基于網(wǎng)絡(luò)理論的供應(yīng)鏈研究綜述

羅子健 熊文軍

0 引言

網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題的研究起源于哥尼斯堡的七橋問(wèn)題,1736年由瑞士數(shù)學(xué)家Euler將其數(shù)學(xué)化并給出了嚴(yán)格的證明,解決了這一難題.由此,拉開(kāi)了圖論與網(wǎng)絡(luò)研究的序幕.1998年美國(guó)康奈爾大學(xué)Strogatz教授團(tuán)隊(duì)[1]、1999年美國(guó)東北大學(xué)Barabási教授等[2]分別發(fā)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的小世界特性和無(wú)標(biāo)度特性.這兩大發(fā)現(xiàn)以及隨后的真實(shí)網(wǎng)絡(luò)實(shí)證研究表明,現(xiàn)實(shí)世界的網(wǎng)絡(luò)具有不同于隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)和規(guī)則網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性質(zhì).自此,復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的研究成為了一門(mén)全新的學(xué)科.

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論是一種描述自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)和工程技術(shù)上相互關(guān)聯(lián)關(guān)系的模型工具.概括地講,復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)是由大量的個(gè)體通過(guò)內(nèi)在和外在關(guān)系聯(lián)系在一起,具有復(fù)雜動(dòng)力學(xué)行為與復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形成的系統(tǒng).作為一門(mén)新興交叉學(xué)科,它綜合運(yùn)用圖論、矩陣?yán)碚?、概率論、?shù)理統(tǒng)計(jì)等理論分析工具,對(duì)存在的各種復(fù)雜現(xiàn)象進(jìn)行解釋與預(yù)測(cè).值得一提的是,相比于長(zhǎng)期構(gòu)成科學(xué)研究重點(diǎn)的簡(jiǎn)單系統(tǒng),復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的最大特點(diǎn)在于整體的涌現(xiàn)性.換句話說(shuō),復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)展現(xiàn)出單個(gè)節(jié)點(diǎn)不具有的特性——系統(tǒng)性.就什么是系統(tǒng),郭雷院士[3]做了詳細(xì)的闡述.在描述中,系統(tǒng)被規(guī)定為由相互關(guān)聯(lián)和作用的多個(gè)元素(或子系統(tǒng))所組成的具有特定功能的有機(jī)整體,并且這個(gè)系統(tǒng)又可作為子系統(tǒng)成為更大系統(tǒng)的組成部分.復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)恰好具有這樣的功能,因此成為了復(fù)雜性科學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)主要的研究對(duì)象之一.

此外,各種類(lèi)型網(wǎng)絡(luò)的普遍存在也越來(lái)越多地吸引來(lái)自數(shù)學(xué)、物理學(xué)、信息科學(xué)、人工智能、醫(yī)學(xué)以及社會(huì)科學(xué)等不同領(lǐng)域的研究人員的廣泛關(guān)注,吸引了不少一流高校及科研院所開(kāi)展相關(guān)課題的研究.同時(shí),國(guó)內(nèi)眾多知名學(xué)者及其科研團(tuán)隊(duì),如香港城市大學(xué)的陳關(guān)榮教授、北京航空航天大學(xué)的呂金虎教授、北京師范大學(xué)的狄增如教授、上海大學(xué)的汪小帆教授、東南大學(xué)的曹進(jìn)德教授、電子科技大學(xué)的周濤教授等及他們的團(tuán)隊(duì),也投身于網(wǎng)絡(luò)科學(xué)的研究[4-9].學(xué)者們豐碩的研究成果也推動(dòng)了網(wǎng)絡(luò)科學(xué)的興起與蓬勃發(fā)展.

如今,網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的快速發(fā)展推動(dòng)著人類(lèi)社會(huì)邁入信息化時(shí)代.在這樣的時(shí)代中,全球經(jīng)濟(jì)一體化趨勢(shì)加強(qiáng),政治、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等環(huán)境巨大變化,顧客消費(fèi)水平不斷提高,使得企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)日益加劇.在全球市場(chǎng)中,企業(yè)已不再是單一的參與競(jìng)爭(zhēng)實(shí)體,而是參與供應(yīng)鏈競(jìng)爭(zhēng)的實(shí)體,企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)已逐漸轉(zhuǎn)變成了供應(yīng)鏈間的競(jìng)爭(zhēng).作為具有一定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng),供應(yīng)鏈上的企業(yè)彼此之間相互作用,同時(shí)又受其他供應(yīng)鏈實(shí)體和市場(chǎng)環(huán)境的影響,企業(yè)間關(guān)系也更加錯(cuò)綜復(fù)雜.因此,從網(wǎng)絡(luò)視角與系統(tǒng)科學(xué)的角度出發(fā),探究供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的演化規(guī)律、穩(wěn)定性及風(fēng)險(xiǎn)傳播等問(wèn)題,對(duì)提高供應(yīng)鏈管理具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義.

