基于综合数据的企业网络可控性分析

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英文标题：
《Controllability Analyses on Firm Networks Based on Comprehensive Data》
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作者：
Hiroyasu Inoue
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最新提交年份：
2016
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英文摘要：
  Since governments give stimulus to firms and expect the spillover effect by fiscal policies, it is important to know the effectiveness that they can control the economy. To clarify the controllability of the economy, we investigate a firm production network observed exhaustively in Japan and what firms should be directly or indirectly controlled by using control theory. By control theory, we can classify firms into three different types: (a) firms that should be directly controlled; (b) firms that should be indirectly controlled; (c) neither of them (ordinary). Since there is a direction (supplier and client) in the production network, we can consider controls of two different directions: demand and supply sides. As analyses results, we obtain the following results: (1) Each industry has diverse share of firms that should be controlled directly or indirectly. The configurations of the shares in industries are different between demand- and supply-sides; (2) Advancement of industries, such like, primary industries or other advanced industries, does not show apparent difference in controllability; (3) If we clip a network in descending order of capital size, we do not lose the control effect for both demand- and supply-sides.
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中文摘要：
由于政府对企业进行刺激，并期望财政政策产生溢出效应，因此了解它们控制经济的有效性很重要。为了阐明经济的可控性，我们使用控制理论研究了在日本彻底观察到的企业生产网络，以及应该直接或间接控制哪些企业。根据控制理论，我们可以将企业分为三种不同的类型：（a）应该直接控制的企业；（b） 应该被间接控制的公司；（c） 他们都不是（普通的）。由于生产网络中有一个方向（供应商和客户），我们可以考虑对两个不同方向的控制：需求侧和供应侧。作为分析结果，我们得到以下结果：（1）每个行业都有不同的应直接或间接控制的企业份额。需求侧和供给侧的行业份额配置不同；（2） 第一产业和其他先进产业等产业的先进性在可控性上没有明显差异；（3） 如果我们按照资本规模的降序截取网络，我们不会失去对需求和供给双方的控制效果。
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分类信息：

一级分类：Quantitative Finance        数量金融学
二级分类：General Finance        一般财务
分类描述：Development of general quantitative methodologies with applications in finance
通用定量方法的发展及其在金融中的应用
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一级分类：Physics        物理学
二级分类：Physics and Society        物理学与社会
分类描述：Structure, dynamics and collective behavior of societies and groups (human or otherwise). Quantitative analysis of social networks and other complex networks. Physics and engineering of infrastructure and systems of broad societal impact (e.g., energy grids, transportation networks).
社会和团体（人类或其他）的结构、动态和集体行为。社会网络和其他复杂网络的定量分析。具有广泛社会影响的基础设施和系统（如能源网、运输网络）的物理和工程。
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PDF下载：
--> Controllability_Analyses_on_Firm_Networks_Based_on_Comprehensive_Data.pdf (1.34 MB)

2022-5-11 04:53:48 上传

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关键词：可控性 Quantitative Applications QUANTITATIV Advancement

基于综合数据的企业网络可控性分析*井上广康+兵库大学模拟研究生院摘要由于政府对企业进行刺激，并预期规模政策的溢出效应，因此了解政府控制经济的有效性非常重要。为了阐明经济的可控性，我们研究了在日本彻底观察到的企业生产网络，以及应该使用控制理论直接或间接控制哪些企业。根据控制理论，我们可以将企业分为三种不同的类型：（a）应该直接控制的企业；（b） 应受到间接控制的企业；（c） 他们都不是（普通的）。由于生产网络中有一个方向（供应商和客户），我们不能考虑对两个不同方向的控制：需求方和供应方。作为分析结果，我们得到了以下结果：（1）每个行业都有不同的应直接或间接控制的企业份额。需求侧和供给侧的行业份额配置不同；（2）第一产业或其他先进产业等产业的进步在可控性方面没有明显差异；（3） 如果我们按照资本规模的降序剪辑网络，我们不会失去对需求方和供给方的控制效果。关键词：网络、企业、控制理论*这项研究是经济、贸易和工业研究所（RIETI）开展的“中小企业价格网络和动态”项目的一部分。作者感谢该研究所提供的各种支持。我们感谢吉川浩史、青山秀美、伊藤博史、池田裕一、藤原佳一、渡岛和彦、荒田佳彦以及参加日铁内部研讨会的成员们提供了有益的意见。

