基于復雜網絡的供應鏈網絡演化研究綜述

楊 麗，劉春燕，李 弘

（內蒙古工業大學 經濟管理學院，內蒙古 呼和浩特 010051）

0 引言

隨著全球化的快速發展，相較于傳統的供應鏈，如今的供應鏈已經演變成由多種不同類型的企業和多種合作關系構成的供應鏈網絡。該網絡內部與外界進行著物質交換和信息交流，網絡中不斷有新企業加入、舊企業退出這種動態演變，新舊節點的加入和退出會改變節點企業原有的上下游相對位置以及原有的合作關系。供應鏈網絡中各企業之間以及與外部環境相互作用會使得網絡結構隨著時間進行演化，網絡系統會自發的從無序走向有序。故此，供應鏈網絡具有動態性、多樣性、自組織性等特點。

Choi，等[1]發現供應鏈網絡具有自組織、自適應特性，提出可以從復雜網絡理論的角度研究供應鏈網絡。Surana，等[2]認為網絡中節點企業數量龐大，且不斷增加，網絡受到節點內部相互競爭以及市場不確定的影響，呈現出多樣性和復雜性。供應鏈網絡演化研究[2-4]有助于了解供應鏈中企業間合作與競爭的內在機理與驅動因素，包括新企業加入行業的“門檻”與老企業退出行業的“閾值”，以及成為局域世界成員的“條件”等，以此分析企業內部協調機制并預測網絡行為，從宏觀角度提高網絡的魯棒性、抗風險能力以及提高網絡的整體效率。

本文就復雜網絡理論在供應鏈演化方面的研究及應用進行梳理，選取“供應鏈網絡演化”為主題詞，利用Web of Science和中國知網數據庫進行檢索，共得出685條記錄，經過篩選和剔除，共余下509篇。然后運用VOSviewer軟件系統對供應鏈網絡演化領域進行文獻計量學分析，繪制了關鍵詞頻圖，通過分析圖譜挖掘該領域的研究現狀、熱點和趨勢。

1 文獻分析

本文主要對國內外有關供應鏈網絡演化方面的研究進行梳理，分別選取了中文知網數據庫（CNKI）檢索中文文獻和Web of Science 數據庫檢索英文文獻，其中，在中國知網數據庫中，以“供應鏈網絡演化”為主題詞，從2004開始至今，檢索出115條記錄，剔除4 條會議記錄，余下111 條。在Web of Science數據庫選擇WOS 核心文集，以“evolution of supply chain networks”為主題,時間從1993 年至今，檢索到543 篇，除去社論材料余下539 篇。對篩選過后的中英文文獻記錄分別進行梳理和分析，用VOSviewer軟件繪制關鍵詞頻圖，對供應鏈網絡演化的研究進行可視化分析，通過分析發掘供應鏈網絡演化方面的研究熱點和趨向，為該領域的研究學者提供一定的參考方向。

本文對樣本文獻的關鍵詞進行了數據的統計分析，圖1為使用VOSviewer分析的中文關鍵詞頻圖，從詞頻圖可以看出關鍵詞可分為15個聚類，其中詞頻較高的是“復雜網絡”“供應鏈網絡“”演化博弈”“演化分析”及“網絡演化”等，還有“演化模型”“供應鏈”“演化”“網絡效應“”網絡結構“”ba模型”及“系統動力學”等詞頻較低的聚類。有較多的學者運用演化模型來研究供應鏈，并且通過仿真的方法模擬模型的有效性，使供應鏈網絡演化理論與實踐更加貼合。

圖1 中文關鍵詞詞頻圖（詞頻1次以上）

圖2為利用VOSviewer分析的英文文獻的關鍵詞頻圖，從詞頻圖可以看出evolution of supply chain network 主題可以分為8 個大聚類，主要圍繞“evolution”“supply chain”“model”“optimization”及“performance”“design”“networks”和“framework”等方面進行研究。

