基于復雜網絡視角的供應鏈網絡研究

摘要：基于供應鏈是一種動態的、自適應性、自組織的復雜網絡系統，具有一定的復雜網絡特征，文章的研究探討將復雜網絡理論引入供應鏈網絡研究領域的重要性。首先概述復雜網絡理論以及復雜供應鏈網絡研究現狀，其次剖析了供應鏈的復雜網絡特征，最后展望復雜網絡理論在供應鏈研究領域的應用前景：利用復雜網絡理論來深入分析供應鏈系統整體運行規律和宏觀行為、供應鏈網絡的特征以及供應鏈網絡動態生長演化規律。文章研究以期為供應鏈管理的理論界和實物界提供一種新視角與新思路。

關鍵詞：復雜網絡；供應鏈；網絡演化；網絡結構

一、 引言

目前國內外對供應鏈的研究多偏向供應鏈的微觀運作層面，缺乏對系統整體宏觀行為和內在規律的研究，研究方法也主要為數學規劃或定性分析，例如基于系統動力學的方法、基于經典運籌學的方法等，都對系統作了大量簡化，適于描述系統的局部、微觀行為，不能很好地描述供應鏈系統的復雜動態本質。而關于供應鏈整體的宏觀層面（如網絡結構等）的研究卻很少?；诠準且环N動態的、自適應性、自組織的復雜網絡系統，具有一定的復雜網絡特征，因此，利用復雜網絡理論的研究方法來深入分析探討供應鏈系統整體運行規律和宏觀行為、供應鏈網絡的特征以及供應鏈網絡動態生長演化規律，對供應鏈這類復雜系統，復雜網絡優化管理的具有重要的理論和實踐參考價值。

二、供應鏈復雜網絡研究現狀

復雜網絡廣泛存在于自然界和人類社會，是復雜性科學中復雜系統的抽象，強調系統的結構并從結構角度分析系統的功能，所不同的是這些抽象出來的真實網絡的拓撲結構性質不同于以前研究的網絡，且節點眾多，故稱其為復雜網絡。自從Watts Strogatz（1998）、Barabasi Albert（1999）分別發現了小世界（SW）效應和無標度（SF）性質以來，國內外復雜網絡的迅猛進展，大量關于復雜網絡的文章在Science、Nature、PRL、PNAS等國際一流的刊物上發表，從一個側面反映了復雜網絡已經成為國際學術界一個新興的研究熱點。

目前基于復雜網絡的視角來研究供應鏈系統的文獻相對還比較少相關研究正處于起步階段。國外學者Thadakamalla等運用復雜網對供應鏈網絡的存活性進行了分析，Surya D. Pathak建立了供應鏈系統的復雜適應系統概念模型。Nagurney（2003）提出的超級網絡模型可以很好地描述供應鏈中的物流活動，通過求解網絡系統的均衡點研究系統的行為，但其研究局限在于沒有考慮供應鏈拓撲結構的變化。國內學者陳曉，張紀會（2008）建立了供應鏈復雜網絡的局域演化生長模型。張紀會，徐軍芹（2009）研究了適應性供應鏈的復雜網絡模型。閆妍等人（2010）的研究基于復雜網絡理論，針對供應鏈網絡中的級聯效應問題，建立了系統化檢測的級聯效應方法。從研究方法來看，目前多數研究側重定性研究供應鏈系統的復雜性，涉及的定量的分析較少，而在定量研究方面，沒有充分考慮供應鏈的適應性問題，對供應鏈網絡結構演化以及網絡演化的內部規律探討較少。從研究視角來看，當前研究往往基于靜態、局部的視角，先假設一個相對靜態的供應鏈網絡結構，把供應鏈的結構看作固定不變的，并試圖優化網絡中的物流、資金流和信息流，沒有充分考慮供應鏈的動態適應性問題，沒有考慮到系統整體運行規律，但在實踐中，供應鏈的結構是動態可變的，這些研究不能回答供應鏈的形成演化機制，不同行業的供應鏈為何有顯著差別等問題。因此，有必要深入挖掘復雜網絡理論在供應鏈網絡分析中的應用價值。

