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基于复杂网络理论的供应链管理综述与其展望

基于复杂网络理论的供应链管理研究综述及其展望

张　盛

（贵州商学院　管理学院,贵阳　550014）

［摘　要］本文主要对复杂网络理论在供应链管理中的部分应用性研究做了系统性的综述,这些研究既包括复杂网络的静态供应链研究,即网络的统计特征和复杂网络的小世界性等特性,也包括复杂网络的动态供应链研究,主要集中在网络演化博弈模型、竞争扩散模型以及适应性供应链模型等.最后,结合笔者的研究兴趣,说明了该领域潜在的研究方向.

［关键词］复杂网络；供应链管理；演化博弈模型

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2018.14.029

［中图分类号］F274　　［文献标识码］A　　［文章编号］1673-0194（2018）14-00-03

自复杂网络理论从20世纪60年创以来,在自然科学和社会科学领域的众多分支中都有所研究,特别是该领域基于某一关联机制可以构成复杂网络的情况下.通过对复杂网络的结构特征以及统计特性进行研究,从事相关研究的学者们将复杂网络理论逐渐引入供应链的研究中来,开创了供应链研究的新领域、新视野和新方法.但是,随着复杂网络理论本身不断向前发展以及复杂网络控制论的发展,基于复杂网络理论的供应链管理研究仍有巨大的拓展空间.

复杂网络的特征及其理论概述

复杂网络的概念见于多篇文献中,本文将复杂网络定义为由边构成的图,是具有多种特征的大规模网络.复杂网络有以下几个特征：①由复杂多样的节点连接；具有关联动态演化特性；具有节点或网络之间的相互关联影响性.

1.1 复杂网络的统计特征

Strogatz对小世界网络进行了清晰定义,多篇论文对各类复杂网络的统计特征进行了深入、细致的分析,证明了网络具有多种特征,如小世界性、高集聚、系数较大等.同时,无标度网络节点在部分复杂网络中服从幂律分布（power-law）,而且幂一般保持在2～3.Lei Wen 等基于复杂网络的建模研究了系统的健壮性,并证明供应链节点间所经过的企业数量与物流的流向密切相关.Edward发现有效供应链需要具有诸多特征,系统性地用供应链统计特征对有效供应链进行了定义.

1.2 复杂网络的稳定性

复杂网络的稳定性指标呈现多样性,如最短距离平均值、平均聚集系数等.复杂网络的稳定性一般通过描述网络对攻击的鲁棒性（反脆弱性）来展开,攻击对象可分为节点的攻击或对连边的攻击,而根据攻击是否具有目的性可分为任意攻击（随机攻击）或典型攻击（目的性攻击）.通过实验证明,规则网络条件下的任意攻击或典型攻击可产生很好的效果；小世界网络条件下,节点间具有长距离链接的攻击具有脆弱性；而无标度网络条件下,任意攻击很难构成威胁,即无标度网络对任意攻击的反脆弱性较高,但是,针对高度数和高介数的目的性攻击,则显示出严重的脆弱性.

1.3 复杂网络的演进特性

演进特性主要将复杂网络与多种动力学模型结合起来进行探讨,从动态特性对各类复杂网络的影响,特别是对网络结构的影响计算出演进前后的多种网络统计特征,从特征变化的程度和广度等看待各类演化机制对网络的影响程度.有些特征可以通过前人的研究获取,而某些特征是本次研究中新获取的,对于后者,其更具有研究价值.

复杂网络理论在供应链研究中的静态特性

复杂网络理论在供应链研究中的静态特性,主要指学者们对供应链的结构,包含点和边权等,进行基于复杂网络统计特征和稳定性等多方面的分析与表述.并在此基础上,对供应链的脆弱性和鲁棒性的内在原因进行初步分析.

2.1 供应链网络的复杂网络统计特征描述

叶迪阐述了供应链复杂网络的无标度特性,该类网络中,普通节点的度数呈现出较低的值,但某些中心节点的度数显著高于普通节点.这与供应链的特性是紧密相关的：因为在供应链网络中,通常具有核心企业,这类核心企业通过各类技术、经济或其他手段与处于非核心节点的企业进行连接,建立了围绕核心企业的供应、生产、分销体系,正是这类体系导致了供应链中的无标度特征.研究发现,第四方物流对供应链的无标度特征产生了深远的影响.而第三方物流对供应链配送过程的整合性等,都提高了供应链复杂网络的无标度性.

