牛鞭效應(yīng)、啤酒游戲與供應(yīng)鏈管理
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牛鞭效應(yīng)就是指供應(yīng)鏈中下游消費(fèi)者的需求輕微變動(dòng)導(dǎo)致上游企業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)安排劇烈波動(dòng)的效果，這就是逐級(jí)放大的牛鞭效應(yīng)(The Bullwhip Effect)或者說(shuō)是供應(yīng)鏈中的下游企業(yè)的需求信息在向上游企業(yè)傳遞時(shí)發(fā)生的放大現(xiàn)象。
寶潔公司在對(duì)其尿不濕的訂貨模式的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)：尿不濕在零售商點(diǎn)中的銷(xiāo)售量呈幅度不大的波動(dòng)變化，可是當(dāng)分銷(xiāo)商向?qū)殱嵱嗀洉r(shí)，訂貨量的變化幅度顯著變大，而在寶潔向其供應(yīng)商發(fā)出的物料訂單中，這種波動(dòng)變得更大。即嬰兒是以一種穩(wěn)定的消費(fèi)速度消費(fèi)尿不濕的，可是需求訂貨的不平穩(wěn)卻還是隨著供應(yīng)鏈的向上延伸被一級(jí)一級(jí)放大了。
為了探詢(xún)牛鞭效應(yīng)的起因并盡量弱化牛鞭效應(yīng)對(duì)供應(yīng)鏈的影響，國(guó)外許多學(xué)者對(duì)此作了研究。比如Forrester 用一系列的案例證實(shí)了該效應(yīng)，并指出它是行業(yè)組織變化行為的結(jié)果，認(rèn)為可以通過(guò)改善行為來(lái)弱化牛鞭效應(yīng)。
Sterman在庫(kù)存管理場(chǎng)景實(shí)驗(yàn)中，用“啤酒游戲”（Beer Distribution Game）證實(shí)了牛鞭效應(yīng)，認(rèn)為供應(yīng)鏈中的成員是非理性的,并主張通過(guò)加強(qiáng)個(gè)人教育來(lái)弱化牛鞭效應(yīng)。這個(gè)實(shí)踐以四人為一組，分別代表供應(yīng)鏈中的生產(chǎn)商、
經(jīng)銷(xiāo)商、批發(fā)商和零售商。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，由指導(dǎo)教師代表消費(fèi)者發(fā)出訂貨，每個(gè)經(jīng)營(yíng)者將根據(jù)本期從各自下游經(jīng)營(yíng)者收到的訂單發(fā)出貨物，并以此為依據(jù)參考銷(xiāo)售的歷史記錄預(yù)測(cè)未來(lái)需求的變化，結(jié)合本期期末庫(kù)存量向上游的供應(yīng)商發(fā)出訂單。任意兩個(gè)經(jīng)營(yíng)者之間的訂單傳遞需要兩個(gè)經(jīng)營(yíng)周期，貨物的運(yùn)送也需要兩個(gè)經(jīng)營(yíng)周期，換句話(huà)講，每個(gè)經(jīng)營(yíng)者從發(fā)出訂單到得該訂單的訂貨需要四個(gè)經(jīng)營(yíng)周期。這樣，在經(jīng)營(yíng)一段時(shí)間以后，首先消費(fèi)者需求出現(xiàn)微小調(diào)整，隨后零售商、批發(fā)商、分銷(xiāo)商的訂單、庫(kù)存量相繼出現(xiàn)波動(dòng)，并且，沿供應(yīng)鏈回溯波動(dòng)幅度越來(lái)越大，“牛鞭效應(yīng)”的痕跡越來(lái)越明顯。這個(gè)游戲在《第五項(xiàng)修煉》與《供應(yīng)鏈系統(tǒng)設(shè)計(jì)》這兩本書(shū)中均有極為詳細(xì)的解釋。
