基于熵的供應(yīng)鏈系統(tǒng)的自組織性與混沌性分析

摘要：文章以熵為切入點(diǎn)，熵變?yōu)闇y度，分析了供應(yīng)鏈系統(tǒng)的自組織性與混沌性。指出降低供應(yīng)系統(tǒng)正熵值，增加有序性，使整個系統(tǒng)達(dá)到可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)是供應(yīng)鏈的競爭力所在。

關(guān)鍵詞：熵：供應(yīng)鏈系統(tǒng)：自組織性：混沌性：可持續(xù)性

一、熵概述

熵(Entropy)一詞是在1865年由德國物理學(xué)家克勞修斯(K.Clausis)創(chuàng)立。他是在《熱之唯動說》一書中為了將熱力學(xué)第二定律格式化而引入這個概念的?？藙谛匏箤氐亩x是dS=dQ/TodS為微小過程中系統(tǒng)的熵變，r為某個系統(tǒng)，dQr為微小過程中系統(tǒng)吸收的熱量，T為微小可逆過程中的該系統(tǒng)的溫度。用熵表示的熱力學(xué)第二定律常寫成ds≥dQ/T的形式。熱力學(xué)第二定律指出：熱量不能自動地--從低溫?zé)嵩磦鞯礁邷責(zé)嵩炊灰鹌渌淖兓f明了自然界的實(shí)際過程是按一定的方向進(jìn)行的，相反方向的過程不能自動發(fā)生；或者說，如果可以發(fā)生，則必然引起其它后果。它所揭示的客觀規(guī)律向人們指出了實(shí)際宏觀過程進(jìn)行的條件和方向。即有序——無序，無序——有序。有序到無序，能量轉(zhuǎn)化過程可逆；無序到有序，能量轉(zhuǎn)化過程不可逆，一部分能量不作有用功，以轉(zhuǎn)化“成本”的形式支出，熵是對這種能量不可用程度的量度。在與外界無熱量交換的封閉系統(tǒng)中只存在系統(tǒng)熵，以d_eS表示，它是由內(nèi)部不可逆過程引起的熵變，因此恒為正。對于開放系統(tǒng)，除了系統(tǒng)熵之外還有與外界交換能量和物質(zhì)引起的熵流，以d_eS表示。由于與外界交換熱量的不確定性。因此d_eS可為正、可為負(fù)、可為零。因此開放系統(tǒng)總熵變?yōu)椋篸S=d_eS+d_iS。伴隨開放系統(tǒng)物質(zhì)與能量交換的同時還存在信息的交換。1948年，維納(N.Wiener)和申農(nóng)(C.E.Shannon)創(chuàng)立了信息論，申農(nóng)把通信過程中信息源的信號的不確定性稱為信息熵并將其量化為對某種事物做出完全判斷所缺少的信息量。申農(nóng)給出的信息熵的公式為H=-k∑P_ilogP_ioH表示信息熵，常數(shù)k僅等于度量單位的選擇，P_i表示一個系統(tǒng)處在向量空間中的第i個元的概率。信息熵是利用概率理論衡量信息不確定性的一種測度，它表明數(shù)據(jù)分布越分散，其不確定性也越大。信息的獲得意味著各種可能性的概率分布的集中。

