供應(yīng)商管理庫存對(duì)牛鞭效應(yīng)的影響_圖文

1、控制工程C ontrol Engineering of China Jan.2007Vol.14,No.12007年1月第14卷第1期文章編號(hào):167127848(20070120111204 收稿日期:2005211210;收修定稿日期:2005212218基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(70572088;教育部高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)基金資助項(xiàng)目(20050145022;遼寧省科學(xué)技術(shù)計(jì)劃項(xiàng)目(2004401015作者簡介:郭海峰(19702,男,山東萊蕪人,講師,博士,主要從事供應(yīng)鏈管理與系統(tǒng)工程等方面的教學(xué)與科研工作;黃小原,男,教授,博士生導(dǎo)師。供應(yīng)商管理庫存對(duì)牛鞭效應(yīng)的影響郭海峰

2、1,2,黃小原1(1.東北大學(xué)工商管理學(xué)院,遼寧沈陽110004; 2.沈陽理工大學(xué)信息科學(xué)與工程分院,遼寧沈陽110168摘要:采用基于z 變換的離散傳遞函數(shù)和測(cè)量牛鞭效應(yīng)的控制工程方法,計(jì)算了一個(gè)由一個(gè)供應(yīng)商和一個(gè)用戶組成的、使用指數(shù)平滑預(yù)測(cè)的供應(yīng)商管理庫存供應(yīng)鏈和傳統(tǒng)供應(yīng)鏈的牛鞭效應(yīng),并比較了這兩種供應(yīng)鏈對(duì)牛鞭效應(yīng)的影響。通過仿真證實(shí),應(yīng)用供應(yīng)商管理庫存策略對(duì)供應(yīng)鏈的物理過程進(jìn)行再造是一種有效的減少牛鞭效應(yīng)的方法。關(guān)鍵詞:供應(yīng)商管理庫存;牛鞭效應(yīng);供應(yīng)鏈;指數(shù)平滑預(yù)測(cè)中圖分類號(hào):TP 273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:AIm pact of Vendor Managed Inventory on the

3、 Bullwhip E ffectG UO Hai 2feng1,2,HUANG Xiao 2yuan1(1.School of Business and M anagement ,N ortheastern University ,Shenyang 110004,China ;2.C ollege of In formation Science and Engineering ,Shenyang Lig ong University ,Shenyang 110168,China Abstract :With a discrete 2time trans fer function based

4、on z 2trans form and the control engineering methods in measuring the bullwhip effect ,thebullwhip effect of vendor management inventory (VMI supply chain and the traditional supply chain including a supplier and a consumer are calculated.And the impact of the VMI supply chains on the bullwhip effec

5、t is compared with the traditional supply chain.The exponential sm oothing forecast is used in both supply chains.The physical process is redesigned by VMI strategy in the supply chain.S imulation shows that VMI is a useful method for decreasing bullwhip effect.K ey w ords :vendor managed inventory

6、;bullwhip effect ;supply chain ;exponential sm oothing forecasts1引言在傳統(tǒng)的流通領(lǐng)域中,用戶和供應(yīng)商各自管理自己的庫存,都有各自不同的庫存管理策略,因此不可避免地產(chǎn)生需求的扭曲現(xiàn)象,即牛鞭效應(yīng)1。供應(yīng)商管理庫存打破了傳統(tǒng)的各自為政的庫存管理模式,以用戶和供應(yīng)商雙方獲得最低成本為目的,在一個(gè)共同的協(xié)議下由供應(yīng)商管理用戶庫存,并不斷監(jiān)督協(xié)議的執(zhí)行情況和修改協(xié)議內(nèi)容,使庫存管理得到持續(xù)改進(jìn)的合作性策略。本文應(yīng)用供應(yīng)商管理庫存策略,對(duì)供應(yīng)鏈的物理過程進(jìn)行再造。供應(yīng)商管理庫存提供了兩種可能的牛鞭效應(yīng)的減少方法,一為刪除了一個(gè)決策制定層;二

7、為刪除了一些信息流的時(shí)間延遲。本文在文獻(xiàn)28的基礎(chǔ)上,計(jì)算了供應(yīng)商管理庫存供應(yīng)鏈和傳統(tǒng)供應(yīng)鏈的牛鞭效應(yīng),并且比較了這兩種供應(yīng)鏈對(duì)牛鞭效應(yīng)的影響。2測(cè)量牛鞭效應(yīng)的控制工程方法由文獻(xiàn)28,將使用控制工程的方法分析牛鞭效應(yīng)概括為三個(gè)階段:階段一:畫供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)圖,推導(dǎo)系統(tǒng)的離散傳遞函數(shù)。階段二:畫頻域響應(yīng)FR 曲線,輸出訂單的振幅與輸入的正弦需求振幅之間的比值A(chǔ)R ,這是牛鞭效應(yīng)的一種預(yù)測(cè)方法。文獻(xiàn)7證明了式(1。AR =A 輸出A 輸入=(2var (輸出12(2var (輸入12=stdev (輸出stdev (輸入(1階段三:計(jì)算W N 。噪聲帶寬被描述為W N =|F (exp (j w |2

