产品保证网络特征与演化研究

于 俭,祝沪岳,杨 波

(杭州电子科技大学管理学院,浙江杭州 310018)

产品保证网络特征与演化研究

于 俭,祝沪岳,杨 波

(杭州电子科技大学管理学院,浙江杭州 310018)

基于产品保证理论,提出产品保证网络的内涵,分析了产品保证网络的无标度和动态性现象;根据网络演化规则建立模型,通过推导和仿真分析发现:产品保证网络服从无标度分布。其研究结论表明:在产品保证网络中,少数核心企业与其他大量企业具有责任担保关系,在网络中扮演着至关重要的角色,对产品保证以及网络的稳定性和健康发展具有重要影响。

产品保证;网络演化;复杂网络;无标度分布

企业网络作为企业间经济活动的制度安排,是企业间契约关系的存在[1]。在我国产品整机制造企业和关键零部件生产企业的周围,往往集中许多经济关系密切的企业,构成以产品整机制造企业和关键零部件生产企业为核心的经济合作网络。企业间许多经济合作行为开始仅仅是完成某项独立任务,并不需要产品责任关系的完备承诺。随着产品交换程度的增加,经济合作关系愈加密切,企业间需要逐步建立起稳定的产品责任关系,并嵌入于企业经济合作关系网络中。产品保证 (ProductWarranty)是厂商对所生产产品提供的责任担保[2];厂商之间对产品形成的责任关系网可定义为产品保证网络,承担产品责任的主体 -企业是产品保证网络的结点。

随着我国产品市场竞争不断加剧,企业需要通过产品责任关系将原有松散经济关系演进为关系紧密的战略同盟。通过对国内外相关理论研究综述,认为当前研究强调单个企业产品保证行为特征,如Kleynerhe和 Sandborn提出从强调产品保证和验证成本的生命周期成本观点出发,提供面向应用的最优产品验证计划并评估其有效性[3]。Xie Qiu和Liu Zixian等从逆向供应链的角度出发,研究了如何最优化汽车引擎保证成本[4]。许多文献很少涉及对客观存在的产品保证关系网络的功能特征和演化规律开展研究。本文在已有产品保证和网络理论研究基础上,采用关系连接来描述产品责任担保关系紧密程度,对产品保证网络结构特征进行分析,构建演化模型和进行仿真处理,旨在发现产品保证网络的行为特征和演化规律。

一、产品保证网络特征分析

(一)网络的无标度特征

在产品保证网络中,结点 (企业)间连接关系 (责任关系)分布并不是均匀的,结点在选择连接对象时有一定的择优连接机制,倾向于选择资源相对丰富优越的结点连接。一些整机和关键零部件生产企业的结点,可能因信誉高、生产能力大和保证能力强而产生大量连接,成为产品保证网络的集散结点;而大部分结点因受生产资源限制或只能提供少量品种零配件等原因而只产生有限的连接数目。在产品保证网络中,许多企业不断追求与信誉好、保证能力强的企业建立稳固的担保合作关系;一些企业重视市场竞争带来日益增强的产品责任趋势,可能在短期内获得大量的关系连接,打破原有网络系统结构。企业信誉高、保证能力强的集散结点连接数目远远超出了一般的结点,并且网络主要由这些集散结点所支配,产品保证网络的这种结构属性称之为无标度特征[5]。

如中国重汽杭州汽车发动机公司现主导产品为斯太尔WD615、WD415两大系列、400多个品种的各类柴油机,2009年年产 7万左右各类柴油发动机。在企业调研中很清晰地发现:汽车柴油发动机中涉及到油泵等关键部件和整机装配是由杭州汽车发动机公司内生产,而这些子部件和关键零件生产形成如轴承、油喷口、前后缸部件等几个大子系统所涉及到几百件部件物料,目前主要是由萧山经济技术开发区内许多汽车配件企业和杭州等周边地区上百家企业生产,再由专业三四家物流企业负责配送工作;而这些企业涉及到的千百种零件、原材料和辅助件等又由温州、台州、宁波和金华等汽车零配件产业集群中一些企业提供,由此形成具有专业相关性、产业集群及家族制企业群等特征的子网络系统;这些子网络系统内结点与结点有着更为密集的关联边,而不同子系统之间的密集程度则相对低一些。

(二)网络的动态性特征

企业间因一些临时性项目产生合作和建立保证关系,项目结束后关系也随之结束,其时效性较短;长期持续发展的企业都希望构建相对稳定的产品保证关系,产品保证网络就愈加稳健和巩固。产品保证网络嵌入于企业经济活动中,与产品生命周期不同阶段特征和经济活动开展密切相关。

