关键核心产品供应中断风险传染研究

[摘要]关键核心产品供应中断问题制约着供应链整体效用的实现。以供应商为研究对象，基于关键核心产品供应流程特征，引入SEIS传染机制中的企业节点度、受染概率、风险治理能力等参数变量；运用马尔可夫链构建关键核心产品供应中断风险传染模型，并通过数值仿真分析关键核心产品供应中断传染机理及影响因素。研究表明关键核心产品供应中断风险通过制造商将供应中断风险传染给其他供应商，造成供应中断风险的蔓延；通过EXCEL仿真验证初始状态关键核心产品供应商违约数、节点企业度与完全中断状态节点比例增加成正相关。解决关键核心产品的供应中断风险传染问题开辟了一条新途径，为预防供应中断风险提供决策基础。

[关键词]关键核心产品；供应中断；风险传染；马尔可夫链

一、 引言

供应中断风险是指一种引起供应严重偏离其正常运行状况的风险[1]；供应商在供应链网络中扮演着重要角色，因为供应商的中断可能对供应链整体产生深远的影响，飞利浦在2000年的一场大火造成了埃里克森公司的晶片供应中断，造成18亿美元的亏损，市场份额减少4%。随着全球经济全球化的发展，供应商的选择日趋多样化，供应链成员间的联系网络日趋复杂，供应链系统的运作易受到诸多不确定因素的影响，从而加剧供应链供应中断风险；供应中断风险的表现是合约双方无法履行其义务的风险，例如供应商没有按时、按质、按量地供应原材料和产品。供应中断风险往往具备着突发性和传导性的特征，其影响对象包括了制造商、供货商等利益相关者，而供应链中下游企业的供货与交货往往存在着滞后或断裂的风险，严重影响了供应商总体效益的实现，甚至导致了产业供应链的破坏。因此，如何有效地衡量和分析供应中断的风险并提供风险规避策略，引起了学术界和产业界的广泛关注。

在全球新冠疫情的冲击下，各行各业都在与供应链中断、工厂倒闭、人员短缺、异常需求等问题斗争。化工新材料行业周报显示：2021年6月至9月，东南亚疫情暴发，马来西亚作为封测重地，占全球13%的半导体测试市场，疫情使得大量封测厂关停，导致全球出现汽车芯片供应中断问题，制约着供应链整体效用的实现。关键核心产品供应中断风险是企业面临的一项重要风险。关键核心产品供应商供应中断风险的发生概率低、频率低和预防成本高，导致大部分企业没有针对供应中断风险的防御计划，一旦发生供应中断问题，企业将无法维持正常生产。关键核心产品供应中断的风险随着物流关系迅速蔓延，进一步加大了关键核心产品供应中断风险管理的难度，因此有必要对关键核心产品供应中断风险的规律性和量化进行研究。

学术界关于供应中断风险传染研究广泛，但缺乏基于关键核心产品供应流程特征的供应中断风险传染模型与分析框架，基于此，本文运用马尔可夫链以及SEIS传染机制，构建关键核心产品供应中断风险传染模型，数值仿真分析关键核心产品供应中断风险的传染机理及影响因素，并根据结论为企业提出相应的建议。本文研究视角为关键核心产品的供应中断风险传染问题开辟一条新途径，可以为预防供应中断风险提供决策基础。

二、 文献综述

1. 供应链及其违约风险

随着供应链违约事件的频繁发生，供应链风险和违约风险的蔓延是当今世界各国普遍关心的问题。供应链风险是指供应链的不确定性，供应、需求、产品的不确定性以及供应链自身的组织网络的复杂性和脆弱性，使得供应链无法按时、保质保量地完成供应链的工作，从而影响和破坏供应链的正常运转，进而影响到整个供应链的所有成员[2]；张圣忠等[3]认为融资、信息、人员、技术、契约、企业依赖等因素影响供应链违约风险的传染；Zhang等[4]基于改进的KMV模型和Copula函数，建立了一个完整的供应链金融企业信用风险评估模型，用于量化供应链金融企业的信用风险；袁峰[5]为了了解供应链风险的相互影响，采用熵权法分析了供应链风险的传播特性，指出了供应链风险的风险扩散特性，供应商风险对供应链风险的影响最大，物流、法律法规、商业风险也存在某种同业网络传染；李刚[6]提出了风险传播的四大要素：风险源、传导媒介、传导节点、风险接收者；张圣忠[7]运用强度模型对二级和三级供应链情景中的节点企业违约概率进行了比较，结果表明，某一节点企业的违约行为会对其关联公司的违约概率产生一定的影响；Xie等[8]研究发现回购率、生产成本、贷款利率对传染作用具有正相关性，而对产品的市场价格具有负作用，而回购担保的程度加剧了相关信贷风险的负溢出效应，提高了贷款机构的风险水平。

