一種基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的魯棒性能分析方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的魯棒性能分析方法，首先給出了復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型，再將所建立的模型應(yīng)用于復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的靜態(tài)魯棒性能和動(dòng)態(tài)魯棒性能進(jìn)行分析，所述復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型包括以下機(jī)制：增長(zhǎng)、局部選擇和偏好連接，所述靜態(tài)魯棒性能分析，通過(guò)對(duì)供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)所遭受不同破壞的計(jì)算機(jī)模擬刻畫供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)魯棒性能；所述動(dòng)態(tài)魯棒性分析，通過(guò)引入外部擾動(dòng)和擾動(dòng)的動(dòng)態(tài)傳播算法，分析網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)魯棒性能。本發(fā)明以建模和仿真為手段，能有效地分析復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)在不同破壞和擾動(dòng)下的魯棒性能，為供應(yīng)鏈從業(yè)者降低供應(yīng)中斷風(fēng)險(xiǎn)提供了解決思路。
【專利說(shuō)明】—種基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的魯棒性能分析方法
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明涉及供應(yīng)鏈建模及性能分析【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是應(yīng)用于供應(yīng)鏈的魯棒性能分析領(lǐng)域。
【【背景技術(shù)】】
[0002]地震、經(jīng)濟(jì)危機(jī)、罷工、恐怖襲擊等自然和人為不確定因素使得如今的供應(yīng)鏈系統(tǒng)供應(yīng)中斷風(fēng)險(xiǎn)日益增加。供應(yīng)中斷對(duì)供應(yīng)鏈中各成員的效益產(chǎn)生了嚴(yán)重的負(fù)面影響。例如，1999年，由于發(fā)生在臺(tái)灣的地震使得蘋果公司的DRAM供應(yīng)中斷，導(dǎo)致了其失去了大量的客戶訂單。2000年，愛(ài)立信公司由于其半導(dǎo)體供應(yīng)商發(fā)生火災(zāi)而引起了其供應(yīng)中斷，這使得愛(ài)立信遭受了四十億歐元的損失。再如，9.11事情后，美國(guó)境內(nèi)的橋梁、隧道和機(jī)場(chǎng)的關(guān)閉導(dǎo)致了大量公司的供應(yīng)在幾周的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)大規(guī)模的延遲，甚至使得許多公司出現(xiàn)供應(yīng)中斷現(xiàn)象，造成難以估算的經(jīng)濟(jì)損失。由此可見(jiàn)，供應(yīng)鏈的魯棒性能成為了保證供應(yīng)鏈中的實(shí)體能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)并獲得持續(xù)收益的基本前提。如何有效地分析供應(yīng)鏈的魯棒性能，這個(gè)問(wèn)題不僅具有理論價(jià)值，對(duì)供應(yīng)鏈的運(yùn)作也有著現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。
[0003]隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇、企業(yè)分工的細(xì)化以及貿(mào)易全球化的發(fā)展，供應(yīng)鏈的結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜。供應(yīng)鏈系統(tǒng)已由最初的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)發(fā)展成為復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)化組織。同時(shí)，實(shí)體的自治能力和適應(yīng)能力使得供應(yīng)鏈呈現(xiàn)出自組織以及自適應(yīng)等特點(diǎn)。這些因素導(dǎo)致了供應(yīng)鏈成為了復(fù)雜的社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)。供應(yīng)鏈的復(fù)雜性體現(xiàn)在多個(gè)方面，包括結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、開放性、突現(xiàn)性、動(dòng)態(tài)性等。目前，將供應(yīng)鏈視為復(fù)雜系統(tǒng)，采用復(fù)雜科學(xué)的相關(guān)方法加以研究，已是該領(lǐng)域研究趨勢(shì)。