基于绝热消去法的物流网络协同序参量甄别研究

2012-07-12张永安

统计与决策 2012年7期

李靖，张永安

（北京工业大学经济与管理学院，北京100022）

0 前言

本文将物流网络协同问题作为研究对象。结合协同学原理可知序参量是物流网络协同管理的主导因素，是物流网络协同的核心概念，它反映着物流网络演化过程的从无序到有序和从低序到高序的变化过程，它通过支配节点的协同行为从而主导物流网络的协同演化。因此，甄别和管理序参量是物流网络协同管理的最核心内容，具有重要的理论价值和实践意义。

1 物流网络协同序参量内涵

借鉴协同学理论，本文定义物流网络协同序参量如下：决定物流网络从无到有、从低序到高序的关键因素，其大小表示物流网络自组织的有序程度。主导物流网络协同的序参量可能同时有多个，它们之间并非各行其是、互不干扰，而是一方支配另一方的“同化”或“协商”按照约定的方式相互适应的关系；需要注意的是，在一个不可能再微分的时间间隔内，存在唯一的变量居于主导地位。序参量形成的基本逻辑是，序参量集合引导物流网络向着有序方向发展，在这个过程中，各个序参量之间通过竞争和合作的非线性作用，最终形成唯一的序参量，该序参量使物流网络达到有序并决定其有序程度。

2 物流网络协同状态参量框架

规范和正确引导物流网络协同管理是保持网络内节点企业价值增值能力和降低协同运作失败率的关键，物流网络作为一个复杂巨系统，其管理工作千头万绪。而通过对序参量的管理，则可以忽略管理中的细枝末节，抓住物流网络管理工作的本质。因此，序参量的基础研究显得尤其重要。因此，要甄别物流网络协同序参量，其基础工作是建立状态参量框架体系。

本文建立基于经济学中投入产出模型（见图1），在遵循科学性、可行性、层次性和特殊性等原则的基础上，建立物流网络协同状态参量框架（见表1）。

(1)本框架是基于投入与产出原理建立的。根据图1投入包括前提基础为基础设施、基础支撑为信息服务、组织保证为组织配套，与表1中一级和二级指标只存在外在形式的不同，其实质内容相同。说明如下：基础设施投入X1和资源互补程度X2属于基础设施投入，信息共享程度X3和网络协同能力X4属于信息服务投入，关系性资本X5和战略目标关联程度X6属于组织保证投入。产出如图1所示包括可持续发展、顾客满意、安全、效率和成本。

图1 物流网络协同投入——产出状态参量体系框架

(2)框架中的以及状态参量分为两类：F和Xi(i=1,2,3,…,6)。其中，F为物流网络外部状态参量，在物流网络协同过程中可以视为随机涨落力，在下文建立热力学方程可忽略，具体原因如下：在物流网络演化的两个临界点之间，随机涨落只是一种干扰，系统本身的稳定机制使得涨落很容易被衰减乃至消失；更重要的是，本文建立热力学方程的主要目的是求解序参量，以研究序参量在物流网络状态演化的趋势更有优越性，进一步促使物流网络向更高级有序演化，并非研究物流网络何时发生相变或跃迁。因此，本文在建立热力学方程做忽略处理。但随机涨落力并非无用武之地，在本文的后续研究中会有所应用。Xi为系统内部状态参量，在协同过程中，各参量之间的非线性相互作用将会产生序参量。

表1 物流网络协同投入状态参量框架

(3)Xi(i=1,2,3,…,6)逐一对应其二级状态参量Xij(i=1,2,3,…,6;j=1,2,3,…,8)，原因如下：对于物流网络来说，其微分方程组的弛豫系数分为如下类型和关系：ri≫rij，这时逐步r应用绝热消去法，可以逐级得到减少的慢变量。本文中，二级状态变量的弛豫系数远小于一级状态变量的弛豫系数，即二级慢变量成为一级变量的快变量，这时可进行消去。同时也说明序参量具有层次性，高一层次的慢变量支配低层次的变量。而科学研究所希望找到的序参量，往往存在于或接近于在宏观状态描述的状态变量之中，即序参量往往存在于相对较高层次的状态变量之中。

3 基于绝热消去法的物流网络协同序参量甄别

设qi(i=1,2,…,5)分别代表可持续发展、顾客满意、安全、效率和成本等五个物流网络协同产出；xi(i=1,2,…,6)分别代表基础设施投入、资源互补程度、信息共享程度、网络协同能力、关系性资本和战略目标关联程度；f(xi,qi)表示投入变量对产出状态变量的制约关系；ηij表示Xi对qi的制约程度。

式(1)表示可持续发展与资源互补程度、资源互补程度、信息共享程度、网络协同能力、关系性资本和战略目标关联程度均成正比；式(2)表示顾客满意水平与信息共享程度和网络协同能力均成正比；式(3)表示运输货物安全与基础设施投入水平、信息共享程度和网络协同能力均成正比；式(4)表示效率与基础设施投入水平、信息共享程度和战略目标关联程度成正比；式(5)表示物流成本与基础设施投入、资源互补程度、信息共享程度、关系性资本和战略目标关联程度成正比。

由于物流网络各状态变量之间均为非线性关系，因此上述各方程中的制约函数f(xi,qi)均为非线性。欲对上述方程组对做线性稳定分析，需先隐去线性项。由于物流网络协同产出是经过多年积累形成的，可以认为产出的变化很慢，可以运用绝热消去原理令q1=q2=q3=q4=q5=0，于是可以得到下述方程组：

由此得到：q1受x1,x3,x4,x5和x6支配，q2受x3,x4支配，q3受x1,x3,x4支配，q4受x1,x3,x6支配，q5受x1,x4,x5和x6支配。于是，得到初步分析结果（见表2）。

表2 物流网络协同序参量处理初步结果

由表1可知，x2与五种产出均无关系，可以将其删除以进一步缩小状态参量范围。接下来进一步分析剩余的5个变量之间的关系，ξij表示各投入状态变量之间的耦合程度，fij表示投入状态变量之间的非线性耦合关系。

再对上述方程组做线性稳定性分析，隐去非线性项。由此得到，信息共享程度x3受关系性资本x5和战略目标关联程度x6制约，网络协同能力x4亦受关系性资本x5和战略目标关联程度x6制约，关系性资本x5受战略目标关联程度x6制约。于是，得到如下分析结果（见表3）。

表3 投入状态变量之间的关系

通过上文两次进行绝热消去处理，获得物流网络协同的序参量：关系性资本和战略目标关联度。上述甄别过程可证明状态参量能否成为序参量取决于如下四个必备条件：（1）序参量是系统的宏观参量，它能描述系统的整体行为，符合一般系统理论提出的非叠加性原理，它是系统内部各状态变量通过非线性作用形成的；（2）序参量是系统协同效应的表征和度量，它不是外部强加于系统的，而是来源于系统内部的；（3）序参量支配着系统内部其他变量，主宰着系统的演化行为；（4）序参量具备相对稳定性。