圖2 英文關鍵詞詞頻圖（詞頻6次以上）

國外相較于國內研究較早，而且從研究對象看，國外多以宏觀模型方面的創新為主，國內以在微觀方面增設條件為主。總體而言，國內外都運用復雜網絡理論對供應鏈網絡進行研究，以網絡拓撲特征與網絡建模相結合的形式，探究供應鏈網絡的演化特征，及網絡的發展機理，挖掘網絡演化過程中節點的連接規則與網絡邊權的屬性對網絡增長的影響，分析供應鏈網絡中節點企業之間的行為變化，以及影響供應鏈穩定性的風險因素。該研究方向有利于探究當前復雜供應鏈網絡的演化趨勢，并模擬不同屬性供應鏈的演化機理，對于應對供應鏈網絡風險及提高網絡的魯棒性具有重要理論價值。

2 供應鏈網絡的復雜性

文獻[2-3]提出供應鏈網絡不僅應被視為“系統”，還應被視為“復雜自適應系統”，認為供應鏈網絡由數量龐大的企業及其相互之間的關系所組成，在這樣的網絡中，企業是節點，合作關系是連邊，以制造商為核心的供應鏈網絡控制著從原材料采購到半成品加工、制造、倉儲、配送再到零售的過程中的物資流、信息流和資金流都使得供應鏈網絡呈現出多樣、復雜的特性。

Pathak，等[5]應用復雜網絡理論對供應鏈復雜性進行了研究，并且為供應鏈網絡相關的新理論提供了研究框架，建立了復雜自適應系統概念模型，該模型中的個體不斷交互學習使得系統處于演化狀態，模型可模擬供應鏈網絡中的節點企業進行物質與信息交流，使復雜網絡理論在供應鏈網絡中的應用更加具體。C Wycisk，等[6]通過研究驗證發現將供應鏈網絡稱為CAS是有效的。葉笛[7]提出可以利用復雜網絡理論深入分析供應鏈系統整體的運行規律和宏觀行為，供應鏈的網絡特征以及演化規律，為供應鏈的理論和實踐相結合提供了思路。李剛[8]通過運用復雜網絡理論作為工具,對供應鏈建模和性能分析展開研究，提出了基于增長、偏好連接和局部選擇的供應鏈演化模型。文獻[9-10]研究發現有效供應鏈具有較短的路徑長度、較高的集聚系數以及度分布呈現冪律分布狀態，證實了高效供應鏈的結構遵循“無標度網絡”。趙志剛[4]提出，目前供應鏈網絡在全球化的不斷推動下，市場結構不確定性增加，網絡結構變得更加復雜，采用復雜網絡理論建模可以揭示出供應鏈網絡的宏觀特性，并且對其演化過程進行仿真模擬，在供應鏈網絡優化設計和管理方面具有一定的價值。

以上學者的研究為運用復雜網絡理論進行供應鏈網絡研究奠定了一定的基礎和方向，后續越來越多的學者開始運用復雜網絡理論構建供應鏈網絡模型，探究供應鏈網絡的拓撲特征與演化規律以預測網絡行為。

3 網絡演化模型

3.1 復雜網絡常見演化模型

Barabasi，等[11]在小世界網絡的基礎上提出了具有增長和擇優連接機制的無標度網絡，即著名的BA網絡模型。該網絡模型中節點的度服從冪律分布，且該網絡中的大部分節點度值都很低，但存在少數度值非常高的節點，這一發現揭示了復雜網絡的無標度特性，引起了人們的廣泛關注，在經濟學、社會學、生物學及計算機科學等學科中掀起了有關復雜網絡方面的研究熱潮。

學者們基于BA模型，在初始網絡的設置[12]、節點進入網絡的時間及概率[13-14]、擇優連接的方式以及連邊的形成[15-17]、節點的退出和連邊的斷開等方面進行了改進和創新[18]。

從初始網絡到擇優連接再到節點的退出，網絡的演化過程都可以基于真實網絡的特性對基礎模型做出一定的改變，有學者彌補了BA模型初始網絡中節點數以及連邊數的不明確性以及BA模型中節點等時間間隔進入網絡的局限性；此外，有些學者在BA模型的基礎上構建了新節點的連接范圍，或者改變了擇優概率，突破了BA網絡擇優連接依據節點度值的局限性；還有部分學者使邊具有方向性或給邊賦予權重以影響網絡演化的走向，使得網絡演化規律更加貼合真實網絡。

