The Bullwhip effect Beer Game

The Bullwhip effect Beer Game Bildkälla: https://gefleteknologerna.se/events/gos-gok-vt16-2/ ********************************** Emma Falk Elin Frimodig Sandra Häger Marina Nikolic Emelie Zettervall

1. Introduktion Genom denna rapport analyseras Bullwhip-effekten och hur den kan påverka en distributionskedja med flera aktörer. Som utgångspunkt för analysen används Lee, Padmanabhan och Whangs (1997) artikel "The Bullwhip Effect in Supply Chains", Croson och Donohues (2006) artikel Behavioural Causes of the Bullwhip Effect and the Observed Value of Inventory Information,de Almeida et. al. (2014) Mitigation of the bullwhip effect considering trust and collaboration in supply chain management samt spelet Beer game. Beer game är ett spel där en distributionskedja följs från fabrik till slutkonsument. Fyra aktörer i distributionskedjan beställer och levererar artiklar (ölflaskor) från/till varandra. Högst upp i kedjan är fabriken som följs av ett centrallager, ett regionallager och till sist säljbolaget. Säljbolaget har även en kund och fabriken har en leverantör för att spelet ska kunna fungera. Aktörerna får inte utbyta information med varandra under spelets gång utan gör prognoser och beställningar utifrån historisk efterfrågan. Spelet simulerar 60 dagar, där aktörerna tar emot, levererar och beställer nya artiklar varje dag. Varje aktör har beskrivit sina tankar och reflektioner kring spelets utveckling och sitt agerande, se bilaga 2. 2. Varför ser diagrammen ut som de gör? (Fråga 2, del 1) Stock level & Ordered quantities Diagrammen (se bilaga 1) visar på högre svängningar i både lagernivåer och i orderkvantitet ju längre bort från slutkunden man kommer. Detta beror på att svängningarna i efterfrågan ökar för varje nivå upp i distributionskedjan man kommer. Fabriken avviker lite från de andra aktörerna då de valde att lägga tre väldigt stora ordrar för att skapa en buffert. På grund av att kommunikation inte var tillåten så uppstod fördröjda kedjereaktioner i distributionskedjan när någon ändrade sitt ordermönster. Detta resulterade i att det blev brist i de olika lagren vilket i sin tur ledde till oförmåga att leverera beställda kvantiteter. Som återges i bilaga 2 fick detta de olika aktörerna att känna sig stressade och de fortsatte att beställa stora kvantiteter utan att riktigt tänka på hur stora ordrar som var på ingång. Detta ledde till att det gick från att vara brist på artiklar hos alla företagen till att bli alldeles för höga lagernivåer i hela distributionskedjan. Daily costs & Aggregated costs Diagrammet Daily costs visar att alla företag i distributionskedjan följer samma mönster vad gäller kostnaderna men att effekten tycks vara störst i kedjans mellansteg, det vill säga i regionallagret och centrallagret. Vid halva spelets gång ökade fabrikens kostnader vilket är en följd av att fabriken byggt upp ett stort lager och de andra aktörerna istället hade betydligt lägre lagernivåer. Under spelets sista dagar hade alla företag ungefär samma lagernivå vilket resulterar i att de hade ungefär lika stora kostnader. Samma mönster visas i diagrammet Aggregated costs där regionallagret och centrallagret visade brantast lutning på sina kurvor den första tiden. Efter halva perioden, som nämnt ovan, steg fabrikens kostnader och hade därmed den brantaste lutningen på sin kurva. Av de totala kostnaderna kan man utläsa att säljföretaget står för den minsta delen och de tre andra företagen står för ungefär lika stor del. De största svängningarna gällande lagernivåer och orderkvantitet såväl som de största totala kostnaderna går att utläsa hos regionallagret och centrallagret. Detta kan tänkas bero på att de befann sig i distributionskedjans mellanled och därmed var i en osäker miljö. Säljföretaget 2

