基于复杂网络的供应链网络演化研究综述.pdf

研究与探讨收稿日期2023-05-23基金项目内蒙古自治区自然科学基金（2020MS07005,2023LHMS07012）；内蒙古自治区高校基本科研业务费项目（JY20220328）；内蒙古高等学校科学研究项目（ZSZX21100）作者简介杨丽(1979-)，内蒙古鄂尔多斯人，副教授，博士，主要研究方向:物流与供应链管理、复杂网络、供应链信息共享；刘春燕(1997-)，通信作者，内蒙古乌兰察布人，硕士研究生，主要研究方向:物流与供应链管理、复杂网络;李弘(1968-)，山西左云人，教授，博士，主要研究方向:物流与供应链管理、信息管理、仿真建模。doi:10.3969/j.issn.1005-152X.2023.08.005基于复杂网络的供应链网络演化研究综述杨丽，刘春燕，李弘（内蒙古工业大学经济管理学院，内蒙古呼和浩特010051）摘要经济全球化、激烈的竞争和不确定因素的增加促使供应链上节点企业之间建立多种合作关系，供应链网络结构日益复杂，且随着内外部环境的变化而动态改变。通过对供应链网络演化的文献梳理，探究供应链网络演化研究进展并进行总结，发现目前的研究大都停留在模型的仿真阶段，与实际供应链相结合的较少，故此，今后可从供应链网络局域世界中节点连接的实质影响因素方面进行研究，例如，在低碳政策背景下企业合作关系的建立、企业员工的学历及工作经验对企业选择合作对象的影响等，以便研究供应链网络演化机理，分析网络演化规则、预测网络演化趋势并制定策略，以增强网络弹性、提高网络的抗风险能力及整体运作效率。关键词复杂网络；供应链；供应链网络；演化模型；文献综述中图分类号F274文献标识码A文章编号1005-152X(2023)08-0025-06Literature Review on Supply Chain Network Evolution Based on Complex Network TheoryYANG Li,LIU Chunyan,LI Hong(School of Economics&Management,Inner Mongolia University of Technology,Hohhot 010051,China)Abstract:In this paper,by going over the body of literature on the evolution of the supply chain network,we explored and summarizedthe progress of the researches on supply chain network evolution,and found that current researches mostly dwelf on model simulation andseldom touched on supply chain practice.Therefore,we proposed that approaches could be made from the actual influence factors of nodalpoints in the supply chain network,for example,the establishment of corporate partnerships under low-carbon policies,the impact of theeducation and work experience of employees on the selection of corporate partners,etc.,so as to facilitate the study of the mechanism behindsupply chains network evolution,analyze the pattern of network evolution,predict network evolution trends and formulate strategies toenhance the resilience,anti-risk capabilities and overall operational efficiency of the supply chain network.Keywords:complex network;supply chain;supply chain network;evolutionary model;literature review杨丽，等：基于复杂网络的供应链网络演化研究综述0引言随着全球化的快速发展，相较于传统的供应链，如今的供应链已经演变成由多种不同类型的企业和多种合作关系构成的供应链网络。