物流配送网络的无标度网络特征研究_张旭凤

1引言物流业的发展，对于调整结构、转变方式，促进生产、拉动消费，增加就业、完善城乡物流服务体系有重要的意义。

2008年，国务院审议通过物流业调整振兴规划，将城市配送工程列入九大重点工程之一，旨在解决城市配送过程中物流成本、效率和安全的整体协调性，为了保证这一目标的实现，需要完成配送功能的供应链上的主体之间的密切合作，形成功能健全、高效率的配送网络。

物流配送系统是动态非线性系统，包含多个行为主体，具有多层次、多功能、多目标的特点，受很多随机因素的影响，因此有关配送网络的特点，用传统的解析方法目前难以获得最优解和满意解，因此基于复杂系统理论的配送网络研究有一定的理论意义和现实意义。

物流配送网络具有时空复杂性的特点，是与我们的生活、工作、社会经济环境密切联系的复杂大系统。

应用复杂网络理论，从理论上分析物流配送网络的无标度网络特性，是研究物流配送网络的关键所在，同时也是物流配送网络研究的基础理论问题之一。

通过研究，能够帮助我们理解物流配送网络演化的内在机理和运行规律，进而为提出解决物流问题的有效方法提供理论基础。

2相关研究综述1999年，Barabasi和Albert在Science上发表文章[1]指出,许多现实世界中的复杂网络并非是规则网络和随机网络，而是属于无标度(scale-free)网络，并对这样一类网络的特征量进行了一些研究[2-3]，指出了决定互联网、万维网和科学家合作研究网络等具有无标度特性的两个基本性质：节点增长与优先连接[4]。

那日萨、张书超、穆青[5]于2010年提出了一类变幂率的无标度网络模型，模型在BA模型的基础上，加入系统已存节点之间的连接（其连接隐含择优连接机制），并用连续域方法给出了该模型节点连通度分布函数的解析解和网络的集聚系数。

通过模拟计算分析，验证了本文所提出的变幂率的网络模型为无标度网络，其幂指数介于（2、3）,同时指出，BA网络只是物流配送网络的无标度网络特征研究张旭凤1，2，张永安2(1.北京物资学院物流学院，北京101149;2.北京工业大学经济管理学院，北京100124)[摘要]首先分析了物流配送网络逐渐由简单到复杂的演变过程，然后以一类典型第三方物流企业为主体的物流配送网络为基础，以实际运营的物流配送网络为研究对象，通过大量调研记录网络中各个节点之间的关系，利用MATLAB程序实现物流配送网络节点度分布的计算，最后通过计算结果分析发现节点度分布的幂律指数符合无标度网络的特征，以物流配送网络无标度网络的特征为基础，为建立物流配送网络中的配送节点和客户节点的生成模型提供理论基础。

[关键词]物流配送网络；无标度网络；节点度分布[中图分类号]N945.12[文献标识码]A[文章编号]1005-152X（2011）07-0097-04Analysis of Characteristics of Logistics Scale-Free Distribution NetworkZHANG Xu-feng1,2,ZHANG Yong-an2(1.School of Logistics,Beijing Wuzi University,Beijing101149;2.School of Economics&M anagement,Beijing University of Technology,Beijing100124,China)Abstract:The paper analyzes the process of the simple-to-complex evolution of logistics distribution ing a typical logistics distribution network operated by a third-party logistics company as the foundation of the study and its logistics distributionnetwork practical operation as the study object,the paper records the node relationship through a large number of site surveys,andcalculates the node degree distribution of the logistics distribution network using MATLAB Program.The result of the calculation provesthat power law index of the node degree distribution is in compliance with the characteristics of the scale-free network,which providesthe theoretical basis for establishing a generative model of the distribution nodes and client nodes in the network.Keywords:logistics distribution network;scale-free network;node degree distribution[收稿日期]2011-06-15[作者简介]张旭凤（1972-），女，吉林榆树人，北京物资学院物流学院副院长、副教授、硕士生导师，北京工业大学博士生，研究方向：物流管理；张永安(1957-)，男，陕西咸阳人，北京工业大学教授、博士生导师，研究方向：复杂性理论、企业战略管理。

doi:10.3969/j.issn.1005-152X.2011.07.03097--该模型的一个特例，通过一些实际网络数据的分析，说明了该网络模型的有效性和合理性。

这里仅考虑了老节点之间产生新连接的问题，现实网络涉及的其他问题并没有加入到模型中。

高义佳[6]以复杂网络理论和冷链物流理论为基础，对模型的初始时刻、成长以及择优选择做出了描述，构建了基于BA 无标度网络的改进型冷链物流网络模型，并对模型统计特性（平均路径长度、聚类系数、节点度分布）进行分析，发现模型的幂指数γ=3，说明通过模型建立的网络具有很好的无标度性。