二、供應(yīng)鏈系統(tǒng)的自組織性分析

供應(yīng)鏈(Supply Chain，簡稱SC)的概念在20世紀(jì)80年代末由美國管理學(xué)者提出。早期的觀點(diǎn)認(rèn)為供應(yīng)鏈?zhǔn)侵圃炱髽I(yè)中的一個內(nèi)部過程。如供應(yīng)鏈管理是對從原材料到最終產(chǎn)品全部過程進(jìn)行計(jì)劃和控制的集成化方法(Jones，1985)。后期的供應(yīng)鏈概念注重了企業(yè)之間的聯(lián)系，認(rèn)為供應(yīng)鏈?zhǔn)峭ㄟ^原材料流、產(chǎn)品流和信息流連接成的包括供應(yīng)商、物流服務(wù)商、生產(chǎn)商、分銷商和零售商的一系列經(jīng)濟(jì)實(shí)體(Kopezak，1997)。最近，學(xué)者們更加注重供應(yīng)鏈的系統(tǒng)性。運(yùn)用系統(tǒng)論分析解決供應(yīng)鏈問題。如馬士華等認(rèn)為，供應(yīng)鏈?zhǔn)菄@核心企業(yè)，通過對信息流、物流、資金流的控制。從采購原材料開始。制成中間產(chǎn)品，最后由銷售網(wǎng)絡(luò)把產(chǎn)品送到消費(fèi)者手中的將供應(yīng)商、制造商、分銷商、零售商直到最終用戶連成一個整體的系統(tǒng)性功能網(wǎng)鏈結(jié)構(gòu)模式。系統(tǒng)科學(xué)是從事物的部分與整體，局部與全局以及層次關(guān)系的角度來研究客觀世界的(錢學(xué)森，2001)，組成系統(tǒng)的各部分之間的影響和作用是通過物質(zhì)流、能量流和信息流的傳輸來實(shí)現(xiàn)的，這恰恰反映了現(xiàn)代供應(yīng)鏈的特性。正如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是受系統(tǒng)內(nèi)外部環(huán)境影響的，由供應(yīng)鏈的定義的演變過程可知，供應(yīng)鏈系統(tǒng)是隨環(huán)境變化而改變的，從注重內(nèi)部過程的機(jī)械系統(tǒng)到注重外部環(huán)境的有機(jī)系統(tǒng)，使供應(yīng)鏈能夠像生物那樣適應(yīng)外界的變化。然而，生物對環(huán)境的適應(yīng)能力是有限的，有機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代全球化競爭環(huán)境?，F(xiàn)在是供應(yīng)鏈從有機(jī)系統(tǒng)向自組織系統(tǒng)發(fā)展的時候了，即，供應(yīng)鏈系統(tǒng)能夠根據(jù)外界的變化進(jìn)行重組，系統(tǒng)內(nèi)部具有自發(fā)地由無序向有序轉(zhuǎn)化的能力。供應(yīng)鏈?zhǔn)瞧髽I(yè)在特定環(huán)境下為增加企業(yè)適應(yīng)性而采取的戰(zhàn)略措施，供應(yīng)鏈的自組織性體現(xiàn)了其適應(yīng)環(huán)境的能力，其主要表現(xiàn)在以下方面。

1 供應(yīng)鏈系統(tǒng)的開放性。供應(yīng)鏈?zhǔn)且粋€開放系統(tǒng)，同外界存在物質(zhì)和能量的交換。一方面，作為一個完整的系統(tǒng)供應(yīng)鏈必須從外部輸入各種有形的或無形的要素，因而供應(yīng)鏈的存在和發(fā)展必然受外部的顧客、技術(shù)、競爭者、行業(yè)乃至經(jīng)濟(jì)社會環(huán)境的制約；另一方面，經(jīng)過供應(yīng)鏈系統(tǒng)的運(yùn)行，產(chǎn)生新的物質(zhì)與能量輸出給外部并使產(chǎn)出大于投入。開放性表明。供應(yīng)鏈系統(tǒng)既有對環(huán)境適應(yīng)性的一面，又有能動地影響和改造環(huán)境的一面。因此將供應(yīng)鏈系統(tǒng)的總熵變表示為dS=d_eS+d_iS。供應(yīng)鏈本身在物質(zhì)生產(chǎn)與物質(zhì)消費(fèi)過程中不斷地釋放能量。造成系統(tǒng)熵值的增加；同時，在與外界進(jìn)行物質(zhì)與信息交換。能量代謝，技術(shù)更新的過程中，引入負(fù)熵流。開放性是供應(yīng)鏈具有自組織性的前提條件，只有保持供應(yīng)鏈系統(tǒng)的開放性，使外界成為促進(jìn)系統(tǒng)內(nèi)部協(xié)調(diào)發(fā)展的力量；同時，改變系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，降低系統(tǒng)內(nèi)部的正熵流，增大內(nèi)外系統(tǒng)的勢能差，才能使系統(tǒng)能夠從無序向有序方向發(fā)展。

