關(guān)聯(lián)型供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)風險管理研究

胡躍群　郭進利

摘 要：長期以來，大多數(shù)學者對供應(yīng)鏈的風險研究往往是將供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)作為一個單層的孤立網(wǎng)絡(luò)來研究，當風險發(fā)生，網(wǎng)絡(luò)受到攻擊時，只考慮上下游節(jié)點企業(yè)之間的相互影響。隨著經(jīng)濟的一體化，全世界處于互聯(lián)互通中，一個供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)往往同其他不同供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)相連，在總結(jié)單條、靜態(tài)供應(yīng)鏈風險研究的基礎(chǔ)上，提出當供應(yīng)鏈風險發(fā)生，關(guān)鍵節(jié)點受到攻擊，網(wǎng)絡(luò)發(fā)生級聯(lián)效應(yīng)的四個關(guān)鍵因素，有助于設(shè)計彈性供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)，提升網(wǎng)絡(luò)的安全運行能力。

關(guān)鍵詞：供應(yīng)鏈風險；相互關(guān)聯(lián)性網(wǎng)絡(luò)；級聯(lián)效應(yīng)；關(guān)鍵節(jié)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(fā)生，對全球經(jīng)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(jīng)濟、生態(tài)、社會等方面產(chǎn)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(jīng)濟損失高達68.66億元；以及近來發(fā)生的韓國三星NOTE7手機因爆炸而召回等一系列自然災(zāi)害與人為事故的發(fā)生對供應(yīng)鏈產(chǎn)生了巨大的影響。因此如何管控供應(yīng)鏈中類似風險的發(fā)生，確保供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)生存、健康生長成為當下的研究熱題。

早期的研究將供應(yīng)鏈刻畫成為一種由材料供應(yīng)商、制造商、經(jīng)銷商和最終的消費組成，通過信息流、資金流、技術(shù)流、物流串聯(lián)起來的線性鏈，然而今天的供應(yīng)鏈則是由供應(yīng)商、制造商、經(jīng)銷商、零售商和消費者組成，將傳統(tǒng)的線性供應(yīng)鏈轉(zhuǎn)變成相互協(xié)作的、地理位置分散的供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)。供應(yīng)鏈網(wǎng)路是一種動態(tài)的、自適應(yīng)性、自組織的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，不僅是由多個企業(yè)，甚至有多國企業(yè)組成，跨度范圍非常大，每一個企業(yè)可以看成是這個復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的一個節(jié)點，企業(yè)之間發(fā)生的業(yè)務(wù)往來可以看成是節(jié)點之間的相連邊。對于這樣一個存在廣泛的物質(zhì)、信息、資金交換的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，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(tǒng)受到攻擊，則將會產(chǎn)生“多米諾骨牌”效應(yīng)，由點到面影響供應(yīng)鏈的功能與結(jié)構(gòu)，這稱為供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)脆性[1]。目前對供應(yīng)鏈的研究大部分是基于靜態(tài)的供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來優(yōu)化其網(wǎng)絡(luò)流程，將供應(yīng)鏈彼此之間看成是孤立網(wǎng)絡(luò)，不與其他網(wǎng)絡(luò)有任何關(guān)聯(lián)，未從其網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)、演化機制等方面進行深入探討。

在相互交融性網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點企業(yè)的失效往往會導(dǎo)致其他關(guān)聯(lián)性網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點企業(yè)的崩塌，甚至可能會造成整個網(wǎng)絡(luò)的斷裂，導(dǎo)致災(zāi)難的發(fā)生。例如美國西北部的大停電事故導(dǎo)致的整個關(guān)聯(lián)性的電網(wǎng)的級聯(lián)崩塌，更為嚴重的是，各類重要的基礎(chǔ)設(shè)施也會因此受到牽連，如食物的供應(yīng)，燃料、電力的傳送等。研究發(fā)現(xiàn)，某些類型的相互關(guān)聯(lián)性網(wǎng)絡(luò)比那些非關(guān)聯(lián)性網(wǎng)絡(luò)更容易受到風險的影響，其中的節(jié)點更容易斷裂。隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷更迭，使得各類基礎(chǔ)設(shè)施之間越來越緊密關(guān)聯(lián)，因此理解相互關(guān)聯(lián)性供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的魯棒性，掌控其風險的發(fā)生成為基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)立的一大挑戰(zhàn)。

1 供應(yīng)鏈風險及靜態(tài)風險測度

ISO 31000標準將風險定義為：某些目標上發(fā)生的不確定性影響。通常通過某一事件發(fā)生的概率來衡量。風險的發(fā)生不僅可以帶來壞的影響，對事物造成破壞，也有可能產(chǎn)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(yīng)鏈的風險分類來看，可以將供應(yīng)鏈風險分為靜態(tài)和動態(tài)兩大類，其中靜態(tài)風險又可以分為企業(yè)外部風險，企業(yè)內(nèi)部風險、企業(yè)之間的風險，動態(tài)風險主要是考慮節(jié)點企業(yè)斷裂的級聯(lián)效應(yīng)[2]。如圖1所示：

從靜態(tài)方面看，大部分學者主要將供應(yīng)鏈看成是單個孤立的網(wǎng)絡(luò)，其物質(zhì)的交換僅發(fā)生在單條鏈上。目前國內(nèi)外對靜態(tài)供應(yīng)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(cè)重風險與價值收益。