该网络内部与外界进行着物质交换和信息交流，网络中不断有新企业加入、旧企业退出这种动态演变，新旧节点的加入和退出会改变节点企业原有的上下游相对位置以及原有的合作关系。供应链网络中各企业之间以及与外部环境相互作用会使得网络结构随着时间进行演化，网络系统会自发的从无序走向有序。故此，供应链网络具有动态性、多样性、自组织性等特点。Choi，等1发现供应链网络具有自组织、自适应特性，提出可以从复杂网络理论的角度研究供应链网络。Surana，等2认为网络中节点企业数量庞大，且不断增加，网络受到节点内部相互竞争以及市场不确定的影响，呈现出多样性和复杂性。供应链网络演化研究2-4有助于了解供应链中企业间合作与竞争的内在机理与驱动因素，包括新企业加入行业的“门槛”与老企业退出行业的“阈值”，以及成为局域世界成员的“条件”等，以此分析企业内部协调机制并预测网络行为，从宏观角度提高网络的鲁棒性、抗风险能力以及-25研究与探讨物流技术2023年第42卷第8期（总第443期）提高网络的整体效率。本文就复杂网络理论在供应链演化方面的研究及应用进行梳理，选取“供应链网络演化”为主题词，利用Web of Science和中国知网数据库进行检索，共得出685条记录，经过筛选和剔除，共余下509篇。然后运用VOSviewer软件系统对供应链网络演化领域进行文献计量学分析，绘制了关键词频图，通过分析图谱挖掘该领域的研究现状、热点和趋势。1文献分析本文主要对国内外有关供应链网络演化方面的研究进行梳理，分别选取了中文知网数据库（CNKI）检索中文文献和Web of Science数据库检索英文文献，其中，在中国知网数据库中，以“供应链网络演化”为主题词，从2004开始至今，检索出115条记录，剔除4条会议记录，余下111条。在Web of Science数据库选择 WOS 核心文集，以“evolution of supplychain networks”为主题,时间从1993年至今，检索到543篇，除去社论材料余下539篇。对筛选过后的中英文文献记录分别进行梳理和分析，用VOSviewer软件绘制关键词频图，对供应链网络演化的研究进行可视化分析，通过分析发掘供应链网络演化方面的研究热点和趋向，为该领域的研究学者提供一定的参考方向。图1中文关键词词频图（词频1次以上）本文对样本文献的关键词进行了数据的统计分析，图1为使用VOSviewer分析的中文关键词频图，从词频图可以看出关键词可分为15个聚类，其中词频较高的是“复杂网络”“供应链网络”“演化博弈”“演化分析”及“网络演化”等，还有“演化模型”“供应链”“演化”“网络效应”“网络结构”“ba模型”及“系统动力学”等词频较低的聚类。有较多的学者运用演化模型来研究供应链，并且通过仿真的方法模拟模型的有效性，使供应链网络演化理论与实践更加贴合。图2英文关键词词频图（词频6次以上）图2为利用VOSviewer分析的英文文献的关键词频图，从词频图可以看出 evolution of supply chainnetwork主题可以分为8个大聚类，主要围绕“evolu-tion”“supply chain”“model”“optimization”及“perfor-mance”“design”“networks”和“framework”等方面进行研究。国外相较于国内研究较早，而且从研究对象看，国外多以宏观模型方面的创新为主，国内以在微观方面增设条件为主。总体而言，国内外都运用复杂网络理论对供应链网络进行研究，以网络拓扑特征与网络建模相结合的形式，探究供应链网络的演化特征，及网络的发展机理，挖掘网络演化过程中节点的连接规则与网络边权的属性对网络增长的影响，分析供应链网络中节点企业之间的行为变化，以及影响供应链稳定性的风险因素。该研究方向有利于探究当前复杂供应链网络的演化趋势，并模拟不同属性供应链的演化机理，对于应对供应链网络风险及提高网络的鲁棒性具有重要理论价值。2供应链网络的复杂性文献2-3提出供应链网络不仅应被视为“系统”，还应被视为“复杂自适应系统”，认为供应链网络由数量庞大的企业及其相互之间的关系所组成，在这样的网络中，企业是节点，合作关系是连边，以制造商为核心的供应链网络控制着从原材料采购到半成品加工、制造、仓储、配送再到零售的过程中的物资流、信息流和资金流都使得供应链网络呈现出多样、复杂的特性。Pathak，等5应用复杂网络理论对供应链复杂性进行了研究，并且为供应链网络相关的新理论提供了研究框架，建立了复杂自适应系统概念模型，该模型中的个体不断交互学习使得系统处于演化状态，模型可-26研究与探讨模拟供应链网络中的节点企业进行物质与信息交流，使复杂网络理论在供应链网络中的应用更加具体。C Wycisk，等6通过研究验证发现将供应链网络称为CAS是有效的。叶笛7提出可以利用复杂网络理论深入分析供应链系统整体的运行规律和宏观行为，供应链的网络特征以及演化规律，为供应链的理论和实践相结合提供了思路。