物流网络的复杂性分析.doc

物流网络的复杂性分析摘要：物流网络衡量物流活动有效性的重要指标，同时物流网络是 动态的、自组织、自适应的复杂网络系统；复杂网络理论的研究方法可以 用来深入分析和准确研究物流网络系统运行的客观规律、物流网络系统的 结构和功能以及物流网络系统的动态发展趋势和规律关键字：物流网络，复杂网络，复杂性1.引言物流网络是物流活动的重要体现，也是衡量物流活动有效性的重要指 标随着人工，仓租以及燃油费用的上升，企业要想有效地控制物流成本 和提升服务客户的能力，就必须清楚地认识物流网络的结构和功能，以及 合理地对物流网络进行管理，在达到满足客户需求的基础上最大程度地降 低物流成本的目的，从而大大增加企业的价值物流网络系统是动态的复杂网络系统，是复杂网络系统的一个子集， 因而它具有复杂网络系统的大部分特征复杂网络理论的研究方法可以用 来深入分析和准确研究物流网络系统运行的客观规律、物流网络系统的结 构和功能以及物流网络系统的动态发展趋势和规律2•物流网络的研究现状Mortiz Fleischmann等对不同行业的产品回收物流网络设计研究并概 括产品回收网络的一般特征，并比较它们与传统的物流结构，此外，为不 同类型的回收网络得岀一个分类方案【1】。

姚卫新等探讨了在电子商务环 境下，为满足客户需要所形成闭环供应链物流网络的特点【2】王建华等 针对具有批量折扣和转运的供应链优化问题特征，提出供应物流网络的概 念及其优化参数：节点、线路和流量【3】杨光华等分析了区域物流网络 的结构并阐述了物流宏观层面的特征，建立了基于加权网络的区域物流网 络模型；从节点度和强度的分布、边的权重差异度等对区域物流网络的结 构进行了定量分析【4】吉迎东基于物流网络的整体性和动态性，分析了 中国煤炭物流网络的特征【5】韩舒怡等认为网络化是物流发展的方向， 物流网络协同服务是物流网络化的主要表现形式之【6】从研究方法看，目前从复杂网络、复杂性来分析物流网络的研究较少, 对物流网络系统的结构演化以及网络演化的内部规律探讨较少从研究理 论的视角来看，当前的研究往往基于静态、局部的视角，通常把物流网络 系统的结构看成是相对稳定的、静止的，并试图优化网络系统中的物流、 资金流和信息流，而没有充分注意到物流网络系统的动态适应性问题，没 有从系统的整体运行规律上来考虑问题在实际操作中，物流网络系统的 结构是可根据企业的整体需要来改变的，目前的研究不能说明物流网络的 形成演化机制，不同行业的物流网络为何有显著差别等问题。

因此，有必 要深入挖掘复杂网络理论、复杂性理论在物流网络分析中的应用价值3.物流网络的复杂网络特征物流网络的小世界网络特征研究表明：小世界网络具有高集聚系数 和较小的平均路径长度物流网络的聚集系数和平均路径长度反映了小世 界的复杂性网络特征：(1)平均路径长度是指网络中所有节点对之间的平均最短距离网 络中任意两个节点i和j之间的距离定义为连接两个节点的最短路径 网络的直径为网络中任意两个节点之间距离的最大值，记为D= o在无向 网络中，网络中节点对之间最短距离的算术平均值为平均路径长度L,其 公式为：L= o其中，N表示网络中的节点总数平均路径长度公式中包含 了每个点到自身的距离（为0）对于物流网络来言，平均路径可以表示产 品交付给客户的时间也可以表示配送产品或者中间产品到客户的费用随 着商品生命周期不断缩短的同时客户对配送时间要求的提高，如何以最小 费用、最短时间内将产品交付客户成为节点企业生存与发展的战略问题 物流网络中的任何一个节点企业为了在激烈的竞争中保持优势，必须做到 以下几点：注重信息网络的建设，加快信息流通的速度，减少产品运输距 离，提高自身协调和反应能力，建立配送物流中心，使物流网络具有较小 的平均路径长度。

