[发明专利]石化企业供应链的风险测试方法

摘要

本发明公开了一种石化企业供应链风险测试方法。该方法首先建立了不确定条件下的供应链设计模型，在此基础上加入了风险约束，然后将多目标优化问题转化为单目标优化问题，建立了确定性的两阶段随机规划模型，从而得到预期目标下的风险分布。本发明的优点：1)本发明有效避免了不确定对供应链设计结果带来的影响。2)本发明减小目标函数的规模，从而避免了多目标函数求解困难的问题。3)本发明原理简单，实施方便，风险分析结果便于实现与其他应用系统的集成。

主权项

一种石化企业供应链的风险测试方法，其特征在于，包括如下步骤：1)定义供应链中的符号含义如下：i为产品，j为工厂，m为仓储，k为分销中心，l为客户；将决定仓库是否建立的0-1决策变量编号为：Ym1 Ym2 Ym3 ……Ymm；将决定仓储容量的决策变量编号为W1 W2 W3 ……Wm；将决定分销中心是否建立的0-1决策变量编号为：Yk1 Yk2 Yk3 ……Ykk；将决定分销中心容量的决策变量编号为：D1 D2 D3……Dk；将工厂与仓库之间的运输流决策变量定义为Qi，j，m，将仓库与分销中心之间的运输流决策变量定义为Qi，m，k，将分销中心与客户之间的运输流决策变量定义为Qi，k，l；2)当仓库与分销中心有连接关系当且仅当仓库建立时，得到：            Xmkm，k≤Ymm    (2)其中：Xmkm，k是0-1决策变量，表示仓库m与分销中心k建立连接；当分销中心与客户有连接关系当且仅当分销中心建立时，得到：            Xklk，l≤Ykk    (4)其中：Xklk，l是0-1决策变量，表示分销中心k与客户l建立连接；3)建立供应链中各节点之间的运输量约束，具体的计算公式为： Q i , j , m ≤ Q i , j , m max Ym m - - - ( 5 ) Q i , m , k ≤ Q i , m , k max Xmk m , k - - - ( 6 ) Q i , k , l ≤ Q i , k , l max Xkl k , l - - - ( 7 ) Q i , j , m ≥ Q i , j , m min Ym m - - - ( 8 ) Q i , m , k ≥ Q i , m , k min Xmk m , k - - - ( 9 ) Q i , k , l ≥ Q i , k , l min Xkl k , l - - - ( 10 ) 其中：Qi，j，m为产品从工厂到仓储的运输量；Qi，m，k为产品从仓储到分销中心的运输量；Qi，k，l为客户从分销中心实际得到的产品量；上标max表示最大值，min表示最小值；4)供应链中的节点为静态节点，列出物料平衡方程如下： P i , j = Σ m Q i , j , m - - - ( 12 ) Σ j Q i , j , m = Σ k Q i , m , k - - - ( 13 ) Σ m Q i , m , k = Σ l Q i , k , l - - - ( 14 ) Σ k Q i , k , l = Dem i , l - - - ( 15 ) 其中：Pi，j是工厂j产品i的产量；Demi，l是客户l对产品i的需求量；5)建立工厂产能和仓储、分销中心容量约束，具体的计算公式为： P ij min ≤ P ij ≤ P ij max - - - ( 16 ) W m min Ym m ≤ W m ≤ W m max Ym m - - - ( 17 ) D k min Yk k ≤ D k ≤ D k max Yk k - - - ( 18 ) 其中：Pijmax，Pijmin分别为工厂j产品i的产能到上下限；Wmmax，Wmmin分别为仓库m容量的上下限；Dkmax，Dkmin分别为分销中心k容量的上下限；6)根据需求的不确定性分布进行采样，得出需求场景出现的概率，以最小化供应链建立及运行成本为目标函数，数学表达式为： min Σ m C m WH W m + Σ k C k DH D k + Σ s ψ s ( Σ i , j C i , j P P i , j , s + Σ i , m , j C i , m WH Q i , j , m , s + Σ i , k , m C i , k DH Q i , m , k , s + f ( Q s ) ) - - - ( 20 ) 其中：Pi，j，s为处于场景s时工厂j产品i的产能；Qi，j，m，s为处于场景s时产品i从工厂j到仓储m的运输量；Qi，m，k，s为处于场景s时产品i由仓储m到分销中心k的转移量。ψs为场景s出现的概率；CmWH为建立仓库m的单位成本；CkDH为建立分销中心k的单位成本；CijP为工厂j生产产品i的单位成本；Ci，mWH为仓库m周转产品i的单位成本；Ci，kDH为分销中心k周转产品i的单位成本；f(Qs)为场景s下物流流运输成本；7)计算各个场景的成本以及最大成本，具体计算公式为： U s = Σ m C m WH W m + Σ k C k DH W m + Σ i , j C i , j P P i , j , s + Σ i , m C i , m WH Q i , j , m , s + Σ i , k C i , k DH Q i , m , k , s + f ( Q s ) - - - ( 21 ) 其中：Us为场景s下的总成本；最大成本U为Us的最大值，具体的计算公式为：        U＝max(Us)  (22)8)选取一系列期望成本，加入风险约束，得到优化所得成本与期望成本关系的表达式： Σ m C m WH W m + Σ k C k DH W m + Σ i , j C i , j P P i , j , s + Σ i , m C i , m WH Q i , j , m , s + Σ i , k C i , k DH Q i , m , k , s + f ( Q s ) ≥ Ω n - U ( 1 - z s , n ) - - - ( 23 ) Σ m C m WH W m + Σ k C k DH W m + Σ i , j C i , j P P i , j , s + Σ i , m C i , m WH Q i , j , m , s + Σ i , k C i , k DH Q i , m , k , s + f ( Q s ) ≤ Ω n + Uz s , n - - - ( 24 ) 其中：Ωn为期望成本；zs，n为0，1决策变量，用于保证方程(23)和(24)中只有一个成立；9)通过调节不同期望成本的权重，得到最小化成本同时最小化与期望成本差距的目标函数表达式： min Σ m C m WH W m + Σ k C k DH W m + Σ s ψ s ( Σ i , j C i , j P P i , j , s + Σ i , m C i , m WH Q i , j , m , s + Σ i , k C i , k DH Q i , m , k , s + f ( Q s ) ) + Σ s Σ n ψ s ρ n z s , n - - - ( 25 ) 其中：ρn为期望成本Ωn的权重；10)根据步骤7)～9)得到的一系列期望成本与风险存在概率之间的关系，绘制如式(26)的风险曲线，通过风险曲线对石化企业供应链的风险进行测试， Risk ( U s , Ω n ) = Σ s ψ s z s , n - - - ( 26 ) 其中：Risk(Us，Ωn)为在期望成本设定是Ωn时，计算成本大于场景成本的概率。