李刚8通过运用复杂网络理论作为工具,对供应链建模和性能分析展开研究，提出了基于增长、偏好连接和局部选择的供应链演化模型。文献9-10研究发现有效供应链具有较短的路径长度、较高的集聚系数以及度分布呈现幂律分布状态，证实了高效供应链的结构遵循“无标度网络”。赵志刚4提出，目前供应链网络在全球化的不断推动下，市场结构不确定性增加，网络结构变得更加复杂，采用复杂网络理论建模可以揭示出供应链网络的宏观特性，并且对其演化过程进行仿真模拟，在供应链网络优化设计和管理方面具有一定的价值。以上学者的研究为运用复杂网络理论进行供应链网络研究奠定了一定的基础和方向，后续越来越多的学者开始运用复杂网络理论构建供应链网络模型，探究供应链网络的拓扑特征与演化规律以预测网络行为。3网络演化模型3.1复杂网络常见演化模型Barabasi，等11在小世界网络的基础上提出了具有增长和择优连接机制的无标度网络，即著名的BA网络模型。该网络模型中节点的度服从幂律分布，且该网络中的大部分节点度值都很低，但存在少数度值非常高的节点，这一发现揭示了复杂网络的无标度特性，引起了人们的广泛关注，在经济学、社会学、生物学及计算机科学等学科中掀起了有关复杂网络方面的研究热潮。学者们基于BA模型，在初始网络的设置12、节点进入网络的时间及概率13-14、择优连接的方式以及连边的形成15-17、节点的退出和连边的断开等方面进行了改进和创新18。从初始网络到择优连接再到节点的退出，网络的演化过程都可以基于真实网络的特性对基础模型做出一定的改变，有学者弥补了BA模型初始网络中节点数以及连边数的不明确性以及BA模型中节点等时间间隔进入网络的局限性；此外，有些学者在BA模型的基础上构建了新节点的连接范围，或者改变了择优概率，突破了BA网络择优连接依据节点度值的局限性；还有部分学者使边具有方向性或给边赋予权重以影响网络演化的走向，使得网络演化规律更加贴合真实网络。总之，网络演化模型可以适用能源网络、供应链网络、交通网络以及制造系统网络等，通过网络演化模拟，研究其演化机理，提高网络的鲁棒性及运作效率，为复杂网络的深入研究和高效管理提供思路和视角。3.2供应链网络演化模型基于学者们的研究，复杂网络理论可用于供应链网络的研究，越来越多的学者运用复杂网络理论研究供应链网络的运行机理，以BA模型为基础，结合所选取供应链的现实特点对模型进行改进，提出许多新的演化模型。基于网络演化的机理，宏观层面节点连接规则决定网络的分布，微观层面连边的权重及方向影响连接概率。下面从择优连接规则和考虑边权及方向两个角度对典型供应链网络演化模型进行概括梳理：3.2.1改变择优连接规则的演化模型。BA模型是典型的网络演化模型，该模型有两个特性，分别是生长和择优连接。这两点促使网络模型不断演化增长，其中择优连接决定着网络的增长规则和演化方向。许多学者鉴于考虑供应链网络的特性，在BA模型的基础上提出了局域世界模型以描述供应链网络的演化特征，这些模型所构建局域世界的依据不同，有依据节点的属性将节点进行了层级、等级的划分19-21，其中柳虹，等19提出的模型中节点只能与同层的节点建立连接，不能进行跨层连接，随后孙军艳，等20提出可以跨层，但是强调只能和相邻层级的节点进行连接，付江月，等21设定选取原网络中与新节点不同等级的节点作为新增节点的局域世界，突破了同层以及邻层构建局域世界的局限性，更加符合真实网络。一些学者22-25引进吸引力模型给节点赋予位置参数，根据节点的位置距离确定新节点所选的局域世界；其中陈晓，等22和赵志刚，等24都依据节点的相关度值来确定局域世界，但是赵志刚在择优连接概率中不仅考虑了度值还考虑了节点强度值。LIU Yong，等23依据节点之间的路径距离来确定局域世界，在择优连接中还考虑了节点强度，认为供应链合作网络不仅受企业之间的距离影响，还受资源和竞争力的影响；李应，等25不仅考虑了节点的位置，还考虑了节点企业的资源，较符合真实供应链网络。杨丽，等：基于复杂网络的供应链网络演化研究综述-27研究与探讨物流技术2023年第42卷第8期（总第443期）曹文彬，等26认为局域世界是随机构成的。廖治东，等27将节点分为局域性节点和全局性节点，该模型模拟了现实供应链网络中的区域性企业和全局性企业对合作对象的选择，反应了现实供应链网络的演化规律。具体见表1。表1基于局域世界的演化模型分类节点分层、级节点赋予位置随机生成来源柳虹，等19孙军艳，等20付江月，等21陈晓，等22LIU Yong，等23赵志刚，等24李应，等25曹文彬，等26模型特点依据节点的不同角色，将供应链分成4层，随机数决定新增节点的局域世界；节点度和节点强度共同决定优先连接概率。以制造商为核心的五级局域世界供应链网络演化模型，该模型以节点度和竞争优势系数作为优先连接的依据。将节点依据功能不同分为个等级，且赋予等级值，选择非同等级的若干个节点作为新增节点的局域世界。