供应链网络演化机制研究

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3.0 牛悦 2024-11-19 4 4 1.56MB 66 页 15积分

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摘要

20 世纪 90 年代以来，随着科学技术的飞速发展，人类的经济活动变得复杂多

变，全球经济一体化进程加快，企业管理面临着巨大的挑战。为了提高企业对环

境变化的响应能力，供应链管理模式应运而生并不断发展。如今，供应链系统呈

现出一种复杂网状结构，其中各节点通过物流、信息流、资金流建立一种动态的

连接，并相互作用、相互影响。

从组织方式来看，供应链网络表现出明显的生态学属性，是存在于有限资源

条件下的有限理性的多个企业有机群落组成的生态系统。在这个生态系统中，业

务相同或相似的企业好比同一种群中的不同生物个体，而上下游企业则隶属不同

的种群，所有的供应商、制造商、分销商、零售商分别组成了供应商种群、制造

商种群、分销商种群、零售商种群，而这些种群共同组成了供应链群落。本文从

群落和网络系统两个层次，对供应链网络的演化机制进行了定性分析，认为供应

链群落具有生存和发展的特征，经历形成、成长、成熟、衰退或再成长四个动态

演化阶段，而供应链网络则表现出了明显的复杂性。

从网络的复杂性来看，借助复杂网络相关理论可以较好地从宏观角度对其演

化机制进行定量研究。本文探讨了供应链网络的拓扑结构，同时考虑到实际供应

链中，网络节点的产生、衰亡及退出状况，建立了一种择优连接模型以描述其演

化过程，模型的增长机制包括新节点以泊松流进入和老节点以随机方式退出两方

面，并用连续化方法和仿真模拟分析了该模型的度分布。结果表明，模型服从指

数





的幂律分布，这与文献中的实证结果比较吻合。

供应链网络演化过程中每一个节点企业作为该网络系统的一部分都有着特殊

的角色定位，尽管其直接作用节点个数有限，但其影响范围却可能很远，尤其是

核心企业，故而从动力学角度对供应链网络的微观动态行为进行了实证研究。通

过对供应链网络中某群落核心企业的订单分配状况进行分析，发现其服从幂指数





的幂律分布，证实了择优连接的正确性。然后对该公司和其最大供应商之间

采购订单的变化情况进行了讨论，发现其时间间隔服从幂指数





的幂律分布，

说明两者之间采购行为具有阵发性。同时分析了该公司整体采购行为随时间的变

化情况，虽然依然存在阵发密集活动现象，但与前者不同的是，其时间间隔服从

指数和幂律的混合分布。这种微观层次的动态行为模式，使得网络整体表现出复

杂性，动态性和不可预知性，并且对供应链网络演化过程产生了深刻的影响。

关键词：供应链复杂性生态系统复杂网络幂律分布

ABSTRACT

With the unceasing progress of science and technology, the global economic

integration is speeding up and human economic activities are more and more complex

and changeable. In such circumstances, enterprise’s management faces tremendous

challenges. In order to enhance enterprise’s ability to respond to the environmental

changes, the supply chain management pattern has been burgeoning since 1990s. At

present, the supply chain gradually constitutes a complex network, in which the nodes

are linked dynamically via logistics, information flow as well as capital flow and

interact with each other.

From the viewpoint of organization, supply chain network show significant

ecological attributes and constitutes an ecosystem formed by rational enterprises of

limited resources. In this system, enterprises with similar business can be regarded as

individuals of different populations. All the suppliers, manufacturers, distributors and

retailers formed supplier population, manufacturer population, distributor population

and retailer population respectively, and these populations developed supply chain

communities. This thesis conducts a qualitative analysis on evolution mechanism of

supply chain network from the two levels of community and network system. The result

shows that the supply chain community displays characteristics of survival and

development, with four dynamic evolution phases including birth, growth, maturation,

self-renewal or recession and the network exhibits significant complex feature.

From the perspective of complexity, the evolution mechanism of supply chain

network can be quantificationally analyzed based on the complex network theory. The

article analyzes the topology structure of the supply chain network and introduces a

preferential attachment model with Poisson addition of new nodes and random deletion

of existing nodes to describe its evolutionary process, considering the emergence,

declining and withdrawal of the nodes in the real supply chain. After that, the degree

distribution of this model is discussed by continuum theory and simulation. The results

show that the model follows a power law degree distribution with degree exponent





, which is in line with the empirical data.

