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基于“牛鞭效應(yīng)”的供應(yīng)鏈各方合作可行性的博弈分析

2022-01-20 09:13范家驊朱大鵬
青海交通科技 2021年4期
關(guān)鍵詞:牛鞭批發(fā)商生產(chǎn)商

范家驊 朱大鵬

(蘭州交通大學(xué) 交通運(yùn)輸學(xué)院 蘭州 730070)

引言

隨著全球經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,供應(yīng)鏈在人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中扮演了越來(lái)越重要的角色。通過(guò)控制、整合企業(yè)與顧客間的信息流、資金流、貨物流等要素,在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)以最快的響應(yīng)速度將貨物準(zhǔn)確的送達(dá)客戶手中,這就是供應(yīng)鏈最核心的職能。在供應(yīng)鏈的信息傳遞中,下游企業(yè)總比上游企業(yè)先一步獲得需求和銷售信息,同時(shí)需求信息在不同節(jié)點(diǎn)間傳遞時(shí)普遍存在波動(dòng)放大效應(yīng),越接近上游企業(yè)面臨的需求波動(dòng)程度越大[1]。供應(yīng)鏈在實(shí)際運(yùn)作過(guò)程中具有復(fù)雜性、動(dòng)態(tài)性、交叉性等特點(diǎn),帶來(lái)了較多不確定性因素[2],為供應(yīng)鏈上下游節(jié)點(diǎn)企業(yè)之間的合作造成了一定的風(fēng)險(xiǎn)隱患和不良影響,其中最顯著的影響就是“牛鞭效應(yīng)”。

1 “牛鞭效應(yīng)”的含義

“牛鞭效應(yīng)”是指供應(yīng)鏈中需求變異加速放大的過(guò)程。供應(yīng)鏈中信息的傳遞模式導(dǎo)致企業(yè)只能從下游相鄰企業(yè)獲取需求和銷售信息,同時(shí)供應(yīng)鏈各節(jié)點(diǎn)企業(yè)間存在一定的利益競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系,對(duì)于信息的傳遞無(wú)法做到完全透明,這就使得任一微小變化都會(huì)被逐級(jí)放大,信息最終會(huì)以一種扭曲的方式在供應(yīng)鏈上不斷傳遞并放大[3]。

2 “牛鞭效應(yīng)”的成因

2.1 供應(yīng)鏈系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

供應(yīng)鏈系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)具有多層次性,這為“牛鞭效應(yīng)”的產(chǎn)生提供了客觀條件。供應(yīng)鏈的層級(jí)越多,上游的生產(chǎn)商和下游的客戶距離就會(huì)越遠(yuǎn),虛假信息的流轉(zhuǎn)次數(shù)會(huì)越多,這為扭曲的需求信息進(jìn)一步放大提供了可能[4]。

2.2 缺乏嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嫹治?/h3>

供應(yīng)鏈內(nèi)部的各節(jié)點(diǎn)企業(yè)具有供貨商和進(jìn)貨商兩重身份的屬性,這就需要企業(yè)的決策者能夠理性地認(rèn)識(shí)下游節(jié)點(diǎn)企業(yè)提供的訂貨數(shù)據(jù),判斷其能否反映真實(shí)的需求信息,通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嫹治稣_預(yù)估乙方需求,再向上游企業(yè)發(fā)出訂單。20世紀(jì)80年代,Sterman[5]進(jìn)行了“啤酒分銷實(shí)驗(yàn)”,通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)決策者未能正確理解反饋的信息,未能使用該信息做出正確決策,反而因?yàn)槿藶檎{(diào)整訂購(gòu)信息導(dǎo)致實(shí)際情況與預(yù)期產(chǎn)生了嚴(yán)重偏差。

2.3 競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系大于合作共贏

供應(yīng)鏈中的各節(jié)點(diǎn)企業(yè)重視自身利益最大化,力求做到真實(shí)需求和銷售信息的壟斷保護(hù),并沒(méi)有把供應(yīng)鏈總收益最大作為自己的奮斗目標(biāo)。市場(chǎng)真實(shí)的需求信息經(jīng)過(guò)各節(jié)點(diǎn)企業(yè)的多層調(diào)整后,“牛鞭效應(yīng)”的影響也隨之?dāng)U大。