總之，網絡演化模型可以適用能源網絡、供應鏈網絡、交通網絡以及制造系統網絡等，通過網絡演化模擬，研究其演化機理，提高網絡的魯棒性及運作效率，為復雜網絡的深入研究和高效管理提供思路和視角。

3.2 供應鏈網絡演化模型

基于學者們的研究，復雜網絡理論可用于供應鏈網絡的研究，越來越多的學者運用復雜網絡理論研究供應鏈網絡的運行機理，以BA模型為基礎，結合所選取供應鏈的現實特點對模型進行改進，提出許多新的演化模型。基于網絡演化的機理，宏觀層面節點連接規則決定網絡的分布，微觀層面連邊的權重及方向影響連接概率。下面從擇優連接規則和考慮邊權及方向兩個角度對典型供應鏈網絡演化模型進行概括梳理：

3.2.1 改變擇優連接規則的演化模型。BA模型是典型的網絡演化模型，該模型有兩個特性，分別是生長和擇優連接。這兩點促使網絡模型不斷演化增長，其中擇優連接決定著網絡的增長規則和演化方向。許多學者鑒于考慮供應鏈網絡的特性，在BA模型的基礎上提出了局域世界模型以描述供應鏈網絡的演化特征，這些模型所構建局域世界的依據不同，有依據節點的屬性將節點進行了層級、等級的劃分[19-21]，其中柳虹，等[19]提出的模型中節點只能與同層的節點建立連接，不能進行跨層連接，隨后孫軍艷，等[20]提出可以跨層，但是強調只能和相鄰層級的節點進行連接，付江月，等[21]設定選取原網絡中與新節點不同等級的節點作為新增節點的局域世界，突破了同層以及鄰層構建局域世界的局限性，更加符合真實網絡。

一些學者[22-25]引進吸引力模型給節點賦予位置參數，根據節點的位置距離確定新節點所選的局域世界；其中陳曉，等[22]和趙志剛，等[24]都依據節點的相關度值來確定局域世界，但是趙志剛在擇優連接概率中不僅考慮了度值還考慮了節點強度值。LIU Yong，等[23]依據節點之間的路徑距離來確定局域世界，在擇優連接中還考慮了節點強度，認為供應鏈合作網絡不僅受企業之間的距離影響，還受資源和競爭力的影響；李應，等[25]不僅考慮了節點的位置，還考慮了節點企業的資源，較符合真實供應鏈網絡。

曹文彬，等[26]認為局域世界是隨機構成的。廖治東，等[27]將節點分為局域性節點和全局性節點，該模型模擬了現實供應鏈網絡中的區域性企業和全局性企業對合作對象的選擇，反應了現實供應鏈網絡的演化規律。具體見表1。

表1 基于局域世界的演化模型

還有一些學者沒有構建局域世界，而是直接重新設定了擇優連接的規則，其中張紀會，等[28]在擇優連接中考慮了節點的吸引度這一指標，傅培華，等[29]不僅考慮了節點度值還考慮了路徑，構成復合型指標。Fang，等[30]和郭曌華，等[31]結合企業的實際情況構建含有企業屬性的復合型指標。具體見表2。

表2 基于擇優連接規則

當前，國內外學者有關供應鏈網絡局域世界模型的研究中，有關局域世界的構成大都只考慮了節點的屬性，而且選擇的依據是隨機的或者是由幾個簡單的參數決定，很少有考慮供應鏈網絡中所構成局域世界的實質規則以及相關政策的影響，而且對于節點的分類只是簡單依據角色進行了等級的劃分，沒有考慮節點企業的資金、人力、經營時間等本質特性。此外，對于擇優連接規則的設定也存在一定的局限性，沒有考慮同時好幾個節點加入它們之間的競爭關系。

