基于復雜網絡的我國農產品進口供應鏈脆弱性仿真分析

中圖分類號：F274 文獻標志碼：A DOI： 10.13714/j.cnki.1002-3100.2025.09.027

Simulation Analysisof Vulnerabilityof China'sAgricultural Import Supply Chain Based on Complex Networks

LI Chenlong， WANG Yonggang， SUN Jiajia， LIU Haibin， CHEN Kejun（College of Management Engineering， Zhengzhou University of Aeronautics， Zhengzhou 45oo46， China）

Abstract：WiththecontinuousgrowthofChina’sintemationaltradeinagriculturalproductsandtheincreasingcomplexityofthe globalsupplychain，thestabilityandsustainabilityof Chinasagriculturalproductsimportsupplychainisfacing majorchallnges. Basedoncomplexnetworktheory，thispapersimulatesandanalyzes China’sagricultural productsimportsuplychain，firstly，con structsthesuplychainnetworkthroughtheconnetionmodeofBAscale-freenetworkandpartillyrandomconnectionmode， adoptsthedegreeofnetworknodestomeasuretheimportanceofthenodesinthenetworkandthenobservesthechangesofthe threenetworkieofustenfnttwokoicyndaialiviininteioalda domatackstoanalyzethevulnerabilityofthenetwork.Thevulnerabityofthenetworkisanalyzedbyobservingthechangesin thethreenetworkinicatorsofusteringcoeffcent，etorkcoectionfciencyandmaximmconnetivityunderintntioalat tackandrandomatack，andtheresultsshowthat：Whenthe\"coreenterprise”isatacked，theagregationdegreeofnterprises inthesuplychainofChina’sagriculturalproductsimportsdereasesaswellasthespeedof informationtransferandlogistics eficiencydecreases，resultingintheincreaseoflogisticscosts.However，theimpactonteoverallconnectivityoftheetworkis small.Relevantpolicyrecommendationsareputforwardtostrengthentheprotectionofsupplychain\"coreenterprises\"，enhance the flexibility of the logistics service supply chain， and diversify the supply chain.

Key words： agricultural products; import supply chain; vulnerability; complex network; simulation analysis

0引言

我國是人口大國，保障農產品的穩定供應是關乎國計民生的根本性問題。聯合國糧農組織經濟學家Torero指出，疫情的肆虐嚴重影響了農產品的流通，其對供應鏈的沖擊已經嚴重影響到糧食安全。糧食危機的本質在于農產品供應鏈的危機，部分地區尤其是非洲等經濟欠發達地區供應不足，致使饑荒問題頻發。總的來說，農產品在地區上供需不平衡導致供應鏈受到沖擊，嚴重威脅了全球糧食安全。

我國農產品供應基本穩定，從長遠來看農產品生產與需求之間還將長期處于“緊平衡”態勢。根據國際食物政策研究所在2023年發布的全球饑俄指數排名，我國與其他19個國家因食物供應充足并列第一，解決了全球近四分之一人口的饑餓問題，贏得了國際社會的贊譽。但近年來，受到農業資源限制和人民日益增長的農產品消費需求等多重因素的交織影響，我國已成為世界上最大的農產品進口國，并呈現出進口規模不斷擴大、貿易逆差沖高的增長趨勢（見圖1）。2001—2022年中國農產品進口貿易特征和三大主糧及主要高進口依存度農產品自給率變化如圖1所示。

在黨的十九屆五中全會上通過的《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二0三五年遠景目標的建議》中提到重要農產品供給保障能力時指出，優化農產品貿易布局，實施農產品進口多元化戰略，支持企業融入全球農產品供應鏈。保證農產品進口供應鏈的穩定，是國家繁榮富強、人民安居樂業的根本保障。在農產品供應鏈的發展問題上，必須居安思危，增強憂患意識，提高產業鏈監測能力、風險應對能力和風險預警體系等關鍵痛點，對我國農產品的流通和供給具有積極意義。