但以前的大部分對(duì)牛鞭效應(yīng)的研究集中在證明牛鞭效應(yīng)的存在性，識(shí)別它產(chǎn)生的原因并且提出減少它的影響方面。尤其是Lee H等學(xué)者用四個(gè)模型說(shuō)明了牛鞭效應(yīng)產(chǎn)生的四個(gè)原因：調(diào)整市場(chǎng)需求預(yù)測(cè)；批量訂貨；價(jià)格波動(dòng)；理性對(duì)策。這些研究提出了大量的減少牛鞭效應(yīng)的影響的方法和建議。比如，有一個(gè)比較普遍的建議就是在供應(yīng)鏈內(nèi)部集中顧客的需求信息，也即為供應(yīng)鏈每一階段提供有關(guān)顧客實(shí)際需求的全部信息以上的結(jié)論表明在集中型供應(yīng)鏈中訂單方差以和的方式增加，而在分散型供應(yīng)鏈中訂單方差以積的方式增加。在分散型供應(yīng)鏈中只有零售商知道顧客的需求，這導(dǎo)致比集中型供應(yīng)鏈更高的變動(dòng)性，尤其是當(dāng)提前期很長(zhǎng)時(shí)。在集中型供應(yīng)鏈中供應(yīng)鏈的每個(gè)階段都能獲得顧客的需求信息，其訂單方差的變動(dòng)性較小。因此，集中需求信息能夠顯著減少牛鞭效應(yīng)。
研究結(jié)果表明，在集中型供應(yīng)鏈中訂單方差以和的方式增加，而在分散型供應(yīng)鏈中訂單方差以積的方式增加。在分散型供應(yīng)鏈中只有零售商知道顧客的需求，這導(dǎo)致比集中型供應(yīng)鏈更高的變動(dòng)性，尤其是當(dāng)提前期很長(zhǎng)時(shí)。在集中型供應(yīng)鏈中供應(yīng)鏈的每個(gè)階段都能獲得顧客的需求信息，其訂單方差的變動(dòng)性較小。因此，集中需求信息能夠顯著減少牛鞭效應(yīng)。“牛鞭效應(yīng)”所造成的需求大幅度變化對(duì)每個(gè)經(jīng)營(yíng)者都是棘手的難題，都將可能導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)安排不當(dāng)（規(guī)模過(guò)大或過(guò)小），運(yùn)輸不合理，庫(kù)存過(guò)多，企業(yè)對(duì)市場(chǎng)化反應(yīng)慢，客戶(hù)滿(mǎn)意程度下降，造成收益減少。
表面上看，“牛鞭效應(yīng)”表現(xiàn)為需求的不確定，但實(shí)質(zhì)上，這種不確定卻是由于需求變化的信息在由供應(yīng)鏈下游企業(yè)向上游企業(yè)傳導(dǎo)過(guò)程中被扭曲、進(jìn)而扭曲被放大的結(jié)果。“牛鞭效應(yīng)”產(chǎn)生的原因復(fù)雜多樣，涉及到企業(yè)的營(yíng)銷(xiāo)、物流、生產(chǎn)各個(gè)領(lǐng)域。但簡(jiǎn)單來(lái)講，這些原因主要有兩大類(lèi)，一類(lèi)是系統(tǒng)原因；一類(lèi)是管理原因。兩種原因糾結(jié)在一起，共同作用提高了企業(yè)經(jīng)營(yíng)成本，對(duì)產(chǎn)品供應(yīng)鏈造成消極影響。
系統(tǒng)原因也可以理解為客觀(guān)原因，或者說(shuō)是供應(yīng)鏈存在本身所無(wú)法克服的原因。有人曾經(jīng)指出“牛鞭效應(yīng)”來(lái)源于兩個(gè)方面：需求的變化和訂貨周期。需求的變化主要指需求自身的波動(dòng)幅度，需求變化大，則效應(yīng)強(qiáng)烈；需求平穩(wěn)，則效應(yīng)微弱。這幾乎是不證自明的。“牛鞭效應(yīng)”的另一個(gè)原因是訂貨所需的訂貨周期（lead-time），即從經(jīng)營(yíng)者發(fā)出訂單到最終收到所訂貨物要花費(fèi)的時(shí)間。訂貨周期越長(zhǎng)，市場(chǎng)的波動(dòng)越大，需求預(yù)測(cè)越不準(zhǔn)確，“牛鞭效應(yīng)”表現(xiàn)越明顯。
造成“牛鞭效應(yīng)”的另外一個(gè)重要系統(tǒng)根源就供應(yīng)鏈的多層次性。由于在供應(yīng)鏈的各個(gè)層次經(jīng)營(yíng)者都會(huì)針對(duì)客戶(hù)的要求設(shè)置安全庫(kù)存，多層的累積，乃至同一層次中多個(gè)倉(cāng)庫(kù)的累積會(huì)導(dǎo)致整個(gè)供應(yīng)鏈系統(tǒng)庫(kù)存產(chǎn)品量的數(shù)倍增加，進(jìn)而導(dǎo)致庫(kù)存對(duì)市場(chǎng)波動(dòng)的反映速度減緩，“牛鞭效應(yīng)”加劇，再促使企業(yè)為提高
