供应链系统的复杂性研究

沈小平 （深圳大学 经济学院，广东 深圳 551188006600）

·供应链·

供应链系统的复杂性研究

沈小平 （深圳大学 经济学院，广东 深圳 551188006600）

在阐述复杂性和复杂系统表征的基础上，分析了供应链系统复杂性的特征。着重从供应链组成要素和结构以及各组成部分的相互关联和作用等方面，讨论了供应链系统网络形态的复杂性、构成元素的巨量性、组合结构的动态性、相互作用的非线性、供需协同的复杂性以及管理控制的不确定性。

供应链；复杂系统；复杂性；不确定性；非线性

供应链发展到今天，已从协调企业内部资源的企业内部供应链演进形成了整合从供应商到最终顾客的集成化供应链。供应链之间多角竞争不断升级，已演变成为包括质量、成本、服务、柔性和时间的全方位激烈竞争。与此同时，企业之间的协作更趋广泛和紧密，从常规的供需关系发展成为全方位紧密协作的伙伴关系。因而，管理必须在协作与竞争中寻求统一、在多样性与不确定性的环境中主动适应，使得供应链管理系统的复杂性急剧增加[1]。随着科学技术的迅猛发展以及技术创新与知识创新程的复杂化，人们对复杂系统研究日益关注和重视。20世90年代以来，人们在处理社会、经济管理复杂系统问题时，面临着不确定性、多维化、多目标和多重因素的非线性相互作用等特征的出现，在方法论上遇到了困惑。著名科学家钱学森及其合作者提出了解决开放复杂巨系统问题的 “从定性定量综合集成方法论”[2]和 “综合集成研讨 （HWMSE）”体系[3]。随后，国内外众多专家学者从同角度对综合集成方法及其应用进行了大量和广泛的研究，本文着重对供应链系统的复杂性进行探讨。

1 复杂性与复杂系统

1.1 复杂性的定义

关于复杂性是什么，许多学者从不同的角度做出了不同的解释。比较典型的关于复杂性的定义有： （1）复杂性是系统不同状态的量度； （2）复杂性是不同的单元、模式以及元素的相互作用，因此非常难以被完全理解； （3）复杂性是系统缺乏连续性； （4）复杂性是指难以明白的任何事情[4]。本文认为，复杂性是指系统所处状态的不确定性、难以预测以及相互作用关系的非线性。

人们针对不同领域中的问题，从不同的角度，用不同的方法研究复杂性，出现了各种研究复杂性的学派[5-7]。在美国从事复杂性研究的机构中有代表性的圣菲研究所 （Santa Fe Institute,SFI）汇集了不同领域的科学家，他们通过对不同学科之间的深入探讨，试图找出各种不同的系统之间的一些共性，并称之为 “复杂性”。其早期的主要学术观点可以概括为：复杂系统是由大量相互作用的单元构成的系统。复杂性的研究内容则是研究复杂系统如何在一定的规则下产生有组织的行为以及系统的进化所突现出来的行为[8]。近年来，SFI的一些科学家如Holland,Arthur,Kauffman等，拓宽了复杂系统的研究内容，逐步转移到对经济作为复杂自适应系统、混沌边缘、人工生命和系统进化的研究。美国乔治·梅森大学J.Warfield教授针对组织管理的复杂性进行了长期的研究，提出了用交互式管理 （Interactive Management,IM）的方法来解决组织管理中的复杂性问题[6]。J.Warfield教授将美国关于复杂性的研究归纳为5个学派交叉学派、系统动力学派、混沌理论、自适应系统理论及基于结构的学派。复杂性科学吸引了不同领域的研究人员，尽管人们对于复杂性的理解并不一致，但是对有些问题已形成了共识：研究复杂性离不开系统。

