基于复杂网络的供应链网络实证研究论文.doc

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1、毕 业 论 文基于复杂网络的供应链网络实证研究广州汽车产业供应链网络案例姓 名 院（系） 信息学院专业班级 学 号 指导教师 职 称 论文答辩日期 摘 要 本文将供应网络中的众多供需双方看成是一个节点，利用统计方法研究复杂供应链网络；通过分析收集得来的供应网络数据，研究供应网络属性。本文调查广州地区汽车零配件供应网络，发现围绕着广州东风日产、广州本田及广州丰田等核心汽车生产商，形成了一个复杂的汽车零配件供应网络。文中对该供应网络的连接度分布、平均路径、集聚性等网络属性指标进行计算发现：该网络度分布接近无标度分布，并且具有一定的小世界属性。关键词：复杂网络 统计 集聚性 小世界 汽车制造业目 录

2、1 前言12 复杂网络理论分析32.1 复杂网络的特性42.1.1 复杂网络的鲁棒性42.1.2 广播的复杂网络52.1.3 进化的复杂网络52.2 复杂性的测度方法52.2.1 复杂网络统计的发展现状52.2.2 复杂性的统计学测度方法62.2.3 平均路径长度62.2.4 集聚系数62.2.5 复杂网络的度分布73 日本丰田公司的供应链网络83.1 丰田的供应链网络83.2 丰田的供应链网络演化历程94 广州地区汽车供应网的案例研究104.1 东风日产的供应链概况114.1.1 研究背景114.1.2 日产在广州的供应链网络124.2 东风日产的拓扑结构特征124.2.1 汽车网络的鲁棒性

3、174.3 广州地区汽车供应网统计结果：集聚性185 结论与讨论18参考文献20英文摘要22致谢23农业工程学院毕业论文成绩评定表241 前言 在我们看来许多复杂系统从拓扑结构的角度看都可抽象为网络。系统元素作为网络的节点，元素之间的相互联系(作用)作为节点之间的连接。由于幂律分布没有明显的特征长度, 该类网络又被称为无标度(Scale-Free) 网络。现在国内学界也开始展开了各种研究。加入复杂网络研究的学者主要来自图论、统计物理学、计算机网络研究、生态学、社会学以及经济学等领域，研究所涉及的网络主要有：信息网络（WWW，Internet），技术网络（电力网，电话线路网），交通运输网（航线网

4、，自然河流网），社会网（演员合作网，友谊网，论文引用，姻亲关系网，科研合作网），生物网（神经网，蛋白质网，基因网络）1。由此看出各种网络影响着国民经济各个领域和人类生活的各个方面。合理、有效的开发利用企业供应网络资源是当前讨论和研究的重点。但现在复杂网络的理论运用于商业网络，尤其涉及汽车产业的相对较少，能使用统计学的方法去验证该网络的就更少了。复杂网络又是基于网络统计特性，研究网络的诸如平均最短路径和集聚系数等结构元素的方法。因此本文将创新性的利用统计和复杂网络的方法分析广州汽车供应网。由于此次研究的汽车供应网络构成了复杂网络特征，因此应用统计信息研究此网络具有现实可行性。 复杂网络告诉我们，

5、企业依靠工业时代所用的明晰的层次结构，精细的专业分工，流水线式的生产，规范化的作业，标准化的产品等技术而要把企业做大、做强是远远不够的。信息时代技术开放，领域交叉，并将原创的技术迅速推向市场2 的重要特征，现今所用供应链管理把生产和销售串联在一起，全世界同一个产品的供应网形成了一个巨大的复杂网的这些事实告诉我们：应将一个产业看作一个复杂系统，把我们的精力更多的放在研究要素与要素之间的网络关系。这样整体的性质与网络的性质联系在一起，更有利于优化资源配置，对减少供应链上更多的成本支出有更大的帮助。在有关供应链管理的学术论文以及专著中，重庆大学经济与工商管理学院的黄俊等人所著的日本汽车制造商快速技术

