第2章 計劃采購與訂單采購

2.1 問題的提出

寶潔公司（Procter&Gamble）在研究其一次性尿布的補充訂貨問題時，第一次發現了“牛鞭效應”。他們發現，即使尿布的需求穩定，上游企業的訂單的需求也會被放大。Taylor等人在1999年描述了這種現象是如何影響建筑業的供應鏈的。在建筑業，隨著每個節點進行自己的預測、計劃、確定存貨水平及物料需求計劃，供應鏈上游企業的需求被不斷放大，最終導致各節點企業的存貨水平超過了必要值。圖2-1顯示了建筑業采購過程中可能發生的“牛鞭效應”現象。在這個例子中，承包商有幾個項目在實施，他從原始設備制造商（以下簡稱OEM）處訂購商品，由于項目實際需求的時間與訂單送達的時間存在時間差，當OEM生產商在第五個星期收到承包商采購部門的訂單時，他會將這個需求信息做適當的放大，并從零件生產商處訂購這個被放大了需求量的產品。這種放大現象逐級往供應鏈的上游傳遞，最后，原料供應商收到的訂單將遠遠大于對應的承包商的實際需求。

在圖2-1中，承包商向采購部門訂購的材料在第五周開始出現高峰期，并且持續了兩周，但是這個變化在每個節點都被放大了，在最后的由零件供應商向材料供應商訂購的信息中，這個變化被放大了好幾倍。這種變化主要是供應鏈中的每個節點都只是各自獨立地預測需求、安排進度、管理存貨及制訂物料需求計劃。工程項目對材料需求的不確定導致了供應鏈每個節點企業都要存儲一定量的存貨。

不僅在建筑行業，在其他行業也普遍存在這種“牛鞭效應”。“牛鞭效應”的直接后果是導致上游生產環節的產能/產量過剩，而上游生產廠商為了避免產能/產量過剩，又人為地有意控制生產，從而導致上游產能過剩與下游供不應求同時存在，提高了供應鏈運作成本，嚴重影響供應鏈的整體競爭能力。產生“牛鞭效應”的根源在于信息不暢通，解決的辦法多種多樣。上述案例中，產生“牛鞭效應”的直接原因是：每個節點進行需求預測、計劃制訂、確定存貨水平及物料需求計劃，供應鏈上游企業的需求被不斷放大，最終導致各節點企業的存貨水平超過了必要值。也就是說，產生這種現象的直接原因是供應鏈上各企業都采用“計劃訂購”的采購模式。如果供應鏈上各企業都采用“訂單訂購”的采購模式，情況就完全不同了。

在“訂單訂購”的采購模式下，承包商根據施工的實際物料需求向供貨中心發出訂單，供貨中心將不同訂單進行匯總歸類后按接受訂單的實際需求量向制造商訂購，制造商根據制造工藝的需要分解其接受的訂單，并向零件制造商發出訂貨請求，零件制造商則根據制造商的訂單向原材料制造商進行訂貨。整個這一過程中，承包商、供貨中心、制造商、零件制造商都不保有庫存，承包商發出訂單的依據是施工活動對物料的實際需求，其他各個環節發出訂單的依據是其所接受的訂單，也就是說，所有廠商都依據訂單來開展采購活動，采購活動是為需求進行采購，而不是依據計劃為庫存進行采購。如此一來，承包商的需求就如實地反饋到供應鏈的上游，直至原材料生產廠商，就不會出現上述案例中需求被逐級放大的現象，也就避免了“牛鞭效應”，提高了整個供應鏈的運行效率。

上述案例中訂單采購有利于提高供應鏈的運行效率。那么，訂單采購對供應鏈上各節點企業的影響是什么？顯然，訂單采購在一些環節上可能增加成本，如小批量交貨可能導致物料運輸成本上升。另一方面，訂單采購可能增加了企業的供應風險，也就是在不保有庫存的情況下物料獲取的及時性如何保障的問題。這些問題如果不能有效地解決，各節點企業對采用訂單采購模式就會有不同的利益訴求，相互之間的協作就難以實現，那么，訂單采購也就會成為空中樓閣。

人們從很早就意識到，在無相互合作的供應鏈不同層次中，需求的可變性及由此帶來的不確定性將會不斷積累，繼而產生“牛鞭效應”。“牛鞭效應”的存在導致了供應鏈計劃的困難。Lee等[1]對“牛鞭效應”的主要產生原因及潛在的可修復性進行了討論，Nahmias[2]也對“牛鞭效應”的相關研究問題做了很好的總結和回顧。此后，不同的采購方式就不斷被提出以降低訂單的可變性。Ziplin[3]曾指出，庫存管理中兩個重要的需要進行決策的因素為：應該采購多少物料（訂單采購量）和什么時候進行采購（下訂單點）。不同的采購方式對這兩個問題將產生不同的決策，其中，計劃采購和訂單采購就是兩類最有代表型的采購方式。