1 網(wǎng)絡(luò)理論簡(jiǎn)介

1.1 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)及研究?jī)?nèi)容

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)主要有兩個(gè)含義：作為其連接結(jié)構(gòu)的圖和作為其狀態(tài)和功能的系統(tǒng).它具有自相似、小世界、無(wú)標(biāo)度、聚類(lèi)等特性(如圖1、圖2所示).實(shí)際中,復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性主要表現(xiàn)在龐大的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、繁雜的連接結(jié)構(gòu)、種類(lèi)多樣化的節(jié)點(diǎn)以及時(shí)空演化過(guò)程中的不確定性等.這就向網(wǎng)絡(luò)科學(xué)等交叉科學(xué)提出了一系列富有挑戰(zhàn)的新課題.

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)涉及的研究問(wèn)題多種多樣,其主要研究?jī)?nèi)容大致包括以下幾方面：網(wǎng)絡(luò)幾何性質(zhì)[10]、網(wǎng)絡(luò)形成機(jī)制[11-12]、網(wǎng)絡(luò)演化規(guī)律[13-14]、網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)重要性[15]、多層網(wǎng)絡(luò)研究[16-17]、網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)理論以及動(dòng)力學(xué)研究[18-19]等.其中,動(dòng)力學(xué)及群體協(xié)調(diào)性(coordination)行為是研究中受到廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題之一.協(xié)同與同步行為廣泛存在于自然界里,如鐘擺的同步行為、鳥(niǎo)類(lèi)與昆蟲(chóng)的蜂擁現(xiàn)象等.所謂協(xié)同,就是研究網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的相互作用如何導(dǎo)致整體化行為.若xi(t)與xj(t)分別表示第i個(gè)節(jié)點(diǎn)與第j個(gè)節(jié)點(diǎn)在t時(shí)刻的狀態(tài),協(xié)同或者同步用數(shù)學(xué)語(yǔ)言表述為

也即通過(guò)節(jié)點(diǎn)間的相互影響,使得網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)逐漸趨于一致，如圖3所示.

另外,關(guān)于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究還有以下方面的內(nèi)容：多主體網(wǎng)絡(luò)一致性研究、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的牽制控制研究等.這類(lèi)問(wèn)題的研究揭示了工程技術(shù)上不同網(wǎng)絡(luò)控制結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)協(xié)同一致之間的關(guān)系,有著重要的理論和實(shí)際價(jià)值.

1.2 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究現(xiàn)狀

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究成果除了發(fā)表在頂級(jí)科學(xué)雜志Science與Nature上以外,不少著名刊物如Automatica、IEEETransactionsonAutomaticControl、InternationalJournalofControl等相繼出版了不少關(guān)于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的重要成果.相關(guān)研究課題也在不少?lài)?guó)家獲得了科研資金的資助,可以說(shuō)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的研究正如火如荼地進(jìn)行著.一般而言,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn)的某些屬性往往會(huì)隨時(shí)間發(fā)生變化,因此人們更關(guān)注網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)演化及動(dòng)力學(xué)等動(dòng)態(tài)特征.針對(duì)由N個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力學(xué)模型,每個(gè)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)可用常微分方程表述為

其中xi(t)表示第i個(gè)節(jié)點(diǎn)t時(shí)刻的狀態(tài),lij(t)表示t時(shí)刻i節(jié)點(diǎn)與j節(jié)點(diǎn)的連接權(quán)重,它體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu).在該模型基礎(chǔ)上,學(xué)者們深入考慮網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間信息傳遞存在時(shí)滯、環(huán)境存在干擾和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)的一致性問(wèn)題.通過(guò)構(gòu)造Lyapunov函數(shù),對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的演化博弈、指數(shù)同步[20-21]等問(wèn)題進(jìn)行了研究.

