基于自组织的城市群物流共生系统演化动因分析

曹玉姣　汤中明

内容摘要：本文运用自组织理论构建城市群物流共生系统共生演化动因概念模型，分析了系统共生演化的自组织动因与他组织动因，以及各自相应的构成，回答了城市群物流共生系统为什么共生演化的问题。其中自组织动因的构成主要有经济效益拉动、技术进步支持、资源环境压力、市场需求拉动；他组织动因构成主要有城市群区域政府导向、体制创新。城市群物流共生系统是在自组织和他组织复合作用下演化发展。

关键词：城市群物流 共生系统 自组织 他组织 演化动因

本文从自组织和他组织两个维度研究了城市群物流共生系统共生演化的动因及其构成，解释了城市群物流共生系统为什么共生。

城市群物流共生系统的自组织特性

城市群物流共生系统是一个复杂适应系统，其还具有自组织系统特性。自组织过程可以这样描述：通过与外界进行物质、能量和信息的交换，系统降低自身熵含量，同时在内在机制的驱动下，系统自行由简单变得复杂、由粗糙变为精细，系统自身结构的有序度以及自适应、自发展功能得到不断提升。

作为一个多主体的动态自组织复杂适应系统，城市群物流共生系统呈现以下几点耗散结构特征：

一是开放性。作为一个典型开放系统，城市群物流共生系统的开放性主要表现为：系统与周边区域存在物质、能量、资本、信息、知识等要素的交换，并将自身的能量和信息向周边地区辐射。二是远离平衡性。城市群物流共生系统内具有各类节点，用于汇集和疏散信息流、物资流、资金流等。从物理学的视角看，当节点之间存在势差时，两者之间可形成作用流。城市群物流共生系统各主体子系统内部及子系统之间的差异性构成节点势差，即表征共生系统的非平衡性。三是非线性。城市群物流共生系统是由具有复杂适应系统特征的子系统所组成的生命有机体，这些子系统首先是自成体系的，同时也是和谐共生的。他们之间存在相互影响继而形成相互作用的网络，所有的子系统都存在于相互作用的互动关系之中，单一要素发生变化将会引发连锁反应，进而产生所谓的“蝴蝶效应”。因此，城市群物流共生系统演化的内在根本是系统的非线性。四是涨落。作为具有典型耗散结构的系统，城市群物流共生系统的发展过程存在涨落。这里的“涨落”表示实际存在的对系统稳定状态的偏离。涨落的大小不同使城市群物流共生系统中各子系统功能与结构发生不断调适，进而推动系统进行共生演化。发生小涨落时，系统将自行调整，系统的稳定性不受影响。涨落超出系统承载能力时，系统要么偏离稳定状态，要么形成新的更高层级系统结构，要么系统解体。通过涨落，系统会自行增强，形成新结构，涌现出新的空间组织形式。为此，涨落的普遍存在性是城市群物流共生系统共生演化的基础条件。

关于系统的自组织与他组织

哈肯（H.Haken）对“自组织”给出过如下经典定义：在获得空间、时间或功能结构过程中，如果系统没有受到外界的特定干扰，则系统为自组织系统。“他组织”则一般被认为是在系统运行、演化过程中，外在主体有目的性地主导、组织和控制该系统，进而形成系统的某种运行秩序，比如政府行为及政策效应的影响。在自组织与他组织的共同作用下，可能有多种动力机制模式、系统效应存在于系统之中。

自组织现象强调组成一个系统的各元素在特定条件下无需外界特定干预，即可自发组织、相互协同，使系统最终宏观表现为一种有序状态。自组织的另一面即为他组织，他组织理论由我国苗东升教授最早提出，该理论强调系统的设计、批评、制裁、组建、教育、操作、管理、控制等活动均为系统外部力量尝试变革系统结构、状态、行为的结果，即为他组织。假设组织过程的一般形式为：

