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关于高阶网络结构与企业异质性对供应链网络中断风险传播影响的研究报告
一、 研究作者、机构及发表信息
本项研究由刘朝明（西安交通大学管理学院、湘江实验室）、陈晓红（西安交通大学管理学院、湘江实验室、湖南工商大学前沿交叉学院与管理科学与工程学院）、傅文润（西安交通大学管理学院、湘江实验室）、胡东滨（中南大学商学院）、王浩天（西安交通大学管理学院、湘江实验室）共同完成。研究以《考虑高阶网络结构与企业异质性的供应链网络中断风险传播研究》为题，发表于学术期刊《中国管理科学》（Chinese Journal of Management Science），并于2026年3月4日在线网络首发。
二、 研究学术背景与目的
本研究的科学领域聚焦于供应链风险管理与复杂网络动力学交叉领域。随着全球化进程深入，供应链网络日益复杂且相互依赖，新冠疫情、地缘政治冲突等突发事件频繁引发供应链中断，且中断风险会通过网络中的供需关系快速扩散，形成连锁反应，对全球经济稳定构成严重威胁。因此，深入理解中断风险的传播机理，对于提升供应链网络韧性（resilience）具有重要的理论与现实意义。
现有研究多基于流行病模型，将中断传播类比为疾病传播，并常使用多层网络耦合模型来刻画信息扩散、行为采纳与风险传播之间的交互。然而，现有模型存在两个主要局限：第一，大多基于成对的二元交互关系，忽视了供应链中普遍存在的、由三个及以上节点协同形成的“高阶网络结构”（如“买方-供应商-供应商”三元组），而这种群体性交互可能显著改变风险传播的动态；第二，通常假设网络中所有企业是同质的，忽略了企业在风险态度（如风险规避与风险中立）和风险控制措施效果上的显著异质性，这可能导致对风险爆发阈值和传播规模的误判。
为弥补上述研究缺口，本研究旨在构建一个更贴合现实供应链特征的理论模型，以探究高阶网络结构以及企业在风险态度与风险控制措施效果上的异质性如何共同影响供应链中断风险的传播过程。研究目标是为理解复杂供应链中断动力学的深层机制提供新的理论视角，并为制定更有效的风险防控策略提供定量依据。
三、 研究详细工作流程
本研究的工作流程主要包括模型构建、理论分析与数值仿真三个核心环节。
1. 模型构建 研究者构建了一个名为UAU-NYN-SIS的三层网络耦合传播模型，该模型基于“单纯复合体”（simplicial complex）这一数学工具来刻画高阶交互。 * 网络结构：模型包含三层共享相同节点（代表企业）的网络。 * 信息扩散层：模拟风险预警信息在企业间的传播过程。企业状态分为“无意识”（U）和“有意识”（A）。信息可通过1维单纯形（成对交互）以概率λ₁传播，也可通过2维单纯形（三元组群体交互）以概率λ△传播。有意识企业可能以概率δ遗忘信息。 * 行为采纳层：模拟企业是否采纳风险控制措施（如多源采购、安全库存）的决策过程。企业状态分为“不采纳”（N）和“采纳”（Y）。企业i在t时刻采纳措施的概率τ_i(t)由其风险态度（Att_i）和感知到的中断严重性w_i(t)共同决定，并引入Sigmoid函数进行建模。感知严重性w_i(t)由其1维和2维单纯形邻居的中断比例共同计算。 * 中断传播层：模拟中断风险（如资源短缺）在供应链供需关系中的传播。采用经典的SIS模型，企业状态分为“正常”（S）和“中断”（I）。中断可通过1维单纯形以概率β₁传播，或通过2维单纯形以概率β△传播。中断企业可以概率μ恢复。 * 企业异质性建模： * 风险规避程度异质性：企业i的风险规避程度α_i被假设为服从高斯正态分布N(μ_α, σ_α)，其中μ_α为平均风险规避水平，σ_α衡量差异程度。α_i用于加权计算企业最终的措施采纳概率。 * 风险控制措施效果异质性：措施效果系数ξ_i同样服从高斯正态分布N(μ_ξ, σ_ξ)，其中μ_ξ为平均效果，σ_ξ衡量效果差异。ξ_i直接影响企业被感染的概率（采纳措施的企业感染概率降低为(1-ξ_i)倍原概率）。 * 层间耦合： * 信息层影响行为层：有意识（A）状态企业采纳措施的概率高于无意识（U）状态企业，后者概率会衰减为原来的γ倍。 * 行为层影响中断层：处于采纳（Y）状态的企业，由于其采取了风险控制措施，增强了自身韧性，因此被感染（中断）的概率会降低。