然而，在已有的大多數(shù)研究，由于很少?gòu)墓?yīng)鏈的結(jié)構(gòu)特征出發(fā)，缺乏對(duì)結(jié)構(gòu)的深入分析，如沒(méi)有考慮節(jié)點(diǎn)角色的多樣性、忽略了節(jié)點(diǎn)選擇范圍的局部性以及對(duì)連接偏好進(jìn)行過(guò)于簡(jiǎn)單的處理，所提出的結(jié)構(gòu)模型大多與真實(shí)的供應(yīng)鏈系統(tǒng)存在一定的差距。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0004]本發(fā)明的目的就是解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，提出一種基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的魯棒性能分析方法，本方法基于供應(yīng)鏈的結(jié)構(gòu)和特征，提出了基于增長(zhǎng)、偏好連接和局部選擇的供應(yīng)鏈模型結(jié)構(gòu)，能較好地反映供應(yīng)鏈的結(jié)構(gòu)特征及其變化規(guī)律，同時(shí)，利用該供應(yīng)鏈模型的能夠較為準(zhǔn)確的對(duì)供應(yīng)鏈遭到不同破壞時(shí)的魯棒性能進(jìn)行分析。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的魯棒性能分析方法，從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)出發(fā)，結(jié)合供應(yīng)中斷產(chǎn)生的實(shí)際背景，分析復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的魯棒性能，方法先進(jìn)行復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建模，再應(yīng)用所建立的模型進(jìn)行復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的靜態(tài)魯棒性能分析或者復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)魯棒性能分析，所述復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)建模包括以下步驟:
[0006]al)供應(yīng)鏈拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的形式化建模:將供應(yīng)鏈進(jìn)行形式化描述，供應(yīng)鏈可以分為若干個(gè)層級(jí)，每個(gè)層級(jí)在整個(gè)系統(tǒng)完成特定的功能，從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上來(lái)看，一個(gè)供應(yīng)鏈系統(tǒng)可以表示為由若干個(gè)層級(jí)組成的集合，即SN = (T1, T2,...Ti——TffI, Ti表示一個(gè)特定的層級(jí)，W為供應(yīng)鏈中層級(jí)的數(shù)目；供應(yīng)鏈的每個(gè)層級(jí)又可進(jìn)一步定義為若干相關(guān)實(shí)體的集合即T1 = W,..</..41，其中e:指的是Ti中的第j個(gè)節(jié)點(diǎn)成員，V為該層級(jí)中的節(jié)點(diǎn)成員總數(shù)；
[0007]a2)供應(yīng)鏈模型的初始化:確定模型的規(guī)模、層級(jí)數(shù)以及節(jié)點(diǎn)成員的局部選擇能力loc，并產(chǎn)生初始的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，其中l(wèi)oc e (O, I]；
[0008]a3)供應(yīng)鏈模型的增長(zhǎng):供應(yīng)鏈?zhǔn)菑暮?jiǎn)單的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)逐漸演化而來(lái)的，于是假定初始的供應(yīng)鏈模型是由若干個(gè)層級(jí)組成的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，其中每個(gè)層級(jí)初始時(shí)只包含一個(gè)節(jié)點(diǎn)成
員，每個(gè)時(shí)間步，一個(gè)新的節(jié)點(diǎn)成員Cf被添加到供應(yīng)鏈模型中，并隨機(jī)地為其指定其所屬
的層級(jí)；
[0009]a4)供應(yīng)鏈模型的局部選擇:為新的節(jié)點(diǎn)成員確定其上下游伙伴選擇的范圍Ph 和 pi+1，其中 I Pp1 I =1c* I IV1 I，I Pi+1 I =1c* I Ti+1 |，I^1 與 Ti+1 均表示為供應(yīng)鏈模型中一個(gè)特定的層級(jí)，Pw Q TV1，P1+iC Ti+1；
[0010]a5)供應(yīng)鏈模型的偏好連接:新節(jié)點(diǎn)成員加入供應(yīng)鏈模型時(shí)，會(huì)選擇其上下游伙伴，當(dāng)屬于Ti層級(jí)的節(jié)點(diǎn)成員if加入供應(yīng)鏈模型時(shí)，節(jié)點(diǎn)成員將會(huì)采用跟隨策略選擇上下游的伙伴，并與上下游的伙伴分別建立連接邊；
