【《面向节点风险扰动的供应链级联失效仿真模型案例探析》3300字】

面向节点风险扰动的供应链级联失效仿真模型案例分析目录TOC\o"1-3"\h\u18265面向节点风险扰动的供应链级联失效仿真模型案例分析 1235281.1引言 1236851.2面向节点风险扰动的供应链级联失效模型建立 111710（1）模型参数设定 122292（2）模型的级联失效运转的动力学过程 33831.2供应链节点风险事件扰动类型 4221811.3面向节点风险扰动的供应链级联失效仿真 617139不同大小的风险扰动对级联失效的影响 6163791.4混合风险扰动对级联失效的影响 813182（1）不同的整体风险扰动对级联失效的影响 81.1引言在现实的供应链网络中，节点企业所处的环境不是一成不变的，就算没有来自其他点的风险负载流，社会环境变动、自然环境变化、市场行情的改变造成的风险事件会使节点企业的风险负载始终处在一个波动变化的状态。供应链网络的风险事件扰动不单只是存在外部环境，供应链网络中节点自身企业同样存在风险事件扰动。企业自身经营状况的变动同样会对企业的风险负载造成影响，如企业的经营决策改变、新业务的扩展等。本章将考虑供应链风险的复杂性和不确定性，把供应链置于风险事件扰动的环境中，探究在不同的风险因素扰动状况下供应链网络的级联失效过程。1.2面向节点风险扰动的供应链级联失效模型建立（1）模型参数设定每个节点都有初始工作负载。（公式1.1）其中，为节点i的度，体现了点的局部网络信息。为节点归一化后的介数，体现了节点在网络中的全局信息。综合考虑了节点在网络中的的局部信息与全局信息而设计点的初始负载，因为节点介数已经归一化，其值位于0与1之间，所以以介数的幂指数形式表示。为初始负载调控参数，。在下文中，若无特殊说明则取。现实的供应链企业会受到生产能力、资金周转能力、信息掌握能力等条件约束，将这种能力范围称为节点的最大耐受风险值。认为节点企业i所能承受的最大风险值为与初始负荷为成正比，则节点i所能承受最大风险的容量:（公式1.2）其中，β>0为风险容忍系数，β值越大则表示供应链网络能承受的风险负载越大，承受风险负载的能力也就越强。网络节点i的t时刻风险负载值由三部分组成：上一时刻的风险负载节点i的风险扰动值：（公式1.3）其中，是节点风险变化波动调控参数，为节点风险噪声扰动。的值越大则风险噪声扰动的范围就越大。3）邻接节点j的风险负载流，由j点失效引发，表示为：（公式1.4）其中，为点j的邻接有效点点集。t时刻点i的风险负载表示为：（公式1.5）其中为一个脉冲函数,。若节点j失效则=1，否则=0。（2）模型的级联失效运转的动力学过程本小节提出面向节点风险扰动的供应链网络风险级联失效传播过程，如下:1、确定初始参数。一开始，t=0。规模为N的无标度复杂网络模型，节点集合，连边集合。每个节点在公式1.1确定的初始负荷下正常运作。根据公式1.2算出各节点的最大风险容量。2、施加风险噪声干扰。在t=t’时刻，对每一个节点施加持续时间为T的节点风险噪声扰动，当t=t’+T时，则所有点的值为零。根据公式1.3计算每个节点的风险扰动值。若与的和大于其最大风险容量，则点i失效。i节点按其邻接节点的容量，向节点x进行负载重分配，按公式1.4算出。3、网络接受攻击。施加于节点的攻击同样是在t=时刻，攻击点j使其发生故障而失效，j节点按其邻接节点的容量，向节点x进行负载重分配，按公式1.4算出。4、统计失效的节点。如果节点x上一时刻的风险负载，分配得的来自其他点的风险干扰流与，风险扰动值三者的和大于其最大风险容量值，则节点x也失效，并在下一时刻进行风险负载的重分配。5、更新网络中的节点。按公式1.5算出节点的，当网络中所有点的风险负载值都小于其最大风险容量值，则网络的级联失效传播停止。如图1.1所示，t=t’时，对每一个点施加风险噪声干扰，点因风险扰动值与初始负载的和大于其最大风险容量值而失效，其自身的风险负载向其邻接点转移，的载会根据点的负载容量进行负载重分配。