1文獻綜述

供應鏈脆弱性最主要的表現形式之一是供應風險，如供應鏈中斷風險。所以與本文相關的文獻研究主要聚焦在以下三方面：（1）供應鏈脆弱性風險因素與風險管理研究；（2）我國農產品進口供應鏈脆弱性相關方法研究；（3）農產品跨境供應鏈脆弱性削減機制研究。

1.1關于供應鏈脆弱性風險因素與風險管理的相關研究。關于供應鏈風險的研究，March etal2將供應鏈風險定義為“供應鏈可能的結果分布的偏離，以及由其產生的價值的不確定性”。李曉英等認為供應鏈無法改變系統中企業的獨立屬性，且無法消除潛在的利益沖突關系，因此產生了供應鏈風險，并將風險來源分為系統風險、管理風險、信息風險和市場風險四類。Paksoyet al以具體公司為例，建立了供應商風險評價指標體系，利用AHP-Fuzzy方法對供應鏈中的供應商進行風險評估。Jiao et alF考慮到AHP-Fuzzy方法不能很好的反映風險因素的模糊性問題，運用云模型來評價供應鏈風險因素，提出了由操作、環境和技術三個子系統，12種風險源組成的指標體系，并得出了風險意識和自然風險是最重要的風險指標的結論。

1.2關于我國農產品進口供應鏈脆弱性相關方法研究。關于我國農產品進口供應鏈脆弱性的研究，隨著我國加入世貿組織，農產品進口量激增，逐漸成為學者研究的熱點。Maetal基于復雜網絡理論，構建了一個物流服務供應鏈結構模型，并通過識別物流服務中的脆弱節點，明確其脆弱機制。姚偉民基于不同的視角，從流通渠道創新的角度，運用回歸模型分析了渠道創新對農產品供應鏈脆弱性的影響并得到了呈負相關的影響關系。另有文獻運用模糊理論、解釋結構模型、生物免疫學等不同研究方法，對農產品進口供應鏈的脆弱性進行分析8-]。

1.3關于農產品跨境供應鏈脆弱性削減機制研究。關于農產品跨境供應鏈脆弱性削減機制研究，隨著全球貿易爭端頻發，公共衛生事件肆虐，我國農產品進口安全的研究變得炙手可熱。楊勝利等認為，新冠肺炎的影響對世界農產品貿易造成了巨大沖擊，尤其是疫情較為嚴重的北美、歐盟、南美洲等地區恰恰是我國主要的農產品進口市場。這也反映出我國農產品進口市場過于集中，貿易主動權弱的劣勢。王芳等2認為我國農產品進口對象高度集中的現狀至今仍未改善，且進口水平將繼續保持高位，需加強農產品貿易合作力度，以保證面臨突發事件的應對能力。孫東升等的研究聚焦在中美貿易摩擦后農產品貿易結構的影響，提出從長遠來看我國要解決農產品種植結構和進口結構問題，分散風險，提高面對風險事件的抵御能力。

綜上所述，國內外專家學者對農產品進口供應鏈的研究進行了探索性探討，但仍存在如下缺漏和不足：相關文獻更多聚焦于微觀企業層面的農產品供應鏈風險研究，較少從宏觀角度分析國家層面的農產品進口供應鏈問題。本文立足農產品供應安全這一國家發展的根本問題，運用復雜網絡理論構建農產品進口供應鏈拓撲網絡，揭示農產品跨境進口貿易中存在的問題，提出相應的對策與建議。

2基于復雜網絡的我國農產品進口供應鏈中斷風險仿真模型構建

2.1我國農產品進口供應鏈脆弱性風險因素分析。對于我國農產品進口供應鏈而言，不同的企業在其中扮演不同的角色，例如生產者、加工企業、貿易公司、運輸企業等（見圖2）。參與經營活動的節點越多，環節越復雜，供應鏈的風險就越大。借鑒趙聰的研究成果，根據風險環境劃分，將農產品進口供應鏈風險分為節點內風險、節點間風險和節點外風險。我國農產品進口供應鏈網絡拓撲結構如圖2所示。