[0011]a6)供應(yīng)鏈模型的終止:重復(fù)步驟a3)~a5)，直到供應(yīng)鏈模型達(dá)到步驟a2)中確定的規(guī)模為止；
[0012]應(yīng)用供應(yīng)鏈模型來(lái)分析復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的靜態(tài)魯棒性能，所述復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的靜態(tài)魯棒性能分析方法包括以下步驟:
[0013]bl)通過(guò)隨機(jī)刪除節(jié)點(diǎn)模擬網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)成員遭受隨機(jī)故障；
[0014]b2)通過(guò)隨機(jī)刪除連接邊來(lái)模擬網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)成員的供應(yīng)關(guān)系遭受隨機(jī)故障；
[0015]b3)通過(guò)目標(biāo)刪除網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)模擬網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)成員所遭受的人為攻擊；
[0016]b4)通過(guò)目標(biāo)刪除網(wǎng)絡(luò)中的連接邊模擬網(wǎng)絡(luò)中的供應(yīng)關(guān)系所遭受的人為攻擊；
[0017]基于供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型，采用上述隨機(jī)故障和人為攻擊的模擬方法，通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬，分析魯棒性指標(biāo)的變化，揭示供應(yīng)鏈的靜態(tài)魯棒性能；
[0018]應(yīng)用供應(yīng)鏈模型還可以用來(lái)分析復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)魯棒性能，所述復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)魯棒性能分析方法通過(guò)隨機(jī)或目標(biāo)刪除節(jié)點(diǎn)來(lái)模擬網(wǎng)絡(luò)所遭受的外部擾動(dòng)，所述外部擾動(dòng)的動(dòng)態(tài)傳播方法包括以下步驟:
[0019]Cl)對(duì)初始的供應(yīng)鏈模型，依據(jù)各節(jié)點(diǎn)的連接度，設(shè)定其初始負(fù)載以及負(fù)載的上限；
[0020]c2)采用隨機(jī)或目標(biāo)刪除方式，從網(wǎng)絡(luò)中刪除少量的節(jié)點(diǎn)來(lái)模擬供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的外部擾動(dòng)；
[0021]c3)被刪除節(jié)點(diǎn)的負(fù)載將均勻的分配給同層級(jí)的其他節(jié)點(diǎn)，負(fù)載的變化將可能引起同層級(jí)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載超過(guò)其能力上限；如果出現(xiàn)負(fù)載超限，則超限的節(jié)點(diǎn)也相應(yīng)地從網(wǎng)絡(luò)中移除； [0022]c4)重復(fù)步驟c3)，直到網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有負(fù)載超限的節(jié)點(diǎn)；
[0023]基于供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型，采用上述外部擾動(dòng)傳播方法，通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬，分析魯棒性指標(biāo)的變化，揭示供應(yīng)鏈的動(dòng)態(tài)魯棒性能。
[0024]作為優(yōu)選，所述供應(yīng)鏈模型具有動(dòng)態(tài)性，供應(yīng)鏈模型的結(jié)構(gòu)不是一成不變的，而是隨著時(shí)間動(dòng)態(tài)演化的，節(jié)點(diǎn)成員根據(jù)內(nèi)部和外部環(huán)境的變化，動(dòng)態(tài)地調(diào)整其上下游伙伴，從而導(dǎo)致了供應(yīng)鏈模型的結(jié)構(gòu)發(fā)生相應(yīng)改變。
[0025]作為優(yōu)選，所述供應(yīng)鏈模型的結(jié)構(gòu)具有明顯的層次性，由于每個(gè)實(shí)體都屬于特定的層級(jí)，每個(gè)層級(jí)在供應(yīng)鏈模型中扮演不同功能，節(jié)點(diǎn)成員間相互間的聯(lián)系只發(fā)生在相鄰層級(jí)的節(jié)點(diǎn)成員之間，而不是同一層次的節(jié)點(diǎn)成員之間。
[0026]作為優(yōu)選，所述供應(yīng)鏈模型的結(jié)構(gòu)具有異構(gòu)性，即連接的不均勻性，指的是供應(yīng)鏈模型中每個(gè)節(jié)點(diǎn)成員的連接邊數(shù)量不完全相同。