1.2 复杂系统的涵义

一般而言，复杂系统具有众多状态变量、高阶次，反馈结构复杂、多回路，输入与输出呈现非线性特征。复杂系统构成的种类和层次多，每个子系统均有其相对独立的结构、功能与行为，各有其定性模型，构成不均匀的层次网络结构体系，涌现独特的整体行为与特征。知识的内涵丰富而复杂，涉及学科广泛，应用技术多样，参变量繁杂。系统在不断接受知识的注入，系统中子系统间可以有各种方式的通讯，各子系统中的知识表达不同并能以各种不同的方式获取知识。具有复杂行为，系统的部件之间有着很强的耦合作用，具有难以线性化的非线性性质。开放的复杂巨系统理论认为：若系统的子系统数量非常庞大则为巨系统，在巨系统中，如果子系统的种类繁多并有层次结构，它们之间关联关系很复杂，就是复杂巨系统。又由于这些系统和环境有物质、能量和信息的交换，所以称为开放的复杂巨系统[9]。

2 供应链系统的复杂性

供应链的概念起初在 《工业动力学》 （Furrester,1961）中出现时所表明的是在工业生产中，原材料等物流在工业动态过程中实际上是一个链式构造。最初基本的观点认为：供应链是制造企业从原材料到半成品到成品的供需链接的内部物流过程。随后许多学者对供应链的概念给出了不同的理解和定义，对供应链所赋予的内涵在不断地进行演变和发展。供应链系统是由许多目标相互关联和相互冲突的成员和组织构成的复杂网络系统，是一个整体目标一致的协作系统，也是一个多目标冲突的复杂系统，供应链系统每个节点企业从自身利益出发所进行的局部寻优决策行为都会引起系统节点企业之间的目标冲突，使整个系统出现复杂的行为。

2.1 系统的复杂性表征

复杂性是开放复杂巨系统的动力学特征，系统的复杂性是指系统所处状态的不确定性、难以预测以及相互作用关系的非线性。系统的复杂性可以从以下几个方面进行表征：

（1）子系统的种类繁多及关联复杂性。如果构成系统的子系统种类繁多及关联复杂，那么，该系统就具备了形成复杂系统的结构基础。

（2）系统行为的自主性与自适应。由于系统不断同环境交换信息、物质和能量，而且环境又是不断变化的，不存在稳定的系统状态，只能是宏观上的相对稳定，从整体上来看，复杂系统具有适应环境的能力，具有动态自适应性。在发展与演进过程中能够不断学习并对其层次结构与功能结构进行重组及完善，以适应自身发展、演进的需要。

（3）宏观有序、微观无序。复杂系统的运动表现为宏观有序、微观无序。前者是指系统整体结构、功能及其演进、协同与控制表现出有序行为，是支撑系统物理结构和逻辑结构的基础，后者是指特定子系统与市场行为在特定时间表现出无序行为，是适应环境变化和市场需求的需要。

（4）求解非唯一性。由于系统的复杂性和人们认识水平的有限性，靠目前掌握的理论和方法对系统求解，只能得到趋优解的集合，只能选择满意解，难以得到唯一最优解。如果盲目追求唯一最优解，必然是自觉或不自觉地舍掉一些重要因素，结果也是局部最优解，而不是系统全局最优解。

2.2 供应链系统的复杂性

2.2.1 网络形态的复杂性

一般来讲，供应链系统组成的节点企业数量多，供应链呈现复杂的网状结构，结构组合变化多，网络形态复杂。网状结构的类型包括链状、树状、双向树状和星状等结构[10]。供应链网络包含的子系统的层次性、相互关联及其关系的复杂以及与环境之间不断进行大量的信息、物质和能量的交换。这个网络是由不同的组织成员构成，成员之间存在着不同的甚至相互冲突的目标。供应商一般希望制造商进行稳定数量的大量采购，而交货期可以灵活变动。与供应商愿望相反，尽管大多数制造商愿意实施长期生产运转，但他们必须对顾客的需求和需求变化做出灵活的反应，因此，供应商的目标与制造商追求柔性的目标直接发生冲突。现实中，制造商一般是在缺乏准确的顾客需求信息的条件下做出生产决策的，因此，制造商在使供应与需求相匹配方面的能力很大程度上依赖于随需求信息而变动供应量的能力。同样，制造商进行大批量生产的目标与仓库和配送中心降低库存的目标相冲突。仓库和配送中心降低库存水平通常意味着运输成本的增加。