产品导入市场初期,新产品生产企业购买上游相关企业零部件、原材料等数量不多,产品保证关系并不突出;当企业开展更深入的项目合作时,倾向与之前有过良好合作关系、综合保证能力强的企业再次合作。产品保证各主体从初始的简单关系聚集中,渐渐有选择地加强彼此联系而形成具有一定连接结构的网络形态,由此产品保证关系开始呈现关系连接逐步增加、关系稳固提高的趋势。

产品进入成长期,由于产品市场竞争激烈,许多企业不断采用新材料、新技术和新手段等方式提供质优新产品。各企业根据利益最大化和风险合理化原则,不断放弃原有供需合作关系,出现许多企业间的重新选择、远程连接和断点重连,导致以产品供需合作关系为基础的新的产品保证关系连接,网络结构处于不稳定状态。

产品进入成熟期,各结点已有一定的信誉、资金和保证能力等资源的积累,开始有意识地加强各方面密切责任关系和减少责任风险,结点间的产品保证关系变化趋于稳定,在网络内部逐步形成核心、关键结点,并在结点间建立起产品责任认同和相互信任的管理机制。

产品进入市场淘汰期,各企业必须重新审视产品责任担保关系和选择自身利益最大化的连接,各个不同的企业结点有联系也有分割,导致网络被隔离成互不相连的部分,这些互不相连的部分有可能又与其它产品的保证网络相连接,嵌入到新的产品保证网络中,引导产品保证网络内各主体重新思考和选择,有效地促进新的管理机制的生成,使得整个产业网络实现整体结构的优化。

二、产品保证网络演化模型

(一)网络演化规则

产品保证网络是由有限相关企业组成的经济系统,企业之间存在着责任担保关系,将这些企业及相互关系视为一个网络,其中网络的结点代表企业,全部结点的集合记为V={v1,v2,……,vN},两个结点vi和vj之间的连线代表企业之间的责任担保关系,记为eij=(vi,vj),i,j∈(1,2,……,N);网络全部边的集合记为E=(e1,e2,……,eR),边数R即为企业之间的责任担保关系总和,E中的每条边都有V中一对点与之对应,即供需双方;每个结点拥有的连线数目称为该结点的度,并用适应度η0来刻画企业自身能力增长和企业间责任担保效应溢出。产品保证网络责任担保关系eij的强弱程度用权重wij(wij∈[0,∞))表示,可以用加权邻接矩阵W=(wij)表示加权网络。eij是企业vi和vj的共同意愿而确定,并没有方向,因此相应的产品保证网络称为无向加权网络,记为G={N,W}。基于产业发展特点和产品保证相关理论,产品保证网络的演化中呈现以下规则:

1.企业自身资源整合和保证能力的学习增长。在产品保证网络中,一些企业自身发展和学习能力强,虽然没有与相关企业建立直接产品供需合作关系,但能在与外界企业沟通和观察过程中不断改进自己的各方面能力,如技术水平、市场开拓能力、产品保证能力等,在未来发展中会吸引更多其它制造企业与之合作。在模型演化选择结点时,假定所选两个结点为同一个结点,即表示企业自身能力在增长,每选中一次,适应度为 (η0+1)。

2.企业间责任担保效应溢出。企业形成责任关系后,可各取所长、各补所短。通过产品供需项目合作与开发等途径,很大程度上提升各企业技术开发和管理水平,促使资源整合能力和合作项目质量的提高,更好地表现出企业的责任担保能力。因此,当网络演化过程中,如果两个结点之间建立连接,则各自适应度增加 1。

3.企业间责任担保关系强度的演化。采用加权表示各企业间责任担保关系强度,即责任担保关系强度 (wij)。在产品保证网络中,两企业之间供需合作次数越多,说明其责任担保关系越强,因此以结点之间的连接次数来表示责任担保关系强度(wij);结点之间每连接一次,都会带来权重wij的强化,则担保关系强度用权重(wij+1)表示;

4.担保伙伴选择的“偏好依附”与“局域世界”。企业选择担保伙伴时,倾向于选择拥有较多责任关系及自身素质较好的企业作为伙伴,因此结点是依据“偏好依附”原则,按一定的择优概率 (∏local(n→i))选取担保伙伴。择优概率由权重wij和适应度η0决定,即企业所拥有的责任担保关系以及自身能力越强,被其它企业选择成为担保伙伴的概率越大。此外,由于受信息和资源等因素限制,企业更多的是基于产品规模、资源、保证能力以及地理远近等因素考虑选择供需合作关系;而新企业刚进入某个生产领域,受社会关系和信息资源等因素限制,只能在有限范围内 (局域世界)选取担保伙伴。因此模型构建时以随机选择M个结点作为局域世界。

5.网络中各企业结点强度的上限制约。在产品保证网络中,企业本身受到资金、设备等因素的影响,也受外部产品市场规模、市场份额和产品链竞争能力的影响,表现出的结点强度是有限制的,因此网络中企业结点强度增长到一定程度会有所减慢,甚至停止增长,企业结点强度的增长存在极限值。模型构建时确定各企业点强度的最大值为 smax。

