用户需求信息的透明度

在需求信息沟通不畅的供应链中，上游环节只了解其直接下游环节发出的订单，而对最终用户的需求则一无所知。如果上游环节能够掌握最终用户的需求信息，那么可以利用最终用户的需求信息作为需求预测的依据，从而可大大减小牛鞭效应。

在供应链中实现信息共享是十分必要的，获取的信息越多，预测将越准确。供应链成员间通过Internet/EDI（电子数据交换）来实现实时交流和共享信息，建立直销体系，减少供应链中的层次，简化供应链的结构，防止资讯在传递过程当中过多地被人为扭曲。比如Dell公司通过Internet网、电话、传真等组成了一个高效的资讯网路，客户可以直接地向公司下订单要求进行组装、供应，使订货、制造、供应“一条线”完成，实现了供应商和客户的直接交易，有效地防止了牛鞭效应的产生。

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3.2打破批量订购

由于批量订购会产生牛鞭效应，因此企业应调整其订购策略，实行小批量、多次订购的采购或供应模式。企业偏好大批量、低频率采购策略的原因是采购成本、运输成本高昂。事实上，即使通过EDI可以使订购成本大大下降，但订购的效率仍会受满负荷与否所限制。现在，很多制造商都鼓励其分销商同时订购多种不同的产品，这样货车一次就可从同一制造商那里满载多品种的产品，而不是满载同一品种。这对每一产品来说其订购的频率大了，发送的频率不变，但仍可获得运输的规模经济性，例如宝洁公司对愿意进行混合订购的顾客给予折扣优惠。 使用第三方的物流公司也可使小批订购实现规模经济。企业可以通过把临近供应商的货物联合运输来实现规模经济，而无须从同一个供应商那里一次大批订购。虽然这样会增加额外的处理费用和管理费用，但只要所节省的费用比额外的费用大，联合运输还是值得的。 3.3缩短提前期

有研究人员发现如果提前期缩短50%，那么预测误差也将减小50%。订货提前期是指发出订单到收到货物之间所需的时间，订货提前期又可细分为信息提前期、决策时间、制造时间、运输时间以及各过程中存在的等待时间。信息提前期是指供应商接收和处理订单所需要的时间；决策时间是指供应商制定生产计划和运输计划所需的时间；制造时间是指当供应商没有库存或在JIT生产方式或定制生产方式下生产订货产品所需的时间；运输时间是指挑选，装卸和运输产品所需的时间；等待时间是指各个过程中的空闲时间。

针对订货提前期的不同组成部分，可采用不同的措施来缩短时间，采用EDI等现代信息技术来缩短信息提前期；使用决策支持系统，例如MRPⅡ，ERP，DRP来加速决策制定过程；通过加强生产管理，利用现代先进的制造技术，采用并行工程及对现有产品结构和生产流程重新优化设计等措施来缩短产品的制造时间；采用现代集成化物流管理技术及第三方物流来缩短物流运输的时间；通过协调各成员的活动，加强管理来缩短各过程之间的等待时间。 3.4减少供应链的流通环节

减少流通环节可以减少需求信息的放大程度，同时也可以更好地对客户的需求做出反应。采用基于Internet网络的BtoB和BtoC电子商务，采用与客户面对面的交易方式，都大大减少了中间的流通环节。另外，可以采用配送中心取代流通过程中的一级二级等批发商。 3.5稳定价格

控制由于提前购买或转换而引起的牛鞭效应的最好方法是减少对批发商的折扣频率和幅度。制造商可通过制订稳定的价格策略以减少对提前购买的激励，当企业进行地区性促销时，某些零售商会在该地区进行大量采购，然后再把这些产品转移到其他地区。基于活动的成本核算系统能精确计算库存、特殊处理和运输等成本，因此，这种系统能帮助企业实行天天低价的价格策略。供应商可采用天天低价（EDLP）策略来减小促销所导致的价格波动带来的客户需

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求的波动。通过消除价格促销，供应商可消除伴随着促销同步产生的需求的急骤变化，形成更加稳定的，变动性更小的顾客需求模式。因此，天天低价策略能够产生更稳定的，变动性更小的顾客需求模式。

3.6消除短缺情况下的博弈行为

面临供应不足时，供应商可以根据顾客以前的销售记录来进行限额供应，而不是根据订购的数量，这样就可以防止顾客为了获得更多的供应而夸大订购量。通用汽车长期以来都是这样做的，现在很多大公司，如惠普等也开始采用这种方法。

在供不应求时，客户对制造商的供应情况缺乏了解，博弈行为就很容易出现，与顾客共享生产能力和库存状况的有关信息能减轻顾客的忧虑，从而减少他们参与博奕，但是，共享这些信息并不能完全解决问题。某些制造商会在销售旺季来临之前帮助顾客做好订购工作，这样他们就能更好地设计生产能力和安排生产进度以满足产品的需求。 4结束语

综上所述，对大多数企业而言，单靠自己的实力，要想在激烈的市场竞争中求得生存和发展，是相当困难的。企业之间通过供应链彼此联系起来，以一个有机的整体参与竞争，共同合作，优势互补，实现协同效应，从而提高供应链的竞争力，达到群体共存。供应链不仅涉及蛋糕的分配，还要把蛋糕做大及发现新的蛋糕，这都需要企业相互信任，互惠互利，为此在供应链中实施战略性伙伴关系是非常必要的。战略性伙伴关系可以改变信息共享和库存管理的方式，企业之间建立诚信机制，实现资讯共用，使各节点企业能从整体最优的角度做出决策，实现供应链的不断增值，各企业也都能获利，求得生存和发展。

参考文献：

[1] 邵晓峰，张存禄，李美燕. 供应链管理[M]. 北京：机械工业出版社，2006:65-74. [2] 达庆利，张钦，沈厚才. 供应链中牛鞭效应问题研究[J]. 管理科学学报，2003,6(3):86-93. [3] 包旭云，李帮义. 供应链中牛鞭效应产生的原因及对策[J]. 统计与决策，2006(7):147-149.

[4] 杨家其，胡顺芳. 供应链中牛鞭效应的形成机理与控制方法的研究[J]. 武汉理工大学学报，2006,19(6):847-850.

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注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。