注：圖上實心圓圈代表各企業，圓圈大小反映商品吞吐量大小；藍色箭頭反映商品流動方向，箭頭粗細反映流動量大小；橙色箭頭表示跨級別流動。

節點內風險是指企業的經營風險。供應鏈參與企業的管理水平、財務狀況和農產品生產經營情況決定了企業是否可以正常運作，間接對整個供應鏈的穩定性產生影響。

節點間風險是指供應鏈參與企業之間進行商品流通和信息傳遞等環節所產生的風險。供應鏈的本質是由企業之間的供需關系鏈接成的一條產業鏈，本身不具備強制約束力，而企業為了達到不同的經營目標，造成信息流通不暢或在流通中造成信息扭曲失真等情況，由此引發的牛鞭效應增加了農產品供應鏈中的庫存、降低了效率、帶來了風險，同樣會對供應鏈的穩定性造成打擊。

節點外風險是指除節點內風險和節點間風險之外的環境因素，體現在自然環境影響、政治環境影響和突發事件影響等方面，也是農產品供應鏈風險中影響最為劇烈的一部分。供應鏈的風險往往與環境風險并存，尤其是農產品的生產和運輸受到自然環境變化的影響較大。例如，阿根廷是世界主要農產品出口國，百年一遇的旱災正在沖擊該國的農產品的產業鏈，干旱導致河流水位下降也影響著供應鏈中的運輸環節。在政治環境影響方面，由于農產品是基本的生活資料，兼具經濟屬性和政治屬性，并且美國是世界上重要的農產品生產國和出口國，頻頻發動“農產品戰爭”，20世紀90年代，美國利用轉基因玉米的低價優勢，摧毀了“玉米的故鄉”墨西哥的玉米產業鏈，致使墨西哥仍嚴重依賴美國玉米種子、殺蟲劑和化肥。在突發事件影響方面，戰爭、恐怖襲擊、地質災害和公共衛生事件等發生時，農產品維持生活必需的屬性展現的淋漓盡致，道路中斷、人員停工等因素對農產品供應鏈的生產加工和流通渠道影響巨大，且不可避免。

2.2我國農產品進口供應鏈脆弱性形成機制。我國在 2001年加入世貿組織后，農產品進口關稅的逐步下降，市場開放程度逐漸擴大，成為全球貿易自由化程度較高的國家之一。

2022年，我國從全球農產品貿易市場上“買走”了 11.38% 的產品①，農產品貿易規模不斷增長的同時（見表1），貿易結構也發生了巨大變化（見圖3）。一方面，巨大的貿易體量意味著運輸量的同步增長，同時農產品具有品質易受外界條件影響的特殊屬性，導致運輸條件和衛生條件要求苛刻。另一方面，供應鏈是靠商品或服務的流動而將上下游企業聚合在一起的虛擬組織，是產品流動過程中關聯企業的順序組合[]。而企業為了自身資源和利益最大化等原因互相掣肘，造成信息不對稱，成為供應鏈上的風險源。各環節之間的聚合關系一旦出現風險，鏈條的傳遞效應和牛鞭效應將起到“推波助瀾”的作用，影響供應鏈的正常運行，甚至出現“斷鏈”的可能。

2.3農產品進口供應鏈模型構建。BA無標度網絡是復雜網絡中的一種，是由Barabasi-Albert于1999年提出的，被廣泛應用于交叉學科的研究。在BA無標度網絡中大部分節點的度值都比較低，但存在少部分度很大的節點，即核心節點u。在農產品進口供應鏈中，存在少數企業憑借企業體量優勢、進口貿易特權和產品質量優越等原因與其他企業建立密切的供應關系，形成了圍繞農產品進口的供應、生產和分銷網絡。

農產品進口供應鏈涉及環節復雜，參與企業眾多，貿易規模巨大，針對以上特點，本文使用MATLAB R2019a 軟件構建節點個數為2900的拓撲網絡，該網絡的節點統計描述如表2所示。

