耗散结构理论下区域物流系统演化机理研究

郑 捷

（广东海洋大学寸金学院 广东湛江 524094）

引言

物流业作为国民经济发展的基础性产业，目前已成为衡量一国或地区现代化商贸体系建设和综合经济实力水平的重要标志。而在区域经济系统之内，区域物流又往往被视为区域经济发展的 “加速器”。区域物流以满足区域自然、政治、经济、军事及人民生活所需为基本目标，依托区域物流中心城市，以公路、铁路、内河航道等运输方式为基础，有序连接各物流节点，使得物流子运作模块，如仓储、运输、配送、搬运及各类信息服务实现良好运作，提高区域内资源配置水准，达到最终削减物流网络系统冗余成本，实现区域物流健康发展的目标。以往针对区域物流发展的研究更加侧重其功能性，而忽略了其作为社会经济系统基础组成部分所具有的发展性、突变性。

耗散结构理论以开放系统为研究对象，着重阐明开放系统如何从无序走向有序的过程。该理论指出一个原理平衡状态的开放系统，一定会通过与外界进行连续的物质与能量交换，跟随外界条件变化形成基于内部的自组织现象，继而实现整个系统从原来的无序状态自发地转向时空及功能上的宏观有序状态。耗散结构理论进入我国后得到了广泛的应用，诸如把自然环境看成耗散结构，把人类行为看作外界物质和能量的观点，为研究开放环境下的系统发展具有重要意义。同时，耗散结构理论能够帮助我们更好地认识区域物流系统的生态性和复杂性，其作为一个动态变化的网络体系，具有自己的生命演化轨迹，这也启示在现代区域物流系统演化发展的过程中，只有更加重视整个系统的均衡与协调，才能更好地促进其整体水平的提高。

区域物流系统耗散结构特性分析

耗散结构是一种由非稳态的、混沌失序的状态下向一种在时间、空间及功能性方面有序的状态转变的理论。耗散结构概念定义的核心可用如下几个关键词定义，即非平衡态、非线性、开放系统、具有涨落动态性及突变性。区域物流系统同样是一种动态变化、开放的非平衡体系，因此基于耗散结构进行分析，可以发现区域物流系统具备耗散结构演化条件及基础。

（一）系统非平衡态

从无序到有序的变化过程常被定义为非平衡状态，混沌理论便指出 “一切事物的原始状态都是一堆看似毫不关联的碎片”。自组织理论则强调 “非平衡是有序之源”。对于区域物流系统而言，作为连接生产和消费环节的中间系统，其发展过程介于稳态和非稳态之间，属于一种典型的非平衡系统，因此在系统演化的过程中，呈现出不同程度的不均匀性及多样化特点，比如伴随物流市场分布的扩张，物流需求呈现快速递增或缓慢消减的动态过程；而物流企业集群化发展的过程中，物流企业专业分工与合作水平提升，物流技术创新及应用多样化，伴随着新技术和新应用的加入，既有平衡体系不断被打破，总体上处在非平衡态的发展过程。

（二）非线性作用

区域物流生态系统内各子系统间在非线性机制作用下可以助推系统向前发展，因此非线性相互作用机制表现在竞争与竞合两个层面。一方面，区域物流系统内部具有彼此竞争的关系，这是由于同一系统内部在资源利用、技术创新、制度共享等方面具有拮抗性，通常企业竞争实力越强，就越能够主导有限的要素资源分配，带来更大的内部差异性和不平衡性，因此使得区域物流系统非线性发展水平提升；另一方面，物流市场随着现代生产力发展水平的提升而具有更加显著的竞争态势，在这一背景下，区域物流系统的组织结构和个体组织的价值链重构，使得产业链纵向和横向实现一体化协作，从竞争到竞合，体现了区域物流系统作为一个复杂的产业生态系统，在形成和发展过程中具有显著地时变性和非线性。

（三）开放性

区域物流生态是一个复杂的社会经济系统，具有开放的特性，主要体现在区域物流系统可以接纳来自生产和消费层面的资源，构建物流服务并借此加强生产与消费之间的联系。在这一功能下，区域物流系统需要来自其他社会经济系统输入的能量与物质，通过不断输入负熵流，实现系统内部总熵减少，继而实现区域物流系统正常运转，各功能结构协同程度不断提升并持续改进资金流、物流、商流的价值构成，改变物的空间状态，实现对社会经济增长与发展的有效支持。