站在工程技術(shù)角度,學(xué)者們做了大量的工作,并探討了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)控制及穩(wěn)定性等問(wèn)題.文獻(xiàn)[22]重點(diǎn)討論了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)可控性研究進(jìn)展,詳細(xì)介紹了基于最大匹配方法的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可控性分析框架,綜述了自2011年以來(lái)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)可控性的相關(guān)研究成果,具體論述了不同類(lèi)型的可控性、可控性與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)統(tǒng)計(jì)特征的關(guān)聯(lián)、基于可控性的網(wǎng)絡(luò)及節(jié)點(diǎn)度量等問(wèn)題.文獻(xiàn)[23]就多智能體協(xié)同控制問(wèn)題進(jìn)行了探討,在集值Lyapunov理論的形式化框架內(nèi),利用圖論、凸性等分析工具對(duì)穩(wěn)定性進(jìn)行研究,得到了狀態(tài)穩(wěn)定的若干充分及必要條件.而現(xiàn)實(shí)中存在著的各種不確定性,使得復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)易受外界干擾的影響,網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可能隨機(jī)變化.為解決這類(lèi)問(wèn)題,文獻(xiàn)[24]就帶有自適應(yīng)隨機(jī)過(guò)程切換圖的多智能體協(xié)同問(wèn)題進(jìn)行研究,其切換規(guī)律原則上包含了任何的隨機(jī)過(guò)程.

另外,當(dāng)隨機(jī)外部干擾影響到節(jié)點(diǎn)狀態(tài)時(shí),常微分方程很難對(duì)節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)過(guò)程進(jìn)行準(zhǔn)確刻畫(huà).自然地,隨機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)題被提出并探討.任紅衛(wèi)和鄧飛其[25]對(duì)隨機(jī)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的同步控制研究進(jìn)行了歸納整理與綜合分析.針對(duì)隨機(jī)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)同步問(wèn)題,模型中節(jié)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)模型采用隨機(jī)微分方程描述：

g(xi(t))dw(t).

其中g(shù)(xi(t))為噪聲密度函數(shù),w(t)是n維布朗運(yùn)動(dòng),高斯白噪聲dwi(t)與dwj(t)相互獨(dú)立.文獻(xiàn)[25]對(duì)一致性的概念進(jìn)行了再認(rèn)識(shí),總結(jié)了新的同步的定義：

1)隨機(jī)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)稱(chēng)在概率意義上達(dá)到同步,如果滿(mǎn)足條件：

2)隨機(jī)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)稱(chēng)達(dá)到均方指數(shù)同步,如果存在常數(shù)α> 0,γ> 0,使得對(duì)于任意初始條件,下列條件在t>0時(shí)成立：

E‖xi(t)-xj(t)‖2<γe-αt.

在隨機(jī)意義的同步概念下,學(xué)者們對(duì)隨機(jī)復(fù)雜耦合網(wǎng)絡(luò)協(xié)同問(wèn)題開(kāi)展了一系列的研究工作,并取得豐富的研究成果[26-29].

2 供應(yīng)鏈簡(jiǎn)介

供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)是在一條或多條價(jià)值鏈上形成的,由市場(chǎng)主體之間的供需關(guān)系等構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng).作為經(jīng)濟(jì)價(jià)值鏈的重要表現(xiàn)形式,供應(yīng)鏈系統(tǒng)的有效管理對(duì)企業(yè)的發(fā)展十分重要.高效的管理能夠使企業(yè)快速響應(yīng)市場(chǎng)變化、優(yōu)化資源配置、提高經(jīng)濟(jì)效益,為企業(yè)帶來(lái)持久的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì).在經(jīng)濟(jì)社會(huì)中,每一個(gè)市場(chǎng)主體都是供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的成員,供應(yīng)鏈的運(yùn)行好壞直接影響到市場(chǎng)主體的利益,同時(shí)也深刻關(guān)系著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展.

2.1 供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)及研究?jī)?nèi)容

供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)中,每個(gè)企業(yè)被視為一個(gè)節(jié)點(diǎn),企業(yè)間發(fā)生的各種交易關(guān)系(如合作、競(jìng)爭(zhēng)等)可以看成節(jié)點(diǎn)間的邊,邊上傳遞著信息流、物流和資金流等信息.節(jié)點(diǎn)、邊和信息構(gòu)成了一個(gè)復(fù)雜的供應(yīng)鏈系統(tǒng).供應(yīng)鏈系統(tǒng)作為一個(gè)自組織自適應(yīng)的復(fù)雜系統(tǒng),結(jié)構(gòu)上又表現(xiàn)出一定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(圖4).其整體功能不僅與節(jié)點(diǎn)功能有關(guān),同時(shí)與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式有關(guān).因此,從復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)視角出發(fā),分析研究供應(yīng)鏈中所關(guān)心的問(wèn)題,有利于揭示金融科技背景下供應(yīng)鏈發(fā)展變化的深層規(guī)律.

