謹(jǐn)以此文紀(jì)念供應(yīng)鏈管理的前輩，Jay Wright Forrester。

1. 歷史

牛鞭效應(yīng)，the Bullwhip Effect。Bullwhip是下面這樣的、趕牛的鞭子，可不是“什么都能吃”的廣東人吃的那個(gè)啊。

早在1958年，MIT的Jay W. Forrester，居然沒在他們校刊，而是在《哈佛商業(yè)評(píng)論》上發(fā)表了論文《工業(yè)動(dòng)態(tài)特點(diǎn)：決策者的一項(xiàng)主要突破》（Industrial Dynamics: a Major Breakthrough for Decision Makers）中，對(duì)“牛鞭”現(xiàn)象進(jìn)行了描述。那時(shí)稱“需求放大”，Demand Amplification。哦，期刊《斯隆管理評(píng)論》(Sloan Management Review)是一年后才創(chuàng)刊的。

我多年講庫存或預(yù)測(cè)類的課時(shí)，經(jīng)常組織學(xué)員們做“啤酒游戲”，也是Forrester基于啤酒行業(yè)寫的案例并于1963年并發(fā)表的。最近有機(jī)會(huì)第一次認(rèn)真拜讀原論文，看著發(fā)黃的照片文字，有點(diǎn)兒懵。Forrester在論文中采用了大量數(shù)據(jù)模擬來解釋他的現(xiàn)象。他當(dāng)時(shí)還居然動(dòng)用了IBM704計(jì)算機(jī)（現(xiàn)場(chǎng)如下圖）進(jìn)行數(shù)據(jù)模擬而特出結(jié)論。

然而，今天大家耳熟能詳?shù)摹芭１扌?yīng)”一詞，應(yīng)該是經(jīng)斯坦福大學(xué)李效良（Hau Lee）的論文提及后，才廣為流行的。1997年，李教授在MIT的《斯隆管理評(píng)論》發(fā)表了論文《供應(yīng)鏈中的牛鞭效應(yīng)》（The Bullwhip Effect in Supply Chain），將該現(xiàn)象稱為“牛鞭效應(yīng)”。我一直懷疑李教授或祖上是廣東人。李教授在論文中說，這種現(xiàn)象在當(dāng)時(shí)的寶潔公司就已經(jīng)被稱為“牛鞭效應(yīng)”了，有些行業(yè)還稱為鞭打（whiplash）或拉鋸（whipsaw）效應(yīng)。可見，李教授在這個(gè)名稱上的作用，起到的是推動(dòng)而不是發(fā)明，當(dāng)然，李教授的論文肯定值得一看。

2. 牛鞭效應(yīng)的概念和原因

牛鞭效應(yīng)描述的現(xiàn)象是，需求信號(hào)從零售終端（消費(fèi)者）向供應(yīng)鏈上游傳遞，會(huì)被逐漸放大并被扭曲。就像趕牛的鞭子那樣，鞭子的末梢與揮鞭者手腕晃動(dòng)的幅度大相徑庭且方向也不一致了。

Forrester的論文不像傳統(tǒng)的學(xué)術(shù)論文那樣用公式去證明，而是通過計(jì)算機(jī)模擬（simulation，類似沙盤），基于某家電企業(yè)（我推斷是當(dāng)時(shí)的GE）的工廠和經(jīng)銷商的業(yè)務(wù)流程和模擬數(shù)據(jù)，以零售商的訂單作為輸入，推演了一年逐月和幾年的工廠產(chǎn)出、工廠倉庫庫存和未滿足訂單等關(guān)鍵指標(biāo)的表現(xiàn)。模擬顯示，當(dāng)某年1月份零售的銷售訂單突然上升10%后，經(jīng)銷商收到的訂單延遲了一個(gè)月才上升10%，而且并未停止，而是繼續(xù)上升，到3月份達(dá)到16%。繼而一系列的連鎖反應(yīng)，引起工廠倉庫的訂單到4月份上升28%，工廠產(chǎn)出到6月份上升40%，即發(fā)生了上升4倍（相對(duì)于那個(gè)10%）的變化。整個(gè)模擬結(jié)果如下圖所示。當(dāng)然，31頁的報(bào)告有一半頁數(shù)是這樣的數(shù)據(jù)模擬圖表。

