融合演化动力和网络结构的供应链生态系统韧性评估研究

陈洪业

（湖南工业大学商学院， 湖南 株洲 412007）

0 引言

我国“十四五”规划提出“增强制造业竞争优势，提升产业链供应链现代化水平；促进数字技术与实体经济深度融合，赋能传统产业转型升级”。制造业供应链生态系统韧性评估和韧性提升对策的提出能为产业行动方案的制定提供重要理论基础，也能有效支撑制造业供应链的长足发展，引起了学界的持续关注与讨论。株洲市作为湖南省唯一的全国首批产业链供应链生态体系建设试点城市，力图推动优势产业链供应链韧性和安全水平提升，为建设制造强国贡献株洲智慧和力量。然而，目前株洲市制造业供应链生态系统建设仍处于起步阶段，还存在整体运作效率不高、数智基础薄弱、敏捷性和柔性有待加强等问题，难以应对突发风险。因此，如何提升株洲市制造业供应链的韧性成为了亟待解决的问题。本研究以株洲市为例，综合运用复杂网络理论、生态系统理论等，构建韧性评估模型，并根据评估结果提出韧性提升对策，为供应链生态系统韧性评估与提升研究提供理论依据。

1 研究方法及数据来源

1.1 社会网络分析

社会网络分析（SNA）方法是以节点及连边构成的互相关联的网络作为研究对象[1]，依据节点之间的联系状况对其网络的拓扑结构进行量化分析的一种关键分析方法。随着区域经济理论等交叉学科的不断发展，越来越多的学者将社会网络分析方法运用于供应链网络来进行研究[2]。据此，本研究从节点、连边及网络整体三个方面选取多个特征指标（见表1），从网络拓扑结构的角度对株洲市供应链生态系统韧性进行评估。

表1 本研究所选取的网络结构指标

1.2 模糊物元及复合模糊物元

模糊物元方法由于能够处理不确定和模糊性问题，应用广泛，在韧性评估的研究上已取得了一定的进展[3-4]。但是，鲜有研究针对供应链韧性进行评估研究，尤其是供应链生态系统错综复杂、相互依赖、关联互动、共生共存[5]，则需要从生态系统的演化动力及其网络化结构两方面着手，而模糊物元能够灵活地处理输入变量和输出变量之间的非线性关系，进而对供应链生态系统的韧性进行评估与分析。

1.2.1 模糊物元模型

1）模糊物元及复合模糊物元。在进行物元分析时，待评价的事物M及其所包含的特征指标C与其对应的量化值x组成物元模型（R（R=（M，C，x）或R=（M，C，C，（M））），此时若具有模糊属性，则可以将其为模糊物元模型。

假设对株洲市M个年份的供应链生态系统进行韧性评估，每个年份选取n个指标，每个指标C都有与其对应的值x，那么就可以构建M个年份的n维复合模糊物元矩阵Rmn，即：

式中：Rmn为M个年份的n个模糊指标的复合物元；Mi为第i个年份（i=1，2，…，m）；Cj为第j个指标（j=1，2，…，n）；xij为第i个年份第j个指标对应的模糊量值。

2）从优隶属度模糊物元。从优隶属度指的是各指标值从属于标准值所对应的模糊值的隶属程度。本研究所构建的供应链生态系统韧性评估指标体系中，所选择的指标均为正向指标，即指标对评估结果均为促进作用，且均为正向值，因此，可称其为从优隶属度原则，其计算公式如下：

3）标准模糊物元与差平方复合模糊物元。标准模糊物元R0n指的是从优隶属度模糊物元中各项评价指标的从优隶属度的最优最大项，由于在本研究中选取正值，且越大越好，因此选取最大值为最优项，即各指标从优隶属度μ0j=1。

然后，以Δij（i=1，2，…，n；j=1，2，…，m）表示标准模糊物元R0n与复合从优隶属度模糊物元中各项差的平方，构建出差平方复合模糊物元矩阵RΔ，即Δij=（μ0j-μij）2，其计算公式为：

1.2.2 熵权法确定权重系数

熵权法来确定指标的权重系数是一种操作简单的客观赋权法，熵权的概念由香农引入信息论，由于其可操作性强的优点，已在多个学科及领域得到了广泛的应用。

熵权系数的确定步骤如下所示：

1）原始矩阵构建。构建M个年份的n个评价指标的原始矩阵R：

式中：xij为第j个年份在第i个指标上的值，xij∈[0，1]。

2）归一化处理。主要思想是对原始矩阵进行归一化处理，得到判别矩阵B，方便后续的计算与结果分析；根据供应链生态系统韧性评估指标的特征，对于越大越优的指标而言，采取如下最大最小的归一化方法：

