基于復雜網絡的城市物流網絡構建分析

何龍

摘 要：近年來，在復雜網絡理論的快速發(fā)展下，國內外學者進行了廣泛的研究，但復雜網絡理論在城市物流網絡中的應用研究卻不多。本文主要是從復雜網絡理論的角度來研究城市物流網絡，首先介紹了復雜網絡在國內外的研究綜述以及復雜網絡的統(tǒng)計特性；其次對城市物流網絡進行了復雜性分析；最后在如何構建城市物流網絡的基礎上，提出了相應地研究城市物流網絡的統(tǒng)計特性，并對復雜網絡理論在城市物流的研究作出了展望。

關鍵詞：復雜網絡理論 城市物流 網絡構建

中圖分類號：F252 文獻標識碼：A 文章編號：2096-0298（2018）10（a）-006-02

在日常生活中，網絡的形式隨處可見，例如，互連網，人際關系網絡，食物鏈網絡，神經網絡等。自從20世紀末小世界網絡[1]和無標度特性[2]被提出來后，復雜網絡迅速的引起了廣大學者的濃厚興趣。本文首先介紹了復雜網絡理論的相關知識，然后對城市物流網絡的復雜性進行分析，最后探究了城市物流網絡的構建方法和提出了相應的城市物流網絡的統(tǒng)計特性。根據大量的實驗分析論證，城市物流網絡具有小世界網絡特性和城市物流網絡節(jié)點度的分布符合冪指數函數特性。

1 復雜網絡理論概述及統(tǒng)計特性

1.1 復雜網絡理論概述

當前對于復雜網絡的含義還沒有準備的定義，但從已有的研究成果上來看，復雜網絡包含了以下幾層含義：第一，它是一種真實世界的抽象拓撲結構[3]；第二，它既不是隨機網絡，也不是規(guī)則網絡。國內外學者公認的事實是，復雜網絡是由節(jié)點和邊組成的網絡，這些網絡普遍具備的特征有以下幾個方面。

（1）網絡節(jié)點之間的連接是通過非線性方式有機地連接和轉換的；邊代表的內容具有不確定性，節(jié)點之間的連接方式呈現出三維動態(tài)結構。（2）網絡內部節(jié)點相互作用，并逐漸擴展到不同復雜網絡的連接和交互，促進各種網絡以復雜的耦合方法連續(xù)演化。（3）網絡具有動態(tài)演化特點，通過自組織產生復雜的影響，實現網絡功能和結構的實時變化。

1.2 復雜網絡統(tǒng)計特性

最短路徑、平均路徑長度：在無權網絡中，兩個節(jié)點之間的最短路徑是從一個節(jié)點到另一個節(jié)點的最少邊數的路徑，最短路徑長度稱為兩點間的距離；在有權網絡中，兩個節(jié)點間的最短路徑是指權值和最小的路徑。平均路徑長度也稱特征路徑長度，是網絡中所有節(jié)點對之間距離的平均值。

群聚系數：是指兩個頂點在網絡中連接到同一個頂點的平均概率。網絡的群聚系數是每個節(jié)點群聚系數的平均。群聚系數是對于無向網絡定義的，但是如果不考慮有向網絡上邊的取向，也可以計算網絡的群聚系數。

度、度分布：無向網絡節(jié)點的度是指與節(jié)點連接的其他節(jié)點的邊數；有向網絡節(jié)點的度分為入度和出度。網絡中所有節(jié)點度的列表稱為度序列，度序列的平均值稱為網絡的平均度， 記為。給定了網絡的度序列就可以確定該網絡的度分布。度分布是指從網絡中任意選取一個節(jié)點其度為k的概率，記為P（k）。

