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）

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 supply chain 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。

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1 中文关键词词频图（词频1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 chain network 主题可以分为8 个大聚类，主要围绕“evolution”“supply chain”“model”“optimization”及“performance”“design”“networks”和“framework”等方面进行研究。

图2 英文关键词词频图（词频6次以上）

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。

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

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

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

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。