（1）

其中，X 表示组织的状态向量，F 表示他组织作用力， A（t）、 B（t）、 C（t）、 D（t）分别为系数矩阵，并用 det|A（t）| 表示系统自组织对组织目标的贡献度，用 det|B（t）|表示他组织对组织目标的贡献度，用det|C（t）| 表示他组织力受前期施力的影响程度，用 det|D（t）|表示他组织力受自组织力的影响程度。

令|det|B（t）||+| det|A（t）||=1，表示自组织与他组织对组织目标的总贡献值是一定的；当 |det|B（t）||>| det|A（t）||时，表示对于组织目标的贡献，他组织（序参量）大于自组织（伺服量）；当 |det|B（t）||<|det|A（t）||=1时，表示对于组织目标的贡献，自组织（序参量）大于他组织（伺服量）；将称为他组织对自组织的役使度。当 >1时，表示他组织役使自组织；当=1时，表示他组织与自组织相互之间不存在役使关系；当<1时，表示自组织役使他组织。式（1）表示系统状态与他组织力以及主体自组织状态有关；他组织力与前期施力状态、自组织力相关。

自组织是城市群物流共生系统在演化发展时的内在规律性机制，起隐性、長效作用；而作为阶段性规划、控制的他组织，起显性、短期作用。城市群物流共生系统同时具有自组织、他组织的复合发展特性。

城市群物流共生系统共生演化动因概念模型

城市群物流共生系统的共生演化既有自组织动因的隐性长效作用，也有他组织动因的显性短期作用。城市群物流共生系统共生演化的自组织动因主要构成有经济效益拉动、技术进步支持、资源环境压力、市场需求拉动等；系统共生演化的他组织动因主要构成有政策法规推动、体制制度创新等。据此，可建立城市群物流共生系统共生演化动因概念模型，如图1所示。

图1中自组织动因技术进步给城市群物流共生系统的共生演化提供了技术支持力，促进系统不断创新；自组织动因经济效益、市场需求通过自身的快速发展拉动城市群物流共生系统相应发展，对系统提供强大的拉动力；自组织动因资源环境由于资源的有限性，环境的可持续性，其对城市群物流共生系统产生一定的压力，促使城市群物流共生系统朝着绿色可持续性方向发展；他组织动因政策法规及体制制度为城市群物流共生系统提供了政策优惠及制度保障，推动了共生系统的形成及发展。endprint

城市群物流共生系统共生演化的自组织动因

供给主体、需求主体、支持主体子系统组成城市群物流共生系统，具有自组织复杂适应系统特性，通过物质、能量或信息交换等方式各子系统发生相互作用，形成具有整体效应或新型结构的复杂系统。系统的自我适应是适应外界环境的能力，自我发展是不断否定自身的结果，自我进化是系统结构的飞跃。系统在与外界环境进行物质、能量和信息交换时，临界点处的随机涨落可被放大为巨涨落，促使系统选择优化的结构或行为模式，见图2所示。产生涨落的原因是系统与外界环境之间的相互作用、相互选择。

（一）城市群物流共生系统的自组织“四面体”模型

对于城市群物流共生系统，子系统之间存在着相互影响的非线性的交互作用，这种交互作用也存在于子系统与共生环境之间。这些子系统之间以及子系统与环境之间非线性的自组织作用可以用一个“四面体”模型进行直观描述，见图3所示。图3中G、X、Z分别代表物流供给主体、需求主体、支持主体子系统，H代表了共生环境，子系统之间、子系统与共生环境之间的双向箭头代表了彼此之间非线性的交互作用，城市群物流共生系统可以抽象成这样一个动态的自组织的“四面体”。