2. 理论分析方法 本研究采用微观马尔可夫链（Microscopic Markov Chain, MMCA） 方法对所构建的耦合动力学模型进行理论解析。由于模型状态组合众多，研究者剔除了现实中不合理或不可能的状态组合（如已中断的企业必然已知风险，故不存在“未知风险且未采纳措施但已中断”的状态），最终保留了五种有效状态：ANS（有意识、未采纳、正常）、AYS（有意识、已采纳、正常）、UNS（无意识、未采纳、正常）、UYS（无意识、已采纳、正常）、AYI（有意识、已采纳、中断）。通过构建这五种状态之间的转移概率树，并考虑1维和2维单纯形邻居的影响，推导出每个节点在每一时间步的状态概率转移方程，为后续的稳态分析和数值计算奠定了理论基础。
3. 数值仿真实验设置与数据处理 研究者通过数值仿真来评估模型并分析动力学行为。 * 网络生成： * 中断传播层：基于Mergent Online数据库2023年全球风机产业链供应链网络真实数据构建，包含231个节点（82家供应商、9家制造商、140家服务商）和301条有向边，计算其1维平均度
四、 主要研究结果及其逻辑关系
本研究通过一系列仿真实验，揭示了高阶网络结构与企业异质性对供应链中断风险传播的复杂影响机制。
1. 高阶网络结构显著加剧中断风险传播，并诱发双稳态现象。 * 结果：实验表明，随着中断传播层中2维单纯形连接概率p₂ᴰ的增加，中断风险的传播速度加快，且最终的稳态中断规模显著扩大。这验证了高阶交互的“传播加速与规模放大”效应。 * 深入分析：研究者进一步绘制了稳态中断密度ρ_I随1维传播率β₁和2维传播率β△变化的三维相图。结果发现，在相同的(β₁, β△)参数组合下，系统可能收敛到两个不同的稳定状态，具体取决于初始中断密度ρ_I0是0.10还是0.01。这两个稳态之间存在明显间隙，表现为初始条件敏感型连续双稳态。这意味着，即使外部传播条件相同，一个微小的初始扰动（如少量关键节点同时中断）也可能将系统推入一个更高水平的中断平衡态，而无法回到低中断状态。这突显了早期干预在供应链风险管理中的极端重要性。 * 逻辑贡献：该结果首次在供应链中断传播模型中揭示了高阶结构导致的非线性动力学特征（双稳态），将研究从简单的单调传播推向了更复杂的多稳态与路径依赖范畴，为理解为何某些局部中断会演变为全局性危机提供了新的理论解释。
2. 企业风险规避水平提升能抑制中断，但其效果依赖于企业间行动的一致性。 * 结果：提高企业的平均风险规避水平μ_α可以有效降低稳态中断密度ρ_I。 * 深入分析：然而，这种抑制效果受到风险规避程度异质性σ_α的显著调节。图12(a)-©显示，在低传播率区间，提升μ_α的抑制效果会随着σ_α的增大而被削弱；当σ_α达到0.30时，提升μ_α几乎无法再降低中断密度。这说明，如果网络中企业风险态度差异过大，即便整体平均风险规避意愿较强，少数风险规避意愿弱或风险中立的“短板”企业也会成为风险传播的突破口，削弱高规避企业带来的“防控外溢效应”。 * 逻辑贡献：此结果强调了供应链风险防控协同一致性的重要性。仅提高部分企业的风险意识或防御能力是不够的，必须关注网络中所有节点的风险态度分布，避免因局部薄弱环节导致全局防控失效。