2 供應(yīng)鏈系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性。供應(yīng)鏈系統(tǒng)只存在相對的穩(wěn)定性。首先，供應(yīng)鏈?zhǔn)且粋€具有多樣性的系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)部存在各種不同要素的集成，如不同功能的節(jié)點(diǎn)企業(yè)，每一節(jié)點(diǎn)企業(yè)又包括人員、設(shè)備、原材料、資金、技術(shù)、信息等，這些要素之間存在著動態(tài)非線性關(guān)系，這就決定了供應(yīng)鏈系統(tǒng)必定存在漲落機(jī)制和具有自組織特性。同時。市場的多變性、不確定性及不可預(yù)測性也使得供應(yīng)鏈表現(xiàn)出隨時間不斷變化的動態(tài)行為模式。有供應(yīng)商、制造商、分銷商及零售商退出供應(yīng)鏈，也有新的供應(yīng)商、制造商、分銷商及零售商加入進(jìn)來形成新的供應(yīng)鏈。隨著供應(yīng)鏈系統(tǒng)的優(yōu)化，使系統(tǒng)熵(d_eS)減小；或者將會不斷地有節(jié)點(diǎn)企業(yè)加入供應(yīng)鏈注入負(fù)熵流(d_eS<0)。這樣，內(nèi)在的推動力輔之外在的拉動力，系統(tǒng)的總熵變?yōu)樨?fù)，這時供應(yīng)鏈系統(tǒng)處于生長階段，有序度增加，從一種有序走向更高的有序，從而供應(yīng)鏈的自組織性得以發(fā)揮。但是，在相反的情況下，供應(yīng)鏈運(yùn)轉(zhuǎn)不暢，效率下降，外部環(huán)境也會注入消極因素，系統(tǒng)正熵流增大(dS>0)，這說明在錯誤的管理決策和管理行為下，系統(tǒng)的自組織作用遭到破壞。盡管供應(yīng)鏈處在不斷的發(fā)展變化過程中，但是，這種變化是持續(xù)的微調(diào)及間斷的裂變，供應(yīng)鏈存在的必要性及其功能的發(fā)揮客觀上要求它具有相對的穩(wěn)定性。供應(yīng)鏈成員的相對穩(wěn)定性有助于信任與信用機(jī)制的建立，降低獲取信息的成本；供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)的相對穩(wěn)定保證物流的平滑運(yùn)行，相對的穩(wěn)定性為供應(yīng)鏈進(jìn)一步發(fā)展奠定了條件。

3 供應(yīng)鏈系統(tǒng)的共贏性。供應(yīng)鏈及供應(yīng)鏈管理的目的是要達(dá)到整個供應(yīng)鏈系統(tǒng)的理論最優(yōu)或?qū)嵺`上的次優(yōu)，即獲得1+1>2的系統(tǒng)整體性優(yōu)勢。雖然供應(yīng)鏈系統(tǒng)是由若干子系統(tǒng)組成且通常存在核心企業(yè)，但是每個節(jié)點(diǎn)企業(yè)無論大小都擁有獨(dú)特的優(yōu)勢，并不存在控制與被控制的關(guān)系，每一個經(jīng)濟(jì)主體都從事產(chǎn)品制造和提供過程所必須的一部分活動，在相互支持、配合和協(xié)調(diào)中實(shí)現(xiàn)整體利益最大化，使每一個參與者從中獲益。供應(yīng)鏈的協(xié)同發(fā)展，需要供應(yīng)商、制造商、分銷商、零售商制定協(xié)同一致的契約、計(jì)劃、管理和控制機(jī)制，通過供應(yīng)鏈的組織結(jié)構(gòu)和管理優(yōu)勢增強(qiáng)企業(yè)的適應(yīng)能力，降低不確定因素，實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)，提高顧客服務(wù)水平。信息共享是供應(yīng)鏈實(shí)行整體運(yùn)作的基本前提。供應(yīng)鏈的運(yùn)作不但是物料的投人與產(chǎn)出過程同時也是一個不斷消耗信息并產(chǎn)生信息的過程(如圖2所示)。有效的信息不但有利于準(zhǔn)確地制定計(jì)劃，而且將計(jì)劃作為信息的載體指導(dǎo)有形產(chǎn)品的生產(chǎn)，降低了生產(chǎn)過程的不確定性，提高了生產(chǎn)效率。信息是事物肯定程度的量度，熵增等于信息的減少，信息與負(fù)熵等效。在整個供應(yīng)鏈內(nèi)部實(shí)行信息共享，能夠統(tǒng)一規(guī)劃供應(yīng)鏈的資源，消除不必要的浪費(fèi)，無形中增加了供應(yīng)鏈系統(tǒng)內(nèi)部能量轉(zhuǎn)化過程的可逆