[0027]作為優(yōu)選，所述步驟b2)采用依據(jù)節(jié)點(diǎn)連接度策略來(lái)刪除節(jié)點(diǎn)，通過(guò)刪除連接度大的節(jié)點(diǎn)來(lái)模擬網(wǎng)絡(luò)中的重要節(jié)點(diǎn)成員遭受的人為攻擊；攻擊者根據(jù)連接邊的權(quán)重的降序來(lái)對(duì)供應(yīng)鏈模型進(jìn)行攻擊，通過(guò)刪除權(quán)重大的連接邊來(lái)模擬網(wǎng)絡(luò)中的重要供應(yīng)關(guān)系所遭受的人為攻擊。
[0028]作為優(yōu)選，所述步驟Cl)~c4)中復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)魯棒性能分析中外部擾動(dòng)的傳播算法如下:在供應(yīng)鏈模型的基礎(chǔ)上，首先假設(shè)節(jié)點(diǎn)成員i都具有負(fù)載，節(jié)點(diǎn)成員i的初始負(fù)載Fi等于節(jié)點(diǎn)成員i的連接度Di,即Fi = Di ;同時(shí)節(jié)點(diǎn)成員i的負(fù)載能力也是有限的，具有負(fù)載上限，負(fù)載能力上限％與初始負(fù)載F i成正比關(guān)系，即Qi= (1+ω)&，其中ω為適應(yīng)系數(shù)，ω e (0,1]。
[0029]作為優(yōu)選，所述ω的大小直接決定了節(jié)點(diǎn)成員負(fù)載的適應(yīng)性，如果ω較大，節(jié)點(diǎn)成員具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，從而在發(fā)生外部擾動(dòng)時(shí)，能夠正常的維持生產(chǎn)；相反，如果ω較小，則表示節(jié)點(diǎn)成員的適應(yīng)能力較弱，從而外部很小的擾動(dòng)都將使得節(jié)點(diǎn)成員可能由于過(guò)載而失效。
[0030]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明根據(jù)供應(yīng)鏈的結(jié)構(gòu)和特征，提出了基于增長(zhǎng)、偏好連接和局部選擇的供應(yīng)鏈模型結(jié)構(gòu)，能較好地反映供應(yīng)鏈的結(jié)構(gòu)特征及其變化規(guī)律，同時(shí)，利用該供應(yīng)鏈模型能夠較為準(zhǔn)確的對(duì)供應(yīng)鏈遭到不同破壞時(shí)的魯棒性能進(jìn)行分析。
【【具體實(shí)施方式】】
[0031]本發(fā)明一種基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的魯棒性能分析方法，從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)出發(fā)，結(jié)合供應(yīng)中斷產(chǎn)生的實(shí)際背景，分析復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的魯棒性能，方法先進(jìn)行復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建模，再應(yīng)用所建立的模型進(jìn)行復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的靜態(tài)魯棒性能分析或者復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)魯棒性能分析，所述復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)建模包括以下步驟:
[0032]al)供應(yīng)鏈拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的形式化建模:將供應(yīng)鏈進(jìn)行形式化描述，供應(yīng)鏈可以分為若干個(gè)層級(jí)，每個(gè)層級(jí)在整個(gè)系統(tǒng)完成特定的功能，從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上來(lái)看，一個(gè)供應(yīng)鏈系統(tǒng)可以表示為由若干個(gè)層級(jí)組成的集合，即SN = (T1, T2,...Ti——TffI, Ti表示一個(gè)特定的層級(jí)，W為供應(yīng)鏈中層級(jí)的數(shù)目；供應(yīng)鏈的每個(gè)層級(jí)又可進(jìn)一步定義為若干相關(guān)實(shí)體的集合即
T1 =，其中< 指的是Ti中的第j個(gè)節(jié)點(diǎn)成員，V為該層級(jí)中的節(jié)點(diǎn)成員
總數(shù)；
[0033]a2)供應(yīng)鏈模型的初始化:確定模型的規(guī)模、層級(jí)數(shù)以及節(jié)點(diǎn)成員的局部選擇能力loc，并產(chǎn)生初始的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，其中l(wèi)oc e (0,1]；
[0034]a3)供應(yīng)鏈模型的增長(zhǎng):供應(yīng)鏈?zhǔn)菑暮?jiǎn)單的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)逐漸演化而來(lái)的，于是假定初始的供應(yīng)鏈模型是由若干個(gè)層級(jí)組成的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，其中每個(gè)層級(jí)初始時(shí)只包含一個(gè)節(jié)點(diǎn)成