此外，我们感谢杨玉柳分享他的程序代码，并提供了有益的意见。我们衷心感谢日本科学促进会（编号：15K01217）提供的财政支持兵库大学模拟研究研究生院，地址：7-1-28米，神户中央区稻岛南町，兵库650-0047，日本1导言由于经济研究历史悠久，但尚未完全了解，ZF必须在没有保证的情况下进行干预，以便将经济引至理想状态，这被认为是必要的。具体地说，ZF通过购买商品和服务、向企业提供补助或缴纳调整税等方式刺激企业并促进溢出效应。这些都是需求方面的刺激。此外，这种政策还有一种相反的方式。如果某些产品的稀缺性被认为是后续生产的瓶颈，ZF可以通过进口商品、再次向企业提供补贴或缴纳调整税等方式来帮助生产。这些都是供给侧刺激。ZF采取的这些行动被称为“政策”，而不是金融政策。ZF认为规模政策是增长的重要决定因素[1,2]。当ZF实施这些需求侧或供给侧政策时，他们需要对影响进行评估，尤其是对溢出效应的评估。通常，估算是基于投入产出表[3]，这是行业间交易量的汇总。它使我们能够获得对刺激引起的溢出效应的估计。投入产出表是一个矩阵，因此，所有行业都是完全关联的，这意味着每个行业都与其他行业有关联。

然而，实际生产网络只考虑企业之间的一对一联系，而不是行业中的总联系。我们可以想象的是，有些企业无法从某些企业获得信息，有些企业对溢出效应不敏感。尽管投入产出表是预测行业变化对其他行业影响的有力工具，但无法获得企业可达性和敏感性的多样性。了解多样性很重要，因为如果一些企业无法联系到，就会导致企业之间在规模政策利益方面的差异。即使差距不是可以避免的的，了解所实施政策的结果仍然很重要。这项研究揭示了应该直接/间接控制哪些企业，以及它们在每个行业中的构成。此外，我们还分析了网络的不同剪辑如何影响可控制性，以揭示有限预算下的可控制性。我们使用了日本企业的详尽交易数据和控制理论[4]。本文的其余部分组织如下。在第2节中，我们将介绍数据集。第3节描述了我们在分析中使用的方法。第4节给出了结果。最后，第五节结束。2数据我们使用数据集、TSR公司信息数据库和TSR公司链接数据库，这些数据由日本主要企业研究公司之一东京昭子研究所（TSR）收集。数据集由经济、贸易和工业研究所（RIETI）提供。特别是，我们使用2012年收集的数据集。作为我们研究的必要信息，我们使用身份识别、资本、行业类型、供应商和客户。我们以供应商和客户为基础构建了一个完整的企业网络。请注意，数据中每家公司最多有24家供应商和24家客户。

可以认为，约束限制了每个节点的链接数量。然而，一个节点可以是其他节点的供应商，但不受限制，只要这些客户指定该节点为企业供应商，反之亦然。因此，供应商或客户的数量不限于24家。没有des的公司数量为1109549家。供应商-客户关系（即链接）的数量为5106,0 81。该网络具有方向性，并在我们的研究中得到了应用。我们根据行业划分公司。这些行业按照日本标准工业分类[5]进行分类。我们主要使用有20个分类的部门级别。然而，我们对分类进行了修改。由于在我们的研究中，“S:ZF，除其他分类外”和“T:无法分类的行业”的分类不那么重要，我们省略了它们。此外，我们将“I：整体销售和零售贸易”分为批发和零售。在我们的研究中，划分的差异是不可忽略的，因为来自外部的控制，例如规模政策，经常发生在细节中。因此，在我们的研究中，变动后的部门级别显示了19个行业。图1显示了观测网络的度分布。红色图是观测网络的分布。重要的一点是，分布是厚尾的，这意味着分布不会超线性衰减。我们似乎无法将曲线绘制成P线∝ K-λ、 其中P是累积概率，k是阶数，λ是正常数。如果概率分布或累积概率分布可以拟合到一条直线上，则该分布称为幂律分布。