提出节点集聚度作为择优链接的准则。给节点赋予位置参数，依据位置参数计算节点间的相关度，新节点依据相关度的大小选取所加入局域世界的节点。通过给节点赋予位置坐标和节点权重，依据本地经济区域的半径，确定节点i的当地经济区域构成局域世界；择优连接规则中考虑了节点强度。提出用节点位置值的大小和远近值来确定企业节点的吸引力，在新节点加入时通过吸引力规则来确定所加入的局域世界。该模型将企业分为核心企业和普通企业，并且用位置参数表示企业所处的层级。企业间的合作所带来边的收益作为边的权重，并且将节点度与边效益作为节点择优连接时的综合指标。结论通过验证发现该模型具有小的平均路径、大的聚类系数的拓扑特征。该供应链网络具有无标度、高集聚性，并且网络内各级局域世界的度分布不同。发现城市物流网络中少数枢纽节点在网络中发挥着重要的作用，并且网络具有较强的抗风险能力。发现该模型具有无标度、小世界的特性。该模型的度分布表现出从幂律到泊松分布的交叉，而且呈现出小世界特性。该网络的度分布呈现出一定的幂率分布形式，同时具有较大的集聚系数和较小的平均路径长度的小世界特征。演化模型具有较短平均路径长度、较高聚集系数的小世界特性。该模型具有高聚集度，和较长的平均路径，并且仿真了供应链网络不同时期的网络特征解释了存在的经济现象。还有一些学者没有构建局域世界，而是直接重新设定了择优连接的规则，其中张纪会，等28在择优连接中考虑了节点的吸引度这一指标，傅培华，等29不仅考虑了节点度值还考虑了路径，构成复合型指标。Fang，等30和郭曌华，等31结合企业的实际情况构建含有企业属性的复合型指标。具体见表2。表2基于择优连接规则来源张纪会，等28傅培华，等29Fang，等30郭曌华，等31模型特点及评价提出了适应性供应链的概念及初步模型框架，该模型在择优连接机制中考虑了节点的吸引度，并通过仿真发现该模型对于理解供应链的生长演化规律有一定的帮助。提出了基于度和路径优先连接的集聚型供应链网络演化模型，而以往的研究大多以节点度值为优先连接标准，该模型真实刻画了网络的高集聚特性。该模型在节点的选择范围及择优连接时考虑了特定的供应链拓扑、外部市场需求、生态增长和流量守恒，并且分析了外部市场需求和内部竞争合作对网络演化的影响，对于供应链内外部竞争有一定的参考价值。在BA模型的基础上考虑了节点企业的品牌效应和竞争力，构建了供应链网络演化模型，并且计算不同的非线性择优指数下供应链网络的度分布和集聚系数，研究发现非线性择优指数不断增大，网络出现核心节点。该模型对供应链中避免出现垄断等现象有一定的协调、控制、管理方面的参考价值。当前，国内外学者有关供应链网络局域世界模型的研究中，有关局域世界的构成大都只考虑了节点的属性，而且选择的依据是随机的或者是由几个简单的参数决定，很少有考虑供应链网络中所构成局域世界的实质规则以及相关政策的影响，而且对于节点的分类只是简单依据角色进行了等级的划分，没有考虑节点企业的资金、人力、经营时间等本质特性。此外，对于择优连接规则的设定也存在一定的局限性，没有考虑同时好几个节点加入它们之间的竞争关系。3.2.2考虑边权及方向的演化模型。一些学者依据供应链的属性，给网络的边给予了方向，郭进利把节点分为始点和终点，并且它们与网络中已有节点连接的概率不同，使得供应链网络具有方向性，随后郭进利32又在此基础上考虑了老节点之间相互连接的概率,但该研究只是简单依据节点的入度和出度决定了边的方向。于海生，等33在基于企业属性的基础上考虑了影响企业建立合作的重要因素交易量，并且把交易量确定为节点企业间连边的权重。胡跃群，等34不仅使边具有方向性还赋予了权重，利用BBV加权网络的演化机制和BA模型的线性择优连接机制，构建了子网络具有流量补偿的有向加权供应链网络模-28研究与探讨型。这些使边具有方向性以及权重的网络模型，可以将供应链中的企业属性考虑到网络中，使得演化过程更加契合真实网络，但与真实网络相比，还存在一定的局限性。具体见表3。表3考虑边权及方向分类有向网络加权网络来源郭进利35郭进利32于海生，等33模型特点及评价构建了连续时间增加的供应链有向网络模型，并且利用更新过程理论对该网络模型进行了分析，发现虽然该类型网络节点的稳态度分布不存在，但是该类网络的稳态平均度分布具有双向幂律性。构建Poisson有向网络模型，该模型考虑了供应链网络中老节点之间相互连接的概率，发现该模型的稳态平均入度分布和稳态平均出度分布遵循幂律分布，并且网络中节点的出度分布幂律特性受老节点之间相互连接的概率控制，但是入度分布与该概率没有关系。基于交易量的供应链网络演化模型，该模型将加权网络演化理论引入到供应链网络领域中，该供应链网络演化模型在基于交易量的驱动下，可以在一定程度上反应现实供应链网络中的演化机理，为使供应链网络更加协调、高效的生存提供了理论依据和方向。综上有关文献,可知学者们将网络演化模型与供应链的特质相结合,这些模型大都以BA模型为基础，在择优连接以及使边具有方向或赋予权重方面进行改进。