8、d w(2由文獻(xiàn)7,當(dāng)需求為獨(dú)立同分布的正態(tài)分布時(shí),W N 為牛鞭效應(yīng)的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)W N >1時(shí),輸出訂單的方差比輸入的方差要大,產(chǎn)生了牛鞭效應(yīng);當(dāng)W N <1時(shí),沒有產(chǎn)生牛鞭效應(yīng)。3供應(yīng)鏈離散傳遞函數(shù)考慮由一個(gè)零售商和一個(gè)制造商組成的一個(gè)二級(jí)供應(yīng)鏈。按照Beer G ame 的事件順序,在供應(yīng)鏈的每一級(jí),在每一個(gè)周期t 內(nèi),下游成員首先接受貨物;觀察和滿足需求D t ;下游成員觀察新的庫存水平;向上游成員制定一個(gè)訂貨O t 。在這個(gè)模型里,任何沒被滿足的需求是下一次的訂貨。在每一成員的訂貨時(shí)間與接到貨物的時(shí)間之間存在一個(gè)固定的延遲時(shí)間T p 。1訂貨點(diǎn)策略訂貨策略為O t =S

9、 t -庫存狀態(tài)式中,O t 為在周期t 末端制定的訂貨策略;S t 為在周期t 使用的訂貨點(diǎn)水平;庫存狀態(tài)等于凈庫存加訂貨或在制品WIP ,凈庫存等于現(xiàn)有庫存減訂貨。按照下式訂貨點(diǎn)水平每個(gè)周期被更新:S t =D L t +kLt 式中,D Lt =L D t 為隨L 周期變化的平均需求的一個(gè)估計(jì);Lt 為L 周期的需求的標(biāo)準(zhǔn)差的一個(gè)估計(jì);k 為滿足一個(gè)期望服務(wù)水平的一個(gè)選擇常數(shù)。為了簡化,假設(shè)k =0。為了確保正確的時(shí)間順序,令:L =T p +2,T p 為物理生產(chǎn)配送延遲時(shí)間。2指數(shù)平滑預(yù)測(cè)方法不失一般性,使用市場(chǎng)預(yù)測(cè)中常用的一階指數(shù)平滑預(yù)測(cè)需求,公式為D t =D t -1+(D t

10、 -D t -1式中,D t 為需求D t 的估計(jì);為平滑系數(shù),令T a 為預(yù)測(cè)中的數(shù)據(jù)平均期,則:=1(1+T a 3傳統(tǒng)供應(yīng)鏈模型在傳統(tǒng)供應(yīng)鏈中,每一級(jí)成員都向下游成員配送產(chǎn)品和向上游成員訂貨,并且每個(gè)成員都對(duì)自己的庫存、生產(chǎn)、銷售和訂貨負(fù)有責(zé)任,但是僅有零售商可以直接獲得最終用戶需求信息。如果供應(yīng)鏈中的每個(gè)成員都使用上述的訂貨點(diǎn)策略和一階指數(shù)平滑法預(yù)測(cè)方法,則供應(yīng)鏈每一級(jí)的結(jié)構(gòu)如圖1所示 。圖1傳統(tǒng)供應(yīng)鏈每一級(jí)的結(jié)構(gòu)圖Fig.1B lock diagram for each level of traditionalsupply ch ain圖中,z -Tp 可以為生產(chǎn)延遲或服務(wù)延遲。由文

11、獻(xiàn)7的推導(dǎo)可知,圖1的傳遞函數(shù)為TF 1(z =z (T a +T p +3-(T p +2+T a -T a +z +T a z(3考慮二級(jí)供應(yīng)鏈,為了簡化,令所有的成員使用相同的指數(shù)平滑常數(shù)T a 和相同的延遲時(shí)間T p ,則二級(jí)供應(yīng)鏈的傳遞函數(shù)為上、下游兩個(gè)單級(jí)供應(yīng)鏈傳遞函數(shù)之積:TF 2(z =z (T a +T p +3-(T p +2+T a -T a +z +T a z2(44供應(yīng)商管理庫存供應(yīng)鏈模型供應(yīng)商管理庫存供應(yīng)鏈的本質(zhì)是將多級(jí)供應(yīng)鏈問題轉(zhuǎn)變?yōu)閱渭?jí)庫存管理問題,通過供應(yīng)商掌控銷售和庫存信息,作為需求預(yù)測(cè)和庫存補(bǔ)貨的解決方法。相對(duì)于傳統(tǒng)供應(yīng)鏈,供應(yīng)商管理庫存供應(yīng)鏈?zhǔn)歉鶕?jù)實(shí)際或