三、供應(yīng)鏈系統(tǒng)的混沌性分析

混沌普遍存在于經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中，導(dǎo)致混沌行為的機(jī)制是共振間的非線性藕合相互作用，以及當(dāng)藕合超過確定的臨界值時共振域間的重疊。供應(yīng)鏈?zhǔn)欠蔷€性系統(tǒng)模式，供應(yīng)鏈的集成不是簡單的企業(yè)兼并式集團(tuán)化，而是一種松散的藕合集成。在這種弱藕合的系統(tǒng)中，具備導(dǎo)致供應(yīng)鏈系統(tǒng)呈現(xiàn)混沌狀態(tài)的一些特性。

1 供應(yīng)鏈系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性。雖然被稱之為供應(yīng)鏈，但是供應(yīng)鏈多為網(wǎng)狀的復(fù)合結(jié)構(gòu)，很少呈現(xiàn)為直線的鏈狀或串行結(jié)構(gòu)。在這個網(wǎng)絡(luò)中存在著兩種結(jié)構(gòu)維度：橫向的以及縱向結(jié)構(gòu)。橫向結(jié)構(gòu)指的是供應(yīng)鏈中存在大量層級，其中有些也許是冗長的，而有些也許是較短的。縱向的結(jié)構(gòu)是指在每級層內(nèi)有多階的供應(yīng)商、制造商、分銷商以及零售商。在這個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，物流、資金流、信息流都是有向流動的，即從一個節(jié)點(diǎn)流向另一個節(jié)點(diǎn)。而這種輸入點(diǎn)或輸出點(diǎn)不僅存在供應(yīng)鏈的兩端，而且也存在于供應(yīng)鏈系統(tǒng)的中間，即從系統(tǒng)論的角度出發(fā)，它足一個在大系統(tǒng)內(nèi)包含著多個子系統(tǒng)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。此外，交錯在網(wǎng)絡(luò)的各個節(jié)點(diǎn)上的企業(yè)的地理分布、成員類型、運(yùn)作模式、業(yè)務(wù)口標(biāo)等存在差異化，使供應(yīng)鏈的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。不同的供應(yīng)鏈并非平行排列的，而是存在相互交叉的關(guān)系，同一個企業(yè)往往在不同的供應(yīng)鏈中扮演著不同的角色。隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，供應(yīng)鏈的分銷渠道呈多樣化，多渠道供應(yīng)鏈不但增加了供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性而且增強(qiáng)了，供應(yīng)鏈管理的難度。