2.4 批量訂購(gòu)

受運(yùn)輸成本、優(yōu)惠促銷、采購(gòu)成本等因素的影響,各節(jié)點(diǎn)企業(yè)向上游企業(yè)采購(gòu)時(shí),通過(guò)擴(kuò)大采購(gòu)規(guī)??梢越档蛦挝晃镔Y的倉(cāng)儲(chǔ)、物流等各類成本。同時(shí)供應(yīng)商希望下游企業(yè)在一定的周期內(nèi),按照確定好的訂單規(guī)模提前進(jìn)行采購(gòu)。采購(gòu)企業(yè)為了避免延遲提貨或者庫(kù)存短缺,會(huì)人為地提高一個(gè)周期內(nèi)的訂貨量,加劇了“牛鞭效應(yīng)”的擴(kuò)大[6]。

3 “牛鞭效應(yīng)”的實(shí)例分析

3.1 問(wèn)題描述

已知某市的一家飲料公司常年生產(chǎn)一款飲品,已經(jīng)形成了一條穩(wěn)定的供應(yīng)鏈,據(jù)統(tǒng)計(jì)該市所有客戶每周對(duì)該飲料的需求一直穩(wěn)定在300萬(wàn)升,但該市有一所大學(xué)臨時(shí)決定舉辦一場(chǎng)為期一周的夏季運(yùn)動(dòng)會(huì),將該飲料作為指定飲品進(jìn)行采購(gòu)。零售商統(tǒng)計(jì)客戶的需求后發(fā)現(xiàn)這周客戶總需求提高了10萬(wàn)升。

假設(shè)該條供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)為:生產(chǎn)商—地區(qū)批發(fā)商—當(dāng)?shù)嘏l(fā)商—零售商—客戶,該條供應(yīng)鏈中各節(jié)點(diǎn)企業(yè)庫(kù)存量、需求量和購(gòu)買量的統(tǒng)計(jì)時(shí)間以周為單位。在簡(jiǎn)單的供應(yīng)鏈中,每個(gè)節(jié)點(diǎn)企業(yè)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)都存有一周所需的貨物。

3.2 數(shù)據(jù)分析

按照最理想化的模型,設(shè)定在該條供應(yīng)鏈中各節(jié)點(diǎn)的供需及庫(kù)存關(guān)系滿足下列條件[7]:

(1)

式中:SOi—第i周的期初庫(kù)存;

SCi—第i周的期末庫(kù)存;

Di—第i周的需求;

Qi—第i周的購(gòu)買量或生產(chǎn)量;

利用Excel表格對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,計(jì)算結(jié)果如表1所示。

利用表1中得到的客戶及其他節(jié)點(diǎn)企業(yè)購(gòu)買量(生產(chǎn)量)的數(shù)據(jù),繪制這八周內(nèi)的購(gòu)買量(生產(chǎn)量)變化折線圖,如圖1所示。

表1 供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)商品供需及庫(kù)存表 (單位:萬(wàn)升)

圖1 客戶及其他節(jié)點(diǎn)企業(yè)購(gòu)買量(生產(chǎn)量)變化折線圖

3.3 圖像分析

第一周,供應(yīng)鏈中的流量穩(wěn)定在300萬(wàn)升。

第二周,顧客的需求量增加10萬(wàn)升,此時(shí)零售商需要購(gòu)買320萬(wàn)升,補(bǔ)充10萬(wàn)升增加量的同時(shí)保證下周庫(kù)存。當(dāng)?shù)嘏l(fā)商需要購(gòu)買340萬(wàn)升,以滿足零售商和自身庫(kù)存的需求。地區(qū)批發(fā)商需要購(gòu)買380萬(wàn)升,生產(chǎn)商必須生產(chǎn)460萬(wàn)升。

第三周,顧客的需求量回落至300萬(wàn)升,此時(shí)零售商的庫(kù)存中多余了10萬(wàn)升,因此只需購(gòu)買290萬(wàn)升。當(dāng)?shù)嘏l(fā)商只需購(gòu)買260萬(wàn)升,地區(qū)批發(fā)商只需購(gòu)買180萬(wàn)升,生產(chǎn)商多出了200萬(wàn)升的庫(kù)存,因此第三周不再生產(chǎn)。