（四）涨落性

与社会经济系统的运行类似，区域物流系统同样存在着各种涨落情况，涨落的原因和持续的时间都无规律性可循，比如由于某一时段物流需求的下降导致物流设备闲置、物流服务冗余。而另一时间段则出现物流需求激增、物流运行效率显著提升的情况。同时，物流技术的创新与物流组织制度的创新等也在很大程度上关乎物流系统的涨落，且由于区域物流系统是一个庞大的、组成复杂的社会经济系统，不同结构和环节出现涨落也会带来其他相关环节发生涨落，继而形成一种非线性的连带效应。因此，通过有规律、不断变化的涨落系统，可以促成新系统稳态及新结构的形成。

（五）突变性

根据系统论的相关原理，突变指的是系统通过失稳从一种状态进入另一种状态的过程，它是系统质变的一种基本形式。突变是自然系统中常见的现象。用在区域物流系统中同样可行。按照法国科学家居维叶的论断，突变是一种由于某种突发性原因导致的情况，其主要通过外部影响出现。对于区域物流系统而言，外部因素驱动系统内部发生变化的例子数不胜数，比如物流政策的变化导致物流成本发生突变，继而产生一连串影响。又或者由于技术创新的累积，在某一时点造成系统在综合效率和发展方向方面的突变。对于突变而言，不仅无法预测突变的方向，同时也无法准确把握突变的影响性大小。

区域物流系统耗散结构演化模型

（一）确定状态参量

根据前文的分析，在耗散结构理论下，作为一个非平衡、开放且易突变的系统，区域物流系统的演化过程需要进行定量分析才能够更好地体现其变化特点。但应用耗散结构理论进行分析具有一定的局限性，其对整个区域物流系统动态演化过程的分析是粗线条的，因此要想更好地确定区域物流系统演化的机理，需要对演变过程中的相关元素进行针对性分析，以突出主要影响因素。

在选择状态参量的时候，以物流成交量作为反映区域物流系统状态变化的控制变量，社会经济条件为控制参数，区域物流基础设施建设水平为主要影响参数。虽然区域物流系统是一个复杂的开放系统，但本研究中可以认为区域中一些其他类型的商品流通渠道（个人运输等）不对区域物流系统的货运量等主要变量产生影响。本文主要研究以物流成交量为主要因素的物流系统发展水平，这是因为物流成交量在内部关联物流环境、条件和实现产品转运的相关要素，在外部则关乎区域社会经济发展情况，因此作为一个反映社会经济系统运行状况的中介变量，能够较好地体现出区域物流系统发展与经济发展之间的互动关系。

（二）确定演化模型

通过上述分析，建立以物流成交量为状态参量的区域物流系统演化模型。

首先，将整体研究区域分为若干分支区域，以往学者在探讨类似问题时强调以行政区划进行分类（何杰、杨文东，2007），本文借鉴这一做法，将整体区域分为n 个分支区域（1，2，3，…，i，i+1，n），第i 点的物流成交量记为Xi，区域物流系统发展水平以∑Xi表示。由此得到：

（1）式中，当Li=Lj且X2i=X2j时，原式变为简单的罗杰斯特方程，其中KiXi(Ei-Xi) 代表区域物流货运量的自组织过程；Ki为i 区域物流货物量的自然增长率；Ei则代表达成Xi货运量的环境允许值，即区域物流系统最大负荷量。而仅当Li=Lj时，式（1）变为吸引力方程，此时∑j(X2i-X2j)e-bdij表示了区域物流成交量的扩散程度，这也反映出区域物流系统的覆盖能力，物流扩散程度越高，越能够帮助本区域产品快速流通至其他区域，而当扩散程度不高时，说明本区域物流水平不高，其他区域的产品快速流入本地。而当Ei≠Xi、Li≠Lj且X2i≠X2j时，整个方程更加复杂，能够描述区域物流货运量的自组织过程，区域物流系统的覆盖能力及基础设施对吸引其他地区物流产品在本区域集散的能力，这反映了区域物流组织形态的高级模式，即形成一种类似于物流节点体系。需要明确的是，式（1）中b为区域货运量对产品转移敏感性的常数，dij则为物流区域i 与区域物流中心j 的距离，p 为物流基础设施吸引力与物流货运量的比例常数。