在該供應鏈網絡中每個節點代表網絡中的個體、對應現實中的某個企業；邊表示節點之間的連接關系，在供應鏈網絡中邊代表兩個節點企業之間具有一定的合作關系或物流或信息流的流動。

圖32001（A）年、2022（B）年中國農產品進口貿易格局

3仿真分析

3.1農產品進口供應鏈中斷度量指標與攻擊策略。為了準確評價復雜網絡脆弱性，指標設定尤為重要。在復雜網絡的領域內，多數學者選用最大連通分量、網絡效率、最大連接子群、聚類系數、連接魯棒性等指標來度量供應鏈脆弱性。本文選取了聚類系數、網絡連接效率、最大連通性作為評價農產品進口供應鏈網絡脆弱性的指標。

（1）聚類系數：復雜網絡的聚類系數是衡量網絡中節點聚集程度的一個指標。在供應鏈網絡中聚類系數反映了供應鏈中的多個節點之間存在著密切的協作關系：

式中：i表示節點， k_i 表示與第 i 個節點鄰接點的個數， E_i 表示與第 i 個節點連接的實際的節點個數， 表示節點 i 與鄰接節點最大的連接邊數。復雜網絡中的聚類系數通常指全局聚類系數，衡量整個網絡中聚集程度的平均水平。全局聚類系數通常采用網絡中各個節點聚類系數的平均值，用以衡量網絡整體的連通性：

網絡的全局聚類系數采用 c 表示， N 表示節點總個數， c 越大，網絡連接的越緊密。 c 的取值范圍為0＼～1，當 C=0 時，表示當前網絡中節點完全沒有連接的時候；當 C=1 時，表示網絡中的所有節點除了與自己之外的相鄰節點都有連接。

（2）網絡連接效率：本文使用全局效率作為分析網絡連接效率指標，全局效率是網絡中所有節點之間最短路徑長度的平均倒數。

式中： N 是節點數量， d（i，j） 是節點 i 和節點 j 之間的最短路徑長度。網絡連接效率表示了整個網絡中所有節點之間信息傳遞的平均效率，即平均情況下從一個節點到另一個節點的信息傳遞速度。全局效率 E（G） 越高，網絡中的信息傳遞越迅速和高效。

（3）最大連通性：最大連通性采用最大連接子圖密度來衡量，是最大連接子圖與網絡中總節點的比值。最大連通性可以表示為：

式中： N_? 為遭受攻擊后網絡的最大連通子圖中的節點數， N 為網絡的節點總數。當 C（G） 接近1時，表示網絡大部分節點之間都相互連接。當 C（G） 接近0時，表示網絡中幾乎沒有節點之間的連接，網絡呈現高度分散的特點。

（4）攻擊策略：復雜網絡的攻擊策略通常分為隨機攻擊與蓄意攻擊兩類。隨機攻擊中被攻擊的網絡節點是隨機選擇的，保證每個節點被攻擊的概率是相等的，如式（5）所示。蓄意攻擊中，先將節點按照重要程度排序，首先攻擊重要節點。本文是按照各個節點的度值大小來衡量其重要程度。

式中： P_a 為每個節點被選擇攻擊的概率， V 為當前網絡的總節點數。

3.2中斷分析

3.2.1度分布分析。統計網絡中各個節點的度，根據節點度確定節點重要程度，根據節點重要程度確定蓄意攻擊的攻擊順序。本文仿真的節點度分布如圖4所示，網絡中存在少數度值較高的節點，這些度值較高的節點被稱為“核心節點”，即它們與網絡中其他節點有著大量的連接。在農產品進口供應鏈網絡中，這些核心節點可能代表著重要的供應商、分銷商或其他關鍵的中間企業，它們對整個供應鏈網絡的穩定性和功能至關重要，因為它們在連接整個網絡中起著關鍵作用。