后續(xù)振蕩過(guò)程會(huì)按照同樣的規(guī)律繼續(xù)復(fù)現(xiàn),經(jīng)過(guò)若干循環(huán)后供需關(guān)系才能逐漸趨于平穩(wěn)。

從上述分析可以看出:

(1)越靠近供應(yīng)鏈上游,“牛鞭效應(yīng)”的影響越大;越靠近供應(yīng)鏈下游,影響越弱。

(2)第二周首次擴(kuò)大的過(guò)程中,振幅為+160;第三周首次回落的過(guò)程中,振幅達(dá)到了-300;第四周二次擴(kuò)大過(guò)程中,振幅為+220,可見(jiàn)“牛鞭效應(yīng)”作用效果的連續(xù)放大性,一旦開(kāi)始便影響深遠(yuǎn)。

(3)引起“牛鞭效應(yīng)”最初的變量值為10萬(wàn)升,僅占到平時(shí)值的3%,造成的最大振幅達(dá)到平時(shí)值的100%,可見(jiàn)這3%變化量之四兩撥千斤的能力非常巨大。

4 合作可行性的博弈分析

4.1 模型建立

選取的研究對(duì)象為相對(duì)而言的上下游相鄰節(jié)點(diǎn),即供應(yīng)鏈中的節(jié)點(diǎn)企業(yè)進(jìn)行兩兩比較,互為上下游相鄰節(jié)點(diǎn)[8]。從上游生產(chǎn)商購(gòu)買的所有商品都將由零售商出售,這就保證了該條供應(yīng)鏈的單一性和穩(wěn)定性[9]。為最大程度地避免因?yàn)樾畔⒉粚?duì)稱而導(dǎo)致的“牛鞭效應(yīng)”,各上游節(jié)點(diǎn)需要讓利給下游節(jié)點(diǎn)或者向客戶提供折扣,促成整條供應(yīng)鏈穩(wěn)定地合作[10]。假定上游節(jié)點(diǎn)選擇某種讓利方式后自身會(huì)損失收益的5%,下游節(jié)點(diǎn)會(huì)因此收獲這5%的損失。合作策略意味著乙方要給下游相鄰節(jié)點(diǎn)讓利5%,以期獲得下游節(jié)點(diǎn)的銷售或需求數(shù)據(jù),進(jìn)而達(dá)成全供應(yīng)鏈的合作;競(jìng)爭(zhēng)策略意味著只求自身相對(duì)獲利最大,沒(méi)有直接損失,無(wú)所謂上游節(jié)點(diǎn)是否讓利或全供應(yīng)鏈?zhǔn)欠窈献鳌?/p>

4.1.1 兩節(jié)點(diǎn)均采取競(jìng)爭(zhēng)策略時(shí)的收益計(jì)算公式

針對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)企業(yè),每個(gè)周期內(nèi)的收益可以用公式(2)計(jì)算:

Ei=Vi·p-Qi·c-ei·γ-Qi·η

(2)

式中:Ei—第i周的收益;

p—售出價(jià)格;

c—購(gòu)入價(jià)格;

ei—超額量,即本周未售出的量,

γ—超額倉(cāng)儲(chǔ)系數(shù),本周剩余庫(kù)存所需的超額倉(cāng)儲(chǔ)成本,γ=0.05;

η—倉(cāng)儲(chǔ)系數(shù),本周已購(gòu)貨物所需的倉(cāng)儲(chǔ)成本,η=0.01。

已知售價(jià)與進(jìn)價(jià)的差值為單位銷量的利潤(rùn),對(duì)式2進(jìn)行變換后可得到公式(3)。

Ei=Vi·Gi-ei·(c+γ)-Qi·η

(3)

式中:Gi—第i周的單位銷量利潤(rùn),Gi=p-c。

相對(duì)收益以百分比的形式呈現(xiàn)。假設(shè)每件產(chǎn)品的制造成本與生產(chǎn)數(shù)量無(wú)關(guān),所有零售商對(duì)產(chǎn)品收取相同的固定價(jià)格[11],以產(chǎn)品的銷量為單位1,其中20%為產(chǎn)品利潤(rùn),剩余80%為產(chǎn)品成本。對(duì)式3再次進(jìn)行簡(jiǎn)化。得公式(4):