12、預(yù)測(cè)的消費(fèi)需求作補(bǔ)貨決策。文獻(xiàn)4將基于生產(chǎn)控制系統(tǒng)的自動(dòng)管線、庫存、訂貨的供應(yīng)商管理庫存(VMI 2API OBPCS 總結(jié)為,“假設(shè)生產(chǎn)目標(biāo)等于一個(gè)需求(在時(shí)間單元T a 指數(shù)平滑的指數(shù)平滑表達(dá)式,加上在系統(tǒng)庫存中庫存誤差的分?jǐn)?shù)(1T i ,再加上WIP 誤差的分?jǐn)?shù)(1T w 的總和”。使用訂貨點(diǎn)策略,并使用指數(shù)平滑預(yù)測(cè)的二級(jí)供應(yīng)商管理庫存供應(yīng)鏈,其結(jié)構(gòu)圖如圖2所示 。圖2供應(yīng)商管理庫存供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)圖Fig.2B lock diagram for V MI supply ch ain由文獻(xiàn)4,圖2的傳遞函數(shù)為F (z =ORATECONS=z1+Tp(G (-1+z +T q (-1+z +z

13、 (T a (-1+z +z (T q (-1+z +z ×(-(T a +T i T w +T p T i (-1+z +(1+T a +T i T w z (T w +T i (-1+(1+T w (-1+z z T p (5考慮二級(jí)供應(yīng)商管理庫存供應(yīng)鏈,令供應(yīng)商和用戶使用相同的指數(shù)平滑常數(shù)T a =T q ,延遲時(shí)間的估計(jì)T p =T p ,G =1,并考慮Deziel 2Eilon 條件3,令控制器參數(shù)T i =T w =1,則式(5簡化為F (z =211控制工程第14卷(T a +2z -(T a +1(T a +T p +2z -(T a +T p +1(T a +1z

14、 -T a 2(64仿真根據(jù)傳遞函數(shù)式(4和式(6,并根據(jù)“測(cè)量牛鞭效應(yīng)的控制工程方法”的第二階段的方法,傳統(tǒng)供應(yīng)鏈第一級(jí)、第二級(jí)和供應(yīng)商管理庫存供應(yīng)鏈的頻域響應(yīng)分別為TF 1(exp (j w =exp (j w (T a +T p +3-(T p +2+T a -T a +(1+T a exp (j w (7TF 2(exp (j w =exp (j w (T a +T p +3-(T p +2+T a -T a +(1+T a exp (j w 2(8F (exp (j w =(T a +2exp (j w -(T a +1(T a +T p +2exp (j w -(T a +T p

15、+1(T a +1exp (j w -T a 2(9對(duì)于T p =3和T a =9時(shí)的二級(jí)傳統(tǒng)供應(yīng)鏈和對(duì)有相同參數(shù)的供應(yīng)商管理庫存供應(yīng)鏈,根據(jù)式(79,它們的FR 曲線如圖3所示 。圖3頻域響應(yīng)曲線FR Fig.3Frequerey response curves由圖3可知,牛鞭效應(yīng)沿供應(yīng)鏈向上游呈放大趨勢(shì)。供應(yīng)商管理庫存供應(yīng)鏈的頻域放大率AR 明顯小于傳統(tǒng)供應(yīng)鏈的頻域放大率AR ,說明供應(yīng)商管理庫存是牛鞭效應(yīng)消減機(jī)構(gòu)。由“測(cè)量牛鞭效應(yīng)的控制工程方法”中的第三階段的方法,根據(jù)式(2,當(dāng)需求為獨(dú)立同分布的正態(tài)分布時(shí),由式(79推導(dǎo)傳統(tǒng)供應(yīng)鏈第一、二級(jí)和供應(yīng)商管理庫存供應(yīng)鏈的W N 分別為TB 1

16、=13+2T 2a +2T p (5+T p +T a (11+4T p (1+T a (1+2T a (10TB 2=13+2T 2a +2T p (5+T p +T a (11+4T p (1+T a (1+2T a 2(11VMIB =1+2(T p +22(T a +12+T a 2+4(T p +12(T a +12 +T a 22(12由式(1012分別畫由W N 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的牛鞭效應(yīng)與延遲時(shí)間T p 和指數(shù)平滑常數(shù)T a 之間的關(guān)系 ,如圖4所示。(a 傳統(tǒng)供應(yīng)鏈第一級(jí)(b 傳統(tǒng)供應(yīng)鏈第二級(jí)(c 供應(yīng)商管理庫存供應(yīng)鏈圖4牛鞭效應(yīng)與T p 和T a 之間的關(guān)系Fig.4R elati

