胡躍群　郭進(jìn)利

摘 要：長(zhǎng)期以來(lái)，大多數(shù)學(xué)者對(duì)供應(yīng)鏈的風(fēng)險(xiǎn)研究往往是將供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)作為一個(gè)單層的孤立網(wǎng)絡(luò)來(lái)研究，當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生，網(wǎng)絡(luò)受到攻擊時(shí)，只考慮上下游節(jié)點(diǎn)企業(yè)之間的相互影響。隨著經(jīng)濟(jì)的一體化，全世界處于互聯(lián)互通中，一個(gè)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)往往同其他不同供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)相連，在總結(jié)單條、靜態(tài)供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)研究的基礎(chǔ)上，提出當(dāng)供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)受到攻擊，網(wǎng)絡(luò)發(fā)生級(jí)聯(lián)效應(yīng)的四個(gè)關(guān)鍵因素，有助于設(shè)計(jì)彈性供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)，提升網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行能力。

關(guān)鍵詞：供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)；相互關(guān)聯(lián)性網(wǎng)絡(luò)；級(jí)聯(lián)效應(yīng)；關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)

中圖分類號(hào)：F272 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： Scholars have long researches on supply chain risks always set supply chain network as a single-isolated network， when risk occurs， and the network is attacked， they just consider the impacts between upstream and downstream enterprises. With the development of economic integration， the world is interconnected each other， a supply chain network always connects to other supply chain networks. Based on the summarizing of research on single， static supply chain risks， we proposed four key factors when the network have a cascade failure after the risk is happened and network is attacked， with these four indexes， it can be beneficial for us to design a resilient supply chain network and improve the ability of safe operation.

Key words： supply chain risks； interdependent networks； cascade failure； key nodes

0 引 言

2001年的美國(guó)911事件的發(fā)生，對(duì)全球經(jīng)濟(jì)所造成的損失多達(dá)一萬(wàn)億美元；2003年美國(guó)西、北部的大面積停電事故影響了美國(guó)5千萬(wàn)人口的用電；2011年日本福島核電站泄漏事件對(duì)日本造成不可估量的損失，對(duì)日本的政治、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會(huì)等方面產(chǎn)生了極其嚴(yán)重的影響；2015年中國(guó)的8.12天津港大爆炸事故直接造成165人遇難，直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)68.66億元；以及近來(lái)發(fā)生的韓國(guó)三星NOTE7手機(jī)因爆炸而召回等一系列自然災(zāi)害與人為事故的發(fā)生對(duì)供應(yīng)鏈產(chǎn)生了巨大的影響。因此如何管控供應(yīng)鏈中類似風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生，確保供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)生存、健康生長(zhǎng)成為當(dāng)下的研究熱題。

早期的研究將供應(yīng)鏈刻畫(huà)成為一種由材料供應(yīng)商、制造商、經(jīng)銷商和最終的消費(fèi)組成，通過(guò)信息流、資金流、技術(shù)流、物流串聯(lián)起來(lái)的線性鏈，然而今天的供應(yīng)鏈則是由供應(yīng)商、制造商、經(jīng)銷商、零售商和消費(fèi)者組成，將傳統(tǒng)的線性供應(yīng)鏈轉(zhuǎn)變成相互協(xié)作的、地理位置分散的供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)。供應(yīng)鏈網(wǎng)路是一種動(dòng)態(tài)的、自適應(yīng)性、自組織的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，不僅是由多個(gè)企業(yè)，甚至有多國(guó)企業(yè)組成，跨度范圍非常大，每一個(gè)企業(yè)可以看成是這個(gè)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，企業(yè)之間發(fā)生的業(yè)務(wù)往來(lái)可以看成是節(jié)點(diǎn)之間的相連邊。對(duì)于這樣一個(gè)存在廣泛的物質(zhì)、信息、資金交換的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，由于存在大量的不確定性，往往容易面臨各類風(fēng)險(xiǎn)，受到干擾或者攻擊。如果系統(tǒng)受到攻擊，則將會(huì)產(chǎn)生“多米諾骨牌”效應(yīng)，由點(diǎn)到面影響供應(yīng)鏈的功能與結(jié)構(gòu)，這稱為供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)脆性[1]。目前對(duì)供應(yīng)鏈的研究大部分是基于靜態(tài)的供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來(lái)優(yōu)化其網(wǎng)絡(luò)流程，將供應(yīng)鏈彼此之間看成是孤立網(wǎng)絡(luò)，不與其他網(wǎng)絡(luò)有任何關(guān)聯(lián)，未從其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、演化機(jī)制等方面進(jìn)行深入探討。