och fabriken har i ena ledet en aktör som kan underlätta för dom vid orderläggningen och kan därför lättare anpassa sin orderstorlek efter vad som efterfrågas och även enklare leverera rätt mängd och anpassa sitt lager. Regionallagret och centrallagret däremot visste aldrig om de skulle kunna erhålla de kvantiteter de beställde eller om det skulle råda brist hos leverantören, de rådde också stor osäkerhet och stora förändringar gällande de beställningar som kom in. Detta ledde till stor osäkerhet, spekulation och misstroende hos dessa två aktörer vilket kan vara en förklaring till de stora svängningarna. 3. The Bullwhip effect - reflektioner om verkligheten (Del 2) Artikeln "The Bullwhip Effect in Supply Chains" beskriver fenomenet the bullwhip effect som visar på hur förvrängd information inom en distributionskedja kan resultera i ineffektivitet. I artikeln beskriver Lee et al. (1997) att the bullwhip effect innebär att variansen i efterfrågan och produktion skiljer sig åt och att denna varians förstärks ju högre upp i distributionskedjan man kommer. Detta kan i sin tur leda till ineffektivitet. För att undvika eller minska the bullwhip effect måste företagen enligt Lee et al. (1997) försöka förstå varför och hur fenomenet uppstått. Därefter kan företagen utforma strategier för att försöka motverka eller eliminera effekten. Information sharing Informationsassymetri är en av orsakerna till the bullwhip effect. Ett sätt att reducera effekten är därför att sprida information om prognoser och faktisk efterfrågan på ett bättre sätt. Ett sätt att sprida denna information är att ha gemensamma datasystem för att på så sätt skapa en bättre överblick över efterfrågan nedåt i hela distributionskedjan. (Lee et. al., 1997) Croson & Donohue (2006) beskriver att de har upptäckt bullwhip effekt även när förhållandena är optimala, enligt vad Lee et al. menar, när de har gjort studier på ett datoriserat beer game. Även personer med hög utbildning inom logistik uppvisade vad författarna kallar för kognitiva begränsningar med att hantera komplexa dynamiska system. Trots att det fanns information om efterfrågan i distributionskedjan så uppstod det problem med lagernivåerna. Detta berodde på att man förbisåg tidigare lagda ordrar som ännu inte hade levererats. Författarna menar att problemet kan reduceras om man implementerar integrerade informationssystem för hanteringen av distributionsprocessen. Förutom information om efterfrågan är det även väsentligt att tillhandahålla information om lagernivåer till aktörer högre upp i distributionskedjan. Channel Alignment Channel alignment syftar till att förbättra distributionskedjans prestationer genom att koordinera de olika aktörernas prissättning, transport, lagerhållning och ägandeskap. Även om de olika aktörerna inom distributionskedjan gör prognoser utifrån samma data, genom att dela information kring efterfrågan och lagernivåer, kan det förekomma fluktuationer i orderbeställningarna. Ett sätt att hantera detta är genom leverantörsstyrda lager (VMI). Detta innebär att aktörer uppströms i värdekedjan kontrollerar de nedströms aktörernas återanskaffning av lagervaror. De har alltså fullt ansvar för lagerhållningen genom hela värdekedjan. De hanterar beställningar och gör nödvändiga prognoser utifrån information om aktörernas efterfrågan och lagersaldon. 3

