復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型及其供應(yīng)鏈系統(tǒng)應(yīng)用研究綜述

1、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型及其供應(yīng)鏈系統(tǒng)應(yīng)用研究綜述內(nèi)容摘要：近年來，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的研究正廣泛展開，積累了大量的研究成果。本文對國內(nèi)外關(guān)于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論及其應(yīng)用的研究現(xiàn)狀進(jìn)展綜述，整理和總結(jié)了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)目前在供應(yīng)鏈建模方面的主要研究結(jié)果：復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于供應(yīng)鏈系統(tǒng)的主要研究方法、結(jié)論，并展望其將來開展方向。關(guān)鍵詞：復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造演化模型小世界無標(biāo)度問題的提出自然界和人類社會(huì)中廣泛存在著復(fù)雜系統(tǒng)，而復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)是描繪各類復(fù)雜系統(tǒng)的有效的理論和工具。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)是對真實(shí)復(fù)雜系統(tǒng)的高度概括和抽象，是包含了大量個(gè)體以及個(gè)體之間互相作用的系統(tǒng)。它將復(fù)雜系統(tǒng)中的某種現(xiàn)象或某類實(shí)體抽象為節(jié)點(diǎn)，將個(gè)體之間的互相作用抽象為邊，從而形成了用來

2、描繪這一系統(tǒng)的圖。這樣的圖，是對系統(tǒng)模型化的抽象與表達(dá)。近年來，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的研究受到了來自科學(xué)和工程各個(gè)領(lǐng)域研究人員的廣泛關(guān)注，已經(jīng)成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。供應(yīng)鏈作為一個(gè)系統(tǒng)，由大量的互相聯(lián)絡(luò)的企業(yè)構(gòu)成，這些企業(yè)之間并不是完全同質(zhì)的，包含供應(yīng)商、制造商、分銷商、零售商等子系統(tǒng)，分布在不同行業(yè)、區(qū)域或階段，在網(wǎng)絡(luò)中作用和功能各不一樣，構(gòu)成供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的各個(gè)子系統(tǒng)是非同質(zhì)的；這些企業(yè)作為子系統(tǒng)又由眾多的組成部分形成，每個(gè)子系統(tǒng)又可以看成一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)進(jìn)展研究，子系統(tǒng)內(nèi)部的構(gòu)造也較復(fù)雜，供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有明顯的層次構(gòu)造；供應(yīng)鏈中的子系統(tǒng)之間存在復(fù)雜的信息流、物流和資金流的交互作用，存在競爭、協(xié)同的關(guān)系，各

3、節(jié)點(diǎn)企業(yè)互相依賴，各工序環(huán)環(huán)相扣，子系統(tǒng)之間存在著嚴(yán)密的互相作用；可以說供應(yīng)鏈系統(tǒng)是一個(gè)具有層次構(gòu)造的復(fù)雜巨系統(tǒng)。供應(yīng)鏈呈現(xiàn)復(fù)雜的網(wǎng)狀構(gòu)造，供應(yīng)鏈管理不僅涉及到上下游相關(guān)組織，甚至涉及到供應(yīng)商的供應(yīng)商、客戶的客戶，不只是簡單的鏈條管理，而是管理一個(gè)盤根錯(cuò)節(jié)的“供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。在經(jīng)濟(jì)全球化、信息化及大量不確定性問題背景下，供應(yīng)鏈作為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，大多缺乏抵御才能甚至不能抵御風(fēng)險(xiǎn)。因此，深化研究供應(yīng)鏈管理問題，從網(wǎng)絡(luò)的角度以系統(tǒng)的目光審視供應(yīng)鏈的構(gòu)造，從系統(tǒng)科學(xué)的角度對供應(yīng)鏈進(jìn)展建模，加強(qiáng)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的脆性及魯棒性研究，分析不同干擾情況下供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的脆性及魯棒性表現(xiàn)形式和特點(diǎn)，對于進(jìn)步供應(yīng)鏈的運(yùn)作績效和魯

4、棒性都具有重要的意義。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的研究可追溯到世紀(jì)歐拉euler創(chuàng)始的圖論。在隨后的多年時(shí)間里，圖論一直是研究網(wǎng)絡(luò)圖表示的根本方法。歷史上描繪系統(tǒng)性質(zhì)比較常用的是兩類網(wǎng)絡(luò)：一類是規(guī)那么網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)只與其緊鄰或次近鄰相連，即每個(gè)節(jié)點(diǎn)連接的節(jié)點(diǎn)數(shù)一樣，組合數(shù)學(xué)的圖論討論了各種規(guī)那么網(wǎng)絡(luò)的問題；另一類是完全隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)，是由匈牙利數(shù)學(xué)家erds和renyi兩人er模型在20世紀(jì)50年代提出的，此后的近半個(gè)世紀(jì)里，er模型的隨機(jī)圖理論成為學(xué)術(shù)界研究復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的根本思路和主要數(shù)學(xué)工具，一直是研究復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造的根本理論。他們用相對簡單的隨機(jī)圖來描繪網(wǎng)絡(luò)，簡稱隨機(jī)圖理論。兩人重要的發(fā)現(xiàn)是隨機(jī)圖的許