6、创新能力的来源：基于供应链的技术管理论述了日本汽车制造商之所以能够保持快速技术创新能力的原因在于：一、制造商基于内部供应链网络的技术管理，即有效协同企业内部研发、生产和营销等部门的技术管理；二、制造商基于企业外部供应链网络的技术管理，即协同企业外部供应链其他节点企业以及其他供应链的技术源的技术管理3。在何元秀所著的汽车零部件供应商管理策略研究中也提到供应商在供应链扮演着至关重要的角色，它不仅是企业组织生产的先决条件，而且是降低成本获取利润的重要源泉4。从复杂网络研究的内容看若出现网络不畅就会出现牛鞭效应和信息不对称等一系列的不利企业成长的因素。 在本人搜集到的文献中，山西大学管理学院张丽娟所著

7、的企业合作复杂网络研究中提及：汽车制造企业间的合作是相当密切的，其合作关系包括纵向合作（基于供应链的合作）和横向合作（研发合作等）5。并在其文中给出了本田、丰田、凯迪拉克、奔驰汽车制造公司与其主要零部件供应商组成的合作复杂网络如图1所示。 在本次的复杂网络研究中，我们将会利用广州的汽车产业调查所得数据绘制的图与这一图作对比，证明广州汽车产业确实已是一个复杂网络并按张丽娟所利用的方法计算出广州地区的汽车供应网络的集聚系数，与之进行对比。图1 汽车制造业合作复杂网络5 本篇文章我们研究的方法主要是结合度分布、平均最短路径、集聚性和鲁棒性等方面的复杂网络属性，对广州汽车供应商网络所呈现出来的一系列性

8、质和特征进行分析。现今分析复杂性系统的工具有：非线性动力学和混沌、基于代理（Agent-based）的模型、网络6。Erds和Rnyi（ER）更用到概率统计方法研究了随机图统计特性。在近年来的研究中发现：相差甚远的领域形成的随机复杂网络具有惊人的相同的统计特征。因此基于黄俊、何元秀等人对汽车供应网络所提出的一系列供应链理论，在本文中将创新性的运用复杂网络的研究方法结合统计学理论应用在汽车产业的供应链的研究上，并以东风日产乘用车公司为例子分析，希望得出一些对汽车供应网有意义的结论。本文为复杂网络的实证调查分析，目的为将从理论上全面、系统地研究广州汽车产业的供应网络的结构。对切实提高整个供应链的流

9、通性和防攻击性、科学的制定供应链战略规划和发展先进的管理水平具有重要的理论和实际意义。 由于本文是利用复杂网络和统计理论对汽车行业的网络进行分析，因此我们需要在所研究的系统中寻找一些统计指标并将其创造性的运用到复杂网络的研究中。例如我们利用了图论的拓扑结构、复杂网络的集聚性对所采集的数据进行数据分析；我们亦会利用社会经济系统的统计指标体系来与现代的汽车产业供应网络进行对比。并借鉴经济系统网络理论来对汽车产业链进行分析。最终编制出企业之间所展现出的关系网。利用这一关系网我们可以分析厂商之间所具有的集聚系数、度和平均最短路径。最终总结出这网络具有无标度性质。在论文中还会利用实证研究所相对应的例子日

10、本丰田汽车公司的供应商网发展历程与东风日产的供应商网络发展结果进行对比，证明研究发现的结果并非偶然。以下是本文的基本研究路线图，如图2所示：图2 本文的研究路线2 复杂网络理论分析 当今的复杂网络在各个研究领域都得到了应用，显示出极强的生命力。主要理论有小世界和无标度网络。在统计学的基础上，复杂网络由过去只是空洞的理论发展到现在的数据分析。本文基于复杂网络的企业实证研究，提供了一种复杂性研究的新视角、新方法，开拓出新的视野。我们在复杂网络研究的旗帜下，对各种复杂网络进行比较、研究和综合概括。这是从宏观的角度去考虑问题的又一方法。在本次研究中先假设复杂网络是广泛存在于汽车产业中的，这意味着企业会