Ett annat sätt att få bättre kontroll är att sälja varor direkt till slutkund. Genom att på egen hand sälja till kunden, utan återförsäljare och distributionskanal, kan företag enkelt tillgå viktigt information. Det tillåter företag att se efterfrågemönster av sin produkt och anpassa produktionen och lagret därefter. Det händer att aktörer i distributionskedjan överdriver sina behov och lägger extra stora beställningar hos sina leverantörer. Istället för att en leverantör baserar leveranser på ordrar som kommer in, kan de istället se till tidigare försäljningsregister. Leverantören vet då att kunden inte har någon anledning att överdriva sina beställningar och bullwhip effekten kan stoppas. Kontinuitet inom orderbeställningar är viktigt för att undvika bullwhip effekten. Då det ur transportsynpunkt är mer lönsamt att beställa stora ordrar väljer aktörer ofta detta alternativ. För att undvika stora ordrar under enstaka beställningstillfällen uppmanas aktörer att istället beställa flera olika produkter av samma leverantör som fyller upp lastbilarna och kan levereras oftare. Ett annat alternativ är att outsourca transportlogistiken där transportföretagen själva får se till att deras lastbilar inte åker halvfulla. Operational Efficiency Operativ effektivitet handlar om aktiviteter som förbättrar prestationsförmågan av distributionskedjan. Med förbättrad operativ effektivitet kan ledtiderna kortas och fluktuationerna i efterfrågan minskas. Distributionskedjan kan även bli mer effektiv genom Activity-based costing (ABC). Systemet ger insyn till vilka kostnader som går åt vid specifika tillfällen, såsom inventering, lagring och transporter. Detta kan även hjälpa företag att implementera everyday low price (EDLP). Istället för att använda olika typer av erbjudanden som ökar försäljningen temporärt kan leverantörernas priser hållas på en jämn nivå. Detta innebär färre svängningar i orderingången, vilket minskar risken för en bullwhip effect. Tillit och samverkan de Almeida et. al. (2014) beskriver hur beteendemässiga aspekter såsom tillit och samarbete mellan olika aktörer spelar en stor roll för påverkan av bullwhip effect. Tidigare studier har haft mer fokus på de operativa aspekterna och i Croson s och Donohue s (2006) studie visas att trots om de operativa aspekterna elimineras så kvarstår ändå the bullwhip effect. Vidare menar de Almeida et. al. (2014) att genom ökad tillit och samarbetet mellan de olika aktörerna kan the bullwhip effect minskas, vilket illustreras i modellen nedan. 4

I artikeln beskrivs hur företag för att kunna öka samverkan både internt och externt först måste skapa en stabil tillit. Detta eftersom en stabil och hög grad av tillit främjar samspelet mellan företag i en distributionskedja, förbättrar samarbetet och kommunikationen såväl som att minska osäkerheten i systemet. Tilliten delas upp i fyra olika delar; affektiv tillit, tillit till kompetens, intern tillit och extern tillit. Den affektiva tilliten består av respekt, ärlighet, trovärdighet och ömsesidig förståelse, den behandlar förtroende på en individuell nivå vilket utgör grunden för tillit till kompetens vad gäller produktkvalitet, kostnader, servicenivå och finansiell hälsa. Vidare leder en hög nivå av affektiv tillit till att förbättra den interna tilliten som utgörs av relationerna mellan ledning och anställda. En hög grad av affektiv tillit hjälper till att skapa ett öppet klimat mellan ledning och anställd vilket möjliggör en effektiv organisation av interna affärsprocesser. Detta i sin tur resulterar i en hög grad av det externa förtroende med ett långsiktig och öppet förhållande mellan kunder och leverantörer som följd. När företaget skapat en stabil tillit kan det, som nämnts ovan, öka det interna och externa samverkan. Samverkan inom distributionskedjan definieras enligt APICS som etableringen av en arbetsrelation med leverantörens organisation, där de två organisationerna agerar som om de vore en enda organisation (de Almeida et. al., 2014). I artikeln beskrivs hur samverkan innehar fem egenskaper: kommunikation, engagemang, flexibilitet, samordning och synkroniserat beslutsfattande. Som visas i figuren ovan delas samverkan sedan in i extern och intern samverkan. Den interna samverkan involverar alla funktioner i ett företag och dessa måste anslutas till den externa samverkan för att kunna utveckla relationen till leverantörer och kunder. Om man lyckas med detta kan företaget enligt de Almeida et. al. (2014) reducera eller eliminera the bullwhip effect genom att det ökar insynen i kunskaps och informationsutbytet, minskar variationen i efterfrågan samt att koordinationen ökar mellan företagen i distributionskedjan. 