2.2 供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)研究現(xiàn)狀

供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)具有非線性、大規(guī)模、高維度、復(fù)雜性、動(dòng)態(tài)性、協(xié)調(diào)性等多種特征,同時(shí)還兼具時(shí)間和空間尺度特性[30-31].在生產(chǎn)實(shí)際中,供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特征、運(yùn)行特征、管理特征在經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型、結(jié)構(gòu)調(diào)整與產(chǎn)業(yè)互聯(lián)的趨勢(shì)中呈現(xiàn)出了新的變化.這也向供應(yīng)鏈研究提出了一系列新的研究課題.

在供應(yīng)鏈里,任何一個(gè)環(huán)節(jié)上的細(xì)微變化都可能給供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)巨大變化，而這些變化和供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)本身的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、宏觀性質(zhì)緊密相關(guān).供應(yīng)鏈上局部微觀特征的累積或變化也將給整個(gè)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)不同于局部的特征涌現(xiàn).因此,從復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論視角出發(fā),供應(yīng)鏈主要研究?jī)?nèi)容大致可包括以下幾方面：供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力學(xué)分析[32-33]、穩(wěn)定性分析[34-35]、控制性能分析[36]、風(fēng)險(xiǎn)傳播分析[37]等,上述研究方向正逐漸成為供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)研究中的熱點(diǎn)問(wèn)題.

3 基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的供應(yīng)鏈研究

供應(yīng)鏈管理是以提高效率與節(jié)省資源為目標(biāo),對(duì)從原材料供應(yīng)商到終端顧客整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上的物流、資金流和信息流進(jìn)行綜合、計(jì)劃、控制和協(xié)調(diào)的一種現(xiàn)代管理技術(shù)與模式.傳統(tǒng)的供應(yīng)鏈理論研究從管理內(nèi)容角度出發(fā),側(cè)重于供應(yīng)鏈設(shè)計(jì)優(yōu)化、供應(yīng)鏈管理策略、供應(yīng)鏈信息支持技術(shù)、伙伴選擇問(wèn)題等.其理論分析技術(shù)大多依賴(lài)于單一的運(yùn)籌優(yōu)化理論與差分方程等理論，而對(duì)供應(yīng)鏈上節(jié)點(diǎn)(企業(yè))的動(dòng)態(tài)特性、網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)傳播等方面的認(rèn)識(shí)還有所不足.此外,當(dāng)前供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)研究多是從具體運(yùn)營(yíng)及供應(yīng)鏈中企業(yè)成員之間的協(xié)調(diào)等微觀行為方面進(jìn)行考察的,缺少?gòu)南到y(tǒng)和宏觀角度對(duì)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、集群動(dòng)力學(xué)行為、穩(wěn)定性以及可控性等方面的研究,因而不能較好地描述供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)特征.

另一方面,隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的進(jìn)步,生產(chǎn)模式與營(yíng)銷(xiāo)模式等都在經(jīng)歷重大變革.供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)正在經(jīng)歷著前所未有的演變，已有的成果對(duì)復(fù)雜供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)中的動(dòng)力學(xué)行為、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)演化、動(dòng)態(tài)行為的影響機(jī)制等方面還有所欠缺,未能較好地揭示供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)集群動(dòng)態(tài)行為在供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)演進(jìn)中的變化特征等.因此,不少學(xué)者結(jié)合復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論開(kāi)展了供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的研究工作,并取得了有益的研究成果.后文將從節(jié)點(diǎn)重要性分析、風(fēng)險(xiǎn)傳播與動(dòng)力學(xué)分析、穩(wěn)定性分析、協(xié)同一致性分析等方面進(jìn)行細(xì)致地闡述,研究框架如圖5所示.