Forrester的模擬并未就此停步，而是繼續(xù)添加了其它變量，例如，消費(fèi)者的隨機(jī)采購波動(dòng)、工廠產(chǎn)能制約，繼續(xù)模擬，最終把牛鞭效應(yīng)歸因如下：

? 組織架構(gòu)：模擬顯示，除了外界訂單的變化，沒有其它的外部輸入變量，因而必然是系統(tǒng)內(nèi)部（工廠、經(jīng)銷商和零售商）產(chǎn)生的問題，非常合理的推斷！應(yīng)該是組織架構(gòu)中的職能孤島現(xiàn)象，看，如今多數(shù)企業(yè)還是這樣呢。這種孤島存在于一個(gè)企業(yè)內(nèi)部，也出現(xiàn)在企業(yè)之間，如模擬中的工廠和經(jīng)銷商

? 決策和行動(dòng)的滯后：模擬中，交付給零售商的商品比他們下單時(shí)間；平均延誤了一周；零售商的財(cái)務(wù)和采購造成補(bǔ)貨訂單比銷售時(shí)間，延誤了平均三周；經(jīng)銷商花費(fèi)一周處理他們的訂單，再花費(fèi)另一周發(fā)運(yùn)；而工廠端從改變生產(chǎn)計(jì)劃的決策到能使得產(chǎn)出達(dá)到期望水平，平均要延誤6周……

? 采購訂單和庫存的政策：銷售分析和預(yù)測(cè)、庫存計(jì)劃、采購補(bǔ)貨

將近40年后，李效良于1997年總結(jié)了牛鞭效應(yīng)。不像前輩Forrester那樣用大量數(shù)據(jù)模擬，他基本采用文字描述和舉例的方式來論述。論文大致說了寶潔、HP和施貴寶等幾家企業(yè)觀察到的情況，現(xiàn)象如下圖。他在文章的開篇說，被扭曲的信息從供應(yīng)鏈一端向另一端傳遞，導(dǎo)致了巨大的低效：積壓的庫存投資、不良的客戶服務(wù)、銷售損失、被誤導(dǎo)的產(chǎn)能計(jì)劃、低效運(yùn)輸和完不成的生產(chǎn)班次計(jì)劃。這些累積的訂單擺動(dòng)如何產(chǎn)生的呢？企業(yè)能做些什么工作才能緩解它們呢？

李教授最終把牛鞭效應(yīng)歸結(jié)為需求預(yù)測(cè)的更新、訂單的批量處理、價(jià)格的波動(dòng)和供需不平衡時(shí)的博弈這四大原因。我一直好奇，李教授的論文中為什么只字不提Forrester和他1958年的論文？

3. 當(dāng)年為什么是Forrester？為什么當(dāng)時(shí)用計(jì)算機(jī)模擬？

如果我們仔細(xì)閱讀Forrester1958年的那篇著名論文，肯定會(huì)好奇他文章中頻繁出現(xiàn)“軍隊(duì)組織”、“系統(tǒng)”、“模擬”和“組織或人的行為”等詞匯。如果我們?cè)俨殚咶orrester的生平，就會(huì)驚奇地發(fā)現(xiàn)，這位根本就沒從事過供應(yīng)鏈管理，從未干過物流、生產(chǎn)、計(jì)劃和采購的工作呢。他本身是電子工程方面的專家！他終生熱愛的是系統(tǒng)工程！雖然，運(yùn)籌學(xué)領(lǐng)域也把他奉為鼻祖之一。他是美國計(jì)算機(jī)工程師和系統(tǒng)科學(xué)家的先驅(qū)，是磁芯存儲(chǔ)器的發(fā)明者，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)學(xué)之父。他在工業(yè)工程、運(yùn)籌學(xué)領(lǐng)域獲獎(jiǎng)無數(shù)，比在我們這個(gè)“脆弱”和幼嫩的供應(yīng)鏈管理領(lǐng)域著名多啦！他的一生絕對(duì)是從曠野的牧場(chǎng)走向繁冗專業(yè)領(lǐng)域的勵(lì)志的一生！

一百零四年前的7月14日，F(xiàn)orrester在美國內(nèi)布拉斯加州的Anselmo出生。他小熟兒先是由母親在家教課兩年，之后是騎馬到1英里半的、僅一間教室的鄉(xiāng)村學(xué)校上學(xué)。哦，他父母也是那個(gè)學(xué)校的教師。從小到高中，他就愛動(dòng)手解決問題。圖片中，我畫紅圈的地方是他的家，旁邊隱約能看清的一個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，是他高中時(shí)制作的，12V電壓。那匹馬，叫Ranny，就是他當(dāng)時(shí)的坐騎。

