[发明专利]一种基于复杂网络的分层供应链网络的建模方法

说明书

本发明提出了一种基于复杂网络的分层供应链网络的建模方法，为了研究供应链网络中的级联失效现象，首先要建立一个供应链网络的模型，可以大致模拟现实中供应链网络的结构和性质。供应链网络具有无标度和小世界特性，在供应链网络中，新节点选择连边时需考虑节点度和相似度，新节点会诞生，老节点也可能退出，不同类型的企业有自己独有的功能，具有层次性，本发明将企业视为网络中的节点，将企业间的合作关系视为连边，以BA网络构造模型为基础，以节点度和相似度作为影响节点连边的依据，通过节点的产生，连边和退出行为，构造一个分层的供应链网络模型，并分析模型的性质。

技术领域

本发明涉及一种建模方法，具体的说是一种基于复杂网络的供应链网络的建模方法，属于复杂网络技术领域。

背景技术

复杂网络是指具有自组织、自相似、吸引子、小世界、无标度中部分或全部性质的网络。在自然界中存在的大量复杂系统都可以通过形形色色的网络加以描述。一个典型的网络是由许多节点与节点之间的连边组成，其中节点用来代表真实系统中不同的个体，而边则用来表示个体间的关系，往往是两个节点之间具有某种特定的关系则连一条边，反之则不连边，有边相连的两个节点在网络中被看作是相邻的。例如，神经网络可以看作大量神经细胞通过神经纤维相互连接形成的网络；社交网络可以看作是人作为独立自主的个体通过相互认识，相互交往形成的网络。类似的还有供应链网络、电力网络、计算机网络、交通网络等等。供应链网络属于复杂网络的一种，由供应商、制造商、分销商、零售商四种类型的自主或半自主的商业实体构成，是企业间竞争与合作的产物。每个企业是网络中的一个节点，企业之间的合作关系形成了节点之间的连边。

由于复杂网络的复杂性，网络中，一个或少数几个节点或连边的失效会通过节点之间的耦合关系引发其他节点也发生失效，进而产生级联效应，最终导致相当一部分节点甚至整个网络的崩溃，这种现象就称为级联失效。当一个节点失效时，它的负载会分散给周围的节点，导致其他节点超过可承受负载，导致失效。例如交通网络，当一个十字路口交通瘫痪的时候，原本准备从这个十字路口经过的车辆或行人会选择从附近的路口通行，突然加大的流量可能会导致当前路口也陷入瘫痪。供应链网络中的级联失效表现为欠载，意思是当一个企业的正常业务流动遭到破坏，会导致上下游企业的产品供应减少，获得的利润无法维持企业的运转，从而破产。2000年飞利浦半导体工厂发生火灾，未能及时送货给爱立信，导致爱立信遭受了大约4亿美元的重大损失并最终退出了手机市场。

为了研究供应链网络中的级联失效现象，首先要建立一个供应链网络的模型，可以大致模拟现实中供应链网络的规模、布局和性质。供应链网络由企业和企业之间的合作关系构成，具有自适应性、小世界性和无标度等特性。目前大多数网络模型都可以通过BA网络模型的构造方法实现，本发明也是在BA网络构造模型的基础上进行的。目前已有的供应链网络构造模型有如下几个问题：把节点间的距离作为一种影响连边的因素，然而企业的地理位置分布差异很大，不能很好地模拟现实情况；只考虑节点和连边的产生，却没有考虑退出的行为；没有将节点分层，供应链网络的节点有四种类型，不同类型的企业有自己独有的功能，具有层次性，可以进行适当的分层。本发明以BA网络构造模型为基础，考虑节点度和相似度，考虑节点产生和退出行为，提出一种分层的结构模型。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于复杂网络的分层供应链网络的建模方法，将企业间的合作关系视为连边，以BA网络构造模型为基础，以节点度和相似度作为影响节点连边的依据，通过每个时间步内节点和连边的产生以及消亡，构造出既定规模的供应链网络模型。

本发明的目的是这样实现的：一种基于复杂网络的分层供应链网络的建模方法，首先在空网络中布置四个节点，不同类型，上下游节点之间相互连接，然后在每个时间步内，先在网络中增加节点，根据节点度和相似度的优先连接选择机制，为每个新节点增加一些连边，连向老节点，同时，在每个时间步，还会有概率地删除一个节点，最后，当网络中节点个数达到设置值时，模型构造完成。

作为本发明的进一步限定，具体步骤如下：

步骤1设置初始网络；