3.1 供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)重要性分析

外部環(huán)境的不確定性使供應(yīng)鏈面臨的挑戰(zhàn)和風(fēng)險(xiǎn)日益嚴(yán)峻,往往很小的外界干擾就可能給整個(gè)網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)較為嚴(yán)重的后果.因此,對(duì)供應(yīng)鏈的保護(hù)十分重要.然而對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)耗費(fèi)巨大,找到重要的節(jié)點(diǎn)企業(yè)進(jìn)行保護(hù)才能做到有的放矢,以最少的投入獲得良好的效果.國(guó)外學(xué)者Helbing等[38]運(yùn)用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論研究了網(wǎng)絡(luò)效率及節(jié)點(diǎn)重要性問(wèn)題,發(fā)現(xiàn)對(duì)重要節(jié)點(diǎn)的識(shí)別有利于增加網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和抗攻擊性.國(guó)內(nèi)學(xué)者楊康等[37]、賀磊等[39]、張旭等[40]的研究也證明了這一觀點(diǎn).由此可知,節(jié)點(diǎn)重要性研究對(duì)于供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定高效運(yùn)行具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義.

文獻(xiàn)[31,37]基于節(jié)點(diǎn)重要性對(duì)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)跨層次評(píng)估進(jìn)行研究，通過(guò)建立基于多指標(biāo)最優(yōu)策略的企業(yè)重要性評(píng)估模型,實(shí)現(xiàn)了對(duì)企業(yè)重要性的綜合評(píng)估.文獻(xiàn)[40]在前人提出的節(jié)點(diǎn)收縮法的基礎(chǔ)上,以節(jié)點(diǎn)自身重要度和鄰域節(jié)點(diǎn)間關(guān)系重要度的加權(quán)和作為衡量節(jié)點(diǎn)重要度指標(biāo),并從賦權(quán)方法方面進(jìn)行改進(jìn),使評(píng)估過(guò)程同時(shí)兼顧節(jié)點(diǎn)的連緊密度、節(jié)點(diǎn)的路徑位置以及節(jié)點(diǎn)連邊的特征,評(píng)估結(jié)果更加切合實(shí)際.進(jìn)一步,文獻(xiàn)[41]提出了一種綜合考慮網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)性能的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)辨識(shí)方法,克服了單一評(píng)價(jià)指標(biāo)的片面性.已有文獻(xiàn)針對(duì)的供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)大多是單層網(wǎng)絡(luò),分析方法比較完善.對(duì)于多層網(wǎng)絡(luò)而言,情況就會(huì)變得復(fù)雜,其原因在于網(wǎng)絡(luò)層之間的相依關(guān)系.不同層節(jié)點(diǎn)間的相依關(guān)系是一個(gè)應(yīng)被考慮的重要因素,同時(shí)企業(yè)節(jié)點(diǎn)各自的屬性也是一個(gè)不應(yīng)被忽略的因素.因此,如何對(duì)多層供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)識(shí)別關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)及其重要性,仍是一個(gè)值得思考的問(wèn)題,也是進(jìn)一步的研究方向.

3.2 供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)傳播與動(dòng)力學(xué)分析

由于外部環(huán)境的不確定性,供應(yīng)鏈上的企業(yè)節(jié)點(diǎn)時(shí)刻面臨著各種風(fēng)險(xiǎn).判斷出重要節(jié)點(diǎn)進(jìn)行保護(hù)在一定程度上有利于維持整個(gè)供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性,但不能有效地抑制風(fēng)險(xiǎn)的傳播.開(kāi)展對(duì)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)擴(kuò)散的研究,有利于從過(guò)程的視角認(rèn)識(shí)風(fēng)險(xiǎn)在供應(yīng)鏈上的擴(kuò)散機(jī)制,認(rèn)清風(fēng)險(xiǎn)傳播對(duì)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的影響規(guī)律和動(dòng)態(tài)過(guò)程,為實(shí)施科學(xué)高效的防范措施提供理論參考.國(guó)內(nèi)外一些學(xué)者將控制理論、Petri網(wǎng)、模糊理論等應(yīng)用在供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)傳導(dǎo)擴(kuò)散、評(píng)估與控制的研究里[42-44].這些研究是基于結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單的單一供應(yīng)鏈,而非針對(duì)多條價(jià)值鏈上形成的供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)險(xiǎn)研究,因而缺乏有效地揭示供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)擴(kuò)散機(jī)理及其過(guò)程特征的動(dòng)力學(xué)模型.