2）聚集系数是衡量网络集聚特性的统计量，其定义有很多种不同 的表述方式，本文介绍一个Watts等人提出的定义［7］：假设网络中的 某个节点i有个节点与它相连，这个节点就称为节点i的邻节点，这个 节点之中最多可能有条边，因此这个节点之间实际存在的边数和总的 可能边数为之比为节点i的集聚系数：二对于度为0或1的节点， 上式中的分子和分母均为0,故认为集聚系数=0o所有节点i的集聚系数 的平均值是网络的集聚系数C,记为：C= o对物流网络而言，平均聚类系 数是物流网络节点企业之间相互连接和交流的程度随着计算机技术和互 联网技术的高速发展，越来越多的企业应用信息技术和互联网建立连接， 如ERP、EDI系统的使用等通过信息共享，使得物流网络中各节点企业 之间的联系更加紧密，交流更加频繁因此，物流网络具有较高的聚集系 数度分布是网络的一个重要统计特征，节点的度指是与节点连接的边数【8】Barabdsi和Albert在1999年提岀了著名的BA模型，准确地描述 了无标度网络形成的机制无标度网络最大的特点在于网络的度分布自相 似性结构和存在节点度很大的节点一个节点的度越大，表示它在网络中 的重要性就越大。

节点的度可以根据其邻接矩阵来定义，将其定义为： 网络中节点的度分布可用函数P (k)来表示，它表示网络中任意的一个点， 度值为k的概率从统计学上来讲，即为网络中度数为k的节点个数与网 络节点总数的比值：P (k) = o其中，表示网络中度数为k的节点个数, 而N表示网络中总节点个数，即网络的规模网络的节点平均度为网络中 所有节点i的度的平均值从目前的研究来看，两种度分布较为常见： 一种是指数度分布，P (k)随着k的增大以指数形式衰减；另一种分布是 幕律分布，即P (k)-物流网络中，通常都有一个或者多个核心企业， 众多的节点企业围绕核心企业建立的生产、营销、库存、配送网络体系， 极大地体现了复杂网络的无标度性近年来，基于低成本、高服务质量而 建立的第三方、第四方物流的物流网络更是集中体现了复杂网络的无标度 性 4.物流网络的复杂性分析首先，现实中的物流网络一般都有大量的节点数，其拓扑结构以及数 量巨大的节点相互作用下“涌现”网络演化的规律和网络动力学的特性 物流网络中的节点数量不仅众多，而且各自的种类多样从网络的拓扑结 构来看，物流网络通常具有多层次性，由众多的子网络构成子网络一层 一层往下拓展，从而形成了复杂的空间拓扑排列，如图1.4所示【9】。

第二，节点之间的线路是不确定的由于节点之间相互作用的关系是 不确定的，那么节点之间的线路也是时刻在变化的节点之间的线路意义 很多，可以表示路径，也可以表示流量，还可以表示相互之间的策略选择 等物流网络内节点之间的连接是有机的，连接的方式是按节点企业之间 的协议来进行的从图上来看，物流网络内节点之间的连接是按非线性方 式进行转化；连接各个节点的边所代表的内容多种多样，可表示配送线路 的连接、有无库存供货的合作、合作的紧密度等，其连接方式呈现立体动 态结构物流网络内节点是相互影响，相互关联的，并逐步扩大为不同物 流网络之间的相互连接、相互影响、相互作用，以复杂的耦合方式推动不 同网络之间的演进，从而形成一个纷繁复杂的大世界第三，物流网络的动态性物流网络是动态网络，而且网络具有实时 动态演进的特征，这又导致了网络结构和功能的实时变化，并通过涌现和 自组织的机理产生网络的复杂效应物流网络随着时间的变化而变化，经 过网络内部和外界环境的相互作用，不断适应、调节网络的结构和功能， 同时通过自组织作用，整个网络向更高级的有序化发展，不断涌现出复杂 网络独特的行为与特征第四，物流网络的运行环境是不确定的。

