相互关联研发网络上风险级联传播建模及控制方法研究

Facing the phenomenon that risk can propagate among interdependent R&D networks, this project adopts risk management, complex network and cascading failures theories to explore the rules of risk cascading propagation among interdependent R&D networks, and then proposes the control method against risk cascading propagation. Firstly, this project introduces the complex adaptive system theory to propose the generation model of single R&D network by dividing different macro generation phases of R&D network and revealing the micro behavior rules of R&D enterprises. Then, this project proposes the generation model of interdependent R&D networks based on the identified interdependencies among interdependent R&D networks. Secondly, this project introduces the load-capacity model of cascading failures theory to propose the risk propagation model within single R&D network after identifying main potential risks of R&D network, and then proposes the risk cascading propagation model based on the established risk triggering mechanism among interdependent R&D networks. Thirdly, this project explores the rules of risk cascading propagation and their influences on the vulnerability of whole interdependent R&D networks under different values of parameters through numerical simulation. Finally, this project proposes the risk control method against risk cascading propagation by enhancing the anti-risk capabilities of certain normal enterprises and restoring certain failed enterprises, and then verifies the effectiveness of control method against risk cascading propagation. This project can provide an important theoretical basis for the practice of risk management.

本课题针对风险在不同关联研发网络之间具有级联传播这一现象，运用风险管理、复杂网络和相继故障理论来揭示相互关联研发网络上的风险级联传播规律，并对此提出相应的控制方法。课题借鉴复杂适应系统理论的思想，通过划分研发网络的宏观生成阶段和揭示研发企业的微观行为规则提出单个研发网络的生成模型，进而根据关联研发网络之间存在的关联关系类型，提出相互关联研发网络的生成模型。在识别研发网络主要潜在风险的基础上，借鉴相继故障理论的负荷——容量模型提出单一研发网络的风险传播模型，进而根据关联研发网络之间的风险触发机制建立相互关联研发网络上的风险级联传播模型，并运用数值仿真方法揭示不同参数取值下风险级联传播的规律及其对整个关联网络脆弱性的影响。从提高未失效企业的抗风险能力和修复已失效企业两方面提出针对风险级联传播的控制方法，并运用数值仿真方法验证控制方法在控制风险级联传播的有效性，从而为风险管理实践提供理论依据。

面对市场需求的快速多变、研发技术的复杂性以及研发资源的有限性，研发企业之间通过契约、合作协议或社会关系等正式或非正式关系结成研发网络合作研发新产品已成为企业提高研发效率的有效途径。而且现实中，不同研发网络之间往往存在关联关系，使得其中一个研发网络发生风险传播会波及到与之关联的其他研发网络，即出现了关联研发网络上的风险级联传播现象，从而增加了整个关联研发网络的脆弱性。. 在此背景下，本项目借鉴风险管理、复杂网络、相继故障等理论，运用定量建模与数值仿真等方法，构建了相互关联研发网络的生成模型，提出了相互关联研发网络上的风险级联传播模型，揭示了风险级联传播对相互关联研发网络脆弱性的影响，并对此提出针对风险级联传播的控制方法。得出如下研究结论：.研发网络具有显著的无标度网络和小世界网络特征；提出关键抗风险阈值来衡量研发网络面对风险传播的脆弱性；相较于单个研发网络，相互关联研发网络的关键抗风险阈值较小，更容易发生风险级联传播现象；研发网络间的关联数量和关联强度正向影响风险级联传播的速度与范围；关联研发网络面对风险级联传播的脆弱性与节点企业抗风险能力分布的异质性程度正相关，且受度大攻击策略和容量大攻击策略的影响最大，而受随机攻击策略的影响最小；从事前免疫和事后修复两个视角，提出了针对风险级联传播的控制方法。其中，事前免疫策略视角提出只有当抗风险能力值超过关键抗风险阈值时，风险级联传播现象才得到根本预防与控制；事后修复策略视角提出容量大修复和度大修复策略对控制风险级联传播的效率最高，而随机修复策略的效率最低；风险控制策略的效率与关联研发网络节点企业风险容量分布的均匀度正相关，与关联强度负相关，且受容量大攻击和度大攻击的影响最大。. 本项目的研究成果对网络化研发环境下研发企业提高风险预防、风险预警、风险管控能力、从而增强整个关联研发网络的抗风险能力具有较强的现实意义和应用前景。