5、多重要性質(zhì)都是隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增大而突然涌現(xiàn)的，其創(chuàng)立的隨機(jī)圖理論是研究圖類的閉函數(shù)和宏大分支涌現(xiàn)的相變等的重要數(shù)學(xué)理論。誠然，圖論可以準(zhǔn)確簡潔的描繪各種網(wǎng)絡(luò)，而且圖論的許多研究成果、結(jié)論和方法業(yè)已成為復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究的有力工具，可以自然地應(yīng)用到如今的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究中去。但是，絕大多數(shù)實(shí)際復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造并不是完全隨機(jī)的。20世紀(jì)90年代以來，以internet為代表的信息技術(shù)的迅猛開展，使人類社會(huì)大步邁入了信息網(wǎng)絡(luò)時(shí)代。從internet到，從大型電力網(wǎng)絡(luò)到全球交通網(wǎng)絡(luò)，從生物體中的大腦到各種新陳代謝網(wǎng)絡(luò)，從科研合作到各種經(jīng)濟(jì)、政治、社會(huì)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)等。可以說，人們已經(jīng)生活在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)世界中。長期以來，通信網(wǎng)

6、絡(luò)、電力網(wǎng)絡(luò)、生物網(wǎng)絡(luò)和社會(huì)網(wǎng)絡(luò)等分別是通信科學(xué)、電力科學(xué)、生命科學(xué)和社會(huì)科學(xué)等不同學(xué)科的研究對象，而復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論所要研究的是各種看上去互不一樣的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)之間的共性和處理它們的普適方法。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究正浸透到數(shù)理科學(xué)、生命科學(xué)和工程學(xué)科等眾多不同的領(lǐng)域，對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的定量與定性特征的科學(xué)理解，已成為網(wǎng)絡(luò)時(shí)代科學(xué)研究中一個(gè)重要的挑戰(zhàn)性課題，甚至被稱為“網(wǎng)絡(luò)的新科學(xué)。世紀(jì)之交1998-1999復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的科學(xué)探究發(fā)生了重要轉(zhuǎn)變，獲得了打破性進(jìn)展?？茖W(xué)家沖破了傳統(tǒng)圖論，特別是隨機(jī)圖理論的束縛，以小世界網(wǎng)絡(luò)和無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)兩項(xiàng)重要發(fā)現(xiàn)為標(biāo)志，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的研究獲得了打破性進(jìn)展。1998年，atts和strgstz發(fā)

7、現(xiàn)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的小世界sallrld特性。1999年barabasi和albert發(fā)現(xiàn)了真實(shí)網(wǎng)絡(luò)的另一重要特征節(jié)點(diǎn)度服從冪律分布，提醒了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的無標(biāo)度salefree特性等，并建立了相應(yīng)的模型來闡述這些特征產(chǎn)生的機(jī)理。這些創(chuàng)始性的工作，引起了人們的廣泛關(guān)注，開拓了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究的新紀(jì)元。此后，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的研究迅速地?cái)U(kuò)展到了廣泛的學(xué)科領(lǐng)域，并不斷與這些學(xué)科領(lǐng)域穿插促進(jìn)，獲得了豐碩的成果。目前復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的研究蓬勃開展，正在向著縱深方向和可能結(jié)合實(shí)際應(yīng)用方面開展。供應(yīng)鏈復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)建模研究目前國際上主要是以dirkhelbing為首的一批物理學(xué)家在采用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論研究供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)。dirkhelbing2022研

8、究發(fā)現(xiàn)供應(yīng)鏈管理中的牛鞭效應(yīng)，即信息放大效應(yīng)，和供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造性質(zhì)有關(guān)。好的供應(yīng)鏈構(gòu)造可以減弱牛鞭效應(yīng)，同時(shí)增加穩(wěn)定性和抗攻擊性。duglasrhite對美國生物制藥行業(yè)的商業(yè)關(guān)系進(jìn)展研究發(fā)現(xiàn)，由美國生物制藥行業(yè)的企業(yè)作為節(jié)點(diǎn)形成的商業(yè)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)并不是同質(zhì)的，在網(wǎng)絡(luò)中存在著erk、pfizer、yers等核心，與其他生物制藥企業(yè)相比他們擁有更多的商業(yè)合作伙伴，在網(wǎng)絡(luò)中擁有大量的連邊；在研究這一供應(yīng)鏈演化過程中還發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模在不斷增加，企業(yè)之間的合作關(guān)系即網(wǎng)絡(luò)的連邊增速更加迅速。其研究結(jié)果預(yù)示著供應(yīng)鏈系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造并非一個(gè)均勻的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中存在的hub節(jié)點(diǎn)，在整個(gè)供應(yīng)鏈系統(tǒng)