4. Vad hade kunnat göras bättre i spelet Beer Game (fråga 3, del 1) Information sharing Lee, Padmanabhan & Whang menar att bullwhip effect bland annat uppstår på grund av brist på information. Även om efterfrågan är stabil hos slutkunden så vet inte andra aktörer i distributionskedjan om det (Lee et. al., 1997). Vi hade alltså kunnat diskutera våra inkommande kundordrar och våra utgående ordrar till leverantören så att alla aktörer hade haft en bättre överblick på den totala efterfrågan i distributionskedjan. Croson & Donohue (2006) menar dock att det också finns kognitiva begränsningar som ökar bullwhip effect. Dessa begränsningar innebär att man inte beaktar tidigare lagda ordrar vid planering av kommande orderläggningar. Detta fenomen kunde vi som tidigare nämnt se i spelet. Vi hade alltså kunnat ta hänsyn till det sammanlagda antalet beställda artiklar på ett bättre sätt när vi la våra nya ordrar. Channel Alignment & Operational Efficiency Baserat på artikeln "The Bullwhip Effect in Supply Chains" av Lee et al. (1997) hade vi under spelets gång kunnat dela information kring efterfråga och lagernivåer, mellan de olika aktörerna, för att motverka fluktuationer i orderbeställningarna. Ett ännu säkrare alternativ hade varit att använda så kallade leverantörsstyrda lager där fabriken har fullt ansvar för hela distributionskedjan. En annan valmöjlighet för att undvika bullwhip-effekten vore att sälja produkter direkt från fabrik till slutkund. Genom att kringgå distributionskedjan är det lättare att se mönster i efterfrågan och anpassa produktionen därefter. Vidare hade vi under spelet 5

kunnat fokusera på tidigare försäljningsregister och baserat leveranserna därefter, istället för på de aktuella ordrarna. Tillit och samverkan Enligt de Almeida et. al. (2014) så är det viktigt att ta hänsyn beteendeaspekter vid analys av bullwhip effect. De menar att brist på tillit och samverkan till stor del bidrar till the bullwhip effect och att genom att öka tilliten och samverkan så kan effekten minska. Detta kan vi se tydliga exempel på från spelet då inget samarbete mellan parterna skedde, vilket i sin tur troligen också bidrog till en brist på tillit mellan aktörerna. Detta gjorde att aktörerna inte vågade lita på hur deras kunder skulle agera eller om de skulle erhålla de beställda kvantiteterna från sina leverantörer. Det här beteendet hade med stor sannolikhet kunnat undvikas om vi hade samtalat med varandra och delat med oss av den information vi satt inne på. Vidare menar de Almeida et. al. (2014) att träning och utbildning är något som kan hjälpa till att minska the bullwhip effect. Det är mycket möjligt att deltagarnas oerfarenhet spelade in i de stora svängningarna som uppstod och bristen i lagren. Mer erfarna spelare hade kanske kunnat fatta bättre beslut och exempelvis bättre tagit hänsyn till de stora ordrar som var på ingång och förhindrat de stora lageröverskott som senare uppstod. I spelet hade det varit svårt att göra något åt bristen på erfarenhet under spelets gång eller i efterhand. Men hade spelet pågått längre eller om det hade varit i verkligheten så hade det kunnat vara en idé att satsa på utbildningar. Även här hade det nog kunnat hjälpa om aktörerna samarbetat och därmed delat med sig av sina olika kunskaper och erfarenheter. 6

5. Referenser Croson, R., Donohue, K. (2006). Behavioural Causes of the Bullwhip Effect and the Observed Value of Inventory Information. Management Science, Vol 52, No. 3, pp.323-336. de Almeida, M.M.K., Marins, F.A.S., Salgado, A.M.P., Santos, F.C.A. & da Silva, S.L. (2014). Mitigation of the bullwhip effect considering trust and collaboration in supply chain management: a literature review. Int J Adv Manuf Technol 77:495 513. Lee, H.L., Padmanabhan, V., Whang, S. (1997). The Bullwhip Effect in Supply Chains. Sloan Management Review, Vol.38, No.3, pp. 93-102. 7