三、 供應鏈網絡的復雜網絡特征分析

1. 供應鏈網絡的小世界網絡的特征。即具有較小的平均路徑長度以及較高的聚集系數。供應鏈的如下網絡指標反映著供應鏈的小世界和聚集性的復雜網絡特征：

（1）平均路徑長度（Average Path Length）是指在網絡中，將兩點間的距離被定義為連接兩點的最短路所包含的邊的數目，把所有節點對的距離求平均，就得到了網絡的平均距離。網絡的平均路徑長度L（N）定義為任意兩個節點之間的距離的平均值。表示為L（N）=2R（N）/N（N-1），其中R（N）=61[i

（2）聚集系數（簇系數）（Clustering Coefficient）指與節點相鄰的節點之間實際存在的邊數與這些節點都互連的最大邊數之比，網絡中所有節點聚集系數的平均就是網絡的聚集系數。節點i的聚類系數Ci定義為：它的ki個直接鄰居之間實際存在的邊數ei占所有可能存在的邊數ki （ki-1）/2的比例，即Ci=2ei/（ki（ki-1））。整個網絡的聚類系數指的是，所有節點聚類系數的算術平均值。對于供應鏈復雜網絡來說，平均聚集系數相應于供應鏈節點企業之間相互交流的程度，隨著信息高速發展時代的到來，越來越多的企業應用信息技術和互聯網的媒介建立彼此之間的連接，如EDI，ERP等。通過信息共享的各種途徑促使各節點企業之間聯系更加緊密，交流更加頻繁，這就體現供應鏈網絡具有較高的聚集系數。

基于復雜網絡的平均路徑長度和聚集系數的小世界特征可以研究供應鏈網絡穩定性以及網絡抗毀性?；趶碗s網絡的供應鏈結構穩定性和魯棒性研究首先必須在明確供應鏈網絡的小世界特征的前提下，針對平均路徑長度和聚集系數等重要特征參數具體分析。

2. 供應鏈復雜網絡的無標度特點。Barabdsi Albert（1999）提出了著名的BA模型，闡述了無標度網絡的形成機制。無標度網絡的特點是度分布的自相似結構及其高度彌散性，即網絡存在的節點度很大的節點。這里某節點的度是指與該節點相連的節點的邊的數目，或者是與該節點相鄰的節點數目。網絡中節點的度的分布情況用分布函數P（k）來描述。P（k）表示一個隨機選定的節點的度恰好為k的概率。無標度網絡的特點是網絡中的大部分節點度值都很低，但存在著度數非常高的中樞節點。在供應鏈網絡， 通常都有一個或多個核心企業，核心企業通過應用信息技術與其他節點企業建立起密切聯系，建立了圍繞核心企業的供應、生產、分銷體系，體現了無標度性。

無標度性在近來基于第四方物流的興起而建立的供應鏈網絡得以很好體現。第四方物流在第三方物流的基礎上通過對供應鏈進行優化配置的整合協調各種資源，在供應鏈各節點企業聯系和交流中起著樞紐的作用，集成了整個供應鏈系統，提供綜合全面的供應鏈解決方案。此外，第三方物流的配送整合服務，以及通過物流配送中心的運作方式，這些都體現了供應鏈網絡的無標度特點。

四、 基于復雜網絡的供應鏈研究應用

1. 基于復雜網絡的供應鏈網絡微觀研究。

（1）利用復雜網絡研究供應鏈網絡結構的靜態統計性質，評價供應鏈網絡結構。根據統計特征的不同對供應鏈進行分類，針對不同類型供應絡模式的不同性質，提出相應的供應鏈網絡優化的戰略，為供應鏈優化提供一定的科學依據。例如，可分析供應鏈節點企業的統計分布特性，是否服從無標度分布，不同行業的分布性質是否相同等，并以此為基礎開展不同行業供應鏈的研究?？勺R別供應鏈網絡中的隨機網絡、小世界網絡和無標度網絡的不同網絡性質特征?？裳芯啃缕髽I進入該行業的供應鏈網絡時將如何與在位企業發生網絡連接，在符合一定適用性的情況下，將復雜網絡中的偏好連接機制運用在供應鏈網絡的增長規則上，可為供應鏈網絡的實質增長和網絡優化問題提供一定的新視角，這些議題值得深入研究探討。

