[发明专利]一种基于拓扑结构的复杂供应网络的鲁棒性能分析方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及供应链建模及性能分析技术领域，特别是应用于供应链的鲁棒性能分析领域。

【背景技术】

地震、经济危机、罢工、恐怖袭击等自然和人为不确定因素使得如今的供应链系统供应中断风险日益增加。供应中断对供应链中各成员的效益产生了严重的负面影响。例如，1999年，由于发生在台湾的地震使得苹果公司的DRAM供应中断，导致了其失去了大量的客户订单。2000年，爱立信公司由于其半导体供应商发生火灾而引起了其供应中断，这使得爱立信遭受了四十亿欧元的损失。再如，9.11事情后，美国境内的桥梁、隧道和机场的关闭导致了大量公司的供应在几周的时间内出现大规模的延迟，甚至使得许多公司出现供应中断现象，造成难以估算的经济损失。由此可见，供应链的鲁棒性能成为了保证供应链中的实体能否正常运转并获得持续收益的基本前提。如何有效地分析供应链的鲁棒性能，这个问题不仅具有理论价值，对供应链的运作也有着现实的指导意义。

随着市场竞争的加剧、企业分工的细化以及贸易全球化的发展，供应链的结构日益复杂。供应链系统已由最初的链式结构发展成为复杂的网络化组织。同时，实体的自治能力和适应能力使得供应链呈现出自组织以及自适应等特点。这些因素导致了供应链成为了复杂的社会经济系统。供应链的复杂性体现在多个方面，包括结构的复杂性、开放性、突现性、动态性等。目前，将供应链视为复杂系统，采用复杂科学的相关方法加以研究，已是该领域研究趋势。然而，在已有的大多数研究，由于很少从供应链的结构特征出发，缺乏对结构的深入分析，如没有考虑节点角色的多样性、忽略了节点选择范围的局部性以及对连接偏好进行过于简单的处理，所提出的结构模型大多与真实的供应链系统存在一定的差距。

【发明内容】

本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种基于拓扑结构的复杂供应网络的鲁棒性能分析方法，本方法基于供应链的结构和特征，提出了基于增长、偏好连接和局部选择的供应链模型结构，能较好地反映供应链的结构特征及其变化规律，同时，利用该供应链模型的能够较为准确的对供应链遭到不同破坏时的鲁棒性能进行分析。

为实现上述目的，本发明提出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，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，于是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的层级；

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；

应用供应链模型来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：