改进后的模型的聚类系数可调，并且克服了传统建模方法的不足，具有较高的适用性；并对模型演化生成的网络的鲁棒性、网络的容错能力进行优化分析，加强网络对随机毁坏或恶意攻击的抵抗能力，同时对冷链物流网络进行优化仿真，依据技术可能、经济合理、操作可行等原则，找到制约网络功能的各特性参数之间的相关性，最终形成网络的优化分析结论。

赵国智,王喜富,张仲义[7]分析了煤炭物流网络的复杂网络特征，得出煤炭物流是一个正在不断演化的网络结构繁杂的复杂网络，并且将复杂网络的理论与煤炭物流的实际相结合，详细探讨了基于复杂网络的煤炭物流网络的优化方法。

即①结合煤炭物流网络的形成方式与形成过程,根据生成机制建立基于煤炭物流网络的复杂网络的演化模型；②研究煤炭物流网络的内涵、结构和运作机制,探讨煤炭物流网络中个体的自身优化及个体间的协同、煤炭物流网络整体优化等问题；③基于复杂网络的演化模型及模型的拓扑性质研究煤炭物流网络相关的基础理论和实用方法研究。

从以上的文献研究可以看出，学者通过各种方法证明节点度概率分布为幂律分布且指数r介于[2,3]之间的网络符合无标度网络的特征，同时利用无标度网络，进行了冷链物流网络、煤炭物流网络的建模和优化、物流网络的复杂性以分析及从无标度网络的统计性质的角度进行分析构建复杂物流网络的模型等研究，虽然具有很高的适用性和可行性，但是对复杂物流子系统的研究仍然欠缺，如关于配送网络和运输网络的研究较少。

3物流配送网络的模型描述物流配送网络是配送过程中相互联系的组织与设施的集合。

它的最终目的是为了使最终顾客满意，从而实现整个供应链的价值，并增强供应链的能力。

具体来讲，它是包括若干个节点和连接节点之间的线路。

在初始的配送网络中只有几家供应商、客户、一个物流配送中心，他们之间的连接也是简单直接的。

而后随着发展，会有更多的供应商、配送中心、客户加入到这个网络中来，通过网络的自组织演化，网络由局域小网络慢慢生长，形成大而复杂的复杂网络。

3.1模型描述在物流配送网络模型中，网络由节点和连接节点的边组成。

节点分别包括供应商节点、一级配送节点、二级配送节点、客户节点。

边主要用于表述这些节点之间的关系，其中节点连接的边越多，代表新加入的节点与该节点合作的可能性越大。

当一个新节点进入网络时，不可能与所有原有的节点进行连接，而是会进行择优连接，通过掌握到的信息，选择那些边多的节点进行连接。

通过不断地择优连接，最终形成复杂网络。

3.2模型建立3.2.1初始状态：初始的物流配送网络中，里面有n个连通节点，其中配送中心有1个，而供应商和客户有i个。

每个节点随机分配一个坐标位置。

如图1所示。

图1物流配送网络初始状态3.2.2增长方式每隔时间间隔T，以概率p加入一个供应商或客户节点，他的度为m（m≤i）,其想要与原节点中的配送中心节点进行连接，新节点的坐标位置也是随机分配的，如图2所示。

图2物流配送网络中供应商或客户节点的增长方式每隔时间间隔T，以概率1-p加入一个配送中心节点，他的度为m（2≤m≤n-i）,与原节点中的某个供应商节点和客户节点进行连接，且至少与一个供应商节点和一个客户节点连接，新节点的坐标位置也是随机分配的。

如图3所示。

图3物流配送网络中配送中心节点的增长方式p一般大于0.5，因为加入配送中心节点的速度应该小于加入供应商节点和客户节点的速度。

3.3物流网络图本文所研究的第三方物流配送网络主体包括第三方物流98 --企业、第三方物流企业的服务对象，这里用供应商S表示。

配送中心节点分别用一个实际物流配送运营网络的所在城市表示，有一级配送节点和二级配送节点。

客户节点表示所在的一系列客户群，用客户代码表示。

此网络图中有供应商、一二级配送中心以及客户，箭头的指向表示了物流资源的流向，用供应商发货给一级配送中心，之后由一级配送中心下发给二级配送中心或者直接配送给客户、或者由二级配送中心送给客户，同时若双向箭头表示一二级配送中心之间有直接对开的车辆，如图4所示。

图4物流配送网络中各个主体之间的关系图4一类典型物流配送网络的无标度网络的证明过程和结果分析4.1配送网络中节点和节点关系首先通过调研，进行相关名称记录，即分别记录所有与某物流公司有合作关系的供应商以及其一级配送中心和二级配送中心。