1939年他在內(nèi)布拉斯加大學(xué)獲得了電子工程本科學(xué)位，然后轉(zhuǎn)到東岸的麻省理工學(xué)院（MIT）深造。他曾回憶到，之所以去MIT，是因?yàn)槟抢锝o的RA助學(xué)金高于其它地方。在MIT，他有機(jī)會(huì)與伺服系統(tǒng)理論和反饋控制系統(tǒng)的先驅(qū)，Gordon Brown，學(xué)習(xí)和共事。期間，他曾先后擔(dān)任：

? MIT電子工程系研究助教（1939~1944）

? MIT伺服系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的助理主任（1940~1951）

? ASCA項(xiàng)目主任（1944~1946）：美國海軍的一個(gè)項(xiàng)目，開始立項(xiàng)是為了開發(fā)一套飛機(jī)模擬裝置，在飛機(jī)制造前的設(shè)計(jì)階段，利用風(fēng)洞數(shù)據(jù)模擬飛行和駕駛行為。后期，項(xiàng)目轉(zhuǎn)為開發(fā)一套能實(shí)時(shí)模擬的高速數(shù)字計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。1945年，他獲得了MIT的電子工程碩士學(xué)位

? 旋風(fēng)項(xiàng)目（Whirlwind）主任（1946~1951）：美國國防部贊助的一個(gè)項(xiàng)目，利用開發(fā)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)軍隊(duì)信息系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)。例如，后期衍生出的SAGE項(xiàng)目，就是幫助美國和加拿大對(duì)空域進(jìn)行防務(wù)，利用長距離通訊系統(tǒng)（如電話線）傳遞過來的雷達(dá)信號(hào)數(shù)據(jù)和數(shù)字計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)可能入侵的飛機(jī)進(jìn)行預(yù)判并指導(dǎo)空軍飛機(jī)的應(yīng)對(duì)

? MIT林肯實(shí)驗(yàn)室數(shù)字計(jì)算機(jī)分部主任（1951~1956）

? MIT管理學(xué)教授（1956~1972）

從上述履歷看，F(xiàn)orrester的經(jīng)驗(yàn)多聚焦在電子工程、系統(tǒng)控制并與軍方的應(yīng)用有關(guān)。他當(dāng)時(shí)從事的諸多項(xiàng)目都大量使用計(jì)算機(jī)模擬，積累了豐富的建模經(jīng)驗(yàn)。SAGE項(xiàng)目也被運(yùn)籌學(xué)領(lǐng)域視作該學(xué)科（Operations Research）早期的成就。旋風(fēng)項(xiàng)目和SAGE項(xiàng)目對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的需要，激發(fā)了Forrester 于1949年發(fā)明了電流重合(法)磁芯存儲(chǔ)器（coincident-current magnetic core memory），為存儲(chǔ)器行業(yè)日后20年的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

1956年，也許是厭倦了之前那些不斷創(chuàng)新的電子工程領(lǐng)域，也許是其它原因（跟老師吵架了？），F(xiàn)orrester轉(zhuǎn)為MIT管理學(xué)院的教授，并參與了幫助通用電氣公司的項(xiàng)目，幫助其在肯塔基的一間家電工廠解決后來稱為“牛鞭效應(yīng)”的問題。他從系統(tǒng)工程的角度看待企業(yè)供應(yīng)鏈中的這個(gè)問題，并堅(jiān)信，“企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者，就像其它領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)（如軍隊(duì)）一樣，被‘未來的圖像’所影響。他們有關(guān)未來的想法可能清晰，也可能模糊。管理不僅僅是一種藝術(shù)，而正演變成為觀念上首屈一指（second to none）的新技能，成為令人振奮的、動(dòng)態(tài)的、需要知識(shí)的專業(yè)”。

所以，我們的主人公Forrester當(dāng)時(shí)基于GE項(xiàng)目所做的嘗試，把他多年積累的系統(tǒng)工程、計(jì)算機(jī)模擬等技能，應(yīng)用到企業(yè)管理行為中，把后者視為一個(gè)龐大的伺服系統(tǒng)。其實(shí)，他本無意僅是發(fā)現(xiàn)并解決一個(gè)牛鞭效應(yīng)，屬于無心插柳吧。