根据自组织理论观点，系统是在超循环作用下有序演化的，超循环是这些非线性交互作用的形式，超循环包括了子系统自身的自催化循环和子系统之间、子系统与环境之间的交催化循环两种形式。G作用于X，即 G→X，则物质、信息、能量、资金等要素从G流向X；反之，X作用于G，即 X→G，则物质、信息、能量、资金等要素从X流向G。这种双向作用链就构成了循环，即物质、信息、能量、资金等要素在G、X之间双向流动。同理，G与Z、X与Z，以及G、X、Z与环境H之间都存在这样的交催化作用。子系统自身的自催化作用与子系统之间、子系统与环境之间的交催化作用形成的非线性合力是城市群物流共生系统演化发展的发展力。如图3所示，四面体底部三角形的三边分别用g、x、z表示，g表示物流供给主体子系统形成的发展力，x表示物流需求主体子系统形成的发展力，z表示物流支持主体子系统形成的发展力，以四面体侧棱线h代表环境对共生系统形成的发展力。当g、x、z、h大小接近时，城市群物流共生系统处于相对静止的“正四面体”状态，意味着供给主体子系统、需求主体子系统、支持主体子系统及共生环境的演化发展处于类似水平。但是，城市群物流共生系统是动态发展的，这种“正四面体”状态是暂时的。在自组织的超循环作用下，某子系统经过自催化过程可能出现突破性发展，其形成的发展力将超越其他子系统及环境，g、x、z、h不再相近，此时原来的“正四面体”状态将被打破，系统演化为“非正四面体”状态。随后，在各子系统之间及子系统与环境之间的交催化作用下，突破性发展的子系统将会带动其他子系統的发展，子系统之间实现协同共生，重回“正四面体”状态，此时的“正四面体”中的g、x、z、h已发生改变，取得同步增长，城市群物流共生系统跃迁到更高层级。如此循环往复，城市群物流共生系统就在自催化与交催化的超循环作用下向组织性更高的层次共生演化。

（二）城市群物流共生系统自组织动因主要构成

一是经济效益拉动。城市群物流共生源于人类经济行为最基本的利润需求和竞争性，其最主要的动因是经济利益。各共生单元能否参与共生系统取决于在资源环境约束下能否取得个体经济利益最大化。城市群物流共生系统的共生单元可以降低生产成本以及交易费用，获得集聚效应和规模经济效益。同时，共生系统也能通过资源共享互补，保证城市群物流共生系统的可持续发展。

降低交易成本。物流业资产的专用程度较高、交易的频率较大、交易的不确定性较明显，故交易的成本较大。城市群物流共生系统各共生单元之间的共生，可产生资源共享、互惠合作、利益共获、风险共当的效应。系统各共生单元进行交易，有利于促进相互学习、提高信息丰度、增强对不确定性的认知、减少因主体的有限理性而导致的高交易费用。

资源优势互补。物流业资源包括有形资源（运输、仓储、装卸、包装、流通加工、配送和信息平台等）以及无形资源（企业知识、文化、品牌等）。由于企业资源和能力有限，企业通过高成本取得大量物流资源的可能性不大。因此，根据需求建立共生系统进而实现资源快速集成、物流服务网络化是明智的。共生单元主体间的合作伙伴关系，能极大地培育、发挥核心能力进而资源优势互补，获得竞争优势。

集聚效应和规模经济效益。城市群物流共生系统的集聚效应和规模经济效益主要体现在以下几个方面：第一，共享资源要素。共生系统中的资源要素共享包括道路交通、能源（水、电、气）、信息、环境和人力资源等，降低了生产成本和交易费用，外部经济内在化效果显著。第二，获得巨大的市场机会。许多具有关联关系的产业集聚在物流共生系统内，通过物流供应链建立紧密或半紧密的产业共生关系，各共生单元在共生系统内的协作无处不在，相应地各共生单元也获得了更多更大的市场机会。第三，产生知识与技术溢出效果。在城市群物流共生系统内由于各产业集聚和共生单元间共生关系的发生，信息、知识、技术的溢出是常态。同时共生单元之间通过共生界面的交流，会促进先进技术、信息、知识在物流共生系统内的传播与流动。共生单元间的信息、知识、技术的溢出可以使共生单元快速便捷地获得相关技术发展趋势及目前所达到的技术水平，推动物流共生系统的技术创新。