為解決上述問(wèn)題,文獻(xiàn)[30,33]在分析供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)域組分特征的基礎(chǔ)上,建立了供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)模型,給出其定態(tài)解.該模型能夠反映供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)中的風(fēng)險(xiǎn)擴(kuò)散機(jī)理,也揭示了供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)演進(jìn)下的風(fēng)險(xiǎn)擴(kuò)散特征變化.而文獻(xiàn)[35]針對(duì)具有時(shí)滯特征的動(dòng)態(tài)供應(yīng)鏈建模波動(dòng)性的難題,在歸納正交函數(shù)、正交函數(shù)集性質(zhì)的基礎(chǔ)上,將正交神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到動(dòng)態(tài)供應(yīng)鏈模型的穩(wěn)定性分析中.以上研究工作在一定程度上揭示了供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)險(xiǎn)擴(kuò)散特征變化,對(duì)于了解其他供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溲莼瘜?duì)風(fēng)險(xiǎn)擴(kuò)散的影響具有借鑒意義.然而少有文獻(xiàn)對(duì)更加復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),如具有切換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)的供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò),建立風(fēng)險(xiǎn)傳播模型進(jìn)行分析.因此,可以對(duì)問(wèn)題進(jìn)行更細(xì)致的分析并深入研究.

3.3 供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)控制與穩(wěn)定性分析

供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行管理,不僅要判斷出重要節(jié)點(diǎn)加以維護(hù)、認(rèn)識(shí)到風(fēng)險(xiǎn)傳播的機(jī)制與理解供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的過(guò)程特征,還要能對(duì)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效控制.實(shí)現(xiàn)有效的管控的目的是使供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)達(dá)到期望的運(yùn)營(yíng)狀態(tài),能夠快速響應(yīng)市場(chǎng)、節(jié)約成本、實(shí)現(xiàn)盈利以及維持整個(gè)供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定.所以,供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)控制問(wèn)題成為了供應(yīng)鏈系統(tǒng)研究的重要內(nèi)容之一,這方面的研究也相當(dāng)豐富.

文獻(xiàn)[36]針對(duì)牛鞭效應(yīng)以及時(shí)變時(shí)滯因素,將供應(yīng)鏈庫(kù)存系統(tǒng)建模為一類(lèi)具有有限個(gè)子系統(tǒng)的切換系統(tǒng)模型.通過(guò)設(shè)計(jì)合適的控制策略,實(shí)現(xiàn)對(duì)牛鞭效應(yīng)的抑制.研究結(jié)果表明設(shè)計(jì)的控制策略使得供應(yīng)鏈中的牛鞭效應(yīng)以指數(shù)冪的速度被抑制,提高了抑制效果.文獻(xiàn)[45-46]研究了外部需求不確定條件下供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)作問(wèn)題,結(jié)果表明魯棒H∞控制策略能夠抑制供應(yīng)鏈動(dòng)態(tài)模型中的諸多不確定因素的擾動(dòng),并使供應(yīng)鏈運(yùn)作達(dá)到理想總成本.通過(guò)一種具有最小信息交換和通信的分布式模型預(yù)測(cè)控制(MPC)方法,文獻(xiàn)[47]解決了供應(yīng)鏈運(yùn)管中的問(wèn)題.文獻(xiàn)[47]提出的協(xié)同分布式模型預(yù)測(cè)控制方法,能作為解決供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)庫(kù)存管理問(wèn)題的通用框架.與傳統(tǒng)PID控制方法相比,該方法在經(jīng)濟(jì)成本度量方面的性能可以得到保證.文獻(xiàn)[48]針對(duì)具有混合回收通道的閉環(huán)供應(yīng)鏈系統(tǒng)的不確定性,建立了抑制牛鞭效應(yīng)的模糊控制模型.運(yùn)用模糊魯棒控制方法,能減少內(nèi)外部不確定因素對(duì)閉環(huán)供應(yīng)鏈的影響.研究表明該方法既能抑制牛鞭效應(yīng),又能使供應(yīng)鏈保持魯棒穩(wěn)定.此外,還有學(xué)者采用不同的控制方法探討了如何抑制供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)中的牛鞭效應(yīng),可查閱文獻(xiàn)獲得相關(guān)結(jié)論[49-52].而現(xiàn)實(shí)中,由于通信、物流受限以及突發(fā)事件的影響,供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)庫(kù)存將會(huì)受到更多不確定因素的干擾.如何在這些干擾情況下,維持庫(kù)存的正常還未得到充分的研究.同時(shí),對(duì)多層供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)研究還有所欠缺,這為開(kāi)展進(jìn)一步研究提供了一個(gè)方向.