客戶(hù)服務(wù)水準(zhǔn)，尤其是現(xiàn)貨供應(yīng)水平提高安全庫(kù)存，形成惡性循環(huán)。
造成“牛鞭效應(yīng)”的管理因素則比較復(fù)雜，也比較多樣化。它可能是由于經(jīng)營(yíng)中的非理性行為造成的，也可能是經(jīng)營(yíng)者理智決策的產(chǎn)物。仍以實(shí)驗(yàn)中的經(jīng)營(yíng)者為例，由于實(shí)驗(yàn)中不允許經(jīng)營(yíng)者之間互相討論（這也是有著一定的現(xiàn)實(shí)背景的），經(jīng)營(yíng)者所能夠得到的唯一的市場(chǎng)信息就是下游企業(yè)傳來(lái)的訂單，由于相互之間的不信任，每個(gè)經(jīng)營(yíng)者都傾向于根據(jù)歷史上需求的變動(dòng)，以及近期所得到的需求的變化情況作出自己的市場(chǎng)預(yù)測(cè)，并以此作為確定采購(gòu)、生產(chǎn)、庫(kù)存決策的依據(jù)。以我們經(jīng)常采用的指數(shù)平滑預(yù)測(cè)法為例：
Ft+1=a*At+（1-a）*Ft
企業(yè)對(duì)需求的歷史信息越看重，即a越小，當(dāng)前期實(shí)際需求A在預(yù)測(cè)中所占的權(quán)數(shù)越小，其對(duì)觀(guān)測(cè)值Ft+1影響越小，較多反映需求歷史變動(dòng)的原預(yù)測(cè)值Ft對(duì)未來(lái)期采購(gòu)的影響越大，有關(guān)需求變動(dòng)信息傳導(dǎo)給上游供應(yīng)商的越大，有關(guān)需求變動(dòng)信息傳導(dǎo)給上游供應(yīng)商的越弱；相反，對(duì)當(dāng)前需求變動(dòng)越看重，a越大，當(dāng)前期實(shí)際需求對(duì)預(yù)測(cè)的影響越大，由此制定的未來(lái)期采購(gòu)計(jì)劃越能反映本期需求波動(dòng)的情況，向上游供應(yīng)商所傳導(dǎo)的本期需求變動(dòng)的信號(hào)越強(qiáng)烈。由于需求的波動(dòng)可能是隨機(jī)的，也可能體現(xiàn)今后一段時(shí)間一定的變化趨勢(shì)，因此無(wú)論哪一種預(yù)測(cè)策略都可能對(duì)從消費(fèi)者處得到的消費(fèi)信息發(fā)生錯(cuò)誤理解，進(jìn)而將這種扭曲的市場(chǎng)信息傳導(dǎo)給供應(yīng)鏈上游企業(yè)，并在傳導(dǎo)過(guò)程中被放大，導(dǎo)致“牛鞭效應(yīng)”產(chǎn)產(chǎn)生。
“牛鞭效應(yīng)”還與企業(yè)所處的物流環(huán)境有極大關(guān)聯(lián)。訂貨交易成本的存在，運(yùn)輸中規(guī)模經(jīng)濟(jì)的影響，乃至訂單處理、
倉(cāng)儲(chǔ)管理的落后，現(xiàn)代化通信手段的匱乏，都會(huì)直接導(dǎo)致經(jīng)營(yíng)者延長(zhǎng)訂貨周期，加大訂批量。同時(shí)，鑒于缺貨成本通常高于庫(kù)存持有成本——尤其是當(dāng)我們將缺貨的隱性成本考慮在內(nèi)時(shí)，理智的經(jīng)營(yíng)者必然將選擇一定的安全庫(kù)存量來(lái)應(yīng)付兩次采購(gòu)之間市場(chǎng)可能發(fā)生的波動(dòng)，訂貨周期越長(zhǎng)，需求不確定性也將越大，為此而設(shè)計(jì)的安全庫(kù)存量也將越大。此外，一般來(lái)講，訂貨周期時(shí)間由四部分組成：訂單傳送、訂單處理、備貨和貨物裝運(yùn)。由于這四部分時(shí)間中的任何一部分變化都影響到訂貨周期的確定性，訂貨周期的不確定也作為安全庫(kù)決策時(shí)考慮的一項(xiàng)重要內(nèi)容。