2. 供应中断及其相关研究

供应中断是指供应商不能按时、按质、按量地向供货商供应原料或产品，从而损害了供应链的连续性[9]；Christopher等[10]区分了各种类型的供应中断，并提到了五个风险领域，其中之一是环境风险，它是一种重要的风险，因为风险来源于供应链网络外部；刘宇韬[11]基于AHP-FCA，从企业、供应和生产三个角度对供应中断风险管理进行探讨，研究发现企业影响因素对供应中断风险影响最大。面对供应中断问题，一些文献重点研究供应中断风险的防范与化解方面，Kevin等[12]认为供应链上的企业应当从系统风险的角度出发来减少和防范供应中断风险的传染；Snyder等[13]回顾了中断管理的相关研究，并提出了一种混合策略，即采用多个静态和动态管理相结合的方法。供应中断风险制约着供应链系统效用的实现，越来越多的学者着手于供应中断风险方面的研究，Hosseini等[14]建立了一个基于离散时间马尔可夫链（DTMC）和动态贝叶斯网络（DBN）的模型来量化供应中断风险传染的连锁反应；Habermann等[15]通过交易中断、交易减少、企业恢复到正常运营的时间，以及中断风险在整个供应链中蔓延来度量中断风险；Ojha等[16]运用贝叶斯网络的基本原理，分析了在同一时间出现供应中断情况下的多层次供应链网络，并运用脆弱性、服务水平、库存成本、销售损耗等因素对供应链系统的影响进行了评价。

3. 关键核心产品及其相关研究

在关键核心产品方面研究中，关键核心产品是支撑国民经济和国防安全的重要物质基础，是提高整个产业链的自控能力的重要保证[17]；肖广娣等[18]将集成电路供应链从传统的物流运输环节上升到集成电路的采购、设计、研发、生产、存储、运输、销售、维护等全生命周期中的各个环节；在关键核心产品客户与供货商之间，加入了一个延伸与连结角色的分销商，使元件厂商的服务与产品延伸至客户，并把厂商真正的需要带入元件厂商，使本来已断裂的链条变得更加紧密[19]；张云涛等[20]从暴露性、敏感性和恢复性三个角度对中国集成电路制造供应链脆弱性进行分析，研究发现我国集成电路供应链脆弱性整体偏高，特别是在关键设备、电子设计自动化软件和专业人才方面劣势尤为突出。

梳理现有研究发现，关于关键核心产品供应中断风险的预防与化解和供应中断风险蔓延问题，学术界目前还没有建立一个统一的标准，应用贝叶斯网络、马尔可夫链等的研究，目的都是研究风险传染过程及其影响因素。本文从以下两个方面对现有研究进行补充：（1）针对关键核心产品供应中断风险传染展开研究，以弥补现有研究视角的不足。（2）运用马尔可夫链以及SEIS传染机制构建关键核心产品供应中断风险传染模型，通过对风险的评价，可以将各企业的违约风险联系起来，从而对风险的传播机制进行更精确的描述，并探讨其影响因素。

三、 关键核心产品供应中断风险传染模型

关键核心产品供应商未能按时、按量、按质地向制造商供应关键核心产品，将导致制造商对其他产品和原材需求减低或直接中断购买，即造成制造商违约风险的增加，因此制造商成为供应中断风险过程中的从传染媒介。关键核心产品是整个产品的核心，是心脏，其供应中断将极大地加剧制造商风险传染的可能。本文以关键核心产品供应商供应中断为例进行建模分析，考虑由于关键核心产品供应商未按约定交货，通过制造商无法及时化解关键核心产品中断危机的传染路径，产生关键核心产品供应中断风险传染的现象。当关键核心产品供应中断发生时，制造商存在一定量的库存可以抵御风险，不会很快进入完全中断状态，而是在一段时间后仍无法化解供应中断风险后转变为完全中断状态企业，参考苏强等关于院感传播路径的模拟[21]，本文模拟关键核心产品供应中断风险传染路径，此类传播过程类似SEIS传播，如图1。