As a part of the system, each node of the supply chain network has a special role in

the evolution process. Although an enterprise only directly affects finite nodes, the

sphere of influence is far-reaching, especially the core enterprise. Therefore the theory

related to dynamics is used to investigate the micro-mechanism of the supply chain

network via an empirical case. We take the whole data of purchase orders in a core

enterprise of a population as the empirical object. First, we analyze the purchase order

assignment and obtain a power-law distribution with exponent





, which implies the

rationality behind the preferential attachment mechanism of the above evolution model.

Second, we capture the attributes of creation times of purchase orders to an individual

vendor, as well as to all vendors, and further investigate whether they have some kind of

dynamics by applying logarithmic binning to the construction of distribution plot. It’s

found that the former displays a power-law distribution with approximate exponent 2.0,

while the latter is fitted by a mixture distribution with both power-law and exponential

characteristics. Obviously, the two distinctive distributions denote the bursty nature of

business behavior in a supply chain network. To better describe the mechanism

generating the heterogeneity of purchase order assignment process from the objective

company to all its vendors, a model driven by product life cycle is presented, and then

the analytical distribution and the simulation result are obtained, which are in good line

with the empirical data.

Key Words: supply chain, complex, ecosystem, complex network,

Power-law distribution

中文摘要

ABSTRACT

第一章绪论 ......................................................... 1

§1.1 研究背景及意义 ............................................. 1

§1.2 国内外研究现状 ............................................. 2

§1.3 研究内容及方法 ............................................. 4

§1.3.1 研究方法 .............................................. 4

§1.3.2 研究内容 .............................................. 5

第二章理论概述 ..................................................... 8

§2.1 供应链相关理论概述 ......................................... 8

§2.1.1 供应链的概念 .......................................... 8

§2.1.2 供应链的特征 .......................................... 9

§2.1.3 供应链管理的基本思想 ................................. 10

§2.2 生态系统相关理论概述 ...................................... 12

§2.3 复杂性研究相关理论概述 .................................... 14

§2.3.1 复杂网络的基本概念和统计特征量 ....................... 14

§2.3.2 复杂网络在供应链等管理领域中的应用 ................... 16

§2.3.3 人类行为动力学的产生与发展 ........................... 16

§2.4 本章小结 .................................................. 17

第三章供应链网络演化过程分析 ...................................... 18

§3.1 供应链网络的生态学属性 .................................... 18

§3.1.1 供应链网络结构的生态学属性 ........................... 18

§3.1.2 供应链网络的食物链属性 ............................... 21

§3.2 供应链网络中群落的演化及类型 .............................. 23

§3.2.1 供应链网络中群落的演化 ............................... 23

§3.2.2 供应链网络群落类型 ................................... 26

§3.3 供应链网络的演化及复杂性 .................................. 30

§3.3.1 供应链网络的演化 ..................................... 30

§3.3.2 供应链网络的复杂性特征 ............................... 31

