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牛鞭效应实验报告

实验内容

在由多级节点组成的库存系统中，如果各节点以分散独立决策的方式进行运作，即每个节点决策的目标是使各自局部的利益到达最优，此时系统整体并不一定处在最优的运作状态。

供给链在这样的运作环境下，常会出现如下现象：当需求从终端向上游逐步传递时，需求的波动将逐级放大，如图1所示。设想有一条由四个节点组成的供给链，从下游到上游依次为零部件供给商，生产商，批发商，零售商。销售商面临的终端市场需求只有少许波动，批发商的需求是来自销售商的补货请求，需求的波动比终端市场需求的波动有了放大，生产商的需求是来自批发商的补货请求，需求的波动又有了放大，零部件供给商的需求是来自生产商的补货请求，需求的波动进一步放大。这种需求波动放大的现象如同一根甩起的长鞭，将处于下游的节点比作根部、上游的节点比作梢部，一旦根部抖动，传递到末梢端就会出现很大的波动，因此被形象地称为长鞭效应。

实验原理

长鞭效应产生的原因主要有以下几方面：

需求预测的数据更新

批量补货

价格波动

限量供给和短缺博弈

补货提前期。

实验目的

无信息共享的多级库存管理实验〔牛鞭效应实验〕是为辅助物流概论课程的教学而设计的一个验证型实验。学生通过网络平台模拟供给链上各节点操作决策的环境，通过亲身实践加深对牛鞭效应现象的理解，辅助分析产生该现象的原因。培养学生发现问题和分析问题解决问题的能力，为今后关于库存管理课程的学习奠定根底。

学生在实验过程中，应着重：

理解库存管理的根本概念和知识，如提前期，库存水平，各种本钱的概念；

体验牛鞭效应现象的产生，并分析其产生原因；

分析如何减小牛鞭效应。

牛鞭效应产生的原因

供给链的不确定性

需求不确定性的客观性，需求的不确定性、制造的不确定性和供给的不确定。供给的不确定性主要是以提前期的不确定性来表达的。提前期与供给商的生产能力密切相关，制造的不确定导致供给的不确定，另外地理位置、运送方式等也会影响提前期。

订货批量的影响

在供给链中，每个企业都会向其上游订货，一般情况下，销售商并不会来一个订单就向上级供给商订货一次，而是在考虑库存和运输费用的根底上，在一个周期或者汇总到一定数量后再向供给商订货；为了减少订货频率，降低本钱和躲避断货风险，销售商往往会按照最正确经济规模加量订货。同时频繁的订货也会增加供给商的工作量和本钱，供给商也往往要求销售商在一定数量或一定周期订货，此时销售商为了尽早得到货物或全额得到货物，或者为备不时之需，往往会人为提高订货量

信息不对称

上游企业难以准确预测到最终消费者的需求，只是根据下游订货量决定自己的订货量，这便可能会产生由于预测不准确或者突发状况而引起的缺货或者过多持有存货。

需求预测的主观性

上游企业总是将下游需求信息作为自己需求预测的依据，并据此安排生产或供给方案。结果预期的订货量将比需求变化更大，错误的预测方式使订货量发生巨大的变化，订货量与实际销售量有较大的出入。

提前期的影响

提前期的可靠性与长度直接影响信息的扭曲程度。

实验分析

本报告主要分析第四节点上决策的制定以及数据产生的原因。

因素分析

第四节点在实验过程中需要做出两个决策，一方面是根据下游订货量向上游订货，另一方面是向下游发货。影响决策的参数如表。第四节点的目标是使该节点利润最大化。

参数属性

属性参数

说明

节点序号

代表该节点在整条链中所处的位置，1为最靠近市场的下游节点，5为最靠近原材料的上游节点。

小组序号

节点所在的供给链为一个小组，以小组序号标识

提前期

指从上游向该节点发货，到该节点收到货物的时间，以期为单位。如提前期为1，即本期订货，下期到货。

初始库存

实验开始，第一期初的初始库存的数量

初始订货量

实验开始，第一期初的在途订货的数量

固定本钱

单次订货本钱，当某节点订货数量不为0且其上游节点实际发货量大于0，就会产生该项本钱。在本实验中均为0.

库存持有率

用于计算持货本钱的系数

进货价格

从上游节点买入单位货物的价格

出货价格

向下游节点卖出单位货物的价格

订货需要考虑的因素

下游需求量。下游订货量是决策过程中十分重要的因素，假设订货量小于存货那么多余货物会产生存货持有本钱，假设订货量多于存货那么该节点会由于缺货产生缺货本钱。因此，每次订货都需要慎重考虑缺货本钱与存货持有本钱的博弈关系。

现有库存。现有库存的多少直接决定了订货量的多少，因为库存直接影响了缺货本钱以及存货持有本钱。

单位存货本钱以及单位缺货本钱。这两种本钱之间存在着博弈关系，单位缺货本钱大约是单位存货本钱的五倍，需要合理地安排平安库存使两本钱之和到达最小。

提前期。提前期即是从发出订单到收到订单的时间，在本次试验中假设提前期为一个周期，即本期订货，下期到货。提前期的存在就需要企业合理确定再订货水平，防止出现缺货。

发货需要考虑的因素

在这个试验中，