区域物流系统演化机理模拟

（一）不考虑区域间货物流动的形式

当区域物流系统内部不存在区域间联系的时候，整个开放系统进入一种理想化状态，这一状态受外界信息变化的扰动较小，因为系统内部基本不与外界体系产生关联。而根据区域物流系统的一般定义，要实现区域物流发展，就需要通过一定地域内多个企业及系统间的协作，实现大范围专项或综合物流活动的过程，其目标是实现区域物流的合理化运转。依托物流园区、货运通道、外部交通设施及配送体系，实现不同区域内物流、资金流、信息流的流转。在不考虑区域间货物流动的理想状况下，区域物流的跨度减小、动态性减弱，从生产到消费领域的连通能力弱化，当外界因素（如物流供求变化、基础设施建设水平提高）对稳态实施扰动时，系统内部呈现渐次升级状态，按照耗散结构理论的相关说法，在系统由理想状态向开放状态发展过程中，系统的熵增量由外部熵交换和系统运行产生的熵两部分组成，当来自系统外部的负熵流增加到一定程度时，便可抵消系统内部运行产生的熵增量，由此促进整个体系由无序状态向有序状态发展。

（二）复杂区域物流系统的耗散结构分支演化

当区域物流系统功能逐渐丰富后，由公式运算可得到图1 所示的函数关系，

易知在复杂的区域物流耗散结构体系下，dXi/dt与Xi的关系服从正态分布，据此可做出函数图像如图1 所示。

结合图1 的函数曲线可知，区域物流系统货运量增长率随物流成交量的增加呈现先增后减的变化趋势，在Xi=Ei/2处达到最大值。因此，可以看出区域物流系统在拥有多个区域的常态化模式下，整个系统的演化能力与区域物流环境承载量有密切关联。当区域物流环境承载量由0 开始缓慢变大时，物流成交量呈现快速上升态势，在这一过程中，区域物流系统进入快速发展阶段，具体表现为区域内物流服务商增加、基础设施建设水平提高、物流渠道丰富。当达到Ei/2，即区域物流环境承载量达到最大承载力的一半时，物流系统发展将随着持续进入的物流服务商和不断提升的货运规模快速下降。此时区域物流系统基本已呈现饱和态势，新进入的物流商能力无法充分释放，部分原因是区域物流基础设施建设规模既定，承载物流服务的能力几乎达到上限，因此这时会出现物流成本增加、物流效率降低的情况，使得区域物流系统呈现向后演进的情况。

（三）区域物流系统的耗散演化过程调控分析

综合上文的分析可知，区域物流系统演化方程主要受到演化系数λ 的影响，其内在关联区域物流货物量的自然增长率Ki、达成Xi货运量的环境允许值Ei。区域物流货运量变化率与环境允许值Ei呈 “倒U 型” 相关（非线性）。因此，区域物流系统的主观调控因素较为重要，由于区域物流系统的演化过程与区域物流环境承载能力有极大关联，因此物流政策、固定投资、税收等客观要素对于促进区域物流系统更好地完成高级演化具有一定的价值。使用图2 的分岔图，进一步分析演化系数λ 的不同变化阶段下区域物流系统的耗散演化过程。

根据图2 可以看出，当演化系数λ ＜λ1时，区域物流系统的状态参量值较小，系统能够消解并吸收这些参量的影响，继而达到较为稳定的状态，这一阶段对应于区域物流系统在物流环境承载量达到Ei/2 前的发展过程。当演化系数λ＞λ1时，即区域物流系统状态参数达到临界值（Ei/2），由此系统小幅涨落发展为巨涨落，促发系统耗散结构失稳，并进一步向新的耗散结构发生演化。此后系统达到新的临界点A，并形成a1、a2、a3不同的结构演化方向，如此不断往复，在达到B 和C 等不同的临界点时，同样具有不同的演化方向，这也体现出区域物流系统作为一个组分复杂的系统具有的不同发展方向，在特定临界值下区域物流系统以哪一方向进行继续演化取决于内外部因素的综合影响。比如在政策体系的临界值下，通过推出有利于打破区域物流壁垒、降低物流成本并鼓励跨区域物流协作方式，将有助于本区域内物流系统提高政策响应能力，有针对性地布局完善服务。而在物流技术创新的节点，通过把握现代物流科技的发展方向，能够更好地促进系统内外信息流、物流、资金流交互能力的提升，继而压缩物流成本，提高综合效益。一些学者将此概括为 “路径依赖” 现象（吴亚超，2017），这也说明区域物流系统发展需要从内外部因素综合考量并提升。