3.2.2 考慮邊權及方向的演化模型。一些學者依據供應鏈的屬性，給網絡的邊給予了方向，郭進利把節點分為始點和終點，并且它們與網絡中已有節點連接的概率不同，使得供應鏈網絡具有方向性，隨后郭進利[32]又在此基礎上考慮了老節點之間相互連接的概率,但該研究只是簡單依據節點的入度和出度決定了邊的方向。于海生，等[33]在基于企業屬性的基礎上考慮了影響企業建立合作的重要因素—交易量，并且把交易量確定為節點企業間連邊的權重。胡躍群，等[34]不僅使邊具有方向性還賦予了權重，利用BBV加權網絡的演化機制和BA模型的線性擇優連接機制，構建了子網絡具有流量補償的有向加權供應鏈網絡模型。這些使邊具有方向性以及權重的網絡模型，可以將供應鏈中的企業屬性考慮到網絡中，使得演化過程更加契合真實網絡，但與真實網絡相比，還存在一定的局限性。具體見表3。

表3 考慮邊權及方向

綜上有關文獻,可知學者們將網絡演化模型與供應鏈的特質相結合,這些模型大都以BA模型為基礎，在擇優連接以及使邊具有方向或賦予權重方面進行改進。其中，在擇優連接方面許多學者構建了局域世界模型，并提出了幾種不同的構建規則，還有一些學者們提出了一些復合型指標，而不僅僅是依據度值。雖然有關邊權和方向的研究較少，但是其可以更好地描述真實的供應鏈網絡演化過程。還有一些學者在網絡的初始狀態方面進行了創新，錢曉東，等[36]為了描述節點進入供應鏈的隨機性，將雙段冪律分布引入到復雜網絡度分布指數的概念中，并且將適應度和噪聲漲落兩個方面因素考慮到供應鏈網絡企業合作的模型當中，最后利用中國汽車制造業供應鏈網絡對模型進行了驗證。Qian，等[37]構建了冪律分布偏差演化模型，分析了具有兩種冪律偏差的供應鏈網絡演化情況，發現兩級冪律分布的偏差不是由以一定概率新增的節點或連邊導致，而是對冪律指數的變化有一定的影響，供應鏈網絡中冪律分布的偏差隨著演化時間的延長而增加。學者們突破了BA網絡模型中新節點等時間進入網絡的局限性。在節點退出方面，丁飛，等[38]提出了一種考慮廠商節點進入和退出的補償機制的演化模型，并且用該模型研究了供應鏈演化與生命周期的關系。

4 總結與展望

為了深入探討供應鏈網絡的演化模型，本文對國內外的相關文獻進行了梳理，首先進行了文獻的搜集，然后運用VOSviewer對收集整理過的文獻進行圖譜分析，得出相關研究的關鍵詞，最后對重要文獻的內容進行了闡述。學者們將復雜網絡理論引入供應鏈,結合供應鏈網絡中節點企業以及企業間關系的內在機理，構建出可以展示并預測供應鏈演化規律的網絡模型。這些模型的構建有利于探索供應鏈內部成員之間的協調機制，分析各節點企業的屬性，包括其面對不確定性的應對能力以及恢復能力。這有助于了解整個網絡的適應性及生長性，為實現供應鏈網絡的優化提供重要參考價值。

相比于之前靜態的、部分的研究方法，運用復雜網絡理論不僅可以揭示供應鏈網絡的宏觀性質，還可以展示網絡演進的動態過程。但是目前的研究大都停留在模型的仿真階段，與實際供應鏈相結合的較少。此外，模型的設置與現實的供應鏈網絡之間存在一定的差別，例如，新節點的加入以及局域世界的選擇大多是以隨機的方式或著由一個簡單的參數決定，目前學者們對于局域世界的構建主要有依據節點的屬性進行分層分級、給節點賦予位置參數以及隨機方式。但現實中會受到許多因素的影響，比如企業的注冊資本、員工的學歷與技能、企業的歷史經驗以及低碳背景下一些國家政策等。由于學者們選取的供應鏈種類不同，研究的角度不同，使得研究結論有一定的差別。而且復雜網絡以及供應鏈這兩個對象本身具有復雜、多樣、動態的特點，該領域的發展特點也是開闊的、進步的，故此，基于復雜網絡的供應鏈網絡演化方向及內容有較大的探索空間，值得我們日后更加深入地探討研究。