2.2.2 构成元素的巨量性

供应链是由许多层次、许多种类的子系统构成。在供应链的分层结构中，每一层次的子系统中都包含着十几到几十种组成单元，从节点企业到各企业内部职能部门以及各种作业单元及其作业系统，数量繁多，反映了供应链系统构成元素的巨量性。从一般的供应链模型来看，供应链是由供应商、制造商、分销商和零售商众多的节点企业构成的系统。这些节点企业存在的方式是相对独立的企业系统，分别构成供应链系统不同种类的子系统，即供应系统、制造系统、分销系统以及零售系统。在每个子系统中，又有许多承担不同职能的部门，这些职能部门又构成了低一层次的子系统。继续往下分析，还有许多作业单元构成的子系统，供应链的子系统包含的层次繁多。例如，在制造商子系统中又包含着采购子系统、生产子系统、销售子系统和逆向回收子系统。在生产系统中，生产过程工艺参数众多，少则几十项，多则上百项。工艺流程中的工艺参数包括：原燃料参数、设备参数、操作参数、过程状态参数、目标函数变量。其中，目标函数也常是质量、产量、消耗、安全、环境等多目标要求。它们之间的复杂关联包含着时间、数量、逻辑与控制诸方面的关系。这些子系统的形成是以分工为前提，因此，它们之间存在着边界，然而，它们又是以协作为基础，它们之间的边界又是模糊的。在各子系统的层次区分也是相对的和模糊的，从职能划分，既有层次性又有交叉性，从流程划分，子系统的层次关系在发生动态的变化，既有层次的分裂又有层次的融合。

2.2.3 组合结构的动态性

供应链是一个动态系统，从顾客需求到销售渠道、制造能力直至上游的供应商的能力及其供应水平都是时间的因变量，导致供应链管理成本成为时间的因变量。随时间而变化的供给、需求和成本等参数使确定最有效的供应链管理战略变得动态复杂。系统的组合与结构是为了适应产品的需求特性和市场环境的变化以及竞争态势的要求而形成，是一个动态重构的过程。当市场环境发生变化、竞争态势发生变化或者产品生命周期的更替时，供应链的组合与结构都要做出相应的调整。一方面是企业成员组合的动态变化，新的成员加入，老的成员退出，是一个新陈代谢、优胜劣汰的过程；另一方面，组合结构的动态变化，以适应新功能的要求。地域分布广泛，环境各不相同。市场的全球化，供应链将全球市场联在了一起，企业联盟不受地域限制，供应链组合已超越本地、本国成为全球的供应链，其成员生长在不同的土壤、处在不同的环境之中，成长背景、政治经济环境、组织文化差异都很大。

2.2.4 相互作用的非线性

供应链的系统与环境之间、系统与子系统之间以及各层次的子系统之间，通过特定的关联方式，相互联系、相互影响并相互作用，这些关联及其相互作用的一个显著特征就是非线性。供应链节点企业行为与功能的相互作用和影响以及供应链子系统相互作用结果对供应链整体效果的影响呈现非线性。其功能与作用集成的结果不是简单的加和，企业价值链对供应链价值系统贡献的结果，远远超出企业价值链之和。通常会发现，非线性作用的存在，系统中某种影响要素发生微小的变化，可导致某个子系统甚至整个供应链发生较大的变化，局部初始状态的改变对结果会产生巨大的影响。如市场初始条件的改变都会对供应链整体产生极大的影响，牛鞭效应是最突出的表现。在多变的市场环境中，显著的供需不确定性的影响存在，产品需求难以预测和计划，从而导致供应链系统熵值的增加，降低了供应链系统的有序性和协调性。多目标冲突现象在子系统之间常常出现目标冲突，直接影响相互的作用与关系，如果不能达到协调一致，将直接导致系统行为的冲突，相对于供应链整体来看，一致性与协同行销间，从而使供应链效率降低，如果目标冲突协调失败，整个供应链系统将受到破坏。对于像供应链这样复杂结构的非线性动力系统，通过一系列链式过程，逐级向上逐层传播，误差叠加放大，偏差与不确定性成倍增长，在一些临界点上造成巨大的影响，导致了混沌现象的出现。

