關聯型供應鏈網絡風險管理研究

胡躍群　郭進利

摘 要：長期以來，大多數學者對供應鏈的風險研究往往是將供應鏈網絡作為一個單層的孤立網絡來研究，當風險發生，網絡受到攻擊時，只考慮上下游節點企業之間的相互影響。隨著經濟的一體化，全世界處于互聯互通中，一個供應鏈網絡往往同其他不同供應鏈網絡相連，在總結單條、靜態供應鏈風險研究的基礎上，提出當供應鏈風險發生，關鍵節點受到攻擊，網絡發生級聯效應的四個關鍵因素，有助于設計彈性供應鏈網絡，提升網絡的安全運行能力。

關鍵詞：供應鏈風險；相互關聯性網絡；級聯效應；關鍵節點

中圖分類號：F272 文獻標識碼：A

Abstract： Scholars have long researches on supply chain risks always set supply chain network as a single-isolated network， when risk occurs， and the network is attacked， they just consider the impacts between upstream and downstream enterprises. With the development of economic integration， the world is interconnected each other， a supply chain network always connects to other supply chain networks. Based on the summarizing of research on single， static supply chain risks， we proposed four key factors when the network have a cascade failure after the risk is happened and network is attacked， with these four indexes， it can be beneficial for us to design a resilient supply chain network and improve the ability of safe operation.

Key words： supply chain risks； interdependent networks； cascade failure； key nodes

0 引 言

2001年的美國911事件的發生，對全球經濟所造成的損失多達一萬億美元；2003年美國西、北部的大面積停電事故影響了美國5千萬人口的用電；2011年日本福島核電站泄漏事件對日本造成不可估量的損失，對日本的政治、經濟、生態、社會等方面產生了極其嚴重的影響；2015年中國的8.12天津港大爆炸事故直接造成165人遇難，直接經濟損失高達68.66億元；以及近來發生的韓國三星NOTE7手機因爆炸而召回等一系列自然災害與人為事故的發生對供應鏈產生了巨大的影響。因此如何管控供應鏈中類似風險的發生，確保供應鏈網絡生存、健康生長成為當下的研究熱題。

早期的研究將供應鏈刻畫成為一種由材料供應商、制造商、經銷商和最終的消費組成，通過信息流、資金流、技術流、物流串聯起來的線性鏈，然而今天的供應鏈則是由供應商、制造商、經銷商、零售商和消費者組成，將傳統的線性供應鏈轉變成相互協作的、地理位置分散的供應鏈網絡。供應鏈網路是一種動態的、自適應性、自組織的復雜網絡系統，不僅是由多個企業，甚至有多國企業組成，跨度范圍非常大，每一個企業可以看成是這個復雜網絡中的一個節點，企業之間發生的業務往來可以看成是節點之間的相連邊。對于這樣一個存在廣泛的物質、信息、資金交換的復雜網絡系統，由于存在大量的不確定性，往往容易面臨各類風險，受到干擾或者攻擊。如果系統受到攻擊，則將會產生“多米諾骨牌”效應，由點到面影響供應鏈的功能與結構，這稱為供應鏈網絡脆性[1]。目前對供應鏈的研究大部分是基于靜態的供應鏈網絡結構來優化其網絡流程，將供應鏈彼此之間看成是孤立網絡，不與其他網絡有任何關聯，未從其網絡拓撲結構、演化機制等方面進行深入探討。

在相互交融性網絡中，節點企業的失效往往會導致其他關聯性網絡中節點企業的崩塌，甚至可能會造成整個網絡的斷裂，導致災難的發生。例如美國西北部的大停電事故導致的整個關聯性的電網的級聯崩塌，更為嚴重的是，各類重要的基礎設施也會因此受到牽連，如食物的供應，燃料、電力的傳送等。研究發現，某些類型的相互關聯性網絡比那些非關聯性網絡更容易受到風險的影響，其中的節點更容易斷裂。隨著現代技術的不斷更迭，使得各類基礎設施之間越來越緊密關聯，因此理解相互關聯性供應鏈網絡的魯棒性，掌控其風險的發生成為基礎設施設立的一大挑戰。

1 供應鏈風險及靜態風險測度

ISO 31000標準將風險定義為：某些目標上發生的不確定性影響。通常通過某一事件發生的概率來衡量。風險的發生不僅可以帶來壞的影響，對事物造成破壞，也有可能產生積極的影響，例如給某些炒股的人帶來增加財富的機會。從供應鏈的風險分類來看，可以將供應鏈風險分為靜態和動態兩大類，其中靜態風險又可以分為企業外部風險，企業內部風險、企業之間的風險，動態風險主要是考慮節點企業斷裂的級聯效應[2]。如圖1所示：

從靜態方面看，大部分學者主要將供應鏈看成是單個孤立的網絡，其物質的交換僅發生在單條鏈上。目前國內外對靜態供應鏈風險的測度方法主要有均值方差法、風險價值、條件風險價值這三類[3-4]，具體如表1，研究方法主要側重風險與價值收益。