物流网络的运行环境是瞬息 万变的从宏观环境来讲，经济、科技、信息的全球化使得信息的传播迅 速且广泛，信息数量之多使得网络的反馈系统任务繁重牵一发而动全 身”，由于宏观环境的任何一个细微的变化都有可能造成物流网络巨大的 震荡从微观环境而言，物流网络中的任何一个节点所处的外界环境都是 不同的，而且每个节点对待环境的变化所持的策略和态度各异，因此对整 个物流网络的作用而言是非常复杂且是不确定的物流网络是开放的动态 系统，它与外部世界相互联系、相互作用，系统与外界环境是紧密相关的 物流网络时刻与外界进行物质、能量、资源和信息的交换只有通过交换, 物流网络才能得以生存和发展任何一个复杂网络，只有在开放的条件下 才能形成，才能维持，才能发展第五，物流网络的自组织物流网络都具有自组织能力，能通过反馈 系统进行自控和自我调节，以达到适应外界变化的目的物流网络一旦建 立，在运行中无不表现出系统的自组织属性物流网络的各个节点企业通 过契约、合作、战略联盟等方式进行物流、资金流、现金流的交换，在市 场的作用下进行物质和能量的交换，优胜劣汰在物流网络系统远离平衡 态的情况下，有些节点企业发展较好，获得的资源较多，技术力量也日渐 雄厚；反之，有些节点企业在市场竞争的角逐下，日渐衰弱，从而推出原 有的物流网络系统。

第六，物流网络的混沌性物流网络也受自身结构和功能的种种参数 约束如物流网络中的牛鞭效应，充分说明了物流网络有时受初值的影响 是巨大的，物流网络在动态演化的过程中，只要起始状态（初始值）稍微 有一点点微笑的变化，这种变化会迅速积累和成倍地放大，最终导致物流 网络行为发生巨大的变化简单假设一个物流网络系统，这个网络只有1 个零售商、1个批发商、1个分销商和1个制造商零售商预测客户需求, 然后向批发商订货，批发商向分销商订货，而分销商则向制造商订货，制 造商根据分销商的订货量进行生产的同时保持一定的安全库存如果客户 需求是n,假设每个节点企业上的安全库存率是10%,那么零售商、批发 商、分销商的订货量分别为l.ln, n, n,那么制造商的生产量应为n （即为1.62n）o因为可以看出第1个时间段，制造商最后的产量是客户需 求量的160%,那么第t个时间段，制造商的产量是客户需求的倍，其中 t大于等于1因此，只要这个初始值n发生一个小小的变动，即可产生 巨大变化针对物流网络中产生的混沌效应，节点企业必须重视需求预测， 信息共享，每个节点企业缩短供货的时间，尽量减少不确定性，建立战略 伙伴关系，设置合理的安全库存。

第七，物流网络的稳定性物流网络具有一定的稳定性，在一定的外 界条件下能保证网络结构的稳定和基本功能的正常发挥，换句话说物流网 络具有一定的抗干扰性，如网络的鲁棒性网络的鲁棒性是指网络系统在 一定的外界环境作用下，网络的某些结构发生变化、节点数量的增减或则 是出现运行故障的情况下，网络系统仍能保持其正常的相关性能进行运 转，网络系统的这种稳定的、自我调整、自我适应的能力称为“鲁棒性” 刘楚燕在她的硕士论文中提出集聚型供应链网络的内部存在多个核心节 点企业，这些企业在战略、战术、资源和信息方面相互依赖、相互交互， 以信息流、资金流、物流的交换方式构成一个复杂的供应链网络，而这种 网络具有较强的鲁棒性【10】浙江大学李刚的博士论文研究了供应链的 网络鲁棒性，将鲁棒性具体分为静态鲁棒性和动态鲁棒性；关于静态鲁棒 性，文中提出随机删除节点，删除目标节点，随机删除连接边和删除目 标连接边四种规则对其模拟研究，结果显示，供应链物流网络针对不同类 型的破坏呈现岀不同的鲁棒性能【11】在物流网络中，由于受到突发事 件的影响，如果有些节点不能正常运转，或者需要临时增加网络节点来满 足需求，很多情况下，物流网络的整体运作是不受影响的，换句话说还是 能正常完成其系统特有的功能的。

这就说明，物流网络具有一定的稳定性随着经济、信息全球化的程度加深，竞争的加剧，内外部环境的不确 定性增加，物流网络涉及到的节点企业越来越多，结构越来越复杂，功能 的变化也趋于复杂利用复杂网络的理论和复杂性理论来揭示物流网络的 性质，研究物流网络的动态生成演化过程机制，探索物流网络节点企业之 间的协调机制，分析各个节点的脆弱性、不确定性，以及整个网络的鲁棒。