Bilaga 1-60-dagars diagram över distributionskedjan 8

Bilaga 2 - Spelets utveckling Sales company Kundens beställningar var de fyra första dagarna given till fyra enheter. Därefter skedde en förändring i efterfrågan och vid dag fem ökade kundens beställning till åtta enheter, det vill säga en ökning med 50%. Under spelets resterande dagar var efterfrågan jämn och varje dag kom en order från kunden på åtta enheter. Från dag ett hade Sales company ett utgående lager på 12 enheter. Lagret kunde hålla en konstant nivå tills dess efterfrågan från kunden ökade dag fem. I och med den större ordern minskade det utgående lagret till åtta enheter. För att försöka undvika en utgående brist lades därför en stor order om 12 enheter till Sales companys leverantör. Då det finns en viss fördröjning innan Regional warehouse kan leverera en order fortsatte lagret att minska och dag åtta fanns en utgående brist om fyra enheter. I ett försök att komma ur denna situation lades därför fortsatt stora ordrar till leverantören. Först dag 25 hade Sales company inte längre någon utgående brist och 25 enheter i lager. På grund av de stora ordrar som tidigare lagts byggdes lagret upp och Sales company lade därför inga nya ordrar. Efter den stora lagerökningen minskade lagret snabbt till följd av att inga nya ordrar lagts och det uppstod återigen en utgående brist. Denna gång lades nya ordrar om ca 8-10 enheter för att återigen försöka bygga upp lagret i strävan mot att kunna leverera till kund. Att inte lägga fullt så stora ordrar som tidigare resulterade i att den utgående bristen sakta minskade och vid dag 54 nådde Sales company en relativt stabil nivå med en låg lagernivå och ingen utgående brist. Sales company lyckades få ett jämnt flöde av varor som strömmade in och ut ur affären. Regional warehouse Regional warehouse tog under de första dagarna beslutet att hålla nere orderstorlekarna för att minska lagret något och få ner lagerhållningskostnaderna. När efterfrågan från sales company ökade så uppstod istället en brist som eskalerade ganska snabbt. Regional warehouse försökte att öka orderstorleken för att kunna täcka upp sin brist men det hjälpte inte eftersom att inte leverantören kunde leverera. Bristen ökade och ökade och man försökte desperat att öka orderstorleken. Efter ett tag så började regional warehouse att motta större leveranser från sin leverantör igen och bristen började att reduceras. Bristen var ganska snabbt nere på noll igen och istället började lagret att öka. Dag tjugosju så stannade efterfrågan från kunden av helt, och höll i sig ända till dag trettiosju. Problemet var ett faktum då regional warehouse varje dag mottog sina tidigare beställda stora ordrar från sin leverantör men kunden efterfrågade inga varor, vilket ledde till att lagret ökade och ökade vilket innebar väldigt höga lagerhållningskostnader. Från dag trettiosex började kunden efterfråga varor igen vilket innebar att lagret sakta reducerades då inga nya ordrar till leverantören hade lagts sen dag tjugosju. Resterande dagar i spelet löpte på bättre och från dag fyrtiofyra var lagret aldrig högre än 30 enheter och bristen aldrig större än 4 enheter. Central warehouse Centrallagret valde till en början att lägga relativt små ordrar i strävan att hålla nere lagerkostnaderna, vilket fungerade tills dess att efterfrågan ökade kraftigt. Centrallagret var inte var tillräckligt förberett och följden blev att de inte kunde leverera den mängd som efterfrågades. Centrallagret höjde i sin tur efterfrågan till fabriken men reaktionen kom för sent vilket resulterade i att utgående brist bara växte. För att försöka komma ikapp reagerade centrallagret med att hela tiden lägga ordrar på en större mängd än de beställningar som kom in från regionallagret. Centrallagret var medveten om att efterfrågan snart skulle 9