計劃采購通常為一定的計劃周期、一定的運貨量進行采購，計劃采購中的經典公式——EOQ公式已得到相關領域研究和實踐者廣泛的認可和運用。此外，有關計劃采購的研究也一直在繼續著。Harris[4]提出的帶數量折扣模型被認為是EOQ模型家族中的經典模型之一，并且能夠在幾乎所有的經典庫存管理教材中找到該模型的身影。Bassok和Anupindi[5][6]（1994年、1995年）在他們的兩篇論文中均對固定配送的計劃采購供應合同進行了檢驗。Banerjee[7]在經典的EOQ模型中加入了確定的需求和訂貨提前期并進行了討論。

計劃采購的缺點之一在于無法隨時應對需求的不確定性，因而，持有安全庫存便成為一種可行的預防不確定需求的措施。計劃采購中的安全庫存也就成為研究計劃采購的重要組成環節之一，受到了許多學者的關注。安全庫存的作用在于吸收需求和供應鏈的不確定性，安全庫存主要扮演維持生產中物料需求的角色（Baganha和Cohen[8]）。在需求不確定的情況下施行平滑的計劃采購方式將會使安全庫存維持在較高的水平，以滿足生產服務要求。近年來，不斷有學者提出降低安全庫存的方法。Disney和Towill[9]提出了一些計劃采購的補充措施以達到提升服務、降低安全庫存的目的。Boute等[10]同時指出，供應鏈上下游訂貨提前期的平緩，也能起到降低安全庫存的作用。Silver等[11]編寫的教科書便很好地綜合研究了計劃采購中的安全庫存問題。

對計劃采購進行研究的另一個領域為計劃采購的批量折扣模型。如Qi等[12]在具有需求中斷的條件下考慮價格折扣進行建模。Xiao和Qi[13]則在具有需求和生產中斷的條件下考慮價格折扣進行研究。此外，Li和Liu[14]也提出了不確定性需求時的價格折扣模型。值得一提的是，加入考慮數量折扣的EOQ模型使得計劃采購體系與訂單采購體系相比更具價格優勢，這也引發了許多學者的研究興趣。

另一種重要的采購方式——訂單采購，也得到了理論界的廣泛關注，其中最具代表性的訂單采購方式為JIT采購方式。JIT采購模式在許多生產領域的成功運用激勵了許多還在使用EOQ訂貨模式的生產商開始考慮轉向運用JIT采購模式，如Monden[15]研究了豐田公司JIT模式。Wu和Low[16]對新加坡混凝土供應商的研究，除了提供又一個JIT采購模式的成功案例外，還進一步指出該模式所帶來的空間縮減優勢。

當考慮到計劃采購的數量折扣優勢時，施行訂單采購的決策變得更加困難。Fazel等[17]提出了一系列的數學模型，來對帶數量折扣的EOQ模型和JIT采購方式進行直接的比較，將固定成本，如租金、設備及人工成本等，從EOQ及JIT采購體系中的不同成本函數中省略后，雖然采用EOQ還是JIT采購模式取決于許多因素，然而EOQ和JIT模式的無差別點（在特定的需求下具有相同的成本）是存在的，他們同時進一步指出，JIT采購模式僅在需求較小的時候比較可能被優先采用。與Fazel不同，Schnied-erjans和Cao[18]認為Fazel所忽略的固定成本并非一成不變且不應該被忽略，他們將JIT采購為一些特定生產企業帶來的空間節約看成一個空間節約因子，加入采購成本函數中進行考慮，得出了在考慮該因子的作用后，EOQ-JIT無差別點將會提高的結論，他們同時指出，每個生產企業都有“空間臨界點”存在，當需求增長使得現存空間無法滿足時，進一步增加空間所帶來的成本將有可能為JIT采購模式的使用提供支持。為了進一步研究EOQ-JIT采購模式的無差別點，Wu和Low[19]在自身之前研究的基礎上，又擴充了經典的EOQ采購模型進行研究，并通過對新加坡混凝土業的范例分析再次驗證了他們的觀點，即JIT采購雖然在現代生產組織中變得越來越重要，但并不總是具有成本效率的。