3）熵值定义与计算。根据熵的定义，可以确定熵的计算公式为：

4）供应链生态系统韧性评估指标熵权w计算：

1.2.3 贴近度和综合评价

贴近度指的是待评价值与标准值之间的远近程度，数值越大表示距离越近，数值越小表示距离越远[6]。因此贴近度的大小可以用来判断各年份下供应链生态系统韧性的变化情况。

考虑到在供应链生态系统韧性评估中各个指标的实际意义，本研究采用欧氏贴近度ρHj来对最终的评估做出计算：

式中：ρHj为各年份下的欧式贴近度。

1.3 数据来源及预处理

本研究的数据分为两部分，其一是演化动力指标的数据，来源于《株洲市统计年鉴》；其二是网络结构数据，采集快递100[7]（https：//www.kuaidi100.com/）的株洲市下属各区县物流网点的数据。其中，数据缺失的部分利用插值法补齐。

2 实验结果与分析

2.1 基于复杂网络的供应链生态系统构建

获取了株洲市快递100 的数据后，根据改进的引力模型公式[8]，计算两两区域间的网点引力。

式中：Gij为两个区域节点i和j之间联系的强度；Zi和Zj分别为区域i和j的网点个数；rij为两个区域i和j间的距离（在百度地图上搜索连区域间的距离，以最短距离作为两个区域间的距离rij）；e为自然对数的底数。

随后，基于两两区域间的网点引力，可以构建2012 年、2016 年及2020 年三年的基于无向复杂网络的供应链生态系统（见图1）。

图1 2012 年、2016 年及2020 年株洲市基于复杂网络的供应链生态系统结构

分析可知，这三年来，从网络整体来分析，网络的密度越来越大，由0.328 提升到0.660，其中，天元区与石峰区的联系越来越密切；从网络连边视角来分析，平均最大流不断增大，说明各区域之间的供应联系越来越强；从网络节点视角来分析，在不断的联系演化下，天元区在网络中的位置日益凸显了出来，成为了网络中最具影响力的节点，其发展速度在全市也是保持的最大增长幅度，到2020 年时，节点的加权度值已经达到了24.107 提升到了32.143。

2.2 供应链生态系统韧性评估指标体系构建

在梳理相关文献的基础上，根据株洲市供应链生态系统的演化发展特点和发展现状，初步提出供应链生态系统韧性评估指标，最终分别从供应链生态系统演化动力和系统网络结构两个维度，构建出包含三级指标的供应链生态系统韧性评估指标体系，包括一级指标2 项、二级指标5 项、三级指标16 项（见表2）。

表2 供应链生态系统韧性评估指标体系

2.3 评价模型构建及结果计算

根据前述的模糊物元法，构建株洲市供应链生态系统韧性评估模型：

1）依据公式（1），对株洲市2012 年、2016 年及2020 年的供应链生态系统韧性进行评估，构建3 个年份下16 个指标的矩阵Rmn；

2）依据公式（2）（3）及从优隶属度原则构建矩阵；

3）依据公式（4）构建矩阵RΔ；

4）依据公式（6）构建归一化矩阵B，并依据公式（7）—（9）计算，并得到演化动力及网络结构的各评估指标的熵和熵权（见表3）；

表3 供应链生态系统韧性评估指标权重

5）计算贴近度。根据公式计算得出株洲市3 年的供应链生态系统韧性的综合欧式贴近度ρHj。

三年来，株洲市供应链生态系统的韧性不断提高，各项指标数据也都保持增长的态势，但从事交通运输、仓储和邮政业的物流作业人员在下降，同时这一方面的固定资产投资则保持着不断上涨的态势，分析可能是由于智能化赋能产业升级，解放了过多的劳动力成本；从制造业来看，制造业从业人员逐年增加，规模工业企业个数也不断增加，为了获取更大的市场份额，各工业企业在研发支出上不断增加。

3 结语与建议

本研究从内外两方面探究株洲市制造业供应链生态系统演化动力，以寻找适配于株洲市自身发展情况的网络韧性指标和演化动力因素，确定韧性评估指标体系并构建韧性评估模型，从而对系统韧性进行评估与分析，最后根据分析的结果，提出韧性提升对策：

1）生态系统演化动力方面。要促进供应链系统演化的动力，需要从系统的内外两个方面出发，从内部而言，要发掘人才，兴办实体制造业，并加强生产制造的配套的物流企业；从外部而言，要加强道路建设，联通企业与企业，城市与城市。

2）生态系统网络结构方面。要建设区域性的大企业，加强节点企业的规模大小，促进企业间的密切贸易供应关系，同时通过招商引资，多引入外省乃至外资制造业落户本地，增大网络密度。