3.2.2聚類系數分析。聚類系數代表網絡節點之間的聚集程度。如圖5所示，網絡在蓄意攻擊狀態下，當網絡受到少量攻擊時，聚類系數快速下降，當刪除節點比例達到0.15時，聚類系數快速下降到0.001附近，當刪除節點比例為0.3時，網絡的聚類系數為0，蓄意攻擊對供應鏈網絡的緊密程度影響較大。仿真結果顯示：相較于隨機攻擊，蓄意攻擊下，網絡聚類系數下降更快，表明基于度值大小篩選出的重要節點對網絡聚類系數的影響較大。當農產品進口供應鏈中的“核心企業”受到攻擊時，對整個供應鏈中的各個企業之間的聚集程度造成了較大的影響。

3.2.3網絡連接效率分析。如圖6所示，隨著刪除節點比例的增加，網絡連接效率呈現出先下降后上升的變化趨勢。當刪除節點比例較低時，初始的節點刪除可能會刪除一些“核心節點”，刪去“核心節點”，可能會導致網絡分裂成幾個不相連的部分，導致網絡的連通性下降，因此全局效率也會下降。當刪除節點不斷增加時，網絡的連通性可能會繼續下降，導致全局效率繼續下降。網絡中的一些節點可能變得孤立，無法與其他節點通信，從而增加了信息傳遞的路徑長度。當刪除節點達到某一點之后，刪除的節點可能會導致網絡開始分解成多個更小的子網絡。這些子網絡通常會變得更加分散，并且節點之間的連接會更加隨機。這種分散性可能會導致一些原本較遠的節點之間形成新的短路徑，從而提高全局效率。綜上述，仿真結果顯示：當農產品進口供應鏈中的核心企業受到攻擊，會使供應鏈中的信息傳遞速度下降，信息傳遞的最優路徑總體變長，進而導致物流效率降低，物流成本大幅增加且物流服務水平降低。

3.2.4最大連通性分析。如圖7所示，隨著刪除節點比例的增加，網絡的最大連通性都呈現出快速下降的趨勢。無論是蓄意攻擊還是隨機攻擊，都可以導致網絡中“關鍵節點”的刪除。這些節點通常在網絡中具有重要的地位，對網絡的連通性有重要影響。因此，無論攻擊方式如何，初始的節點刪除都會導致網絡的連通性下降。在攻擊的初始階段，隨機攻擊下的網絡最大連通性相較于蓄意攻擊下降更快，是由于蓄意攻擊是通過選擇“核心節點”攻擊，而該網絡中存在一些連接節點的脆弱點，那么隨機攻擊可能會更快地破壞網絡的連通性。蓄意攻擊則可能需要更多的時間來發現和攻擊這些關鍵節點。綜上述，仿真結果顯示：農產品進口供應鏈在“核心企業”優先受到攻擊與進行隨機攻擊下，供應鏈整體的最大連通性的變化趨勢略微不同，表明受到攻擊的企業的重要程度對供應鏈整體的最大連通性的影響較小。

綜上所述，根據節點重要程度來判斷企業在供應鏈網絡中的重要程度，“核心節點”受到攻擊時，對網絡的聚類系數以及網絡連接效率造成較大影響，但是對網絡的連通性影響較小。表明在農產品進口供應鏈中，當供應鏈中影響力較大的“核心企業”受到攻擊時，整個供應鏈中的企業的聚集程度下降以及信息傳遞速度、物流效率降低，造成物流成本上升。但對網絡整體的連通性影響較小。

4結論與建議

本文采用復雜網絡理論對我國農產品進口供應鏈網絡進行仿真分析，結果表明蓄意攻擊對網絡脆弱性的影響遠大于隨機攻擊；供應鏈中的“核心企業”在網絡中的地位十分重要，在“核心企業”受到攻擊時，網絡的脆弱性大大增加，尤其對網絡中聚類系數以及網絡連接效率造成較大影響。因此，提出下列政策建議：