17、on betw een bull whip effect with T p and T a觀察圖4,證實(shí)了供應(yīng)商管理庫存供應(yīng)鏈對(duì)牛鞭效應(yīng)的消減功能。在供應(yīng)商管理庫存供應(yīng)鏈中,T p 對(duì)牛鞭效應(yīng)的影響如圖5所示,T a 對(duì)牛鞭效應(yīng)的影響如圖6所示。圖5牛鞭效應(yīng)與T p 之間的關(guān)系(T a =9Fig.5R elation betueen bull ahip effect with T p (T a =9圖6牛鞭效應(yīng)與T a 之間的關(guān)系(T p =3Fig.6R elation betueen bull whip effect with T a (T p =3311第1期郭海峰等:供應(yīng)商管理庫存對(duì)

18、牛鞭效應(yīng)的影響觀察圖5,牛鞭效應(yīng)隨著T p 的增大而增大,這與牛鞭效應(yīng)的原因二“非零的延遲時(shí)間”是一致的,生產(chǎn)配送的延遲時(shí)間T p 不可能被完全消除,而且延遲時(shí)間T p 越大,牛鞭效應(yīng)也越大。觀察圖6,指數(shù)平滑常數(shù)T a 越大,牛鞭效應(yīng)越小。因?yàn)轭A(yù)測(cè)的時(shí)間越長,預(yù)測(cè)值越準(zhǔn)確。但是T a 不能無限大,T a 的選擇一般是一種折中的結(jié)果。5結(jié)語本文應(yīng)用供應(yīng)商管理庫存策略,對(duì)供應(yīng)鏈的物理過程進(jìn)行再造。仿真表明,供應(yīng)商管理庫存策略是一種有效的減少牛鞭效應(yīng)的方法,因?yàn)槠鋭h除了一個(gè)決策制定層,和一些信息流的時(shí)間延遲,這在供應(yīng)鏈理論研究和工程上具有重要意義。參考文獻(xiàn)(R eferences :1F orre

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23、the Bullwhip effect in supply chains :a control engineering perspectiveJ .European Journal of Operational Research ,2004,153(1:7272750.(上接第72頁系統(tǒng)本質(zhì)的穩(wěn)定性等都得到了很好的保持,且不會(huì)出現(xiàn)幅度響應(yīng)的起伏,幅度響應(yīng)的平坦性也比較好。所以修正工作有很大的意義,如果需要還可以用本文類似的方法將阻尼比修正到0到1中間任意值。改進(jìn)后的Butterw orth 方法,計(jì)算方法很簡單,應(yīng)用范圍大大增加,并且使用的靈活性增強(qiáng),因此,這種方法在控制系統(tǒng)中有很大的應(yīng)用價(jià)值

24、。參考文獻(xiàn)(R eferences :1V ollenhoven V E ,Reuver H ,S omer J.T ransient response of Butterw orthfiltersJ .IEEE T ransactions on Circuits and Systems ,1995,25(8:6242626.2靳希,楊爾濱,趙玲,等.信號(hào)處理原理與應(yīng)用M.北京:清華大學(xué)出版社,2004.(Jin X i ,Y ang Erbin ,Zhao Ling ,et al .The theoryand application of signal processingM.Beijing

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27、The analysis and design of control andguidance of missileM.Beijing :China Astronautic Publishing H ouse ,1989.(上接第104頁5結(jié)語采用基于遺傳優(yōu)化的分層模糊控制器,實(shí)現(xiàn)對(duì)履帶機(jī)器人的自主導(dǎo)航控制,對(duì)被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型要求不高,控制規(guī)則容易確定,易于工程實(shí)現(xiàn),適合管道清掃機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制特點(diǎn)。通過優(yōu)化加權(quán)因子,能得到較好的控制效果。實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果表明,這種分層模糊控制策略應(yīng)用在移動(dòng)機(jī)器人上,具備了姿態(tài)調(diào)節(jié)和自主導(dǎo)航能力,使機(jī)器人能夠適應(yīng)不同管道和不同管道直徑等復(fù)雜環(huán)境。參考文獻(xiàn)(R eferences :1Cuesta F.Intelligent control of nonholonomic m obile robots with fuzzyperceptionJ .Fuzzy Sets and Systems ,2003,134(1:472