第2章 计划采购与订单采购
2.1 问题的提出
宝洁公司（Procter&Gamble）在研究其一次性尿布的补充订货问题时，第一次发现了“牛鞭效应”。他们发现，即使尿布的需求稳定，上游企业的订单的需求也会被放大。Taylor等人在1999年描述了这种现象是如何影响建筑业的供应链的。在建筑业，随着每个节点进行自己的预测、计划、确定存货水平及物料需求计划，供应链上游企业的需求被不断放大，最终导致各节点企业的存货水平超过了必要值。图2-1显示了建筑业采购过程中可能发生的“牛鞭效应”现象。在这个例子中，承包商有几个项目在实施，他从原始设备制造商（以下简称OEM）处订购商品，由于项目实际需求的时间与订单送达的时间存在时间差，当OEM生产商在第五个星期收到承包商采购部门的订单时，他会将这个需求信息做适当的放大，并从零件生产商处订购这个被放大了需求量的产品。这种放大现象逐级往供应链的上游传递，最后，原料供应商收到的订单将远远大于对应的承包商的实际需求。
图2-1 建筑业供应链中的牛鞭效应
在图2-1中，承包商向采购部门订购的材料在第五周开始出现高峰期，并且持续了两周，但是这个变化在每个节点都被放大了，在最后的由零件供应商向材料供应商订购的信息中，这个变化被放大了好几倍。这种变化主要是供应链中的每个节点都只是各自独立地预测需求、安排进度、管理存货及制订物料需求计划。工程项目对材料需求的不确定导致了供应链每个节点企业都要存储一定量的存货。
不仅在建筑行业，在其他行业也普遍存在这种“牛鞭效应”。“牛鞭效应”的直接后果是导致上游生产环节的产能/产量过剩，而上游生产厂商为了避免产能/产量过剩，又人为地有意控制生产，从而导致上游产能过剩与下游供不应求同时存在，提高了供应链运作成本，严重影响供应链的整体竞争能力。产生“牛鞭效应”的根源在于信息不畅通，解决的办法多种多样。上述案例中，产生“牛鞭效应”的直接原因是：每个节点进行需求预测、计划制订、确定存货水平及物料需求计划，供应链上游企业的需求被不断放大，最终导致各节点企业的存货水平超过了必要值。也就是说，产生这种现象的直接原因是供应链上各企业都采用“计划订购”的采购模式。如果供应链上各企业都采用“订单订购”的采购模式，情况就完全不同了。
在“订单订购”的采购模式下，承包商根据施工的实际物料需求向供货中心发出订单，供货中心将不同订单进行汇总归类后按接受订单的实际需求量向制造商订购，制造商根据制造工艺的需要分解其接受的订单，并向零件制造商发出订货请求，零件制造商则根据制造商的订单向原材料制造商进行订货。整个这一过程中，承包商、供货中心、制造商、零件制造商都不保有库存，承包商发出订单的依据是施工活动对物料的实际需求，其他各个环节发出订单的依据是其所接受的订单，也就是说，所有厂商都依据订单来开展采购活动，采购活动是为需求进行采购，而不是依据计划为库存进行采购。如此一来，承包商的需求就如实地反馈到供应链的上游，直至原材料生产厂商，就不会出现上述案例中需求被逐级放大的现象，也就避免了“牛鞭效应”，提高了整个供应链的运行效率。
上述案例中订单采购有利于提高供应链的运行效率。那么，订单采购对供应链上各节点企业的影响是什么？显然，订单采购在一些环节上可能增加成本，如小批量交货可能导致物料运输成本上升。另一方面，订单采购可能增加了企业的供应风险，也就是在不保有库存的情况下物料获取的及时性如何保障的问题。这些问题如果不能有效地解决，各节点企业对采用订单采购模式就会有不同的利益诉求，相互之间的协作就难以实现，那么，订单采购也就会成为空中楼阁。
人们从很早就意识到，在无相互合作的供应链不同层次中，需求的可变性及由此带来的不确定性将会不断积累，继而产生“牛鞭效应”。“牛鞭效应”的存在导致了供应链计划的困难。Lee等[1]对“牛鞭效应”的主要产生原因及潜在的可修复性进行了讨论，Nahmias[2]也对“牛鞭效应”的相关研究问题做了很好的总结和回顾。此后，不同的采购方式就不断被提出以降低订单的可变性。Ziplin[3]曾指出，库存管理中两个重要的需要进行决策的因素为：应该采购多少物料（订单采购量）和什么时候进行采购（下订单点）。不同的采购方式对这两个问题将产生不同的决策，其中，计划采购和订单采购就是两类最有代表型的采购方式。
