基于L-V模型的智能制造物流信息化平臺推廣機制研究

王文娣 （大連東軟信息學院 信息與商務管理學院，遼寧 大連 116023）

0 引 言

近年來，以互聯網、云計算和大數據技術為代表的新興信息技術與先進制造技術不斷深度融合，大力推動了智能制造的發展。在推進智能制造的過程中，“互聯互通”是實現智能制造的核心部分，也就是要做到從原材料開始直到產品最終交付客戶的整個過程的智能化，可以說物流信息化平臺是實現智能制造的核心與關鍵[1]。物流信息化平臺是聯通智能制造各環節的載體，是自動化或智能化物流裝備、信息技術與生產工藝、制造技術及裝備的緊密結合，實現了物料在生產工序間的快速流轉，支持智能制造系統的高效運行[2]。

現階段，物流基礎建設、物流資源布局、物流作業管理等條件與達成智能制造互聯互通的目標存在較大差距，其中很重要的原因是缺乏統一的智能制造物流信息化平臺，使得在推進智能制造的過程中，供應鏈上下游之間存在信息滯后、信息不對稱、信息不真實等問題，信息供給和信息需求不能直接、精準地匹配，造成無效、低效的作業和資源浪費。因此，越來越多的制造企業正在或準備開展物流信息化平臺的建設項目。

需要指出的是，智能制造物流信息化平臺作為一項創新應用，本身需要耗費企業一定的運營成本，對信息基礎也有相應的要求，也會面臨引入失敗的風險，尤其是中小制造企業尚處“散兵游勇”階段，粗放式經營更是大大減弱了企業迎接新變化的能力，總之，會有部分制造企業對于物流信息化平臺的使用持消極等待的態度。因此，本文研究智能制造物流信息化平臺推廣機制，旨在為智能制造物流信息化平臺的生產、擴散及應用進行規劃指導，從而助力制造業轉型升級。

1 文獻綜述

智能制造物流信息化平臺的推廣實則是一種創新技術擴散演化的行為，因此可以借助創新技術擴散演化的相關模型展開研究。目前對于創新技術擴散演化模型的研究，主要集中在不同視域下擴散演化模型的引入、構建及仿真，例如基于宏觀擴散視角考慮政策、媒介等因素構建擴散演化模型，基于微觀擴散視角考慮企業創新選擇等因素引入仿真模型。其中，Lotka-Volterra模型是基于生態學理論的研究種間協同演化的經典模型，由于可以更好地描繪出競爭機制的擴散演化過程，而被引入經濟學領域并廣泛使用。例如，陸小成等運用L-V模型研究了集群企業之間的競爭關系，認為該類企業的競爭演化策略應以正確的并購戰略為導向，關注企業的博弈均衡問題[3]。曹霞等運用L-V模型和演化博弈的方法研究了利益相關者行為對于綠色技術創新擴散的演化影響，提出不同利益相關者采用不同手段會給綠色創新技術帶來不同程度的影響，把握手段和掌握力度均很重要[4]。綜上所述，本文從生態學的視角，運用L-V種間競爭模型來分析智能制造物流信息化平臺的擴散演化路徑。

2 智能制造物流信息化平臺運作機理

智能制造物流信息化平臺是基于對物聯網的廣泛應用，通過對信息數據的采集、處理、管理等一系列活動，打通物流數據交互通道，從而實現作業智能化、管理智慧化和運營平臺化的目標。智能制造物流信息化平臺具有智慧決策、智能運行、高效管控等特點，能夠破解信息滯后、不對稱、不真實等問題，使得物流服務質量可監控、可審核、可追溯，從而實現供應鏈多個主體之間的協作信任與一致行動。

根據利益相關者理論[5]，將智能制造物流信息化平臺利益相關者定義為受到平臺使用的影響同時又對平臺使用產生一定影響的主體，那么，平臺使用涉及到的利益相關者主要為供應鏈運營主體，該主體包括供應鏈上中下游企業，利用智能制造物流信息化平臺可以追溯生產和運輸過程，下游企業可以及時了解上游企業的生產進度，提升供應鏈信任關系，從整體上提高供應鏈一體化的運營效率。但是智能制造物流信息化平臺本身需要耗費企業一定的運營成本，對信息基礎也有相應的要求，這使得供應鏈上的一些企業不愿意加入。