此后的年代，1961年Forrester發(fā)表了《工業(yè)動(dòng)態(tài)學(xué)》（Industrial Dynamics）的書，1968年出版了《系統(tǒng)原理》（Principles of Systems）,1969年《城鄉(xiāng)動(dòng)態(tài)學(xué)》（Urban Dynamics）和1971年的《世界動(dòng)態(tài)學(xué)》（World Dynamics）。

回望他高中時(shí)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，回顧他學(xué)成之后的系列工作，解決飛機(jī)設(shè)計(jì)、防控系統(tǒng)，再到企業(yè)和供應(yīng)鏈，最終發(fā)展到城市規(guī)劃和世界規(guī)劃，我們仿佛看見了一位系統(tǒng)工程師、一位理工男的成長之路，我們仿佛看見了一個(gè)年輕人到成年的視野從農(nóng)場(chǎng)拓展到世界的發(fā)展歷程。嗯，真應(yīng)該讓也是理工男的兒子看看這篇！

4. 牛鞭效應(yīng)無處不在

多少年下來，牛鞭依然揮之不去，不管是在汽車行業(yè)，還是電子或其它行業(yè)，也不管是在上下游企業(yè)間，還是大型制造企業(yè)內(nèi)…最近一年，我一直在為一家大型裝備制造業(yè)做供應(yīng)鏈管理的咨詢項(xiàng)目，我仍然能捕捉到一家企業(yè)內(nèi)部的“部門墻”而造成的牛鞭效應(yīng)。

我們測(cè)量了該企業(yè)某兩個(gè)月的數(shù)據(jù)。當(dāng)月的（客戶）銷售訂單有19張?jiān)诋?dāng)月和次月發(fā)生了變更（數(shù)量或時(shí)間），由此引發(fā)了這些訂單的460個(gè)銷售訂單行的變化，并進(jìn)而導(dǎo)致兩個(gè)月中最終的物料采購訂單有1,216張變更，涉及17,590個(gè)采購訂單行變更和53,627個(gè)行次采購訂單變化。

可以想到的，這樣劇烈的“牛鞭效應(yīng)“還僅是統(tǒng)計(jì)了企業(yè)內(nèi)部，而如果再分析供應(yīng)商由此產(chǎn)生的波動(dòng)，當(dāng)然可以像Forrester當(dāng)年那樣測(cè)量，則上下游的代價(jià)肯定是相當(dāng)巨大的！工廠和供應(yīng)商的物料庫存、在制品和成品庫存積壓；工廠和供應(yīng)商的生產(chǎn)用物料齊套率下降；工廠和供應(yīng)商的人工和產(chǎn)線的等待；齊套率低衍生的、及時(shí)抵達(dá)的配套物料和在制品的庫存等待；運(yùn)營和管理成本的上升……

在眾多造成牛鞭效應(yīng)的原因中，我認(rèn)為，信任是最核心的。

銷售不信任供應(yīng)鏈，而把不能履行的交付日期錄入系統(tǒng)，并認(rèn)為如果不這樣做就不能給供應(yīng)鏈?zhǔn)┘訅毫Γ挥?jì)劃將不能履行的生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)行排程并錄入系統(tǒng)，不管采購的物料是否能抵達(dá)，認(rèn)為不這么做采購和供應(yīng)商就更不努力；采購不告知計(jì)劃和項(xiàng)目經(jīng)理供應(yīng)商的真實(shí)交付能力，或給出非常保守的供應(yīng)商交付期，認(rèn)為如果不這樣進(jìn)行“保護(hù)“，生產(chǎn)計(jì)劃和MRP會(huì)給出更緊迫的交付時(shí)間要求，他們也不信任計(jì)劃和銷售。大家都不信任呢！可是，我們總得信點(diǎn)兒什么吧？

注：本文一些史料來源如下：

1. D.C. Lane, 2007b, The Power of the Bond between Cause and Effect (full version): Jay Wright Forrester and the field of system dynamics, downloaded from https://systemdynamics.org/publications.htm

2. Jay W. Forrester, 1958, Industrial Dynamics: a Major Breakthrough for Decision Makers, Harvard Business Review, July-August 1958, p.37~66

3. Hau L. Lee, V. Padmanabhan, Seungjin Whang, 1997, The Bullwhip Effect in Supply Chains, MIT Sloan Management Review, Vol.38(3), Spring 1997, p.93~102