2 動態供應鏈風險測度

從動態方面看，隨著經濟一體化，供應鏈這一類復雜網絡變得日益聯系緊密，互相依賴、互相關聯，一旦受到攻擊，供應鏈企業之間的這種關聯性的關系不僅會導致上游企業的惡劣狀況迅速傳染至下游，引起嚴重的供應斷裂，甚至對其他網絡層企業產生嚴重的負面影響。為此，必須從以下兩個方面考慮：

（1）正確評估和刻畫網絡結構對風險擴散和供應鏈健康的影響，評估重要節點及其節點能力；

（2）確定關聯層網絡的可視性對降低和緩解級聯風險的影響，以對網絡進行優化[5]。

經典SIR模型可以很好地刻畫風險在供應鏈網絡中的傳播，將網絡中的企業風險分成三種狀態：易感染狀態（S），感染狀態（I），恢復狀態（R）。一個易感染風險企業若與另一個感染的企業相互聯系，自身可能會以某一概率被感染。一旦節點企業因風險發生導致崩潰時，可能會引起消費者不會購買或者供應商供應乏力，如果這種風險不能夠得到有效解決，將來很可能會以某種概率恢復到以前的易感染風險狀態，再次給供應鏈網絡帶來風險，如此循環，如圖2所示（紅色節點表示初始被感染節點）。

2003年9月28日意大利的停電事故給整個意大利帶來了十分嚴重的影響，由于各個網絡互相連通，大部分電站的停止運行直接導致了與各電網站點關聯的因特網上各節點的失效，且進一步導致了各個電站節點、因特網節點的級聯失效。圖3顯示了意大利不同地理位置兩種真實網絡及其關聯性。

圖3中，黃色區域上的節點表示意大利某地區的電網節點，每個因特網服務器與地理位置最近的電網相連。圖3-a表示電網中某一個節點（紅色節點）移除時，導致因特網中與該電網節點相關聯的節點失效，從而從整個因特網中移除。在圖3-b中，與因特網中紅色節點相連的其他節點由于紅色節點的失效而引發級聯效應，全部失效，以此導致電網中與互聯網相關聯的節點（圖中綠色節點）也全部失效。圖3-c中紅色電網節點失效后，與其相關聯的因特網節點也全部失效，這樣整個網絡就發生了坍塌，造成的損失不言而喻。

在相互關聯性網絡中，節點之間具有很強的連通性，Sergry等[6]利用滲透理論逐步移除隨機網絡中1-p比例的節點直至網絡結構穩定，來研究兩個相互關聯性網絡時發現，在該過程中導致兩個網絡相互滲透時存在一個臨界閾值P，且這個閾值明顯大于同等條件下的單層網絡閾值。在單層網絡中，對于度分布比較大時，閾值較小，相反，在相互關聯性網絡中，度分布較大卻對應著更大的閾值，這是因為，在網絡中，度大的節點可以依賴于度較小的節點，而當級聯效應發生時，在單層網絡中起主導作用的中心（Hub）節點反而會顯得比較脆弱。對于度比較小，度分布較大的，且容易斷裂的節點，在單層網絡中受到攻擊而斷裂時，產生的后果則明顯要小于相互關聯性網絡。

從復雜網絡的角度看，供應鏈網絡具有小世界網絡特征。設計彈性供應鏈網絡，不僅要考慮節點的重要性、效率、負載、能力以及網絡在發生級聯效應后的恢復性。

（1）節點重要性。目前復雜網絡領域的學者對節點的重要性的評估研究十分廣泛，已有多種方法。主要從三個方面對節點重要性進行排序：基于網絡結構的節點重要性排序方法；基于隨機游走的節點重要性排序；基于傳播動力學的節點重要性排序[7]。

其中最直觀的就是以節點的連接度作為節點度重要性的評價指標，度越大，節點越重要。其他的比如利用重要性評價矩陣，H指數，K-核分解法，介數法、節點刪除法，等等。

（2）節點效率。供應鏈網絡具有較小的平均路徑長度和較高的集聚系數。平均路徑長度是指在網絡中，連接兩節點的最短路所包含的邊的數目，并對所有節點的距離求平均，用LN表示。

3 結束語

供應鏈網絡是具有較短的平均路徑長度和較大集聚系數的一類復雜適應性網絡，面對其復雜且不穩定的上下游環境，供應鏈網絡一直處于各類風險之中。一旦網絡的某個關鍵節點受到攻擊，整個網絡將會發生級聯效應而崩塌。本文總結了靜態刻畫供應鏈網絡風險的方法，根據意大利電網與因特網的真實案例，提出相互關聯性供應鏈網絡中導致級聯效應的幾個關鍵因素，對關鍵節點進行保護，有利于設計彈性供應鏈網絡，增強網絡抵御風險的能力。

參考文獻：

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