在相互交融性網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)企業(yè)的失效往往會(huì)導(dǎo)致其他關(guān)聯(lián)性網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)企業(yè)的崩塌，甚至可能會(huì)造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的斷裂，導(dǎo)致災(zāi)難的發(fā)生。例如美國(guó)西北部的大停電事故導(dǎo)致的整個(gè)關(guān)聯(lián)性的電網(wǎng)的級(jí)聯(lián)崩塌，更為嚴(yán)重的是，各類重要的基礎(chǔ)設(shè)施也會(huì)因此受到牽連，如食物的供應(yīng)，燃料、電力的傳送等。研究發(fā)現(xiàn)，某些類型的相互關(guān)聯(lián)性網(wǎng)絡(luò)比那些非關(guān)聯(lián)性網(wǎng)絡(luò)更容易受到風(fēng)險(xiǎn)的影響，其中的節(jié)點(diǎn)更容易斷裂。隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷更迭，使得各類基礎(chǔ)設(shè)施之間越來(lái)越緊密關(guān)聯(lián)，因此理解相互關(guān)聯(lián)性供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的魯棒性，掌控其風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生成為基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)立的一大挑戰(zhàn)。

1 供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)及靜態(tài)風(fēng)險(xiǎn)測(cè)度

ISO 31000標(biāo)準(zhǔn)將風(fēng)險(xiǎn)定義為：某些目標(biāo)上發(fā)生的不確定性影響。通常通過(guò)某一事件發(fā)生的概率來(lái)衡量。風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生不僅可以帶來(lái)壞的影響，對(duì)事物造成破壞，也有可能產(chǎn)生積極的影響，例如給某些炒股的人帶來(lái)增加財(cái)富的機(jī)會(huì)。從供應(yīng)鏈的風(fēng)險(xiǎn)分類來(lái)看，可以將供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩大類，其中靜態(tài)風(fēng)險(xiǎn)又可以分為企業(yè)外部風(fēng)險(xiǎn)，企業(yè)內(nèi)部風(fēng)險(xiǎn)、企業(yè)之間的風(fēng)險(xiǎn)，動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)主要是考慮節(jié)點(diǎn)企業(yè)斷裂的級(jí)聯(lián)效應(yīng)[2]。如圖1所示：

從靜態(tài)方面看，大部分學(xué)者主要將供應(yīng)鏈看成是單個(gè)孤立的網(wǎng)絡(luò)，其物質(zhì)的交換僅發(fā)生在單條鏈上。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)靜態(tài)供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)的測(cè)度方法主要有均值方差法、風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值、條件風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值這三類[3-4]，具體如表1，研究方法主要側(cè)重風(fēng)險(xiǎn)與價(jià)值收益。

2 動(dòng)態(tài)供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)測(cè)度

從動(dòng)態(tài)方面看，隨著經(jīng)濟(jì)一體化，供應(yīng)鏈這一類復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)變得日益聯(lián)系緊密，互相依賴、互相關(guān)聯(lián)，一旦受到攻擊，供應(yīng)鏈企業(yè)之間的這種關(guān)聯(lián)性的關(guān)系不僅會(huì)導(dǎo)致上游企業(yè)的惡劣狀況迅速傳染至下游，引起嚴(yán)重的供應(yīng)斷裂，甚至對(duì)其他網(wǎng)絡(luò)層企業(yè)產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響。為此，必須從以下兩個(gè)方面考慮：

（1）正確評(píng)估和刻畫(huà)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)擴(kuò)散和供應(yīng)鏈健康的影響，評(píng)估重要節(jié)點(diǎn)及其節(jié)點(diǎn)能力；

（2）確定關(guān)聯(lián)層網(wǎng)絡(luò)的可視性對(duì)降低和緩解級(jí)聯(lián)風(fēng)險(xiǎn)的影響，以對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化[5]。

經(jīng)典SIR模型可以很好地刻畫(huà)風(fēng)險(xiǎn)在供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)中的傳播，將網(wǎng)絡(luò)中的企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)分成三種狀態(tài)：易感染狀態(tài)（S），感染狀態(tài)（I），恢復(fù)狀態(tài)（R）。一個(gè)易感染風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)若與另一個(gè)感染的企業(yè)相互聯(lián)系，自身可能會(huì)以某一概率被感染。一旦節(jié)點(diǎn)企業(yè)因風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生導(dǎo)致崩潰時(shí)，可能會(huì)引起消費(fèi)者不會(huì)購(gòu)買(mǎi)或者供應(yīng)商供應(yīng)乏力，如果這種風(fēng)險(xiǎn)不能夠得到有效解決，將來(lái)很可能會(huì)以某種概率恢復(fù)到以前的易感染風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，再次給供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)，如此循環(huán)，如圖2所示（紅色節(jié)點(diǎn)表示初始被感染節(jié)點(diǎn)）。

2003年9月28日意大利的停電事故給整個(gè)意大利帶來(lái)了十分嚴(yán)重的影響，由于各個(gè)網(wǎng)絡(luò)互相連通，大部分電站的停止運(yùn)行直接導(dǎo)致了與各電網(wǎng)站點(diǎn)關(guān)聯(lián)的因特網(wǎng)上各節(jié)點(diǎn)的失效，且進(jìn)一步導(dǎo)致了各個(gè)電站節(jié)點(diǎn)、因特網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的級(jí)聯(lián)失效。圖3顯示了意大利不同地理位置兩種真實(shí)網(wǎng)絡(luò)及其關(guān)聯(lián)性。