3.4 供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)協(xié)同與同步分析

供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)中的各企業(yè)通過(guò)需求建立合作伙伴關(guān)系,形成利益聯(lián)盟,從而形成穩(wěn)定的利益網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期盈利.一旦供應(yīng)鏈上各企業(yè)成員之間的目標(biāo)不一致、信息不對(duì)稱(chēng)或存在來(lái)自外部環(huán)境的不確定性干擾,供應(yīng)鏈運(yùn)行過(guò)程中就會(huì)出現(xiàn)不一致的現(xiàn)象,無(wú)法使供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)整體效益最大化,甚至危及個(gè)別企業(yè)的生存.提高整個(gè)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)效率的基礎(chǔ)是成員企業(yè)間的相互協(xié)調(diào),而協(xié)同合作的最高形式是同步運(yùn)行.因此,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上各個(gè)企業(yè)之間的協(xié)同對(duì)提高供應(yīng)鏈整體效率具有重要意義.

文獻(xiàn)[53]提出了同時(shí)研究企業(yè)生產(chǎn)和供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)情況下,多周期多產(chǎn)品的四級(jí)供應(yīng)鏈的同步優(yōu)化問(wèn)題.在此基礎(chǔ)上,建立了基于利潤(rùn)最大化的混合整數(shù)規(guī)劃模型，然而模型的算法在解決大量選址情形下的模擬還存在一定困難.文獻(xiàn)[54]基于Lorenz混沌模型研究了供應(yīng)鏈系統(tǒng)的混沌同步與控制.同時(shí),在非線性供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)中加入線性反饋控制器,實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制.但是,研究從供應(yīng)鏈整體系統(tǒng)出發(fā),缺乏對(duì)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)上各節(jié)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)行為的分析.文獻(xiàn)[55]在Ciancimino和Cannella提出的同步供應(yīng)鏈概念模式上進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模,補(bǔ)充了庫(kù)存更新的規(guī)則,對(duì)同步模式與庫(kù)存優(yōu)化進(jìn)行了結(jié)合研究.研究表明通過(guò)調(diào)整安全庫(kù)存因子,使得供應(yīng)商的在庫(kù)庫(kù)存量與其下級(jí)訂貨量完全匹配,可以獲得最優(yōu)的單階段運(yùn)行成本.但零售商面對(duì)不確定的市場(chǎng)需求,需要承受一定的缺貨風(fēng)險(xiǎn),從而影響供應(yīng)鏈的供應(yīng)比率.因此,下一步研究工作可考慮零售商安全庫(kù)存因子對(duì)單階段成本和供應(yīng)比率的影響,考慮適當(dāng)增大零售商安全庫(kù)存因子,以可接受的運(yùn)行成本增加,來(lái)獲得更高的客戶(hù)服務(wù)水平.

3.5 供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)演化與博弈分析

在市場(chǎng)條件下,先進(jìn)的企業(yè)已意識(shí)到真正的競(jìng)爭(zhēng)是供應(yīng)鏈與供應(yīng)鏈之間的競(jìng)爭(zhēng).良好的戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系可以使供應(yīng)鏈企業(yè)在財(cái)務(wù)狀況、產(chǎn)品質(zhì)量、用戶(hù)滿(mǎn)意度等方面都能得到改善和提高,并最終實(shí)現(xiàn)各企業(yè)的共贏.但是,當(dāng)供應(yīng)鏈企業(yè)缺乏有效的協(xié)調(diào)與合作時(shí),往往會(huì)造成“兩敗俱傷”或“得失相伴”的后果.因此,如何處理供應(yīng)鏈企業(yè)間的合作競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系是供應(yīng)鏈管理的關(guān)鍵.一些學(xué)者運(yùn)用合作博弈、非合作博弈理論研究供應(yīng)鏈成員間競(jìng)爭(zhēng)與合作問(wèn)題.

文獻(xiàn)[56]在構(gòu)建制造商和銷(xiāo)售商博弈模型的基礎(chǔ)上,將計(jì)算實(shí)驗(yàn)方法引入到供應(yīng)鏈系統(tǒng)的研究中,利用多agent建模技術(shù)來(lái)建立供應(yīng)鏈模型.研究表明企業(yè)合作的支付矩陣以及初始合作比例對(duì)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)企業(yè)間的競(jìng)合關(guān)系有著重要的影響.鑒于博弈論在供應(yīng)鏈質(zhì)量管理方面的研究還處于起步階段,文獻(xiàn)[57]針對(duì)供應(yīng)鏈質(zhì)量管理問(wèn)題中的逆向選擇,提出了供應(yīng)鏈質(zhì)量管理新的博弈模型.通過(guò)研究分析得出,博弈論與委托代理理論可以應(yīng)用于供應(yīng)鏈質(zhì)量檢驗(yàn)與供應(yīng)鏈質(zhì)量激勵(lì),幫助生產(chǎn)商建立最優(yōu)契約,實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的質(zhì)量激勵(lì).文獻(xiàn)[58]針對(duì)由多制造商與多零售商構(gòu)成的閉環(huán)供應(yīng)鏈系統(tǒng),利用微分變分不等式理論,建立閉環(huán)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)博弈模型,并分析整個(gè)閉環(huán)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的均衡條件.進(jìn)一步,可將現(xiàn)有研究方法平移到多層供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的研究中.