其中，在择优连接方面许多学者构建了局域世界模型，并提出了几种不同的构建规则，还有一些学者们提出了一些复合型指标，而不仅仅是依据度值。虽然有关边权和方向的研究较少，但是其可以更好地描述真实的供应链网络演化过程。还有一些学者在网络的初始状态方面进行了创新，钱晓东，等36为了描述节点进入供应链的随机性，将双段幂律分布引入到复杂网络度分布指数的概念中，并且将适应度和噪声涨落两个方面因素考虑到供应链网络企业合作的模型当中，最后利用中国汽车制造业供应链网络对模型进行了验证。Qian，等37构建了幂律分布偏差演化模型，分析了具有两种幂律偏差的供应链网络演化情况，发现两级幂律分布的偏差不是由以一定概率新增的节点或连边导致，而是对幂律指数的变化有一定的影响，供应链网络中幂律分布的偏差随着演化时间的延长而增加。学者们突破了BA网络模型中新节点等时间进入网络的局限性。在节点退出方面，丁飞，等38提出了一种考虑厂商节点进入和退出的补偿机制的演化模型，并且用该模型研究了供应链演化与生命周期的关系。4总结与展望为了深入探讨供应链网络的演化模型，本文对国内外的相关文献进行了梳理，首先进行了文献的搜集，然后运用VOSviewer对收集整理过的文献进行图谱分析，得出相关研究的关键词，最后对重要文献的内容进行了阐述。学者们将复杂网络理论引入供应链,结合供应链网络中节点企业以及企业间关系的内在机理，构建出可以展示并预测供应链演化规律的网络模型。这些模型的构建有利于探索供应链内部成员之间的协调机制，分析各节点企业的属性，包括其面对不确定性的应对能力以及恢复能力。这有助于了解整个网络的适应性及生长性，为实现供应链网络的优化提供重要参考价值。相比于之前静态的、部分的研究方法，运用复杂网络理论不仅可以揭示供应链网络的宏观性质，还可以展示网络演进的动态过程。但是目前的研究大都停留在模型的仿真阶段，与实际供应链相结合的较少。此外，模型的设置与现实的供应链网络之间存在一定的差别，例如，新节点的加入以及局域世界的选择大多是以随机的方式或着由一个简单的参数决定，目前学者们对于局域世界的构建主要有依据节点的属性进行分层分级、给节点赋予位置参数以及随机方式。但现实中会受到许多因素的影响，比如企业的注册资本、员工的学历与技能、企业的历史经验以及低碳背景下一些国家政策等。由于学者们选取的供应链种类不同，研究的角度不同，使得研究结论有一定的差别。而且复杂网络以及供应链这两个对象本身具有复杂、多样、动态的特点，该领域的发展特点也是开阔的、进步的，故此，基于复杂网络的供应链网络演化方向及内容有较大的探索空间，值得我们日后更加深入地探讨研究。参考文献1CHOI T Y,DOOLEY K J,RUNGTUSANATHAM M.Supplynetworks and complex adaptive systems:control versusemergenceJ.Journal of Operations Management,2001,19(3):351-366.2SURANA A,KUMARA S,GREAVES M,et al.Supply-chainnetworks:a complex adaptive systems perspectiveJ.Interna-tional Journal of Production Research,2005,43(20):4 235-4 265.3MENTZER J T,DEWITT W,KEEBLER J S,et al.DefiningSupply Chain ManagementJ.Journal of Business Logistics,2001,22(2):1-25.杨丽，等：基于复杂网络的供应链网络演化研究综述-29研究与探讨物流技术2023年第42卷第8期（总第443期）4赵志刚.复杂供应链网络演化及风险控制研究D.杭州:浙江工业大学,2020.5PATHAK S D,DAY J M,NAIR A,et al.Complexity andAdaptivity in Supply Networks:Building Supply NetworkTheory Using a Complex Adaptive Systems PerspectiveJ.Decision Sciences,2007,38(4):547-580.6WYCISK C,MCKELVEY B,HULSMANN M.“Smart parts”supply networks as complex adaptive systems:analysis andimplicationsJ.International Journal of Physical 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