Ei=0.2·Vi-(0.8+γ)·ei-Qi·η

(4)

4.1.2 上游合作、下游競(jìng)爭(zhēng)時(shí)的計(jì)算公式

該博弈策略的核心是在原有的雙方競(jìng)爭(zhēng)的基礎(chǔ)上,把自身收益的5%轉(zhuǎn)讓給下游相鄰節(jié)點(diǎn),同時(shí)會(huì)收獲上游相鄰節(jié)點(diǎn)收益的5%。因此可以在雙方均采取競(jìng)爭(zhēng)策略的計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上,即在表2的基礎(chǔ)上,利用公式(5)進(jìn)行計(jì)算:

(5)

供應(yīng)鏈初始節(jié)點(diǎn)收益計(jì)算為公式(6):

(6)

供應(yīng)鏈終端節(jié)點(diǎn)收益計(jì)算為公式(7):

(7)

4.1.3 其他策略時(shí)的計(jì)算公式

當(dāng)采取上游競(jìng)爭(zhēng)、下游合作策略時(shí),用式(4)進(jìn)行計(jì)算;當(dāng)雙方均采取合作策略時(shí),用式(5)~式(7)進(jìn)行計(jì)算。數(shù)據(jù)來(lái)源僅為表1中零售商的部分,即對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)均有i=1。

4.2 計(jì)算結(jié)果及分析

從表2~表5的計(jì)算結(jié)果可以看出,采用前兩種策略時(shí),供應(yīng)鏈的總收益最小;采用后兩種策略時(shí),供應(yīng)鏈的總收益最大。

表2 競(jìng)爭(zhēng)、競(jìng)爭(zhēng)策略每周收益計(jì)算結(jié)果

表3 合作、競(jìng)爭(zhēng)策略每周收益計(jì)算結(jié)果

表4 競(jìng)爭(zhēng)、合作策略每周收益計(jì)算結(jié)果

表5 合作、合作策略每周收益計(jì)算結(jié)果

4.2.1 零售商與當(dāng)?shù)嘏l(fā)商

從表6中可以看出,合作是零售商的最優(yōu)策略。對(duì)當(dāng)?shù)嘏l(fā)商來(lái)說(shuō),看似競(jìng)爭(zhēng)或合作的收益都為56.175,但是如當(dāng)?shù)嘏l(fā)商選擇競(jìng)爭(zhēng)策略,會(huì)導(dǎo)致零售商的收益從58.984變?yōu)?6.175,收益受損的零售商會(huì)放棄合作,轉(zhuǎn)而選擇收益同樣為56.175的競(jìng)爭(zhēng)策略。此時(shí)當(dāng)?shù)嘏l(fā)商也會(huì)選擇競(jìng)爭(zhēng)策略保全54.050的收益,最終的博弈結(jié)果是兩者都選擇競(jìng)爭(zhēng),都沒(méi)有獲得最大收益。

表6 零售商與當(dāng)?shù)嘏l(fā)商

4.2.2 地區(qū)批發(fā)商與生產(chǎn)商

從表7中可以看出,地區(qū)批發(fā)商的最優(yōu)策略是合作,生產(chǎn)商的最優(yōu)策略是競(jìng)爭(zhēng),兩者最大收益均為56.175,兩者博弈的最終結(jié)果是生產(chǎn)商競(jìng)爭(zhēng),地區(qū)批發(fā)商合作。

表7 地區(qū)批發(fā)商與生產(chǎn)商

4.2.3 零售商與生產(chǎn)商

從表8中可以看出,零售商的最優(yōu)策略是合作,最大收益為58.984,生產(chǎn)商的最優(yōu)策略是競(jìng)爭(zhēng),最大收益為56.175。在這種選擇下,零售商會(huì)因?yàn)樯a(chǎn)商的競(jìng)爭(zhēng)策略而損失原有收益的4.76%,變?yōu)?6.175,此時(shí)零售商會(huì)放棄合作,轉(zhuǎn)向競(jìng)爭(zhēng)策略,自身的收益會(huì)保持不變,但是生產(chǎn)商的收益將虧損45.39%,變?yōu)?0.675。相較之下,如果生產(chǎn)商選擇合作策略僅虧損5%。