圖3中，黃色區(qū)域上的節(jié)點(diǎn)表示意大利某地區(qū)的電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)因特網(wǎng)服務(wù)器與地理位置最近的電網(wǎng)相連。圖3-a表示電網(wǎng)中某一個(gè)節(jié)點(diǎn)（紅色節(jié)點(diǎn)）移除時(shí)，導(dǎo)致因特網(wǎng)中與該電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的節(jié)點(diǎn)失效，從而從整個(gè)因特網(wǎng)中移除。在圖3-b中，與因特網(wǎng)中紅色節(jié)點(diǎn)相連的其他節(jié)點(diǎn)由于紅色節(jié)點(diǎn)的失效而引發(fā)級(jí)聯(lián)效應(yīng)，全部失效，以此導(dǎo)致電網(wǎng)中與互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)聯(lián)的節(jié)點(diǎn)（圖中綠色節(jié)點(diǎn)）也全部失效。圖3-c中紅色電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)失效后，與其相關(guān)聯(lián)的因特網(wǎng)節(jié)點(diǎn)也全部失效，這樣整個(gè)網(wǎng)絡(luò)就發(fā)生了坍塌，造成的損失不言而喻。

在相互關(guān)聯(lián)性網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)之間具有很強(qiáng)的連通性，Sergry等[6]利用滲透理論逐步移除隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)中1-p比例的節(jié)點(diǎn)直至網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，來(lái)研究?jī)蓚€(gè)相互關(guān)聯(lián)性網(wǎng)絡(luò)時(shí)發(fā)現(xiàn)，在該過(guò)程中導(dǎo)致兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)相互滲透時(shí)存在一個(gè)臨界閾值P，且這個(gè)閾值明顯大于同等條件下的單層網(wǎng)絡(luò)閾值。在單層網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)于度分布比較大時(shí)，閾值較小，相反，在相互關(guān)聯(lián)性網(wǎng)絡(luò)中，度分布較大卻對(duì)應(yīng)著更大的閾值，這是因?yàn)?，在網(wǎng)絡(luò)中，度大的節(jié)點(diǎn)可以依賴于度較小的節(jié)點(diǎn)，而當(dāng)級(jí)聯(lián)效應(yīng)發(fā)生時(shí)，在單層網(wǎng)絡(luò)中起主導(dǎo)作用的中心（Hub）節(jié)點(diǎn)反而會(huì)顯得比較脆弱。對(duì)于度比較小，度分布較大的，且容易斷裂的節(jié)點(diǎn)，在單層網(wǎng)絡(luò)中受到攻擊而斷裂時(shí)，產(chǎn)生的后果則明顯要小于相互關(guān)聯(lián)性網(wǎng)絡(luò)。

從復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的角度看，供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)具有小世界網(wǎng)絡(luò)特征。設(shè)計(jì)彈性供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)，不僅要考慮節(jié)點(diǎn)的重要性、效率、負(fù)載、能力以及網(wǎng)絡(luò)在發(fā)生級(jí)聯(lián)效應(yīng)后的恢復(fù)性。

（1）節(jié)點(diǎn)重要性。目前復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的學(xué)者對(duì)節(jié)點(diǎn)的重要性的評(píng)估研究十分廣泛，已有多種方法。主要從三個(gè)方面對(duì)節(jié)點(diǎn)重要性進(jìn)行排序：基于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)重要性排序方法；基于隨機(jī)游走的節(jié)點(diǎn)重要性排序；基于傳播動(dòng)力學(xué)的節(jié)點(diǎn)重要性排序[7]。

其中最直觀的就是以節(jié)點(diǎn)的連接度作為節(jié)點(diǎn)度重要性的評(píng)價(jià)指標(biāo)，度越大，節(jié)點(diǎn)越重要。其他的比如利用重要性評(píng)價(jià)矩陣，H指數(shù)，K-核分解法，介數(shù)法、節(jié)點(diǎn)刪除法，等等。

（2）節(jié)點(diǎn)效率。供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)具有較小的平均路徑長(zhǎng)度和較高的集聚系數(shù)。平均路徑長(zhǎng)度是指在網(wǎng)絡(luò)中，連接兩節(jié)點(diǎn)的最短路所包含的邊的數(shù)目，并對(duì)所有節(jié)點(diǎn)的距離求平均，用LN表示。

3 結(jié)束語(yǔ)

供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)是具有較短的平均路徑長(zhǎng)度和較大集聚系數(shù)的一類復(fù)雜適應(yīng)性網(wǎng)絡(luò)，面對(duì)其復(fù)雜且不穩(wěn)定的上下游環(huán)境，供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)一直處于各類風(fēng)險(xiǎn)之中。一旦網(wǎng)絡(luò)的某個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)受到攻擊，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)將會(huì)發(fā)生級(jí)聯(lián)效應(yīng)而崩塌。本文總結(jié)了靜態(tài)刻畫(huà)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)的方法，根據(jù)意大利電網(wǎng)與因特網(wǎng)的真實(shí)案例，提出相互關(guān)聯(lián)性供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)中導(dǎo)致級(jí)聯(lián)效應(yīng)的幾個(gè)關(guān)鍵因素，對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行保護(hù)，有利于設(shè)計(jì)彈性供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)抵御風(fēng)險(xiǎn)的能力。

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