具有幂律分布的网络通常称为无标度网络。如果度分布为正态分布，则图1中的图形状为蓝色图。由于正态分布呈指数衰减，我们可以观察到蓝色图在对数图上呈超线性衰减。第4节解释了如何创建随机网络。我们之所以要将观测网络与随机网络进行比较，是因为我们在第4节进行了统计检验。[Figure 1 here]3 Methodology我们使用控制理论[6,7,8,4]来了解哪些节点对控制网络至关重要。这里，控制意味着通过直接控制的节点，其他节点被间接控制。控制理论告诉我们，对于一组直接控制的节点，整个网络是否可以直接/间接控制。“可控”是指网络的任意状态可以导致任何期望的状态。在本研究中，我们对企业的“状态”没有假设。例如，国家可以是销售或资本。然而，正如我们将在本节中解释的那样，我们只考虑A企业是否能影响B企业，不考虑它们之间的交易量。可控性与规模政策的动机有关。这是因为ZF向特定的一组企业提供信息，并试图间接控制企业。控制理论可以用下面的形式来描述。链接表示存在一个节点影响另一个节点的关系。此外，我们可以假设一个网络从外部接收刺激，并通过给定的关系传播刺激。基于此设置，我们需要考虑以下等式来描述系统。dx（t）dt=Ax（t）+Bu（t），其中向量x（t）=（x（t），xN（t））是时间t时N个节点的状态，N×N矩阵a是链路的绝热图，向量u（t）=（u（t）。

，uM（t））t表示外部控制器的强度，矩阵B表示N×M矩阵（M≤ N） 指示哪些驱动程序（从外部获取刺激的节点）连接到外部控制器。如果下列N×N M矩阵x=（B，AB，AB，…，AN），则方程所描述的系统是可控制的-1B）具有完整等级。这意味着银行（C）=N。图2显示了一个简单系统的示例。有一个有四个节点和四个链路的网络。此外，还有两个外部控制器。矩阵A和B对应于网络。网络是可控的。本例中有两个外部控制器，但一个外部控制器理论上足以控制任何网络。[图2]一旦给出一组驱动程序，我们就可以计算可控性。然而，如果我们的目标是测试所有的驱动程序集，计算时间是O（2N）。观察到的数据是N=1109549，很明显，我们不可能不经过思考就测试所有数据集。此外，由于与所有节点相对应的一组驱动程序显然可以控制网络，因此找到最少数量的驱动程序集也很重要。驱动程序集具有多个配置，即使它们具有最少的驱动程序数。Liu等人开发了一种算法，可以有效地获得所有可控的驱动程序集[4]。我们回到图2来考虑这个例子。节点X和X是面板（a）中的驱动程序。然而，很明显，我们可以选择X和xfor驱动程序，这些也是驱动程序的最小集合。变量配置为节点提供了以下区别：（1）必要的驱动程序：在任何驱动程序配置中始终选择作为驱动程序的节点；（2） 必要的跟随者：在任何驱动器配置中从未选择作为驱动器的阳极；（3）普通：可能被选为驱动程序的节点。必要驾驶员的必要条件非常简单。