2 城市物流網絡復雜性分析

2.1 城市物流概念及特征

目前，隨著物流在國內的覺醒，城市物流也逐步發(fā)展起來，國內外的學者對城市物流都有自己的見解，并沒有形成一個嚴格意義上的定義。1999年日本著名學者谷口榮一教授，從管理學的角度提出城市物流的概念，他指出：“市場經濟下的城市物流，是依據城市物流發(fā)展的相關要素，對城市物流產業(yè)以及物流運輸進行全面深入優(yōu)化的一個過程”。國內教授王之泰[4]，在《現代物流學》中提出了：“城市物流研究的主要問題是，物流在進入城市后生產和生活的需求問題，以及如何用更有效的方式給單位或者個人供給物流資源，如何組織物流企業(yè)應對城市物流造成的環(huán)境問題”。譚清美、王子龍[5]認為固有的城市物流概念具有片面性，應該把概念拓寬為：城市區(qū)域內部的所有生產要素和產品的流動、交換以及城市內與外界生產要素的交換和流通活動。夏春玉[6]提出“城市物流是在城市內部發(fā)生的物流活動，因為城市本身是一個空間區(qū)域，所以城市物流也是一種區(qū)域物流”，這為城市物流和區(qū)域物流之間的關系提供了一定的理論依據。

2.2 城市物流網絡復雜性

城市物流網絡也是由節(jié)點和邊組成，其之所以復雜，主要是因為組成此網絡的節(jié)點和邊在不斷的發(fā)生變化，其復雜性主要分為以下幾點。

（1）不同的城市物流對物流需求不同。隨著物流業(yè)的進一步發(fā)展，現代物流種類越來越多，可以根據行業(yè)或者區(qū)域進行分類。這些物流的各個領域和空間都被城市物流業(yè)覆蓋在內，影響城市快速發(fā)展的各個行業(yè)。城市物流是一種以城市為主體，以城市為中心的物流活動的社會物流。因此，各個城市各個產業(yè)的發(fā)展程度和各個行業(yè)的側重點都有不同，每個城市之間的供給和需求、物流的規(guī)模和產業(yè)的布局都有很大的區(qū)別，城市物流系統(tǒng)提供的服務類型和城市物流產業(yè)的結構也發(fā)生了變化，城市物流系統(tǒng)的設施設備、運作過程、功能實現也各有不同。

（2）城市物流網絡有特定的運作環(huán)境。城市物流網絡的運作是以軟硬件環(huán)境作為基礎的，軟環(huán)境主要指的是維持物流運作看不見的資源，硬件環(huán)境則指的是基礎設施、網絡化程度等看不見的資源。不同的城市，其經濟發(fā)展水平、管理者決策思維也有所不同，使得各個城市的物流網絡的運作具備其獨特的運作環(huán)境。

（3）城市物流網絡結構更加復雜。城市物流與傳統(tǒng)物流的運作不同，與其相關的利益者更多，不僅包括進行物流活動的供給商和需求者，而且還包括城市物流的管理者以及物流活動內的城市居民，都與城市物流有密切的聯系。

城市物流網絡是城市物流系統(tǒng)的一個子網絡，城市管理政策的規(guī)劃、組織和運行都是建立在城市物流網絡基礎上的。例如，不同的限制將對城市物流的運作產生的影響是不同的。另外，城市管理者將根據城市物流的運營狀況以及其對城市經濟、社會和環(huán)境的影響，制定相應的物流管理政策。也就是說，城市物流的發(fā)展和城市物流管理政策是密不可分的，相輔相成的。

除此之外，城市物流活動內的居民不僅是城市物流的需求者，也是城市物流的供給者。相反，城市物流的運作在經濟、社會、環(huán)境等方面對城市居民的生產生活同樣也產生了一定的影響。因此，城市居民對城市物流的發(fā)展也會有一定的反饋。

