一种基于拓扑结构的复杂供应网络的鲁棒性能分析方法

摘要

本发明公开了一种基于拓扑结构的复杂供应网络的鲁棒性能分析方法，首先给出了复杂供应网络拓扑结构模型，再将所建立的模型应用于复杂供应网络的静态鲁棒性能和动态鲁棒性能进行分析，所述复杂供应网络拓扑结构模型包括以下机制：增长、局部选择和偏好连接，所述静态鲁棒性能分析，通过对供应网络所遭受不同破坏的计算机模拟刻画供应网络的结构鲁棒性能；所述动态鲁棒性分析，通过引入外部扰动和扰动的动态传播算法，分析网络的动态鲁棒性能。本发明以建模和仿真为手段，能有效地分析复杂供应网络在不同破坏和扰动下的鲁棒性能，为供应链从业者降低供应中断风险提供了解决思路。

主权项

1.一种基于拓扑结构的复杂供应网络的鲁棒性能分析方法，其特征在于：从网络拓扑结构出发，结合供应中断产生的实际背景，分析复杂供应网络的鲁棒性能，方法先进行复杂供应网络拓扑结构建模，再应用所建立的模型进行复杂供应网络的静态鲁棒性能分析或者复杂供应网络的动态鲁棒性能分析，所述复杂供应网络结构建模包括以下步骤：a1）供应链拓扑结构的形式化建模：将供应链进行形式化描述，供应链可以分为若干个层级，每个层级在整个系统完成特定的功能，从拓扑结构上来看，一个供应链系统可以表示为由若干个层级组成的集合，即SN＝{T₁，T₂，...T_i....T_W｝，Ｔ_i表示一个特定的层级，W为供应链中层级的数目；供应链的每个层级又可进一步定义为若干相关实体的集合，即其中指的是T_i中的第j个节点成员，V为该层级中的节点成员总数；a2）供应链模型的初始化：确定模型的规模、层级数以及节点成员的局部选择能力loc，并产生初始的链式结构，其中loc'∈(0,1];a3）供应链模型的增长：供应链是从简单的链式结构逐渐演化而来的，因而假定初始的供应链模型是由若干个层级组成的链式结构，其中每个层级初始时只包含一个节点成员，每个时间步，一个新的节点成员被添加到供应链模型中，并随机地为其指定其所属层级；a4）供应链模型的局部选择：为新的节点成员确定其上下游伙伴选择的范围P_i-1和P_i+1，其中│P_i-1│=loc*│T_i-1│，│P_i+1│=loc*│T_i+1│，T_i-1与T_i+1均表示为供应链模型中一个特定的层级，a5）供应链模型的偏好连接：新节点成员加入供应链模型时，会选择其上下游伙伴，当属于T_i层级的节点成员加入供应链模型时，节点成员将会采用跟随策略选择上下游的伙伴，并与上下游的伙伴分别建立连接边；a6）供应链模型的终止：重复步骤a3）～a5），直到供应链模型达到步骤a2）中确定的规模为止；应用供应链模型分析复杂供应网络的静态鲁棒性能，所述复杂供应网络的静态鲁棒性能分析方法包括以下步骤：b1）通过随机删除节点模拟网络中节点成员所遭受的随机故障；b2）通过随机删除连接边模拟网络节点成员的供应关系所遭受的随机故障；b3）通过目标删除节点模拟网络节点成员所遭受的人为攻击；b4）通过目标删除连接边模拟网络中的供应关系所遭受的人为攻击；基于供应网络的拓扑结构模型，采用上述随机故障和人为攻击的模拟方法，通过计算机模拟，分析鲁棒性指标的变化，揭示供应链的静态鲁棒性能；基于供应链模型分析复杂供应网络的动态鲁棒性能。所述复杂供应网络的动态鲁棒性能分析方法通过随机或目标删除节点模拟网络所遭受的不同的外部扰动，所述外部扰动的动态传播算法包括以下步骤：c1）对初始的供应链模型，依据各节点的连接度，设定其初始负载以及负载的上限；c2）采用随机或目标删除方式，从网络中删除少量的节点来模拟供应网络的外部扰动；c3）被删除节点的负载将均匀的分配给同层级的其他节点，负载的变化将可能引起同层级节点的负载超过其能力上限；如果出现负载超限，则超限的节点也相应地从网络中移除；c4）重复步骤c3），直到网络没有负载超限的节点；基于供应网络拓扑结构模型，采用上述外部扰动传播算法，通过计算机模拟，分析鲁棒性指标的变化，揭示供应链的动态鲁棒性能。