11、不知不觉中制定出一些带有无标度网络为核心思想的发展战略，实现使一个企业成为有活力和快速成长的企业。 小世界网络(small world network)通常是指由Watts和Strogats所提出的，即网络具有较短的平均路径长度（定义为两顶点间最短路径的边数的平均值），且高度群集(也叫分支系数：对每个有个连边邻点的顶点，定义为此分支的分支系数，是邻点之间的实际边数，对所有顶点的平均值定义为)的网络7。通常把网络所具有的最短平均路径长度和高群集系数的特性称为小世界特性。无标度网络(scale free network)(BA模型)通常是指由Barabasi和Albert提出的，节点度服从“幂律尾

12、”分布的网络 。无标度网的特征是顶点度的分布函数（描述具有相同边数（顶点度）的顶点的出现概率）显示了“幂律尾”关系，即分布函数的尾部遵从规律，这里称为这种网络顶点度分布的特征标度因子。这说明大部分复杂网络会自组织向一个无标度状态发展8-9。他们建议的BA模型有两个要点：第一，网的顶点一个个地增加；第二，新出现顶点与已经存在的顶点之间按照线性优选法则建立边，即我们所说的马太效应“富者更富”原则。 已有的研究表明：与随机网络相比，小世界网络和无标度网络具有较大的集群系数和较短的平均路径长度；但在节点度分布方面，小世界网络的节点度分布形态与随机网络相似，当时，它有一个显著的顶点且对于大，呈指数规律衰

13、减。因此小世界网络的拓扑结构相对单一，所有节点大约有相同数量的连接 。而无标度网络的节点度分布服从幂律分布。因此，无标度网络的连接分布极不均匀，网络中大量节点拥有少量的连接，而少量节点却拥有网络的大多数连接 。综上所述，无标度网络具有小世界效应，但小世界网络却不是无标度的7。2.1 复杂网络的特性 目前国际上主要是以Dirk Helbing为首的一批科学家在采用复杂网络理论研究供应链网络。Dirk Helbing研究发现供应链管理中的牛鞭效应4，也就是放大效应，跟供应链网络拓扑结构性质有关。供应链中的复杂网络结构可以减弱牛鞭效应，同时能增加稳定性和抗攻击性10。我们先对复杂网络的性质进行以下说

14、明。2.1.1 复杂网络的鲁棒性物理动力学的鲁棒性问题主要指网络拓扑结构变化对相应动力学的影响。动态鲁棒性网络的鲁棒性是指当网络中的部分节点或边被破坏时，网络仍能够继续维持其功能的能力。这是一个具有明显实际意义的论题，因为它直接影响着任何发生在网络上的过程的效率11。在企业的发展中，供应链起着举足轻重的作用。在分析东风日产及其他公司的供应数据时，发现了生产企业中为了灵活的调度原材料都会同时与多家的物料供应商合作。这用鲁棒性即可解释：在网络中单一的供应链遭到破坏是不会对企业造成重大损失的，网络仍能够继续维持其运转的能力。但是当企业的供应网络同时出现大面积的破坏以致关键的节点受到破坏时，供应链网络

15、就会出现大面积瘫痪。企业拥有这样的供应链结构可以有效的提高供应链的抗攻击性。这就是Christian Kuhnert所发现的物资供应网络服从无标度分布，即都有少数的核心节点，发挥重要的物资调度和配送作用10。对于外界环境的变化或者内部个体之间的不相容有着一定的承受能力（鲁棒性或弹性），这又与无标度网络的拓扑性质息息相关12。2.1.2 广播的复杂网络广播复杂网络是经典的传播模型，对象如流行病、计算机病毒、谣言、恐慌情绪等。又或是有限大的无标度网络存在正的传播强度临界值13。实际上它们都是一种服从某种规律的网络出现撒花那样的传播行为，传统的网络传播模型大都是基于规则网络的，复杂网络研究的深入使我们重新审视这一问题。在这里复杂网络的广播性可以实际应用于企业网络的传播行为的研究，其基本思路如下：首先从复杂网络理论出发抽象出企业网络的拓扑结构，然后按照一定的传播规则分析其传播机制，最后分析如何通过一定措施影响这种传播。2.1.3 进化的复杂网络我们研究网络的结构的重要理由是：一个系统的结构、一个网络的结构与它的发展是密