李彬、季建华等通过对无标度特性进行说明,并结合在供应链中存在核心企业这一观点,分析说明了供应链网络中通常的少数大型重要企业和大量小型企业的网状结构,同时,通过对某著名汽车制造商的供应链网络进行分析,证实了供应链网络的无标度特性.张纪会等在基于复杂网络理论的适应性供应链研究中,通过仿真得出概率分布模型,通过计算,可知其定义的供应链网络的幂律分布在3附近,符合复杂网络中对无标度网络的定义.

2.2 供应链网络的复杂网络特性

国内学者对供应链的小世界性、聚类系数、最短特征路径长度以及基于以上特性的供应链鲁棒性、脆弱性进行了研究.

李彬等认为供应链网络具有小世界性、聚类性等复杂网络的特性,并在此基础上总结出供应链网络的增长特性、优选连接性等.该论文认为引发供应链脆弱性的原因与以上供应链复杂网络特性有很大关系,并设想了供应链脆弱性的潜在危害,如相继故障等,提出了降低供应链的非均匀性——引入规模较小的供应链节点企业,适当增加供应链冗余——适当加入安全库存,以及目标免疫和随机免疫等预防供应链脆弱性的方法.

刘小峰等从两个维度分别定义了供应链的稳定鲁棒性与性能鲁棒性.该研究将供应链节点间的效率作为衡量节点边权的重要指标.通过最大联通子图的面积以及最大联通子图的平均最短路径等对供应链网络的风险、反应时间以及供应链的整体效率,为研究供应链绩效提供了新的思路.

复杂网络理论在供应链研究中的动态应用

对供应链进行了静态统计和特征分析后,部分学者进一步对供应链的复杂网络结构进行了动态分析,大致可以分为复杂网络博弈演化模型、基于隶属网的供应链竞争研究和基于复杂网络的适应性供应链等.

3.1 演化博弈理论在供应链研究中的应用

王文利等通过建立供应链信息共享者的收益矩阵模型,构建了供应链节点间信息共享风险收益矩阵,同时利用仿真技术分别在规则供应链、随机供应链和小世界供应链下仿真了供应链节点企业在多次博弈后达到纳什均衡所需时间和波动情况.以上研究结果表明供应链企业在小世界网络中的学习效率最高,高于规则网络和随机网络中供应链企业的学习效率.在设计供应链时,应充分发挥关键节点的作用,避免随机性或规则性.

3.2 基于复杂网络的适应性供应链

张纪会等运用复杂网络理论研究了适应性供应链.在作者构造的适应性供应链模型中,由于该网络模型遵循小世界网络的增长机制在相同的时间间隔按照（0,1）分布随机加入新的供应链节点,通过给出的节点i和节点j的相关度表达式说明两个节点越近,关系越密切,则它们之间的相关性越大,相关度的值就会越大.利用仿真工具,作者得到了适应性供应链的相关特征——具有无标度性和较小的特征路径长度,但不具有聚类特性.最后,作者对其描述的供应链进行了实证研究,通过分析中国信息通讯业（ICT）的数据,证实了中国ICT产业网络具有无标度特征.Chen通过仿真模拟,建立了关于复杂网络特征的供应链鲁棒性的动态模型,证实了节点企业的波动会对整体供应链造成影响.

3.3 基于隶属网的供应链竞争模型

隶属网是指节点基于共同的合作项目拓扑到二维空间所构造出来的复杂网络.后锐等在物流产业竞争网络模型的研究中,利用复杂网络分析方法,通过构建物流企业竞争关系复杂网络模型,并结合实际数据分析了我国物流企业竞争关系复杂网络的拓扑结构属性,结果显示物流产业竞争关系网络具有小世界特征与无标度特征.同时,通过给定的阈值,分析了当网络节点的竞争行为超过该阈值后,该竞争在整个物流竞争网中具有扩散效果.研究结论认为,我国物流企业竞争关系呈现出非均衡性与产品同质性两大重要特征,企业普遍面临着大量竞争对手和竞争压力.由此,我国的物流企业必须对物流服务类型选择和物流设施资源布局优化进行科学决策.产业竞争政策制定者有必要针对目前的产业竞争格局制定新的产业竞争政策.