(二)构建演化网络模型

根据以上网络演化规则,构建网络演化模型。网络初始状态由具有适应度η0为 1的 N0个结点和E0条边随机组成,每条边的边权初始化为 w0=1。在每个时间步执行以下操作:

1.从网络中随机选择M个结点作为新加入结点的局域世界,以概率 p向局域世界中加入一个新结点,新结点的度为 0,适应度η0为 1。

2.以概率 (1-p)向局域世界M中加入 m(m≤M)条边表示合作企业建立的保证关系,采用择优概率∏local(n→i)选取边的两个端点。如果两端点之间没有边存在,则在两端点之间加入一条新边,赋予边的权重为 1,各自适应度η0加 1;如果两端点之间有边存在,则边的权重 wij+1,各自适应度也加 1;如果所选的两个端点为同一个点,则该点的适应度加 1。其择优概率公式表示如下:

遵循上述过程,经步之后,网络就会有 N=N0+pt个结点和 E0+(1-p)m t条边,限制 m≤M≤N0+pt。显然,参数 p控制着模型的增长和权重的变化。

三、产品保证网络模型演化仿真分析

(一)模型演化推导

利用连续统一理论对模型进行理论推导,将 w、s、t都看成是连续的变量,则边权的演化规律可表示为:

其中:因考虑到 N0和 si与 pt和 smax分别相比,随着叠代次数增加而显得其数值较小,因而就把 N=N0+pt≈pt、si(1-si/smax)≈si。又由于每个结点i初始进入网络时点权si(t)=1,因而可得(5)式解为:si=(t/ti)λ,λ =2m(1-p)/[2m(1-p)+1]

因此点权分布满足无标度分布 P(s)～s-α。其中分布指数α=1+1/λ=2+1/[2m(1-p)]。

从上述理论推导来看,点强度分布与边权分布与局域世界的规模大小没有直接关系,参数 m和 p对整个网络的拓扑结构有着重要的影响。

(二 )仿真分析

图 1 点强度分布

图 2 边权分布

在演化模型中选择不同的m和 p参数,通过计算机仿真模拟所生成网络的点强度分布及边权分布。在双对数坐标下,图 1固定参数 m=5,参数 p取 0.2、0.5、0.8值,给出了点强度分布 P(s)～s-α,发现该分布符合幂律分布;图 2固定参数 p=0.5,参数 m取 10、30、50的值,给出了边权分布,同样符合幂律分布特性 P(ω)～ω-θ。

从解析和仿真结果均可以看出,随着局域信息的增加,网络的点权和边权的异质性增加,均匀性降低,很好地展示了网络的无标度分布特性,即少数结点拥有大量的连接,而大量的结点只拥有少数连接。

四、结语

本文研究结果表明:产品保证网络具有无标度特征,即少数核心企业与大量的其他企业具有责任担保关系,在网络中扮演着至关重要的角色;加强核心企业的产品保证管理,对产品保证网络的稳定性和健康发展具有重要意义。

[1] 欧志明,张建华.企业网络组织及其理论基础[J].华中科技大学学报,2001,15(3):78-80.

[2] MurthyD N P,BlischkeW R.Warranty CostAnalysis[M].New York:MarcelDekker,1994.

[3] KleynerA,Sandborn P.Minimizing life cycle cost bymanaging product reliability via validation plan and warranty return cost[J].International Journal of Production Economics,2008,112(2):796-807.

[4] Xie Q,Liu ZX,Qi ES.Studyon CostMinimization ofAuto Engine ProductWarrantyChain[J].AdvancedMaterialsResearch,2010:2855-2860.

[5] Barabasi A L,Albert R,Jeong H.Mean-field theory for scale-free random networks[J].Physica A,1999:173-187.

On Characteristics and Evolution of ProductWarranty Network

YU Jian,ZHU Hu-yue,YANG Bo
(School ofM anagement,Hangzhou DianziUniversity,Hangzhou Zhejiang310018,China)

The concept of productwarranty ne twork is proposed based on productwarranty theory.The paper analyzes the scale-free and the dynamic phenomenon of productwarranty network,and establishes an evolving model based on the evolutionary rules of the network.The derivation and simulation demonstrate that product warranty network follows the scale-free distribution.The conclusion shows that in the product warranty network,a few core enterprises has assuring relationships with others,and these core enterprises play a critical role in the ne twork and directly affects the stability and healthy development of the network.

productwarranty;ne twork evolution;complex networks;scale-free distribution

F224

B

1001-9146(2011)01-0006-05

2010-12-10

浙江省自然科学基金项目 (Y6090258)

于俭 (1963-),男,江苏启东人,教授,生产与运作管理、产品服务管理.