1. SEIS传染机制

关键核心产品供应中断风险传染可以看作是发生在供应链网络上的传播动力学行为，供应链系统中的供应中断风险传染机制类似于传染病的传染机制。参考Hosseini等[14]对企业状态划分的方法，本文假设供应链网络中的企业具有3种状态：完全运行状态（S）、完全中断状态（I）和半中断状态（E）。如果供应链上的公司有更好的风险预防机制，那么在发生供应中断的风险时，它不会被波及，依然处于完全运行状态，且不会传染风险；如果公司没有完善的风控措施，或者没有形成有效的风险预防机制，与已感染企业相连接的企业会由完全运行状态变为半中断状态。处于半中断状态下的企业经过相应措施恢复到完全运行状态，而一些企业经过相应措施依然无法弥补变为完全中断状态。处于完全中断状态的企业为了摆脱这种中断状态，会采取应对措施来控制风险，一些企业由完全中断状态变为完全运行状态。S-E-I-S模型的３类节点状态转化过程如图2所示。

由上面的状态转换过程，可得SEIS模型的传播演化方程组为：

且满足归一条件[St+Et+It=1]。

2. 马尔可夫链的适用性

作为一种特殊的随机过程，1907年，俄国人马尔可夫[22]提出了马尔可夫过程，旨在探讨一个体系中各种“状态”的关系。已知一个随机过程[Xt，t∈T]，设n为随机任意选取的一个正整数，时间参数集合符合[t1<t2，…，<tn]，[PXt1=x1，…，Xtn-1=xn-1>0]，且其条件分布满足如下关系：

则称{X（t），t∈T}为马尔可夫过程。条件概率表达式中[tn]时刻的状态处于[xn]的概率只与[tn-1]时刻的状态[xn-1]有关，而与[tn-1]时刻之前的状态无关，该式子为马尔可夫性的数学表达式。满足式（1）的随机过程就具有马尔可夫属性（也称作不具有后效性），其实际的物理含义是：设“系统未来处于的某种状态”为一个事件，这一事件是否发生只取决于当前的状况，对于过去的事件，该系统没有“记忆性”。换句话说，假定系统处于时刻t的情况下，将系统“在时刻t之后达到某个状态”称为事件A，然后把它“在那个时刻t之前到达某个状态”称为“B”，那么A和B是彼此独立的。

在马尔可夫随机过程中时刻[tn+1]的状态仅与时刻[tn]的状态有关，由于在关键核心产品供应中断风险传染过程中，各节点时刻[tn+1]时的状态仅取决于时刻[tn]的状态，而与之前的节点状态无关，因此关键核心产品供应中断风险传染过程符合马尔可夫链的传染条件，因此马尔可夫链适用于关键核心产品供应中断风险传染研究。

3. 变量设定与模型假设

（1）变量设定

1）[I（t）]代表时刻t完全中断状态企业的密度，即为完全中断状态节点数与整个网络节点数之比。可体现供应链中供应中断风险的干扰程度，企业受到的供应中断风险源于违约企业。I（0）越大，其他企业受到供应中断风险干扰的程度就越强，越容易受供应中断风险的影响并发生违约行为。

2）[γ]代表企业节点度，即供应链网络中与节点企业有关联的企业数量。在给定的网络中，任何一个节点i，忽略其自身节点的度值和网络本身度值的差异性，即近似认为该节点的度值[γ]和网络本身的平均度[<γ>]相等，且[<γ>]是整个网络所有节点度之和与节点数之比。

3）[β1]代表完全运行状态企业的受染概率，即企业受供应中断风险影响的概率。受染概率可以体现一个企业对风险的防御程度。库存充足、采用多源供应商等防御措施的企业一般受染概率较低。