表8 零售商與生產(chǎn)商

生產(chǎn)商舍棄5%的收益最終會(huì)流向零售商,生產(chǎn)商損失了一小部分,給整條供應(yīng)鏈發(fā)出了合作的信號(hào),使整條供應(yīng)鏈的收益都獲得了增長(zhǎng)??梢?jiàn)供應(yīng)鏈頂端的生產(chǎn)商具有很重要的引導(dǎo)作用,而處于終端的零售商所選擇的策略,將決定整條供應(yīng)鏈的收益值。

5 弱化“牛鞭效應(yīng)”的對(duì)策

5.1 縮短供應(yīng)鏈

弱化“牛鞭效應(yīng)”最可取的方法是減少供應(yīng)鏈的中間節(jié)點(diǎn)。這樣不僅可以降低供應(yīng)鏈中各企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本,同時(shí)能夠?qū)蛻舻男枨笞龀隹焖俜磻?yīng)。假設(shè)上述實(shí)例中的供應(yīng)鏈進(jìn)行了資源整合,采用生產(chǎn)商—地區(qū)批發(fā)商—零售商三方配合的模式,就可以在一定程度上弱化“牛鞭效應(yīng)”。圖2相比于圖1,振幅已明顯減小。

圖2 壓縮供應(yīng)鏈后各節(jié)點(diǎn)購(gòu)買量(生產(chǎn)量)變化折線圖

5.2 減小訂購(gòu)規(guī)模

下游節(jié)點(diǎn)企業(yè)為了避免延期提貨或者庫(kù)存短缺,以及出于降低運(yùn)輸成本的考慮,通常會(huì)擴(kuò)大單次采購(gòu)的訂單規(guī)模,從而獲得更多的貨物留存,這無(wú)疑會(huì)擴(kuò)大“牛鞭效應(yīng)”。所以在保證日常需求的同時(shí),適當(dāng)縮減超額訂購(gòu)量,也會(huì)在一定程度上弱化“牛鞭效應(yīng)”。

5.3 規(guī)避惡性競(jìng)爭(zhēng)

類似于博弈論中的“囚徒困境”,若兩者均采取競(jìng)爭(zhēng)的策略會(huì)使得雙方獲得的收益并非最優(yōu),供應(yīng)鏈內(nèi)上下游企業(yè)會(huì)面臨同樣的困境。所以供應(yīng)鏈中各節(jié)點(diǎn)企業(yè)應(yīng)互相信任,建立企業(yè)間具有公信力的戰(zhàn)略聯(lián)盟,通過(guò)共享信息規(guī)避雙方的博弈行為,以真誠(chéng)的態(tài)度面對(duì)合作,從而達(dá)到共贏。

5.4 信息共享

從前述分析可以看出,若整條供應(yīng)鏈各節(jié)點(diǎn)企業(yè)間配合默契,信息能夠在第一時(shí)間同步至整條供應(yīng)鏈,所有節(jié)點(diǎn)信息一致,使供應(yīng)鏈總收益達(dá)到最大,每個(gè)節(jié)點(diǎn)企業(yè)的收益也會(huì)遠(yuǎn)高于信息共享之前的狀態(tài),這是下一步供應(yīng)鏈發(fā)展過(guò)程中應(yīng)該努力的方向。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)博弈論的思想將供應(yīng)鏈上相鄰的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)作為博弈對(duì)象,分析采取不同策略時(shí)的各類情況,得出各節(jié)點(diǎn)均采取合作策略時(shí)可以使整條供應(yīng)鏈?zhǔn)找孀畲蟮慕Y(jié)論。供應(yīng)鏈初始節(jié)點(diǎn)需要損失一小部分收益來(lái)?yè)Q取更大的收益,其在供應(yīng)鏈中具有很重要的積極引導(dǎo)作用。文中建立的收益模型和博弈模型比較理想化,并未考慮實(shí)際中存在的一些復(fù)雜因素,例如下游節(jié)點(diǎn)采取合作策略時(shí),認(rèn)為其銷售和需求數(shù)據(jù)會(huì)在整條供應(yīng)鏈瞬間實(shí)現(xiàn)同步,并沒(méi)有考慮時(shí)延。同時(shí)只分析了合作的可行性,對(duì)具體的合作模式?jīng)]有詳細(xì)論述,后續(xù)將繼續(xù)豐富模型進(jìn)行研究。

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