（1）加強供應鏈“中樞企業”保護。在本文的分析中，發現蓄意攻擊造成的損害遠遠大于隨機攻擊造成的損害。因此，有必要重點防止蓄意攻擊的發生。政府和企業可以共同開展風險管理活動，以應對供應鏈中的各種風險。加強跨國供應鏈中的“重點企業”的保護以應對全球經濟和政治環境中的挑戰，確保供應鏈的可持續性和穩定性。

（2）增強物流服務供應鏈的靈活性。發展多樣化供應商和運輸方式：與多個供應商建立合作關系，使用不同的運輸方式（如道路、鐵路、海運、空運）來減少對單一供應鏈的依賴。這有助于應對運輸中斷和價格波動。物流服務供應鏈的靈活性是確保供應鏈的穩定性和可持續性的關鍵因素之一。

（3）供應鏈多樣化政策。政府可以鼓勵企業多元化其供應鏈，減少對特定國家或地區的依賴。通過提供財政激勵、降低關稅或關稅配額、促進國際貿易協定等方式來實施。供應鏈多樣化政策可以幫助企業提高供應鏈的韌性和穩定性，降低不可預測的風險，確保業務的可持續性。

注： ①2022 年，我國農產品（HS01-HS24）進口額占世界各國農產品出口額的 11.38% ，數據來源：聯合國商品貿易數據庫。

參考文獻：

[1]TORERO M. Without food，there can be no exit from the pandemic[J]. Nature，2O20，580：588-589.

[2]MARCHJG，SHAPIRA Z.Managerialperspectivesonriskandrisktaking[J].ManagementSciences，1987，33（1）：1404-1418.

[3]李曉英，陳維政.供應鏈風險形成機理研究[J].中國流通經濟，2003（9）：12-15.

[4]PAKSOY T，CALIK A，YILDIZBASI A，etal.Risk management in lean amp;greensupply chain： A novel fuzy linguisticriskassessmentapproach[J].Leanand Green Supply Chain Management：Optimization ModelsandAlgorithms，2O19：75-100.

[5]JIAOH，DINGW，SHIY，etal. Supplychainriskassessment modelbasedoncloudmodelwithsubjectivepreferenceweight allocation algorithm[J]. Intelligent Decision Technologies，2O2O，14（1）：1-10.

[6]MAF，XUEHF，YUENKF，etal.Assessingthevulnerabityoflogisticsservicesupplychainbasedoncomplexnetwork[J].Sustainability， 2020（5）：1991.

[7]姚偉民.流通渠道創新對農產品供應鏈脆弱性的影響分析[J]．商業經濟研究，2021（8）：133-136.

[8] 樊星，邵舉平，孫延安．基于模糊理論的跨國農產品供應鏈風險識別與評估[J].科技管理研究，2016，36（6）：210-215.

[9]周業旺．基于ISM的鮮活農產品供應鏈脆弱性影響因素分析[J]．商業經濟研究，2017（11）：115-117.

[10]YANGB，SUH.Researchandprospectofriskasessmentofmultinationalagriculturalproductssupplychain[J].JouralofPhysics： Conference Series，2019（4）：42048.

[11] 楊勝利，王偉榮．后疫情時期農產品國際貿易面臨的風險及規避對策[J].價格月刊，2021（8）：65-69.

[12] 王芳，秦健博，石自忠．新發展格局下中國主要農產品進口戰略分析[J].中國農業資源與區劃，2021，42（10）：127-137.

[13] 孫東升，蘇靜萱，李寧輝，等．中美貿易摩擦對中美農產品貿易結構的影響研究[J].農業經濟問題，2021（1）：95-106.

[14]趙聰．物聯網環境下糧食供應鏈的風險評估研究[D].長春：吉林大學，2021.

[15] 周潔紅．農產品供應鏈與物流管理[M].北京：科學出版社，2019.

[16] 章志平．農產品供應鏈中的牛鞭效應及其緩解對策[J].調研世界，2010（5）：9-11.

[17]劉曉慶，陳仕鴻．復雜網絡理論研究狀況綜述[J].現代管理科學，2010（9）：99-101.