根據生態學理論[6]，自然界物種之間、生物內部之間、物種與自然之間相互競爭，種群不斷發展演變，最終形成“適者生存，不適者淘汰”的擴散演化規律。同樣，智能制造物流信息化平臺作為一種創新應用進入智能制造領域，也會面臨成功或失敗的結局。利益相關者的任何一方都可以選擇使用或不使用，隨著時間的推移形成積極采納和消極等待兩個類型的群體，不同的選擇行為會對智能制造物流信息化平臺起到正向推動作用或反向拉動作用，從而影響信息共享平臺的推廣使用效果，因此有必要分析利益相關者的不同選擇對平臺推廣的影響機理。

3 Lotka-Volterra種間競爭模型

Lotka-Volterra種間競爭模型（以下簡稱L-V模型），是logistic模型（阻滯增長模型）的延伸，L-V模型早期應用于生態系統中種群競爭關系的研究，隨后被引入經濟領域，學者認為典型的L-V模型描述了一個蘊含競爭機制的擴散過程，適用于研究企業間的競爭關系。

假設有兩個互相競爭的種群1和種群2，現設定如下參數。

T1、T2：分別為兩個種群的數量；

K1、K2：分別為兩個種群的環境容納量；

r1、r2：分別為兩個種群單獨存在時的增長率；

α表示種群2對種群1的競爭系數，β表示種群1對種群2的競爭系數。

那么，隨著時間t變化，兩個種群生存演化情況如公式（1）和（2）所示。

上述公式表明，一個種群的生存空間不僅受自身因素影響，還受其競爭種群的影響。其中，1/K1表示種群1中每個個體對自身種群增長的抑制作用；α/K1表示種群2中每個個體對種群1的影響。同理，1/K2表示種群2中每個個體對自身種群增長的抑制作用，β/K2表示種群1中每個個體對種群2的影響。那么：

當種群1可以抑制種群2時，可以認為種群1對種群2的影響>種群1對自身的影響，即β/K2>1/K1，整理得K1>K2/β；

當種群1不能抑制種群2時，可以認為種群1對種群2的影響<種群1對自身的影響，即β/K2<1/K1，整理得K1

同理有，

當種群2可以抑制種群1時，K2>K1/α；

當種群2不能抑制種群1時，K2

4 智能制造物流信息化平臺推廣機制

4.1 演化路徑分析

現定義種群1為積極型企業（積極采納智能制造物流信息化平臺），種群2為消極型企業（消極觀望智能制造物流信息化平臺），對于智能制造物流信息化平臺的使用問題，兩個群體會在競爭關系中擴散演化。為分析智能制造物流信息化平臺的擴散演化路徑，根據L-V模型，需要求解系統演化平衡點，即積極型和消極型企業的數量都不再發生變化，令，則

此時該系統中存在四個平衡點，分別為A（0，0），B（K1，0），C（0，K2），。此時，對智能制造物流信息化平臺而言，存在兩條平衡線表示積極型和消極型企業的數量。

第一，如圖1所示，當K1>K2/β、K2

圖1 積極型勝出

第二，如圖2所示，當K1K1/α，在兩條平衡線之間的區域內，積極型企業無法繼續增長，消極型企業可以繼續增長，最后達到市場的最大容納量，積極型企業退出市場。這種情況說明智能制造物流信息化平臺無法滿足使用者預期效果、效益不顯著，政府部門沒有調控智能制造物流信息化平臺的使用。為了達到此種結果，應當放大α、同時縮小β，即消極型企業對于積極型企業的競爭系數越大越好，積極型企業對于消極型企業的競爭系數越小越好。

