【华泰金工林晓明团队】周期在供应链管理模型的实证

发布时间:2020年3月23日

研究员:林晓明(S0570516010001)、陈烨(S0570518080004)、刘志成(S0570518080005)、李子钰(S0570519110003)

应用动力学系统模型研究供应链管理,观察到企业的周期行为

本文承接华泰金工《周期是不确定性条件下的稳态》(20200305)一文,从理论过渡到实际,聚焦于动力学系统在现实场景下的应用。本文以经典的供应链管理模型——MIT啤酒游戏为例,构建高维动力学系统模型。结果表明,在不同参数组合下,能够观察到定点、周期、准周期这三种稳态,以及混沌、超混沌这两种不稳态。除定点稳态外,其余四种状态下企业的库存、订货均表现出周期或者类周期式的行为。

啤酒游戏是经典的供应链管理模型,能揭示供应链管理中的“牛鞭效应”

啤酒游戏是经典的供应链管理模型,能够揭示供应链管理中的反常现象和非理性决策。游戏包含供应链从下游至上游的5个部门,参与者的任务是根据下游订单,结合自身库存,决定向上游订货数量。各部门之间存在两条传导链条:下游向上游订货,上游向下游发货。实际游戏中,由于订货和发货均存在延迟,各部门无法准确知晓消费者的实际需求,消费者需求的突然增加会在供应链中逐级放大,导致各部门库存、订货呈现周期性的波动,并且越靠近上游的部门波动越大,这种现象称为“牛鞭效应”。

对啤酒游戏构建27维动力学系统,参数组合决定系统状态

我们对啤酒游戏构建27维动力学系统,进行数值模拟,关注参数对系统状态的影响。参数α反映库存负反馈控制的“敏感”程度。参数β反映决策中考虑供应链在途货物的程度。在不同参数组合下,能够观察到定点、周期、准周期这三种稳态,以及混沌、超混沌这两种不稳态。当α较小或β较大时,系统倾向于定点稳态;当α较大且β较小时,系统倾向于混沌或超混沌;周期及准周期稳态类似于定点和混沌之间的过渡状态。

啤酒游戏对供应链管理的启示,周期波动是不确定性环境下的必然结果

啤酒游戏动力学系统模拟结果对供应链管理有一定启示。根据期望库存进行库存控制,容易引发对短期库存变动的过度反应,从而引入不稳定性;考虑供应链在途货物信息越少,越容易出现过度囤货,同样会削弱系统的稳定性。在一定参数条件下,正负反馈共同推动系统以周期或者类周期的形式运行。另外,当消费者需求存在随机性时,原本的定点稳态也出现了类周期式的波动。这表明企业即使有合理的库存控制、完善的供应链管理,只要身处在不确定性的环境下,仍然不可避免出现周期式的波动。

风险提示:动力学系统模型是对真实世界的简单刻画,存在过度简化的可能;周期规律基于历史数据总结,历史规律可能失效;周期规律对市场长期规律进行研究,无法判断短期的市场情绪与政策冲击带来的影响;市场在某些极端情形下可能出现规律以外的交易风险。

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