3.6 供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用研究

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用廣泛,無(wú)論是在工程技術(shù)上還是在經(jīng)濟(jì)管理等領(lǐng)域均得到了相當(dāng)程度的重視與運(yùn)用.例如在無(wú)人機(jī)、社交網(wǎng)絡(luò)、供應(yīng)鏈等方面的應(yīng)用.前文已提到研究供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性、控制管理等問(wèn)題具有需求性和現(xiàn)實(shí)意義.針對(duì)具體問(wèn)題,文獻(xiàn)[59]將理論方法應(yīng)用于供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的管理中,探討了供應(yīng)鏈中隨機(jī)產(chǎn)出和隨機(jī)需求下,供應(yīng)商和制造商采取不同的風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)合同對(duì)農(nóng)資投入、供應(yīng)商、制造商以及整個(gè)供應(yīng)鏈的利潤(rùn)的影響.在受隨機(jī)和蓄意兩種不同攻擊方式下,文獻(xiàn)[60]研究了供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的魯棒性以及隨機(jī)訂單干擾下合并決策的供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)調(diào)度等問(wèn)題.此外,結(jié)合目前新興技術(shù)還涌現(xiàn)出不少相關(guān)的應(yīng)用研究,例如供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)金融、物流網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)學(xué)分析等.這些研究成果表明供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)理論在實(shí)際應(yīng)用中的重要性,也是未來(lái)應(yīng)用研究需要關(guān)注的方向.

4 總結(jié)與展望

現(xiàn)實(shí)中,供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)總會(huì)受到外界干擾、隨機(jī)噪聲等因素的影響,這些干擾因素會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等發(fā)生變化,進(jìn)而影響整個(gè)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性、協(xié)同性等.因此,基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論研究供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)中的穩(wěn)定性、控制及協(xié)同管理中的問(wèn)題具有重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義.本文簡(jiǎn)要地?cái)⑹隽斯?yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的研究意義和研究進(jìn)展情況,總結(jié)分析了基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的供應(yīng)鏈相關(guān)研究的成果.通過(guò)回顧理論的發(fā)展情況,為進(jìn)一步開(kāi)展研究工作奠定了基礎(chǔ),提供了一些思路.

從復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)視角出發(fā),本文著重對(duì)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)重要性、風(fēng)險(xiǎn)傳播與動(dòng)力學(xué)分析、穩(wěn)定性、協(xié)同控制等研究進(jìn)行了歸納與總結(jié).通過(guò)文獻(xiàn)梳理,發(fā)現(xiàn)仍有值得深入研究的問(wèn)題,部分研究結(jié)果可以繼續(xù)探討,簡(jiǎn)單歸納如下：

1)現(xiàn)實(shí)中,供應(yīng)鏈的供求關(guān)系多數(shù)是非線性關(guān)系,難以采用線性關(guān)系進(jìn)行描述.針對(duì)此類(lèi)問(wèn)題,構(gòu)造非線性系統(tǒng)的Lyapunov 函數(shù),設(shè)計(jì)出穩(wěn)定化控制策略將更有意義.

2)深入研究刻畫(huà)復(fù)雜供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮匦缘男聟⒘?以求更全面地反映供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特性,進(jìn)而探究新參量對(duì)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)力學(xué)行為的影響機(jī)制.

3)對(duì)于多層供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò),研究其演化生長(zhǎng)的內(nèi)部演化規(guī)律,不斷完善現(xiàn)有模型.進(jìn)一步考慮突發(fā)事件影響下,多層供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性與脆弱性等.

4)針對(duì)帶有時(shí)滯、突發(fā)事件干擾的供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò),涉及更有效的控制策略,以保持供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性,抑制牛鞭效應(yīng)等.