9、中起著關(guān)鍵作用；網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和網(wǎng)絡(luò)中的連接也呈非均勻增長趨勢。hristiankuhnert2022發(fā)現(xiàn)城市的物資供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)服從無標(biāo)度分布，即都有少數(shù)的核心節(jié)點(diǎn)，發(fā)揮重要的物資調(diào)度和配送作用。這是在供應(yīng)鏈系統(tǒng)的實(shí)證中較早明確證實(shí)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造中的無標(biāo)度特性的。而無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中重要的研究結(jié)果，也提示了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型在供應(yīng)鏈系統(tǒng)建模的無限前景。arlauanns等把供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)看成一個(gè)物料在其中動(dòng)態(tài)流動(dòng)的過程，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)看成一個(gè)變換器，物流通過某個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)候發(fā)生變化，可以用一階微分方程模擬，然后用魯棒最優(yōu)控制方法實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈的最優(yōu)化目的。李守偉等2022在對我國產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性研究中也提出我國的半導(dǎo)體

10、產(chǎn)業(yè)的供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)同樣具有無標(biāo)度的特性。閆妍等對我國蒙牛乳業(yè)所在的供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)展了拓?fù)浣?，利用?fù)雜網(wǎng)絡(luò)的方法，考慮級(jí)聯(lián)效應(yīng)來評(píng)價(jià)節(jié)點(diǎn)的重要度，識(shí)別出了重要節(jié)點(diǎn)，用最大連通子圖規(guī)模衡量了級(jí)聯(lián)效應(yīng)的后果。上面兩個(gè)結(jié)果通過實(shí)際數(shù)據(jù)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，實(shí)證了供應(yīng)鏈系統(tǒng)的無標(biāo)度特性。郭進(jìn)利2022考察了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)連續(xù)時(shí)間增加的供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)特征，利用更新過程理論對這類網(wǎng)絡(luò)進(jìn)展分析，獲得了度分布的解析表達(dá)式。研究說明，供應(yīng)鏈型有向網(wǎng)絡(luò)具有雙向冪律度分布，并且穩(wěn)態(tài)平均入度和出度分布的冪律指數(shù)在區(qū)間2，+內(nèi)。范旭等針對供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性和其內(nèi)外部環(huán)境的不確定性，根據(jù)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論對供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)進(jìn)展了詮釋，利用分形理論構(gòu)造了一

11、個(gè)可能的供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)，闡述了供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)在具備一般復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)的同時(shí)也具有小世界、無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)的大多數(shù)特性。根據(jù)供應(yīng)鏈系統(tǒng)的一些特征，仿真了供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的生成演化過程，對結(jié)果進(jìn)展復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)建模，分析了供應(yīng)鏈系統(tǒng)的特性，給理論界提供了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)在供應(yīng)鏈管理上應(yīng)用的較好范式。以上研究展示了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)在供應(yīng)鏈管理方面的寬廣應(yīng)用前景。但是以dirkhelbing為代表的研究側(cè)重復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論，角度比較窄，對供應(yīng)鏈本身的研究和考慮較少，對供應(yīng)鏈應(yīng)急管理的涉及那么更少，不能廣泛地提醒供應(yīng)鏈的特質(zhì)。立足供應(yīng)鏈本身，結(jié)合復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)思想，從全新的角度進(jìn)展供應(yīng)鏈管理研究還有很多可以討論和深化的余地。結(jié)論及展望雖然對供應(yīng)鏈的研究目前

12、已經(jīng)有大量文獻(xiàn)發(fā)表，但是缺少的是用系統(tǒng)的觀點(diǎn)，對供應(yīng)鏈系統(tǒng)整體規(guī)律的研究。借助復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論可以提醒出供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的整體宏觀性質(zhì)，研究供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)形成變化過程和宏觀行為，分析供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和抗風(fēng)險(xiǎn)才能，這是以往的供應(yīng)鏈管理研究不能完成的任務(wù)，研究結(jié)果對于這類復(fù)雜系統(tǒng)的管理具有很好的借鑒意義。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論可以幫助人們用全新的觀去對待供應(yīng)鏈應(yīng)急管理問題，它側(cè)重從宏觀整體的角度去分析單獨(dú)的點(diǎn)和整體網(wǎng)絡(luò)之間的關(guān)系，也可以借用社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析的諸多方法以及網(wǎng)絡(luò)演化機(jī)制去研究供應(yīng)鏈上的企業(yè)關(guān)系。用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論研究供應(yīng)鏈管理，為供應(yīng)鏈管理提出了新的研究思路，帶來全新的視角和啟迪，應(yīng)用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論研究供應(yīng)鏈管

13、理具有重要的實(shí)際意義與理論意義。參考文獻(xiàn)：1.b.bllbs，randgraphs.aadeipress，lndn，19852.b.bllbs，derngraphthery.graduatetextsinatheatis.springer，neyrk，19983.d.b.est，intrdutintgraphthery.prentie-hall，engledliffs，nj，19954.f.harary，graphthery.perseus，abridge，a，19955.erdsp，renyia，nrandgraphsj.publiatinsatheatis，1959，66.barabasi

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