计划采购通常为一定的计划周期、一定的运货量进行采购，计划采购中的经典公式——EOQ公式已得到相关领域研究和实践者广泛的认可和运用。此外，有关计划采购的研究也一直在继续着。Harris[4]提出的带数量折扣模型被认为是EOQ模型家族中的经典模型之一，并且能够在几乎所有的经典库存管理教材中找到该模型的身影。Bassok和Anupindi[5][6]（1994年、1995年）在他们的两篇论文中均对固定配送的计划采购供应合同进行了检验。Banerjee[7]在经典的EOQ模型中加入了确定的需求和订货提前期并进行了讨论。
计划采购的缺点之一在于无法随时应对需求的不确定性，因而，持有安全库存便成为一种可行的预防不确定需求的措施。计划采购中的安全库存也就成为研究计划采购的重要组成环节之一，受到了许多学者的关注。安全库存的作用在于吸收需求和供应链的不确定性，安全库存主要扮演维持生产中物料需求的角色（Baganha和Cohen[8]）。在需求不确定的情况下施行平滑的计划采购方式将会使安全库存维持在较高的水平，以满足生产服务要求。近年来，不断有学者提出降低安全库存的方法。Disney和Towill[9]提出了一些计划采购的补充措施以达到提升服务、降低安全库存的目的。Boute等[10]同时指出，供应链上下游订货提前期的平缓，也能起到降低安全库存的作用。Silver等[11]编写的教科书便很好地综合研究了计划采购中的安全库存问题。
对计划采购进行研究的另一个领域为计划采购的批量折扣模型。如Qi等[12]在具有需求中断的条件下考虑价格折扣进行建模。Xiao和Qi[13]则在具有需求和生产中断的条件下考虑价格折扣进行研究。此外，Li和Liu[14]也提出了不确定性需求时的价格折扣模型。值得一提的是，加入考虑数量折扣的EOQ模型使得计划采购体系与订单采购体系相比更具价格优势，这也引发了许多学者的研究兴趣。
另一种重要的采购方式——订单采购，也得到了理论界的广泛关注，其中最具代表性的订单采购方式为JIT采购方式。JIT采购模式在许多生产领域的成功运用激励了许多还在使用EOQ订货模式的生产商开始考虑转向运用JIT采购模式，如Monden[15]研究了丰田公司JIT模式。Wu和Low[16]对新加坡混凝土供应商的研究，除了提供又一个JIT采购模式的成功案例外，还进一步指出该模式所带来的空间缩减优势。
当考虑到计划采购的数量折扣优势时，施行订单采购的决策变得更加困难。Fazel等[17]提出了一系列的数学模型，来对带数量折扣的EOQ模型和JIT采购方式进行直接的比较，将固定成本，如租金、设备及人工成本等，从EOQ及JIT采购体系中的不同成本函数中省略后，虽然采用EOQ还是JIT采购模式取决于许多因素，然而EOQ和JIT模式的无差别点（在特定的需求下具有相同的成本）是存在的，他们同时进一步指出，JIT采购模式仅在需求较小的时候比较可能被优先采用。与Fazel不同，Schnied-erjans和Cao[18]认为Fazel所忽略的固定成本并非一成不变且不应该被忽略，他们将JIT采购为一些特定生产企业带来的空间节约看成一个空间节约因子，加入采购成本函数中进行考虑，得出了在考虑该因子的作用后，EOQ-JIT无差别点将会提高的结论，他们同时指出，每个生产企业都有“空间临界点”存在，当需求增长使得现存空间无法满足时，进一步增加空间所带来的成本将有可能为JIT采购模式的使用提供支持。为了进一步研究EOQ-JIT采购模式的无差别点，Wu和Low[19]在自身之前研究的基础上，又扩充了经典的EOQ采购模型进行研究，并通过对新加坡混凝土业的范例分析再次验证了他们的观点，即JIT采购虽然在现代生产组织中变得越来越重要，但并不总是具有成本效率的。