其他相关研究

基于复杂网络的供应链研究不仅局限于以上研究.在供应链应急管理领域中,朱冰心等运用复杂网络理论评价供应链网络的结构,衡量网络的效率,识别供应链网络中的关键节点即供应链中的枢纽企业,从而能够对供应链网络进行有效防护,同时对基于复杂网络的供应链应急管理进行了展望.白世贞等运用复杂网络理论,创建了基于主体间交配能力、交配速度和交配时间的三层回声模型,并通过SWARM平台,对系统资源流的涌现进行了仿真分析.

研究展望

我国学者引入复杂网络理论,对供应链进行了更加深入的分析,改善了原有的静态的、局部的分析范式,但也存在一些问题.首先,对供应链复杂网络的大量研究仍旧停留在普及性和介绍性的阶段,没有完全发挥复杂网络理论对供应链管理的预测与改善作用.其次,缺乏实证研究,学者们通常对问题进行了说明或者运用仿真方法实现后,缺乏与实际的供应链体系相结合.最后,由于学者的研究角度不同,导致他们之间的研究结论有所差异.正因为如此,加上复杂系统理论本身就是一个开放的、不断进步的学科,所以,基于复杂理论的供应链研究仍然有很多研究领域值得深入.

（1）对关键节点供应链资源流进行的调整与控制.在突发条件下,利用复杂系统控制论的方法,在确定供应链关键节点情况下,通过施加适当的外力,对关键节点供应链资源流进行调整与控制,恢复供应链的资源流动能力,从而基本保障供应链的结构和功能最终建立一个科学的、符合实际的供应链应急保障网络.

（2）分析三层回声模型.学者们虽然对基于复杂网络系统的供应链资源流三层回声模型进行了描述,并在系统仿真平台上进行了仿真,但由于缺乏三层回声模型的解析表达式,决定了该模型尚处在应用研究阶段,因此对三层回声模型进行分析也是未来的研究方向.

总之,如何在前人研究的基础上,利用控制论的观点、演化网络的观点对供应链复杂系统进行更加深入的研究,对推动供应链研究具有重要的意义.

主要参考文献

［1］吕金虎.复杂动力网络的数学模型与同步准则［J］.系统工程理论与实践,2004(4).

［2］Strogatz S H.Exploring Complex Networks［J］.Nature,2001,410(6825).

［3］Lei Wen,Longxiu Xu,Lijun Wang.Research on the Robustness of the Directed Complex Supply Chain Network ［J］Journal of Information & Computational Science,2013(10).

［4］Edward J.S.A Complex Network Approachto Supply Chain Network Theory［J］.International Journal of Operations & Production Management,2012(4).

［5］叶笛.基于复杂网络视角的供应链网络研究［J］.现代管理科学,2011(8).

［6］李彬,季建华,陈娟,等.基于复杂网络视角的供应链预防和应对策略［J］.上海管理科学,2012(6).

［7］张纪会,徐军芹.适应性供应链的复杂网络模型研究［J］.中国管理科学,2009(4).

［8］刘小峰,陈国华.基于复杂网络的供应链鲁棒性分析［J］.东南学报:自然科学版,2007(11).

［9］王文利,薛耀文.供应链复杂网络企业间信息共享风险的仿真［J］.系统仿真学报,2009(10).

［10］后锐,杨建梅,姚灿中.物流产业竞争关系复杂网络模型研究［J］.管理学报,2011(3).

［11］HH Chen,AM Lin.Complex Network Characteristics and Invulnerability Simulating Analysis of Supply Chain［J］.Journal of Networks,2012(7).

［12］朱冰心,胡一竑.基于复杂网络理论的供应链应急管理研究［J］.物流技术,2007(11).

［13］白世贞,王文利.供应链复杂系统资源流建模与仿真［M］.北京:科学出版社,2008.

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