二是技术进步支持。作为推动经济发展的决定性因素，科学技术在促进结构合理、提高结构效益、加强资源综合利用、提高设备技术水平、改进生产工艺等方面存在重要影响。科技进步推进运输、仓储等作业环节、管理方式转型，改变共生单元的内部组成及相互关系，促进系统结构、功能、运行机制向复杂化发展。这些变化引发系统涨落，积极推动系统演化。

三是资源环境压力。对于城市群这样的地理空间来说，其自然资源均是有限的，通过物质、能源的集成建立主体共生关系是缓解资源约束的根本途径。城市群物流共生系统的建立可帮助各共生单元通过各种形式共生界面的作用，大幅提高对于各类资源的利用效率。同时，由于各共生单元间信息丰度的日益提高，资源共享程度显著提升，资源的浪费现象得到改善，城市群物流与经济的可持续发展得到保证。endprint

城市群物流共生系统的发展对于城市群生态环境会产生不利影响，主要表现有：一氧化碳、硫化氧等空气污染以及污水造成的水质恶化；土地退化、森林面积减少；废气、尾气排放以及噪音等。这些影响对城市群物流可持续发展、供需主体的活动空间、运行效率等产生影响，破坏共生系统生态秩序以及共生系统稳定性。

四是市场需求拉动。伴随着物流市场竞争的日益加剧、市场的日渐混沌，物流需求在流量、流向、库存量、发货时间等方面均发生即时变化，这些要求物流共生系统具备快速反应以及柔性的特征。

城市群物流共生系统共生演化的他组织动因

城市群物流共生系统是有人类参与的系统。比如物流需求子系统中各产业、行业、各类企业工作人员，物流供给子系统中基础设施、企业的拥有或经营者，物流支持子系统中政策的制定者、规划管理人员等对系统的共生演化有直接作用，他们的主观能动性说明系统的发展演化必然受到他组织力的控制。共生系统内部同时存在自组织和“他组织”作用，系统的发展演化是自组织、他组织分向复合发展的结果，见图4所示。

此外，城市群物流共生系统本身处于外界共生环境内，两者存在物质、能量、信息交换等相互作用。比如，城市群的经济发展规划、物流系统规划均与国家相关规划有关；制定城市群物流相关政策要参照国家层面的相关政策等。虽然外界环境对系统自组织特性不会有破坏作用，但却影响系统的演化和发展，是系统发生涨落的重要影响因素之一。通过认识自组织规律并有效遵循，并结合他组织方式进行动态调节，有利于城市群物流共生系统的有序、优化发展。

城市群物流共生系统他组织动因主要构成包括：一是城市群区域政府导向。中央、地方政府对城市群物流業发展起引导、扶持、监管等作用，政府对于城市群物流发展的引导作用极为突出，可采用规划、资金、建设、管理、政策等有效的宏观调控手段。例如调整产业结构；制定基础设施规划以及行业准入制度；落实市场管理、用地、投资、税收、区域合作、技术、人才、资源整合、标准化等政策措施，以此对城市群物流共生系统的演化方向及演化状态产生影响。例如，2015年4月，《长江中游城市群发展规划》出台，依据规划，长江中游城市群将依托长江黄金水道，建设综合立体交通走廊，创新驱动产业转型升级，建设绿色生态廊道，创新区域协调发展体制机制。该规划将促进长江中游城市群物流基础设施水平的提高以及产业结构的改善等，利于城市群物流共生系统共生能力的提高。二是体制创新。我国物流产业领域的体制创新力度逐年加大，企业的物流业务外包对于促进专业化分工以及物流主体多元化具有重要作用。然而，实际中依然存在体制不顺的问题，主要表现为在“大而全”、“小而全”的思维定式下，工业及流通企业自营物流的比重过大、效率低下。此外，我国物流产业由商务、交通、海关、质检等多个部门实施管理，管理上的条块分割导致部门及地区职权重叠、管理部门繁多、协调性差、物流基础设施重复建设、物流相关资源严重浪费。因此，遵循市场经济规律、适当开展体制创新有利于城市群物流共生系统演化。

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