kunna komma att minska och att med tanke på de stora ordrar som var på ingång så skulle man då få ett stort lageröverskott. Det rådde dock osäkerhet om när i så fall efterfrågan skulle komma att minska och huruvida den dessförinnan skulle kunna öka ytterligare och därför vågade man inte minska ner på sina ordrar. Efterfrågan kom sedan mycket riktigt att sjunka och så småningom stanna av helt. Centrallagret reagerade med att även de sluta göra beställningar under en tid men fick ändå ett stort lageröverskott. Dag 43 började det komma in kundorder igen, men då lagret fortfarande var väldigt stort så avvaktade centrallagret att lägga ordrar i ytterligare några dagar. Beställningarna från regionallagret var till en början ganska ojämna och pendlade mellan 0 till 8 ordrar, det var därför svårt att förutse framtida efterfrågan, beslutet blev att lägga ordrar på 4 flaskor till en början, för att sedan öka till 8 flaskor. Strategin fungerade bra tills efterfrågan ökade till 12 flaskor per beställning, vilket det inte fanns kapacitet för. Än en gång uppstod en situation där centrallagret inte kunde leverera den efterfrågade kvantiteten på grund av brist i lagret. Vid spelets slut så hade man äntligen kommit ikapp och kunde leverera efterfrågad kvantitet, som då hade sjunkit till 8 flaskor, samtidigt som man hade ett utgående lager på 4 flaskor. Factory De första fyra dagarna låg lagret i fabriken på 12 enheter och beställningar gjordes om 4 enheter. Den femte dagen ökade centrallagret sin efterfrågan gentemot fabriken, till 6 enheter, vilket resulterade i att fabriken i sin tur beställde en order om 8 enheter hos sin leverantör. Fabrikens ökade beställning var ett svar på centrallagrets orderstigning. Kommande 6 dagar varierade inkommande orderbeställningar mellan 4 och 2 enheter. För att försöka hålla fabrikslagret på en konstant nivå under denna period, och inte skapa ett för stort lager, varierade lagda ordrar till leverantören. Dag 9 och 10 gjordes inga beställningar alls, då utgående lager snabbt hade stigit till 23 respektive 27 enheter. Det dröjde dock inte länge innan efterfrågan ökade kraftigt och en order på 10 enheter kom in dag 12. På grund av den ökade efterfrågan minskade lagret. Dag 15 fick lagret sin första brist på 1 enhet som utökades till 13 enheter dag 16. Som svar på den ökade efterfrågan valde fabriken att utöka sitt lagersaldo och beställde därför order om 60 enheter 3 dagar i rad, dag 16,17 och 18. Innan alla dessa enheter hann levereras, uppgick bristen till 25 enheter. Från dag 20 till 28 stabiliserades efterfrågan något, runt 15-30 enheter, och fabriken jobbade med att bygga upp ett lager för att minska risken för en eventuell brist igen. Lagernivåerna låg från dag 21 till dag 28 på höga nivåer men ändå stabila för att kunna klara av de stora ordrarna från centrallagret. Utan någon större förvarning minskade ordrarna från centrallagret kraftigt och på 3 dagar gick efterfrågan ner till 0. Trots att det inte fanns någon efterfrågan hade fabriken fortfarande inkommande order från sin leverantör under 2 dagar. Därefter upphörde beställningarna men den fortsatta bristen på efterfrågan resulterade i att ett lager på 89 enheter blev liggandes i 17 dagar. Det dröjde tills dag 57, det vill säga 27 dagar, innan fabriken behövde lägga en order igen för att minska risken för brist. Då hade efterfrågan ökat så pass mycket att fabriken lade en order på 20 enheter, och därefter byggde vidare med 40 enheter dag 58 och 20 enheter dag 59. Detta visade sig vara nödvändiga beställningar för fabriken då den endast hade ett lager på 7 enheter dag 60. 10