員，每個(gè)時(shí)間步，一個(gè)新的節(jié)點(diǎn)成員c-f被添加到供應(yīng)鏈模型中，并隨機(jī)地為其指定其所屬
的層級(jí)；
[0035]a4)供應(yīng)鏈模型的局部選擇:為新的節(jié)點(diǎn)成員e';確定其上下游伙伴選擇的范圍Ph 和 pi+1，其中 I Pp1 I =1c* I IV1 I，I Pi+1 I =1c* I Ti+1 |，I^1 與 Ti+1 均表示為供應(yīng)鏈模型中一個(gè)特定的層級(jí)，Pu Q T1-J, Λ+iQ Ti+r,
[0036]a5)供應(yīng)鏈模型的偏好連接:新節(jié)點(diǎn)成員加入供應(yīng)鏈模型時(shí)，會(huì)選擇其上下游伙伴，當(dāng)屬于Ti層級(jí)的節(jié)點(diǎn)成員Cf加入供應(yīng)鏈模型時(shí)，節(jié)點(diǎn)成員if將會(huì)采用跟隨策略選擇上下游的伙伴，并與上下游的伙伴分別建立連接邊；
[0037]a6)供應(yīng)鏈模型的終止:重復(fù)步驟a3)~a5)，直到供應(yīng)鏈模型達(dá)到步驟a2)中確定的規(guī)模為止；
[0038]應(yīng)用供應(yīng)鏈模型以及魯棒性衡量指標(biāo)R，T分析復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的魯棒性能。R和T分別定義如下
[0039]R=s/S
[0040]其中s是指網(wǎng)絡(luò)遭受破壞或擾動(dòng)后，網(wǎng)絡(luò)的最大連通子圖的大小，而S是指網(wǎng)絡(luò)的初始規(guī)模。
[0041]T =f/F
[0042]其中f是指網(wǎng)絡(luò)遭受破壞或擾動(dòng)后的網(wǎng)絡(luò)效率，而F是指網(wǎng)絡(luò)的初始效率
[0043]所述復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的靜態(tài)魯棒性能分析方法包括以下步驟:
[0044]bl)通過(guò)隨機(jī)刪除節(jié)點(diǎn)模擬網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)成員所遭受的隨機(jī)故障；
[0045]b2)通過(guò)隨機(jī)刪除連接邊模擬網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)成員的供應(yīng)關(guān)系所遭受的隨機(jī)故障；
[0046]b3)通過(guò)目標(biāo)刪除節(jié)點(diǎn)模擬網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)成員所遭受的人為攻擊；
[0047]b4)通過(guò)目標(biāo)刪除連接邊模擬網(wǎng)絡(luò)中的供應(yīng)關(guān)系所遭受的人為攻擊；
[0048]基于供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型，采用上述隨機(jī)故障和人為攻擊的模擬方法，通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬，分析魯棒性指標(biāo)的變化，揭示供應(yīng)鏈的靜態(tài)魯棒性能；
[0049]基于供應(yīng)鏈模型分析復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)魯棒性能。所述復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)魯棒性能分析方法通過(guò)隨機(jī)或目標(biāo)刪除節(jié)點(diǎn)來(lái)模擬網(wǎng)絡(luò)所遭受的外部擾動(dòng)，所述外部擾動(dòng)的動(dòng)態(tài)傳播方法包括以下步驟:
[0050]Cl)對(duì)初始的供應(yīng)鏈模型,依據(jù)各節(jié)點(diǎn)的連接度,設(shè)定其初始負(fù)載以及負(fù)載的上限；
[0051]c2)采用隨機(jī)或目標(biāo)刪除方式，從網(wǎng)絡(luò)中刪除少量的節(jié)點(diǎn)來(lái)模擬供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的外部擾動(dòng)；
[0052]c3)被刪除節(jié)點(diǎn)的負(fù)載將均勻的分配給同層級(jí)的其他節(jié)點(diǎn)，負(fù)載的變化將可能引起同層級(jí)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載超過(guò)其能力上限；如果出現(xiàn)負(fù)載超限，則超限的節(jié)點(diǎn)也相應(yīng)地從網(wǎng)絡(luò)中移除；
[0053]c4)重復(fù)步驟c3)，直到網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有負(fù)載超限的節(jié)點(diǎn)；
[0054]基于供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型，采用上述外部擾動(dòng)傳播方法，通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬，分析魯棒性指標(biāo)的變化，揭示供應(yīng)鏈的動(dòng)態(tài)魯棒性能。