（2）利用復雜網絡的方法分析供應鏈網絡的內部協調機制。在既定規模條件下，供應鏈任務處理所需的互動效率、互動程度和互動關系的有效性取決于信息溝通交流與知識共享的效率和程度。由于供應鏈網站中存在多重的連接互動關系，必須通過一種合理的協調機制來調節和選擇任務處理所需的相應的信息交流與知識共享的渠道，供應鏈網站中的樞紐節點的作用如何發揮、協調機制將如何設計等是亟待解決的問題。大規模的網絡關系已經難以用數學解析的方法進行研究。而復雜網絡的理論和研究方法便于其我們通過研究網絡演化機制來研究供應鏈上的企業之間關系，因此，在解決這些傳統供應鏈協調理論難以解決的問題方面具有一定的優勢。

（3）利用復雜網絡衡量供應鏈網絡的效率，識別中樞紐節點，分析節點成員的脆弱性?？梢源朔治稣w供應鏈網絡的可靠性，進而增加供應鏈的應急能力，實現供應鏈網絡結構的優化設計。利用復雜網絡的方法可以判斷供應鏈網絡中不同節點的重要程度，識別供應鏈網站中的關鍵節點，樞紐節點應成為需要重要防護的對象，研究當隨機去點與選擇性攻擊時網絡結構發生的變化。以此開展針對性的優化設計。例如利用復雜網絡對傳統的各類優化算法進行改進，開發出高效的啟發式算法。

2. 基于復雜網絡的供應鏈網絡宏觀研究。

（1）利用復雜網絡研究供應鏈整體網絡的動態生成和演化過程?？赏ㄟ^分析各節點局部互動與供應鏈整體演化之間的關系，供應鏈的各節點企業，在一定的運行規則的引導之下，通過復雜的耦合機制涌現并演化出供應鏈網絡全局狀態的轉變，這種供應鏈網絡狀態的演化具有一定網絡動力性規則與特征，因此可借助復雜網絡的分析方法來分析供應鏈網絡演化動力學機制以及復雜性特點，以此探索供應鏈局部互動與全局網絡演化生成機制之間的關系。

（2）利用復雜網絡分析供應鏈網絡結構的適應性和魯棒性。供應鏈要適應動態競爭以及需求不確定的環境，除了需要明確自身的網絡結構之外，更重要的是必須科學明確的識別供應鏈網絡中的各節點與邊之間的互動關系以及互動程度。為實現供應鏈與內外部環境的動態戰略匹配，必須通過降低潛在的不確定性以此提高績效，因此，通過利用復雜網絡的研究方法來確定網絡中節點是否冗余的，確定各節點之間應該以怎樣的互動方式和互動程度，以及根據環境變化進行供應鏈網絡的整合重組，以此維持整體供應鏈網絡高績效運行的穩定狀態，以促進供應鏈網絡的魯棒性和適應性優化。

（3）利用復雜網絡研究供應鏈內外部不確定性在供應鏈網絡中的擴散問題。在已知網絡結構特征和形成規則的基礎上，利用用復雜網絡的動力學模型預測網絡行為。目前已有復雜網絡利用在各個領域的研究可為供應鏈的研究提供一定的借鑒，例如研究疾病、謠言在人群中的傳播、信息傳播以及病毒等在網絡上的傳播、不同網絡上的滲流模型等問題以及如何控制問題。針對對供應鏈內外部的不確定性，基于復雜網絡之上的搜索算法、動力系統、信號傳播可提出了一定的新的理論見解。

五、 結語

隨著全球化程度加深，競爭的加劇，以及內外部環境的不確定性，供應鏈網絡涉及的企業將越來越多，結構也越來越復雜。利用復雜網絡理論可以揭示出供應鏈網絡的整體宏觀性質，研究供應鏈網絡的動態生成演化過程機制，探索供應鏈內部成員之間的協調機制，分析各節點的脆弱性、不確定性在供應鏈網站中的擴散，以及整體網絡的抗風險能力，魯棒性和適應性，以此實現供應鏈網絡的優化。復雜網絡理論將有助于我們以全新的視角來深入研究供應鏈網絡的“黑箱”及其復雜網絡的內在機理。

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基金項目：福建省重大專項基金（項目號：2004HZ02）資助。

作者簡介：葉笛，廈門大學管理學院管理科學系博士生。

收稿日期：2011-04-22。