圖2 消極型勝出

第三，如圖3所示，當K1

圖3 積極型和消極型共存，達到平衡

第四，如圖4所示，當K1>K2/β、K2>K1/α，積極型企業和消極型企業相交于E’點，兩條平衡線之間，在由E’、K1、K2/β組成的三角區域中，消極型企業無法增長，積極型企業繼續增長；在由E’、K2、K1/α組成的三角區域中，積極型企業無法增長，消極型企業繼續增長，因此二者無法達到穩定平衡的狀態。這種情況說明使用智能制造物流信息化平臺的效果一般，政府部門的調控力度一般。為了達到此種結果，應當同時縮小α和β。即消極型企業對積極型企業的競爭系數越小越好，積極型企業對于消極型企業的競爭系數也越小越好。

圖4 積極型和消極型都繼續增長

4.2 推廣機制分析

從上述演化路徑分析可以看到，智能制造物流信息化平臺在市場的應用中會存在三種結果，即完全擴散（供應鏈上所有企業均使用智能制造物流信息化平臺）、半擴散（供應鏈上使用和不使用智能制造物流信息化平臺的企業共存）以及消亡（供應鏈上沒有企業使用智能制造物流信息化平臺）。

從實際應用的角度分析，平臺“半擴散”這種結果是最有可能出現的，且從穩定性角度來看，相交于平衡點E的“半擴散”狀態是智能制造物流信息化平臺最理想的擴散演化效果，積極型企業和消極型企業共存于市場中，且在平衡點E達到各自容量的最大值。此時，K1

4.2.1 正向推力政策

政策支持方面。使用智能制造物流信息化平臺的供應鏈運營主體、企業可以享受“貸款額度高、貸款利率低”等政策，一方面可以降低企業貸款成本，另一方面能在一定程度上緩解企業的融資問題。資金補貼方面，使用智能制造物流信息化平臺的供應鏈運營主體可以享受政府的補貼。一方面，政府補貼可以補償企業使用平臺產生的運營成本，另一方面，政府補貼可以在一定程度上緩解企業的融資問題。稅收優惠方面。使用智能制造物流信息化平臺的供應鏈運營主體可以享受企業所得稅“減稅、稅前扣除、低稅率”等政策。同時，應完善有關企業人力資本方面的稅收優惠政策，可以通過降低個人所得稅優惠門檻等方式，加大對創新人才的稅收優惠力度，提高個人的創新積極性。創新獎勵方面，鼓勵供應鏈運營主體加入智能制造物流信息化平臺，進行綠色創新技術研發，給予新技術的發明單位或個人一定的獎金，對獎勵條件、金額、方式等進行詳細規定，確保創新獎勵制度能夠有效實施。

4.2.2 反向拉力政策

懲罰機制方面。通過智能制造物流信息化平臺篩選無效、低效的作業以及數據造假等虛假運營行為，針對相應企業減少或直接取消以上政策與資金方面的支持力度，情節嚴重的給予罰款處理，從而提高使用信息共享平臺的門檻，保證智能制造供應鏈的運行質量。監督機制方面，定期公布智能制造物流信息化平臺運作效果，形成政企雙向有效反饋，對于違規、違法的供應鏈運營主體，政府可以降低對這些企業的政策資金扶持力度。

5 結 語

智能制造物流信息化平臺是實現智能制造的核心與關鍵，但作為一項創新應用，也可能面臨引入失敗的結局。本文首先對平臺的運作機理進行了分析，其次根據演化的仿生學研究引入Lotka-Volterra模型分析平臺的擴散演化路徑，最后基于平臺最優的擴散演化狀態設計合理的平臺推廣機制。

結果表明：隨著時間的推移，智能制造物流信息化平臺存在“完全擴散、半擴散、消亡”三種結局；“半擴散”為信息共享平臺的最優擴散演化狀態，積極型企業對于消極型企業的競爭系數越大越好，消極型企業對于積極型企業的競爭系數也越大越好，兩個類型的企業在平衡點處實現二者各自容量的最大值；為達到最優擴散演化狀態，政府需要雙向干預，一方面通過“政策支持、資金補貼、稅收優惠、創新獎勵”等措施積極推廣智能制造物流信息化平臺的使用，達到“正向推力”的政策效果，另一方面通過“懲罰機制、監督機制”措施提升使用信息共享平臺的門檻，達到“反向拉力”的政策效果，二者相互影響、共同作用。未來，可以結合演化博弈模型進一步分析利益相關者之間的利益關系。