[0055]所述供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)具有動(dòng)態(tài)性，供應(yīng)鏈模型的結(jié)構(gòu)不是一成不變的，而是隨著時(shí)間動(dòng)態(tài)演化的，節(jié)點(diǎn)成員根據(jù)內(nèi)部和外部環(huán)境的變化，動(dòng)態(tài)地調(diào)整其上下游伙伴，從而導(dǎo)致了供應(yīng)鏈模型的結(jié)構(gòu)發(fā)生相應(yīng)改變，所述供應(yīng)鏈模型的結(jié)構(gòu)具有明顯的層次性，由于每個(gè)實(shí)體都屬于特定的層級(jí)，每個(gè)層級(jí)在供應(yīng)鏈模型中扮演不同功能，節(jié)點(diǎn)成員間相互間的聯(lián)系只發(fā)生在相鄰層級(jí)的節(jié)點(diǎn)成員之間，而不是同一層次的節(jié)點(diǎn)成員之間，所述供應(yīng)鏈模型的結(jié)構(gòu)具有異構(gòu)性，即連接的不均勻性，指的是供應(yīng)鏈模型中每個(gè)節(jié)點(diǎn)成員的連接邊數(shù)量不完全相同，所述步驟b2)采用依據(jù)節(jié)點(diǎn)連接度策略來(lái)刪除節(jié)點(diǎn)，通過(guò)刪除連接度大的節(jié)點(diǎn)來(lái)模擬網(wǎng)絡(luò)中的重要節(jié)點(diǎn)成員遭受的人為攻擊；攻擊者根據(jù)連接邊的權(quán)重的降序來(lái)對(duì)供應(yīng)鏈模型進(jìn)行攻擊，通過(guò)刪除權(quán)重大的連接邊來(lái)模擬網(wǎng)絡(luò)中的重要供應(yīng)關(guān)系所遭受的人為攻擊，所述步驟Cl)?c4)中復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)魯棒性能分析中外部擾動(dòng)的傳播算法如下:在供應(yīng)鏈模型的基礎(chǔ)上，首先假設(shè)節(jié)點(diǎn)成員i都具有負(fù)載，節(jié)點(diǎn)成員i的初始負(fù)載Fi等于節(jié)點(diǎn)成員i的連接度Di，即Fi = Di ;同時(shí)節(jié)點(diǎn)成員i的負(fù)載能力也是有限的，具有負(fù)載上限，負(fù)載能力上限Qi與初始負(fù)載Fi成正比關(guān)系，即Qi = (l+o)Fi，其中ω為適應(yīng)系數(shù)，ω e (O,1]，所述ω的大小直接決定了節(jié)點(diǎn)成員負(fù)載的適應(yīng)性，如果ω較大，節(jié)點(diǎn)成員具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，從而在發(fā)生外部擾動(dòng)時(shí)，能夠正常的維持生產(chǎn)；相反，如果ω較小，則表示節(jié)點(diǎn)成員的適應(yīng)能力較弱，從而外部很小的擾動(dòng)都將使得節(jié)點(diǎn)成員可能由于過(guò)載而失效。
[0056]為了對(duì)供應(yīng)鏈的魯棒性進(jìn)行分析，我們首先對(duì)供應(yīng)鏈模型進(jìn)行如下處理:利用模型生成具有1000個(gè)節(jié)點(diǎn)的供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)，接著針對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)計(jì)算其相應(yīng)的連接度D，并對(duì)每條連接邊分配其權(quán)重。通過(guò)上述處理將得到一個(gè)加權(quán)的供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型?；谠摼W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，我們研究供應(yīng)鏈在遭受到不同的隨機(jī)故障和攻擊情況下，供應(yīng)鏈的魯棒性倉(cāng)泛。
[0057]實(shí)施例一:
[0058]企業(yè)內(nèi)部隨機(jī)故障:當(dāng)供應(yīng)鏈中節(jié)點(diǎn)發(fā)生嚴(yán)重的隨機(jī)故障而導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)完全失效時(shí)，該節(jié)點(diǎn)可視為從網(wǎng)絡(luò)中被移除。與無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)類似，對(duì)于內(nèi)部隨機(jī)故障，供應(yīng)鏈表現(xiàn)出較強(qiáng)的魯棒性。當(dāng)刪除了 20%的節(jié)點(diǎn)后，供應(yīng)鏈模型仍能具有較高的魯棒性能，R?0.75，T?0.5。R和T隨著刪除節(jié)點(diǎn)數(shù)目的增加，呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢(shì)，刪除節(jié)點(diǎn)數(shù)目與R和T近似為線性關(guān)系。之所以出現(xiàn)這種情況，是由于供應(yīng)鏈中存在大量連接度很小的節(jié)點(diǎn)。這些節(jié)點(diǎn)的刪除對(duì)網(wǎng)絡(luò)的連通性以網(wǎng)絡(luò)的效率影響較小。也就是，供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)連接的異構(gòu)性導(dǎo)致其對(duì)內(nèi)部隨機(jī)故障具有較強(qiáng)的魯棒性能。
