Impact of forecasting technique and inventory policy selection on the bullwhip effect in supply chains: A systems dynamics based simulation model

Abstract

Sürekli olarak devam eden globalleşme, dünya üzerindeki tüm iş sahalarını ve sektörlerini önemli ölçüde etkiler ve bu etki korkutucu pazar şartlarını daha da zorlaştırır. Bu sorunu çözmek için yönetim kademeleri yeni yollar aramaktadır. Tedarik zinciri yönetimi anlayışı bu arayış doğrultusunda ortaya çıkmıştır ve çok etkili olmuştur. Bu anlayışta firmaların sadece kendi iç süreçlerini iyileştirmeleri ile yetinilmez, bunun yanında firmalar, ait oldukları tedarik ağının tamamında iyileştirmeler yapmaya teşvik edilirler. Tedarik zincirlerinde karşılaşılan en önemli problemlerden birisi de kamçı etkisidir. Kamçı etkisi, tedarik zinciri boyunca verilen sipariş miktarlarının son müşteriden tedarikçiye doğru gidildikçe saparak dalgalanmalar göstermesine verilen isimdir. Tedarik zincirleri ve envanter kontrol sistemlerinin doğasında olan bilinmezlik ve karmaşıklık kamçı etkisi denilen bu problemin incelenmesinde benzetim modellerinin kullanılmasını daha anlamlı kılar.Bu sebeblerden ötürü, bu tezin iki ana amacı vardır: (1) Kamçı etkisi üzerinde çalışmak için sistem dinamiği yaklaşımını temel alan ve iki seviyeli olan bir tedarik zinciri modeli oluşturmak, (2) Farklı tahmin metodları ve envanter yönetim metodları kullanarak değişik talep işlemleri altında kamçı etkisinin davranışını incelemek. Sözü edilen iki seviyeli tedarik zinciri modeli, bir perakendeci ve bir de üreticiden oluşmaktadır. Benzetim modelinin hazırlanmasında Powersim adlı yazılım kullanılmıştır ve bu yazılımla çok sayıda değişik senaryo incelenmiştir. Oluşturulan benzetim model, kullanıcılarının kendi tercihlerini daha rahat test edebilmeleri için bir kullanıcı arayüzüde içermektedir. Bunun yanında, bahsedilen farklı tahmin metodları ve envanter yönetim metodları, iki değişik bilgi paylaşım stratejisine göre test edilmiştir. (1) Bunlardan ilki merkezi olmayan bilgi paylaşımıdır ve bu strateji altında ilgili bilgiler iki seviyeli tedarik zinciri içinde paylaşılmaz, (2) ikincisi ise merkezi olan bilgi paylaşımıdır ve bu strateji altında ilgili bilgiler iki seviyeli tedarik zinciri içinde paylaşılır. Öte yandan seçilebilecek olan tüm tahmin metodları ve envanter yönetim metodlarını değiştirerek elde edilen tüm mümkün senaryolar, kamçı etkisinin nasıl hareket ettiğini anlamak için detaylı şekilde analiz edilmiştir. Bulunanların ışığında bundan sonra yapılabilecek çalışmalar için bazı tavsiyeler verilmiştir.Bütün gerçek şartların benzetim modellerinde sağlanamayacağı gözönüne alınarak, model oluştururken bazı basitleştirmeler ve varsayımlar yapılmıştır. Bu basitleştirmeler ve varsayımlar dolayısıyla gerçek sistemin davranışına tam anlamıyla ulaşılamayacaktır, ancak gerçek sistemin davranışı hakkında çok anlamlı bilgiler elde edilebilecektir. Bu bilgiler gerçek sistemin tam modellenmesine harcanacak eforun boşa sarfedilmesini engeller ve daha anlamlıdır. Yapılan çalışma sonucunda iki seviyeli tedarik zincirinin her seviyesinde daha güçlü kararlar alınacağı çok açıktır. Bunun yanında oluşturulan benzetim model operasyonel olarak karar desteği sağlamaktadır ve modeli kullanan yöneticilerin yönetim becerilerini ve yorum yapma kabiliyetlerini gözardı ettiğide açıkça ortadadır.

Continuous globalization effects all of the business sectors throughout the world. Moreover, today's fierce market conditions drive companies to search new ways for surviving in this competition. Supply chain management is emerged as an effective way of managing companies, which forces organizations to make improvements not only in their internal processes but also in the entire supply chain where they belong to. An important supply chain research problem is the bullwhip effect: the demand fluctuations increase as one moves up the supply chain from the retailer to the supplier. It is recognized that the demand forecasting and the ordering policies are two of the key causes for the bullwhip effect. Due to the uncertainty and complexity inherent in any supply chain and inventory control systems, simulation modeling is found to be a suitable tool to analyze the bullwhip effect. For these reasons, the aims of this thesis are twofold: (1) to develop a systems dynamics based model for a two-stage supply chain system to study the bullwhip effect, (2) to investigate the impact of a series of replenishment policies and forecasting techniques selection on bullwhip effect under different demand patterns. The two-stage supply chain under study is consisted of a single retailer and a manufacturer. The software package Powersim is used in constructing the simulation model which is used to study several various policies. The simulation model also includes a user-interface where the user is given the chance to select his / her own preferred forecasting technique and / or ordering decision. In addition to this, these different forecasting techniques and ordering decisions are tested on two different information sharing strategies: (1) the decentralised information sharing strategy where the relevant information is not shared by the two-stages, (2) the centralised information sharing strategy where the relevant information is shared by the two-stages. Various scenarios are designed by combining different forecasting techniques and ordering policies. These scenarios were then tested through simulation studies, and their contribution to bullwhip effect are studied. The study also includes some recommendations for future research. Some assumptions or simplifications are used to make the model feasible since not all real conditions can be simulated perfectly by using simulation tools. These simplifications and assumptions may not produce `the exact result`, but they help to describe behaviour of the system which is more important than searching the right models. Based on the findings of the simulation model, it is clear that, more powerful decisions can be determined for all agents in the supply chain with the use of such a tool. But it is obvious that the simulation model developed is only a decision support tool which reflects the operational behaviour of the system and it does not include the managerial or human aspects of the problem.