§3.4 本章小结 .................................................. 32

第四章供应链网络演化模型 .......................................... 33

§4.1 供应链网络的拓扑结构 ...................................... 33

§4.1.1 供应链网络的复杂网络特性 ............................. 33

§4.1.2 供应链网络的拓扑结构 ................................. 35

§4.2 供应链网络演化模型的建立 .................................. 38

§4.2.1 复杂网络建模思想 ..................................... 38

§4.2.2 网络模型演化机制 ..................................... 39

§4.3 供应链网络演化模型的解析及模拟 ............................ 40

§4.3.1 模型的解析 ........................................... 40

§4.3.2 模型的模拟 ........................................... 41

§4.4 本章小结 .................................................. 43

第五章供应链网络微观动力学特性分析 ................................ 45

§5.1 实证对象和数据说明 ........................................ 45

§5.2 数据统计方法介绍 .......................................... 45

§5.2.1 频数法 ............................................... 46

§5.2.2 对数装箱 ............................................. 46

§5.3 采购行为动力学特性分析 .................................... 47

§5.3.1 订单分配特征 ......................................... 47

§5.3.2 核心企业与其最大供应商之间的采购行为特性 ............. 49

§5.3.3 核心企业总体采购行为特性 ............................. 51

§5.4 核心企业采购行为动力学模型 ................................ 53

§5.5 小结 ...................................................... 54

第六章结论与展望 .................................................. 55

§6.1 研究结论 .................................................. 55

§6.2 研究展望 .................................................. 56

参考文献 ............................................................ 57

在读期间公开发表的论文和承担科研项目及取得成果 ...................... 62

致谢 ............................................................... 63

第一章绪论

§1.1 研究背景及意义

20世纪90年代以来，随着科学技术的飞速发展，人类的经济活动变得复杂多

变。消费者的需求特征发生了极大的改变，多样化和个性化特征明显，这对产品

的质量、服务及新产品的上市周期都提出了更高的要求；而另一方面，经济全球

化程度加深，企业间的竞争更加激烈，企业面临着缩短交货期和降低成本的压力。

外部环境的这些变化极大地冲击了原有的生产与经营模式，企业单靠自身的改造

无法从根本上解决原有管理模式对市场反应迟缓和被动的问题，只有通过与供应

链中上下游关联企业的协同和合作才能满足多样的客户需求，从而获得更大的竞

争优势和生存空间。由此，企业间的竞争逐渐演变为供应链之间的竞争，需要从

全局和整体的角度考虑产品的竞争力。作为一种新型企业关系模式，供应链跨越

了传统的企业界限[1]。如何构建有效的供应链，提高生产效率，进而为顾客提供差

异化的产品和服务，是目前企业迫切需要解决的问题。

本质上，供应链是一个企业网络，从源头供应商开始，至终端客户结束，包

括产品、物料及服务的传递。在供应链网络中，每个成员企业和客户群可视为一

个节点，其中每个节点都有自己的目标和行为，有自主判断和独立决策能力，受

各种环境因素影响，它们彼此之间相互作用，关系错综复杂。这种供应链内在的

复杂性决定了供应链不是由链上个体线性组合而成的简单系统，而是一个个体不

断发生变化，通过一系列非线性作用形成的复杂网络系统，具有自适应和自组织

运行的特性[2,3]。而在复杂性研究方面，20世纪60年代Paul Erdös和Alfréd Rényi提出

随机图理论[4-6]，开始了真正意义上的复杂网络研究。此后，随着复杂网络的小世

界效应[7]及无标度性[8]的发现，复杂网络研究引起了科学界的广泛关注，其基本理

论正渗透到从数理科学到生命科学、工程科学甚至社会科学等众多不同的领域中

去[9]，逐渐成为各个学科领域的研究热点。复杂网络的研究思想和方法主要是拓扑

结构角度来分析复杂系统的发展和演变的过程与性质。尽管复杂网络的拓扑结构

理论在研究复杂系统的动力学过程中是非常重要且必不可少的，但无法全面地解

释系统极其成员所表现出的复杂性行为[10]。鉴于人们的自身行为的复杂性和多样

性，Barabási等人发表了一系列文章，阐释了从人类活动历史数据库中挖掘出人类

行为的统计规律[11-14]，试图从动力学角度研究社会和经济等人类驱动网络的行为。

供应链从本质上来讲，属于社会网络的一种，是一个通过信息流、物流、资

金流，将供应商、制造商、分销商、零售商直到最终用户连成整体的动态网状功

能模式。借助复杂性相关理论，可以从另外一个角度来研究供应链网络。目前对

从复杂性角度出发对供应链进行研究，已经引起了国内外学者的一些关注，但多

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摘要20世纪90年代以来，随着科学技术的飞速发展，人类的经济活动变得复杂多变，全球经济一体化进程加快，企业管理面临着巨大的挑战。为了提高企业对环境变化的响应能力，供应链管理模式应运而生并不断发展。如今，供应链系统呈现出一种复杂网状结构，其中各节点通过物流、信息流、资金流建立一种动态的连接，并相互作用、相互影响。从组织方式来看，供应链网络表现出明显的生态学属性，是存在于有限资源条件下的有限理性的多个企业有机群落组成的生态系统。在这个生态系统中，业务相同或相似的企业好比同一种群中的不同生物个体，而上下游企业则隶属不同的种群，所有的供应商、制造商、分销商、零售商分别组成了供应商种群、制造商种群、分销...

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