[0059]實(shí)施例二:
[0060]企業(yè)外部隨機(jī)故障:供應(yīng)鏈節(jié)點(diǎn)間連接的異構(gòu)性不僅導(dǎo)致了其對(duì)內(nèi)部隨機(jī)故障具有較高的魯棒性，而且還使得其對(duì)外部隨機(jī)故障表現(xiàn)出更強(qiáng)的抵御能力。當(dāng)刪除了 80%的連接邊時(shí)，其魯棒性指標(biāo)仍能較高的數(shù)值，R?0.85，T?0.3。與內(nèi)部隨機(jī)故障相比，供應(yīng)鏈之所以對(duì)外部隨機(jī)故障表現(xiàn)出更高的魯棒性，是由于在供應(yīng)鏈中存在一定的冗余連接，刪除這些連接對(duì)網(wǎng)絡(luò)的魯棒性能不會(huì)導(dǎo)致較大的改變。然而R和T在外部隨機(jī)故障中，也有著一定的差異，隨機(jī)刪除連接邊對(duì)T的影響較大。這是因?yàn)殡m然隨機(jī)刪除網(wǎng)絡(luò)中的連接邊對(duì)網(wǎng)絡(luò)的連通性影響更小，但卻導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)的效率發(fā)生了較大的改變。對(duì)隨機(jī)外部故障，供應(yīng)鏈的魯棒性較差。網(wǎng)絡(luò)連接的冗余度越高，其對(duì)外部隨機(jī)故障就具有更高的魯棒性。然而，供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的連接冗余度將導(dǎo)致成本的上升。因此，在實(shí)際中，要在提高網(wǎng)絡(luò)的魯棒性能與成本之間進(jìn)行必要的折中。
[0061]實(shí)施例三:
[0062]內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的人為攻擊:針對(duì)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的攻擊，供應(yīng)鏈表現(xiàn)出極大的脆弱性。由于供應(yīng)鏈節(jié)點(diǎn)連接的異構(gòu)性。使得極少數(shù)連接度較大的節(jié)點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)連通性和網(wǎng)絡(luò)效率都有著極為重要的影響。當(dāng)這些節(jié)點(diǎn)因?yàn)槿藶楣舳r(shí)，供應(yīng)鏈的魯棒性能隨即出現(xiàn)了大幅的下降。當(dāng)刪除供應(yīng)鏈中15%的連接度大的節(jié)點(diǎn)后，供應(yīng)鏈的連通性和效率都下降為零，
O,T ^ Oo這也從一個(gè)側(cè)面說(shuō)明了在現(xiàn)實(shí)的供應(yīng)鏈中，少數(shù)核心企業(yè)為何對(duì)整個(gè)供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)起著不可替代的作用。對(duì)核心企業(yè)進(jìn)行人為攻擊很容易使整個(gè)供應(yīng)鏈陷入癱瘓狀態(tài)。
[0063]實(shí)施例四:
[0064]對(duì)企業(yè)外部的人為攻擊:與對(duì)內(nèi)部企業(yè)的攻擊不同，在遭受企業(yè)外部的攻擊時(shí)，供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)具有較高魯棒性。當(dāng)遭受針對(duì)企業(yè)外部的攻擊時(shí)，雖然R和T也有所下降，但是其下降的趨勢(shì)較為緩慢。而且有針對(duì)性的從網(wǎng)絡(luò)中刪除10%的連接邊時(shí)，其供應(yīng)鏈的魯棒性指標(biāo)幾乎沒(méi)有變化。與隨機(jī)外部故障類似，這種現(xiàn)象也是由于冗余連接使得即使重要的連接中斷時(shí)，供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)也能通過(guò)其余的連接邊而保持網(wǎng)絡(luò)的連通性，而在這種情況下，供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的效率也下降的較小。
[0065]上述實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的說(shuō)明，不是對(duì)本發(fā)明的限定，任何對(duì)本發(fā)明簡(jiǎn)單變換后的方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的魯棒性能分析方法，其特征在于:從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)出發(fā)，結(jié)合供應(yīng)中斷產(chǎn)生的實(shí)際背景，分析復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的魯棒性能，方法先進(jìn)行復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建模，再應(yīng)用所建立的模型進(jìn)行復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的靜態(tài)魯棒性能分析或者復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)魯棒性能分析，所述復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)建模包括以下步驟: al)供應(yīng)鏈拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的形式化建模:將供應(yīng)鏈進(jìn)行形式化描述，供應(yīng)鏈可以分為若干個(gè)層級(jí)，每個(gè)層級(jí)在整個(gè)系統(tǒng)完成特定的功能，從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上來(lái)看，一個(gè)供應(yīng)鏈系統(tǒng)可以表示為由若干個(gè)層級(jí)組成的集合，即SN = IT1, T2,...1V...TW}，T 1表示一個(gè)特定的層級(jí)，W為供應(yīng)鏈中層級(jí)的數(shù)目；供應(yīng)鏈的每個(gè)層級(jí)又可進(jìn)一步定義為若干相關(guān)實(shí)體的集合，即
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的魯棒性能分析方法，其特征在于:所述供應(yīng)鏈模型具有動(dòng)態(tài)性，供應(yīng)鏈模型的結(jié)構(gòu)不是一成不變的，而是隨著時(shí)間動(dòng)態(tài)演化的，節(jié)點(diǎn)成員根據(jù)內(nèi)部和外部環(huán)境的變化，動(dòng)態(tài)地調(diào)整其上下游伙伴，從而導(dǎo)致了供應(yīng)鏈模型的結(jié)構(gòu)發(fā)生相應(yīng)改變。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的魯棒性能分析方法，其特征在于:所述供應(yīng)鏈模型的結(jié)構(gòu)具有明顯的層次性，由于每個(gè)實(shí)體都屬于特定的層級(jí)，每個(gè)層級(jí)在供應(yīng)鏈模型中扮演不同功能，節(jié)點(diǎn)成員間相互間的聯(lián)系只發(fā)生在相鄰層級(jí)的節(jié)點(diǎn)成員之間，而不是同一層次的節(jié)點(diǎn)成員之間。
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的魯棒性能分析方法，其特征在于:所述供應(yīng)鏈模型的結(jié)構(gòu)具有異構(gòu)性，即連接的不均勻性，指的是供應(yīng)鏈模型中每個(gè)節(jié)點(diǎn)成員的連接邊數(shù)量不完全相同。
5.如權(quán)利要求1所述`的一種基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的魯棒性能分析方法，其特征在于:所述步驟b2)采用依據(jù)節(jié)點(diǎn)連接度策略來(lái)刪除節(jié)點(diǎn)，通過(guò)刪除連接度大的節(jié)點(diǎn)來(lái)模擬網(wǎng)絡(luò)中的重要節(jié)點(diǎn)成員遭受的人為攻擊；攻擊者根據(jù)連接邊的權(quán)重的降序來(lái)對(duì)供應(yīng)鏈模型進(jìn)行攻擊，通過(guò)刪除權(quán)重大的連接邊來(lái)模擬網(wǎng)絡(luò)中的重要供應(yīng)關(guān)系所遭受的人為攻擊。
6.如權(quán)利要求1所述的一種基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的魯棒性能分析方法，其特征在于:所述步驟Cl)~c4)中復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)魯棒性能分析中外部擾動(dòng)的傳播算法如下:在供應(yīng)鏈模型的基礎(chǔ)上，首先假設(shè)節(jié)點(diǎn)成員i都具有負(fù)載，節(jié)點(diǎn)成員i的初始負(fù)載Fi等于節(jié)點(diǎn)成員i的連接度Di,即Fi = Di ;同時(shí)節(jié)點(diǎn)成員i的負(fù)載能力也是有限的，具有負(fù)載上限，負(fù)載能 力上限Qi與初始負(fù)載Fi成正比關(guān)系，即Qi= (1+ω)&，其中ω為適應(yīng)系數(shù)，ω e (O, I]。
7.如權(quán)利要求6所述的一種基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的復(fù)雜供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的魯棒性能分析方法，其特征在于:所述ω的大小直接決定了節(jié)點(diǎn)成員負(fù)載的適應(yīng)性，如果ω較大，節(jié)點(diǎn)成員具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，從而在發(fā)生外部擾動(dòng)時(shí)，能夠正常的維持生產(chǎn)；相反，如果ω較小，則表示節(jié)點(diǎn)成員的適應(yīng)能力較弱，從而外部很小的擾動(dòng)都將使得節(jié)點(diǎn)成員可能由于過(guò)載而失效。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK103870642SQ201410077835
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月5日
【發(fā)明者】蔣云良, 李剛, 顧永跟, 范婧 申請(qǐng)人:湖州師范學(xué)院