2 供應(yīng)鏈節(jié)點(diǎn)企業(yè)利益的非協(xié)同性。供應(yīng)鏈的組成是基于共贏的戰(zhàn)略目標(biāo)，但是供應(yīng)鏈?zhǔn)怯刹煌嬷黧w所構(gòu)成的合作型系統(tǒng)，因此每一節(jié)點(diǎn)都有自己的目標(biāo)、決策控制權(quán)、能源及信息，需要根據(jù)各自的局部利益進(jìn)行優(yōu)化決策，在供應(yīng)鏈成員追求利潤最大化的同時，往往與供應(yīng)鏈整體最優(yōu)相沖突。如果各企業(yè)更注重各自的子系統(tǒng)的規(guī)劃，忽略其在供應(yīng)鏈系統(tǒng)中的定位，那么供應(yīng)鏈系統(tǒng)無序度增強(qiáng)，漸進(jìn)地呈現(xiàn)出混沌狀態(tài)?；煦缦到y(tǒng)輸入端的細(xì)微差異，能夠通過分岔，鎖定而放大，為系統(tǒng)輸出端的巨大差別，導(dǎo)致長鞭效應(yīng)。如果各子系統(tǒng)長期追求自身利益最大化，必然使其中的某個子系統(tǒng)在多方的競爭中處于最薄弱的環(huán)節(jié)導(dǎo)致子系統(tǒng)的崩潰，子系統(tǒng)崩潰產(chǎn)生的木桶效應(yīng)造成供應(yīng)鏈脫節(jié)進(jìn)而導(dǎo)致供應(yīng)鏈系統(tǒng)崩潰，整個系統(tǒng)熵值達(dá)到無窮，此時供應(yīng)鏈成為混沌系統(tǒng)。

3 供應(yīng)鏈運(yùn)作的不確定性。供應(yīng)鏈?zhǔn)请S時間、空間、內(nèi)部環(huán)境、外部環(huán)境不斷變化的。供應(yīng)鏈管

四、發(fā)揮自組織性。降低混沌性。構(gòu)建可持續(xù)供應(yīng)鏈

供應(yīng)鏈系統(tǒng)是具有自組織性與混沌性矛盾的統(tǒng)一體。自組織性使供應(yīng)鏈系統(tǒng)內(nèi)部的負(fù)熵流減弱同時對系統(tǒng)外部施加良性影響，產(chǎn)生“內(nèi)部，外部經(jīng)濟(jì)”的雙贏效果，因此是以有序?yàn)榉较虻模夯煦缧允构?yīng)鏈向系統(tǒng)內(nèi)外注入正熵流，使之朝向無序狀態(tài)發(fā)展。如何優(yōu)化協(xié)調(diào)從而使供應(yīng)鏈的自組織性占優(yōu)是企業(yè)界與學(xué)術(shù)界關(guān)注的問題。傳統(tǒng)供應(yīng)鏈管理目標(biāo)單一，注重追求核心企業(yè)的經(jīng)濟(jì)績效，缺乏對資源和環(huán)境問題的關(guān)注，其實(shí)現(xiàn)過程往往造成資源的過度消耗和環(huán)境污染等問題，從而面臨著來自各個方面的多重壓力而缺乏進(jìn)一步發(fā)展的動力。越來越多的企業(yè)已經(jīng)充分認(rèn)識到。企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展能力與環(huán)境、社會的關(guān)系密不可分。企業(yè)承擔(dān)起必要的社會責(zé)任是為自己贏得未來更大主動的必要手段。人類可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在現(xiàn)代企業(yè)管理中的體現(xiàn)要求供應(yīng)鏈具有可持續(xù)性。在運(yùn)作過程中綜合考慮資源，環(huán)境和企業(yè)發(fā)展三者之間的關(guān)系，力求達(dá)到社會效益與經(jīng)濟(jì)效益雙贏。供應(yīng)鏈系統(tǒng)并非一成不變的，它也有自己的生命周期，只有充分發(fā)揮其自組織性，保持系統(tǒng)的開放性、多樣性、共贏性、提升其有序度，促進(jìn)其生長，盡量延長其成熟階段并形成一種可持續(xù)性發(fā)展結(jié)構(gòu)，才能使整個系統(tǒng)達(dá)到和諧的效果。而不是趨向于混沌。