3 城市物流網絡構建分析

目前國外學者對于城市物流網絡的構建研究側重點在于中心城市的選址、路徑優(yōu)化以及輻射方面，如Sunk等[7]在現有限制性策略的基礎之上，研究了一種混合節(jié)點輻射網絡，并且提供了該網絡的設計模型；Homer等[8]研究了軸輻射網絡中心結點的位置和結點間的貨運密度的差異性；kratica等[9]通過對物流網絡中單個配送中心選址問題的研究，提出了一種新的遺傳算法；Pishvaee等[10]通過采用單向和逆向設計相結合的方法，構建一個雙向目標的物流網絡，并且應用文化基因算法對模型進行求解。

國內學者對于城市物流網絡構建的研究主要基于主分量分析法、軸輻式理論等方面。徐建等[11]通過GIS空間分析法，從運輸成本出發(fā)構建了長三角軸輻式物流網絡；丁偉等[12]在軸輻式理論基礎之上，提出了區(qū)域物流網絡構建方法；李文博等[13]主要是從經濟水平、物流規(guī)模、信息化程度等方面出發(fā)，構建了具有軸向和徑向特征的現代物流網絡；王飛飛等[14]以京津冀地區(qū)為例，提出了基于主分量分析法、重力模型的區(qū)域物流網絡構建理論。

4 結論和展望

城市物流網絡是一個由各個層次的節(jié)點相互作用形成的系統(tǒng)結構，各個層次內部的緊密關系是城市物流網絡持續(xù)發(fā)展的關鍵。同樣，城市物流網絡也是復雜網絡，通過運用復雜網絡的相關知識來研究城市物流網絡，不僅可以分析出整個城市物流網絡中各個節(jié)點的關鍵程度，以此反映城市物流網絡中各個節(jié)點相互作用所產生的變化對物流網絡的影響；而且還可以找到城市物流網絡中的關鍵節(jié)點，以此有計劃地對整個城市物流網絡進行改善，從而達到最大程度的優(yōu)化。本文僅僅是初步研究了城市物流網絡模型，后續(xù)的工作主要就是通過復雜網絡的統(tǒng)計特性來建立特定的研究城市物流網絡模型。

參考文獻

[1] Watts DJ，Strogatz SH.Collective dynamics ofsmallworldnetworks.[J].Nature，1998（393）.

[2] Barab asi AL.Albert R.Emergence of scaling in random networks [J].Science，1990（286）.

[3] 周濤，柏文潔，汪秉宏，等.復雜網絡研究概述[J].物理， 2005，34（1）.

[4] 王之泰.現代物流學[M].北京：中國物資出版社，1995.

[5] 譚清美，王子龍.城市物流對經濟的拉動作用研究——以江蘇南京為例[J].工業(yè)技術經濟，2004（1）.

[6] 夏春玉.物流與供應鏈管理[M].大連：東北財經大學出版社，2010.

[7] C S Sung，H W Jin. Dual-based Approach for a Hub Net-work Design Problem under Nonrestrictive Policy[J].Euro-pean Journal of Operational Research，2001（1）.

[8] M W Horner，M E 0，Ke11y.Embedding economics of scale concepts for hub network design[J].Journal of Transport Geography，2001（4）.

[9] J Kratica，Z Stanimirovic.Solving the incapacitated multiple allocation p-hub center problem by genetic algorithm[J].Asi-a-Pacific Journal of Operational Research，2006（4）.

[10] M S Pishvaee，R Z Farahani，W Dullaen.A Memetic Algorithm for bi -objective integrated forward/ reverse logisticsnetwork design[J].Computers&Operation Research，2010（6）.

[11] 徐建，曹有揮，孫偉.基于公路運輸成本的長三角軸一輻物流網絡的構架[J].經濟地理，2009（4）.

[12] 丁偉，張亮，李健.軸一輻式現代物流網絡構建及實證分析[J].中國軟科學，2010（8）.

[13] 李文博，張永勝.浙江軸輻式現代物流網絡構建的實證研究[J].經濟地理，2011（8）.

[14] 王飛飛，侯云先.京津冀城市群現代物流網絡構建實證研究[J].華南理工大學學報（社會科學版），2016（6）.