而节点因其受到攻击，也失效，的负载会按其邻接有效点的容量大小同时进行负载重分配。点接收了来自，的负载流后失效，在下一时刻，其负载将按点的最大风险容量进行再次重分配，形成风险的级联失效。最后，所有点的风险负载值都小于其最大风险容量时，网络的所有级联失效传播停止。节点风险扰动下的级联失效示意图图1.11.2供应链节点风险事件扰动类型考虑到供应链风险的不确定性与复杂性。本文中将以随机干扰噪音模拟风险事件对节点风险负载的扰动作用。公式中的随时间而变动的波动值，如下图所示。不同的风险事件扰动会对供应链网络造成不同的影响。现分类如下：（1）作用于局部的风险事件扰动。作用范围小，作用的持续时间很短。例如，针对点的恐怖袭击、局部的极端天气危害、小范围的疫情爆发等。在模型中表现为针对一个节点的攻击或随机多个节点的失效。（2）作用于整体的风险事件扰动。这类风险事件作用范围大，亦或者在所有节点中普遍存在，在模型中以作噪声干扰拟合，可根据其特点再分成分两类。一类作用的持续有时间限制，会对所有的企业节点造成影响，发生的概率不高，持续时间有限，但是扰动效果显著。例如，大范围的气象变化、经济危机的爆发、大范围的疫情爆发等。在模型中表现为对每个节点施加作用周期为T的噪声干扰，值很大，能直接引起节点的失效。另一类，作用的持续没有时间限制。能作用于所有的节点，亦或者在所有的节点中普遍存在发生可能的风险事件。例如，节点普遍存在的经营状况变动、季节性的供需变化等。在模型中表现为对每个节点持续施加噪声干扰，值不大，一般不能直接引起节点的失效，但会在级联失效的过程中体现出其影响。下文中，作用于整体的风险事件扰动简称整体风险扰动。1.3面向节点风险扰动的供应链级联失效仿真本小节，将结合第三章中建立的无标度网络模型和1.2小节中建立的风险因素扰动模型，进行模拟仿真。模型的评价指标依旧是3.1.1中定义的效节点规模指标P。供应链网络的有效节点规模指标P为：其中，N’指级联失效后剩余的未失效节点，N为复杂网络的总节点数。不同大小的风险扰动对级联失效的影响1、不施加对点的攻击，分别在不同的作用周期T和容量参数的情况下，逐渐增大的的调控参数。为减少随机误差的干扰，每次的增大后进行50次仿真，统计50次级联失效传播结束后的有效点规模指标P，取算术平均数。结果如图1.2-1.4所示。图1.2施加T=1的噪声干扰仿真可以看到，T=1时，在的扰动范围小于网络的风险容量β，风险扰动就不会引起网络的级联失效。容量系数β较小时，一旦把的扰动范围增加到超过风险容量，供应链网络的有效节点规模就会迅速下降到零。只有在容量系数β较大且的风险扰动范围只是稍微超过风险容量的情况下，网络具有一定的保持有效节点规模P的能力。图1.3对模型施加T=2的噪声干扰仿真风险扰动的持续周期加长T=2，β较小时的情况与T=1时相同，扰动范围小于容量的风险扰动依旧无法引发级联失效。图1.4对模型施加的噪声干扰仿真后的仿真模拟情况的情况一致，一旦λ>β后，网络的有效点规模P就迅速下降到零，λ<β的风险扰动依旧不能引发级联失效。结论：（1）单独施加整体风险扰动情况下，只要其风险扰动范围小于风险容量，持续时间无限长也不会引发网络的级联失效。同理，只要容量系数大于或等于风险扰动范围，网络不会引发级联失效。面对整体风险扰动时，同样存在一个使网络稳定的临界值，临界值记做，且临界值=λ。（2）在风险扰动范围大于风险容量的情况下，网络很难保持有效节点规模指标。只有在扰动范围只是稍微超过风险容量，容量系数β较大，的风险扰动持续周期短，网络才具有一定的保持有效节点规模P的能力。1.4混合风险扰动对级联失效的影响单独的施加<β的风险扰动无法观察它对级联失效的影响，所以为了进一步分析风险扰动对级联失效的影响，在施加作用于整个网络的风险扰动的情况下同时进行对点的攻击，观察风险扰动对级联失效的影响。（1）不同的整体风险扰动对级联失效的影响由3.1.2的实验仿真可知，β=0.3时攻击点4不会引发级联失效。现在，在β=0.3，且点4被攻击的情况下，施加T=∞，<β的风险扰