2.2.5 供需协同的复杂性

供应与需求适时匹配的要求是供应链管理系统中供需协同复杂性的来源。市场需求的不确定性及其随时间而变化的动态性，使供应链的供需协同变得复杂。原材料的短缺必然导致产品实际供货期的延长，形成供需的时间逆差 （需求提前期与实际供货期之差大于零即供需时间顺差，需求提前期与实际供货期之差小于零即供需时间逆差），将对整个供应链的供应、生产及销售造成影响，这种影响很快从供应商沿着供应链往下游逐级放大，失去顾客、失去市场的几率急剧增加，供应链经营风险也会急剧上升。1997年10月，波音飞机公司宣布账面价值损失26亿美元，主要原因是由于原材料短缺、内部零部件和供应商零部件短缺，加上供应链的效率降低。

2.2.6 管理控制的不确定性

供应链中不确定因素存在于供应方和需求方之间的，需求方在需求上的不确定性与供应方在供应上的不确定性来自于市场环境的不确定性并互为因果，成为供应链及其节点企业潜在风险的来源。影响供应链系统供需的参数随时间而变化且是不确定的，需求的不确定性被参数变化的不确定性放大。供应商面临的不确定性有制造商的不确定性传递同时得到放大，制造商面临的不确定性来自于分销商直接由市场的不确定性决定，不确定性在供应链上下游之间又由下至上逐级传递逐级放大。供应链节点企业有时为了降低自身的风险，试图通过转移不确定因素给上游企业或下游企业来减少自身的不确定性。从整个供应链的角度出发，这种在合作伙伴之间相互转移复杂性的指导思想和行为强化了供应链整体的风险。

消减或消除不确定性是供应链系统管理和企业加盟供应链的价值体现，由于供应链的协作方式和协商机制以及利益分享的激励机制都有利于共同应对和消减不确定性因素。相反，如果上述机制不健全，企业之间不能形成共同的经营目标和共同的经营主线，协作基础不牢、协调渠道不畅、协同难以实现，那么，不确定性不仅得不到消减还会互相强化。

3 结束语

供应链系统的复杂性决定了其管理的复杂性，主要体现在两个方面：一方面是对系统的设计、组织、运行与控制以及对系统功能绩效的评价十分复杂；另一方面是从发展战略层到决策层、运作层，运用多种方法、技术手段对系统实施组织、决策、协调与控制，系统中各层面、各子系统、系统与环境之间的协调关系复杂、协同机制复杂。供应链管理能够有效改善供应链及其企业的经营管理业绩，但是，并非所有企业都可以采用供应链管理提高经营水平，这正是因为供应链管理系统极具复杂性。供应链系统的复杂性不仅仅体现在系统的本身，而且供应链是一个开放的系统，与环境密切联系。供应链处在一种开放的复杂的环境中，并不断有物质、能量、信息等的交换，同时受环境因素的制约与影响，与环境相互作用。供应链系统朝着预定目标运行受到许多环境因素的影响，同系统之间从不同的层面和维度构成各种影响关系对系统的运行产生着相互关联的影响作用。这些因素包括宏观经济发展目标、产业结构政策、可持续发展战略、市场环境、竞争环境、技术环境、文化环境、资源约束等方面。环境因素众多而且又是由众多的开放的复杂巨系统组成，对系统的结构、功能、行为、演进等构成极大影响。使得供应链系统的管理活动越来越丰富和复杂，具有很强的综合性、动态性、系统性，空间活动范围越来越大、时间尺度变化越来越快、层次结构越来越复杂、作用和影响越来越广泛和深远。

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Research on Complexity of Supply Chain System

SHEN Xiao-ping (Business School,Shenzhen University,Shenzhen 518060,China)

On the basis of analysis of the complexity and characterization of complex system,the paper analyses the complexity of supply chain system.It discusses the dynamics of composition structure,the nonlinear of interaction,the complex of cooperation and the uncertainty of management in supply chain system.

supply chain;complex system;complexity;uncertainty;nonlinear

F273.7

A

1002-3100(2010)09-0100-03

2010-07-13

沈小平（1963-），男，湖北武汉人，深圳大学经济学院，副教授，博士，研究方向：供应链与物流管理、系统理论与管理决策、发展战略与战略管理。