图1 dXi/dt 与Xi 的函数关系

图2 区域物流系统演化机理分岔图

结论与建议

区域物流系统的演化机理关乎区域物流系统的建设与发展，当前我国区域物流发展水平日益提高，但在实际建设过程中还存在诸如资源错配、协调性不佳、发展阶段认知不清的问题，因而致使物流效率低下、持续发展潜力不足。从系统层面分析区域物流系统演化的相关研究有限，本文基于耗散结构理论推导了区域物流系统耗散结构演化机理，得出结论认为：区域物流系统在拥有多个区域的常态化模式下，整个系统的演化能力与区域物流环境承载量有密切关联，而在理想情况下，区域物流系统会呈现动态演化趋势并最终达到稳定的有限值。同时，区域物流系统的演化也受到内外部诸多因素的影响。综合来看，可以得出如下启示：

首先，正视区域物流系统演化过程的阶段性、多变性，加强对区域物流系统发展的引导。针对区域物流系统演化与物流环境承载量的显著管理，需要从完善交通基础设施建设、提高区域产品物流组织规模两个方面进行。因此，各地政府应将保护本地产品行为逐步转变为保护我国产品行为，在区域产品物流活动中适度减少地方保护和降低行政壁垒。可以转变政府职能，加强产品市场交易的政务服务，进一步维持产品商贸流通市场秩序。增强区域间产品市场合作交流，推动区域产品市场向一体化、融合化发展，推进相关物流政策的优化。随着物流业的发展，不同市场和产业间的横向连接更加频繁，对于实现市场一体化起到决定性作用，未来需要强化体系内快速物流渠道的建设，促进一体化市场经济，提高物流业的服务效率，更加充分地利用区域物流空间承载能力，促进物流系统高级化演进。

其次，正确对待区域物流系统与外界的资源和信息交流。例如通过引入物流产业园的模式，提升物流产业集聚，同时在物流固定资产投资和资源配置效率提升方面给予宽松地政策支持，提升物流企业自身竞争力的同时也能够更好地应对区域内物流企业同外部企业的商业竞争产生的冲击。物流业的发展离不开区域经济的支持，为此要形成产业互补的共同的经济市场，利用经济驱力带动物流产业的发展，优化区域内的物流服务模式，深化合作，优化资源，形成经济合作的互补，促进物流业整体水平的提升。考虑到区域物流系统作为一个共生体系，其整体发展质量与系统内部产业及经济运行质量密切相关，通过缩短不同区域间商品流通所用的时间和距离，可以快速构建一体化市场，由区域内经济水平相对较高的城市或经济体优先发展旅游、第三产业，促进共生经济圈的整体经济水平，同时促进共生经济圈中心城市及其周边的城市，借助市场一体化的有利影响，发挥其各自优势，带动区域经济的发展。

最后，随着物流业的发展，不同市场和产业间的横向连接更加频繁，对于实现市场一体化起到决定性作用，未来需要强化体系内快速物流渠道的建设，促进一体化市场经济，提高物流业的服务效率。对于区域物流企业而言，要想更好地融入现代化物流市场，加强一体化、协同化建设水平，充分把握区域物流系统的动态演化规律，需要将现代物流技术与管理理念加以运用，通过建立以供应链管理为核心，大数据为主要支撑的物流企业基础数据平台建设，实现对本企业物流数据的实时收集分析。在外部，凭借新零售下的全新流通业态发展，实现物流数据的多样化采集，同时接入物流产业大数据库，通过智能化的数据运算体系，为企业发展和服务效率的提高服务，与此同时与智能物流相关的硬件设施及设备也需要加以完善和提升。通过建设互联网移动基站，提高互联网覆盖率，大力培育具备信息技术能力的专业物流人才，形成从集生产、仓储、发货、物流、售后服务等于一体，多个层面统筹推进的现代物流体系，以便更好地融入区域大流通系统，提高综合发展能力。