2 動態(tài)供應(yīng)鏈風險測度

從動態(tài)方面看，隨著經(jīng)濟一體化，供應(yīng)鏈這一類復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)變得日益聯(lián)系緊密，互相依賴、互相關(guān)聯(lián)，一旦受到攻擊，供應(yīng)鏈企業(yè)之間的這種關(guān)聯(lián)性的關(guān)系不僅會導(dǎo)致上游企業(yè)的惡劣狀況迅速傳染至下游，引起嚴重的供應(yīng)斷裂，甚至對其他網(wǎng)絡(luò)層企業(yè)產(chǎn)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(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對風險擴散和供應(yīng)鏈健康的影響，評估重要節(jié)點及其節(jié)點能力；

（2）確定關(guān)聯(lián)層網(wǎng)絡(luò)的可視性對降低和緩解級聯(lián)風險的影響，以對網(wǎng)絡(luò)進行優(yōu)化[5]。

經(jīng)典SIR模型可以很好地刻畫風險在供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)中的傳播，將網(wǎng)絡(luò)中的企業(yè)風險分成三種狀態(tài)：易感染狀態(tài)（S），感染狀態(tài)（I），恢復(fù)狀態(tài)（R）。一個易感染風險企業(yè)若與另一個感染的企業(yè)相互聯(lián)系，自身可能會以某一概率被感染。一旦節(jié)點企業(yè)因風險發(fā)生導(dǎo)致崩潰時，可能會引起消費者不會購買或者供應(yīng)商供應(yīng)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(fù)到以前的易感染風險狀態(tài)，再次給供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)帶來風險，如此循環(huán)，如圖2所示（紅色節(jié)點表示初始被感染節(jié)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(wǎng)絡(luò)互相連通，大部分電站的停止運行直接導(dǎo)致了與各電網(wǎng)站點關(guān)聯(lián)的因特網(wǎng)上各節(jié)點的失效，且進一步導(dǎo)致了各個電站節(jié)點、因特網(wǎng)節(jié)點的級聯(lián)失效。圖3顯示了意大利不同地理位置兩種真實網(wǎng)絡(luò)及其關(guān)聯(lián)性。

圖3中，黃色區(qū)域上的節(jié)點表示意大利某地區(qū)的電網(wǎng)節(jié)點，每個因特網(wǎng)服務(wù)器與地理位置最近的電網(wǎng)相連。圖3-a表示電網(wǎng)中某一個節(jié)點（紅色節(jié)點）移除時，導(dǎo)致因特網(wǎng)中與該電網(wǎng)節(jié)點相關(guān)聯(lián)的節(jié)點失效，從而從整個因特網(wǎng)中移除。在圖3-b中，與因特網(wǎng)中紅色節(jié)點相連的其他節(jié)點由于紅色節(jié)點的失效而引發(fā)級聯(lián)效應(yīng)，全部失效，以此導(dǎo)致電網(wǎng)中與互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)聯(lián)的節(jié)點（圖中綠色節(jié)點）也全部失效。圖3-c中紅色電網(wǎng)節(jié)點失效后，與其相關(guān)聯(lián)的因特網(wǎng)節(jié)點也全部失效，這樣整個網(wǎng)絡(luò)就發(fā)生了坍塌，造成的損失不言而喻。

在相互關(guān)聯(lián)性網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)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(wǎng)絡(luò)中1-p比例的節(jié)點直至網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，來研究兩個相互關(guān)聯(lián)性網(wǎng)絡(luò)時發(fā)現(xiàn)，在該過程中導(dǎo)致兩個網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)閾值。在單層網(wǎng)絡(luò)中，對于度分布比較大時，閾值較小，相反，在相互關(guān)聯(lián)性網(wǎng)絡(luò)中，度分布較大卻對應(yīng)著更大的閾值，這是因為，在網(wǎng)絡(luò)中，度大的節(jié)點可以依賴于度較小的節(jié)點，而當級聯(lián)效應(yīng)發(fā)生時，在單層網(wǎng)絡(luò)中起主導(dǎo)作用的中心（Hub）節(jié)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(jié)點，在單層網(wǎng)絡(luò)中受到攻擊而斷裂時，產(chǎn)生的后果則明顯要小于相互關(guān)聯(lián)性網(wǎng)絡(luò)。

從復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的角度看，供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)具有小世界網(wǎng)絡(luò)特征。設(shè)計彈性供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)，不僅要考慮節(jié)點的重要性、效率、負載、能力以及網(wǎng)絡(luò)在發(fā)生級聯(lián)效應(yīng)后的恢復(fù)性。

（1）節(jié)點重要性。目前復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的學者對節(jié)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(jié)點重要性進行排序：基于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的節(jié)點重要性排序方法；基于隨機游走的節(jié)點重要性排序；基于傳播動力學的節(jié)點重要性排序[7]。

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

（2）節(jié)點效率。供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)具有較小的平均路徑長度和較高的集聚系數(shù)。平均路徑長度是指在網(wǎng)絡(luò)中，連接兩節(jié)點的最短路所包含的邊的數(shù)目，并對所有節(jié)點的距離求平均，用LN表示。

3 結(jié)束語

供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)是具有較短的平均路徑長度和較大集聚系數(shù)的一類復(fù)雜適應(yīng)性網(wǎng)絡(luò)，面對其復(fù)雜且不穩(wěn)定的上下游環(huán)境，供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)一直處于各類風險之中。一旦網(wǎng)絡(luò)的某個關(guān)鍵節(jié)點受到攻擊，整個網(wǎng)絡(luò)將會發(fā)生級聯(lián)效應(yīng)而崩塌。本文總結(jié)了靜態(tài)刻畫供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)風險的方法，根據(jù)意大利電網(wǎng)與因特網(wǎng)的真實案例，提出相互關(guān)聯(lián)性供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)中導(dǎo)致級聯(lián)效應(yīng)的幾個關(guān)鍵因素，對關(guān)鍵節(jié)點進行保護，有利于設(shè)計彈性供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)，增強網(wǎng)絡(luò)抵御風險的能力。

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