3. 风险控制措施有效性的提升能降低中断规模，但效果差异过大会产生“短板效应”。 * 结果：提高风险控制措施的平均效果μ_ξ可以显著减小中断规模。 * 深入分析：如图12(d)-(f)所示，当措施效果差异σ_ξ较小时，提升μ_ξ的收益明显。但当σ_ξ增大时，尤其在高传播率区间，提升μ_ξ的抑制效果明显减弱。这意味着，如果企业间风险控制能力（如库存冗余、供应商切换速度）差异悬殊，那些防控能力极弱的企业将成为网络的“阿喀琉斯之踵”（薄弱节点）。中断会首先击穿这些薄弱点，并以此为跳板迅速蔓延，使得其他企业即使拥有较强的防控能力也难以独善其身，最终导致系统整体的中断抑制能力下降。 * 逻辑贡献：这一发现挑战了“异质性增强总是利于风险抑制”的潜在假设（如某些仅考虑单向正扰动异质性的模型所得结论）。本研究基于更符合现实的高斯分布异质性建模表明，能力分布的“两极分化”对系统整体韧性是有害的。
4. 信息扩散层的高阶结构也能通过提升风险感知来抑制中断。 * 结果：增加信息在1维和2维单纯形上的扩散概率（λ₁和λ△），可以显著降低最终的稳态中断密度ρ_I。 * 深入分析：这说明了信息在高阶结构（如行业协会、战略联盟）中的快速流通，能够促使更多企业更早地意识到风险，从而更及时地采取防控措施，在系统层面形成抑制中断传播的合力。
5. 风险控制措施采纳决策参数对传播动力学有重要影响。 * 结果：提高风险规避型企业的措施采纳敏感性（m₁）或降低其采纳阈值（n₁），能有效降低中断密度。反之，若风险中立型企业的采纳敏感性（m₂）过高或采纳阈值（n₂）过低，可能因策略频繁调整或资源挤兑反而加剧中断。 * 逻辑贡献：这表明，鼓励风险规避型企业保持高度警惕并早期行动是关键，同时应通过制度设计避免风险中立型企业在信息不完全下的过度反应或反应迟缓，以维持系统稳定。
五、 研究结论与价值
本研究的主要结论是：供应链网络中的高阶结构会显著加速并放大中断风险的传播，且可能导致系统对初始中断条件敏感的双稳态，使得小冲击也可能引发大崩溃。同时，企业异质性是一把双刃剑：提升整体的风险规避水平和风险控制措施平均效果有助于抑制中断，但过大的异质性程度（无论是风险态度差异还是措施效果差异）会严重削弱这些积极效果，甚至因“短板效应”而损害网络整体韧性。
研究的科学价值在于：首次将单纯复合体这一高阶网络建模工具系统地引入供应链中断风险传播研究，构建了更贴近现实供应链多主体协同交互特征的UAU-NYN-SIS三层耦合动力学模型。同时，采用高斯分布对企业风险规避程度和风险控制措施效果进行连续异质性建模，克服了传统线性随机化方法的局限性，更能刻画现实中个体能力围绕均值双侧离散的真实情况，从而得出了关于异质性负面影响的重要新结论。
研究的应用与管理启示价值显著： 1. 结构设计：企业及政策制定者在构建或优化供应链网络时，应识别并管理关键的高阶依赖结构（如多个供应商共享单一关键节点），通过多元化、冗余备份等方式降低系统性风险。 2. 早期干预：鉴于双稳态特征，必须建立快速应急响应机制，对初期中断信号进行强力干预，防止系统滑向高中断的坏平衡点。 3. 协同防控：应通过行业标准、信息共享平台和合作机制，促进供应链企业形成相对一致的风险文化和防控水平，特别要加强对“短板”企业的能力扶持与监管，避免其成为风险突破口。 4. 资源分配：在提升供应链整体韧性的资源投入中，应优先用于弥合企业间的能力差距，提升薄弱环节的基本防御能力，这比单纯增强部分龙头企业的能力可能更有效。
六、 研究亮点
七、 其他有价值内容
研究明确指出了模型的适用边界与未来方向。本研究模型更适合于多层耦合关系显著、企业间协同程度高的供应链系统（如复杂的全球制造网络）。对于区域性、结构简单的供应链，需重新标定参数。此外，未来研究可进一步探索其他高阶网络形态（如超图、二分图）在供应链中断传播中的作用，以及不同高阶结构之间的协同机制，这将进一步丰富复杂供应链风险管理的理论工具箱。