如果节点没有传入链接（以度为单位），则该节点是必要的驱动程序。虽然必要驾驶员的条件很容易理解，但必要跟随者的条件却不容易理解。首先，一个必要的跟随者应该有一个来自另一个节点的链接。我们将链接节点的源称为父节点，将链接节点的目标称为子节点。如果父节点没有其他子节点，或者如果父节点有其他子节点，且子节点的数量不超过父节点中的一个，则原始子节点是必要的跟随者。财政政策和控制理论是相容的。例如，与普通人或必要的驱动因素相比，不选择必要的追随者作为规模政策的目标似乎更有效，因为我们可以预期间接影响会传递给必要的追随者。4结果4。1按需控制我们讨论需求侧控制，这意味着ZF允许司机购买更多（可能更少）的产品，而需求的增加（或减少）将交付给供应商。因此，控制方向是从客户到供应商。如果一家公司有客户，该公司可以被间接控制。需求侧控制意味着ZF对特定企业进行刺激，前提是刺激的传播会对整个经济产生影响。计算结果如图3所示。必要驱动因素的巨大份额意味着这些行业需要直接控制。包括零售业在内的大多数服务业都拥有相对较大的必要驱动力。这主要是因为这些行业的很多企业没有企业的客户，只与最终消费者联系。事实上，我们观察到，程度和公司规模有很强的相关性。

因此，造成这一结果的一个重要原因似乎是小型企业被纳入了该行业。[图3]另一方面，一个必要的追随者是一个应该被间接控制的企业。我们可以观察到，采矿、制造和批发业在图3所示的必要跟随者中占有相对较大的份额。必要追随者的巨大份额意味着这些行业比其他行业更容易直接控制。尽管如上文所述，必要的驱动因素往往是小型企业，但对于必要的追随者来说，并没有这样明显的属性。然而，如第3节所述，必要的跟随者有多个或多个父节点。可以假设，一个拥有大量必要追随者的行业，其客户的竞争情况更为激烈。这是因为客户比供应商多。如果一个产品的市场得到了很好的认可，并且一个产品成为了商品，那么该产品自然会有很多客户。由于企业可以分为必要的驱动因素、必要的追随者和普通人，它们对间接影响的敏感性并不相同。因此，ZF对企业的控制是不公平的，这导致了企业之间的差异，规模政策的渗透可能不统一。如果规模政策基于涓滴流假设，这意味着宣传是平等传播的，那么应该考虑这项研究带来的影响。由于很难通过规模政策影响整个经济，因此了解部分网络会发生什么情况是很有用的。因此，我们将控制理论应用于裁剪网络。我们举例说明了两种不同的方式来剪辑观测网络：随机剪辑和资本订单剪辑。

在随机剪裁中，从观察到的网络中随机选择一定数量的节点，并保留连接所选节点的链路。在资本订单剪裁中，根据企业资本规模的降序从整个网络中选择一定数量的节点，并保留它们之间的链接。我们用五个不同的分数剪辑观察到的网络：2-1, 2-2, 2-2, 2-4、2-5.例如，如果分数是2-1.观察到的网络被裁剪成一半大小，即节点数。我们从资本订单剪辑中获得唯一的网络，但随机剪辑不是唯一的。因此，我们为每个分数f或随机剪裁获得10个样本，并获得均值和标准偏差。图4显示了结果。横轴表示剪切的分数。纵轴表示所需驱动程序的数量与所有节点的比率。图中的条形图显示了标准偏差。我们观察到，通过不同的分数，资本订单的减少或几乎没有移动。另一方面，随机剪裁会导致分数的增加，这意味着随机剪裁的网络很难控制。如果我们想部分影响企业，资本订单剪裁似乎比随机剪裁更好。图4的结果与图3之前的讨论相反。由于小企业往往是必要的驱动因素，资本订单削减可以避免选择那些小企业。[图4]在这里，我们讨论结果的更多细节。对于无标度网络，分析表明，驱动比仅取决于度分布的指数和度的平均值[4]。（请注意，必要的驱动程序是驱动程序的一部分。）等式为≈ 经验[-(1 -γ - 1） [hki]。图5显示了资本订单裁剪网络的度分布。