应急物流交通网络鲁棒性研究

作者:未知

  摘 要:本文对当前应急物流网络内涵及其鲁棒性进行了研究,建立了相应的应急物流网络鲁棒性模型,并对其进行仿真和结果分析,针对提出的应急物流网络鲁棒性模型提出了改进优化策略,以期为我国应急物流体系的构建和运行提供一定借鉴。
  关键词:应急物流;鲁棒性;模型建立
  中图分类号:F259.2 文献标识码:A 文章编号:1003-5168(2019)07-0126-02
  Abstract: This paper studied the connotation and robustness of the current emergency logistics network, established the corresponding emergency logistics network robustness model, simulated and analyzed its results, and put forward improved optimization strategies for the proposed emergency logistics network robustness model, in order to provide some reference for the construction and operation of our emergency logistics system.
  Keywords: emergency logistics;robustness;model building
  应急物流网络是一个国家或地区应急物流体系最为重要的组成部分。其在突发事件到来时超强的自恢复、自组织能力(超强的鲁棒性),直接决定一个国家或地区抵御风险的能力。
  1 应急物流网络鲁棒性内涵
  1.1 应急物流网络概述
  现如今,我国学者尚未对物流网络形成一个明确的定义,比较通用的解释是:“物流网络是指物流过程中相互联系的设施和组织的集合。”这个解释并未过多地阐述应急物流网络的内涵。我国知名学者缪立新教授指出:“物流网络是指实现系统各项功能要素之间所形成的网络关系。”在对应急物流网络内涵和延伸意义的研究上,国外的学者更加注重用微观的角度来看待问题,他们认为物流网络本身是一系列部件的有机组合和联动协作,其本质是将物品原料从产地到需求方的传递过程,这些网络中的节点可能是政府机关、指挥中心、仓库以及运输站等。
  1.2 应急物流网络中的鲁棒性
  目前,在应急物流网络研究领域比较公认的定义为:鲁棒性是一个物流网络系统即使面临内部结构或外部环境的改变时也能够维持其功能的能力[1]。对于应急物流网络鲁棒性的更深层次的理解为,在其系统本身限度范围内,遇到突发性外力作用下发生中断风险之后能迅速恢复到正常功能的能力。
  2 应急物流网络鲁棒模型的构建
  2.1 相关模型参数研究
  2.1.1 架构的鲁棒性参数。应急网络关联关系可抽象为一个有向图,整体构造成一个网络拓扑结构。对于拓扑结构来说,架构的鲁棒性可转换为在遭受随机性、不确定事件时应急网络结构图中最大连通子图的大小,因为最大连通子图的大小直接决定在遭受突发事件时原应急网络中仍然能连通的节点数量。用字母M代表最大连通子图,M越大,结构中连通节点越多,稳定性越强;相反,M越小,架构中连通节点越少,稳定性越差[2]。
  2.1.2 性能的鲁棒性参数。通过分析决定架构鲁棒性参数中最大连通子图,可知,在性能参数上本质是各个连通节点的平均最短路径(本文用D表示)。对于一个最大连通子图而言,其内部连通节点之间的平均最短路径能直接反映整个网络的性能。在应急网络性能鲁棒性中,最大连通子图的平均最短路径越短,表明子图内可达节点的传输速率越快;反之,平均最短路径越长,表示子图内可达节点传输速率越慢。为此,可用平均最短路径衡量一个应急物流网路中性能的好坏。
  2.2 模型的构建
  基于前文对决定应急物流网络架构和性能鲁棒性的研究,下面对模型的构建进行论述。前文中对应急网络中的节点做过论述,实际中这些节点可能是指挥中心、救灾供应站、物流倉库以及转运站等。将这些节点都抽象为一系列X1,X2,X3,X4… XN节点,这些节点相互连接形成一个物流网络。①在一个救灾供应节点a进入应急网络系统内时,需要与之前的m个节点(1<m<n)发生连边的概率为p,与此同时其与剩余节点连边的概率为1-p;②一个救灾储备节点b进入应急网络系统内与情况①一样;③一个资源需求节点加入应急网络内也是如此。
  2.3 随机抗干扰处理
  在随机抗干扰处理时,设定前提为应急网络中各个节点之间的连边概率为①②③情况所述,在某个节点受到突发事件干扰后消失的节点为去点。本文在处理随机干扰时,先对每个节点赋予一个随机的概率值pi,采取的措施如下:①对每个节点的度进行从小到大排列,取到某度值之前的节点概率为Pm,剩余节点概率值为Pn;②对受干扰后,应急物流网络的平均最短路径进行由小到大排序,按照类似取①中度的概率一样,截取某数值前后的最短路径概率;③上述两种情况在取得某值前后的概率时,要保证前面节点概率中的最小值大于后面节点概率中的最大值[3]。
  3 模型的求解及结果分析
  3.1 仿真步骤
  在仿真过程中,要综合考虑应急物流网络中各个节点之间的沟通顺畅程度。本模型设计采用取整个应急网络中节点度值最大或平均最短路径最小的节点为整个应急网络的核心节点,在该节点的周围打造一个小于应急网络总结点n的应急物流网络,模型的仿真步骤如下。①初始化应急网络,构建相应节点以及节点概率。②对于新增或是减少的节点进行类型判定。③根据节点度分布情况进行统计计算。④结合随机抗干扰处理方法去除应急网络中受随机干扰的节点。⑤对结构鲁棒性和性能鲁棒性进行分析。⑥绘制生成相应图表。   3.2 仿真结果分析
  在通过计算机按照上述算法模拟时,如果应急网络结构中去点的比例相对于整个节点数逐步增加,那么整个网络中有效的节点逐步减少,表明應急物流网络在遭受突发事件时,整体结构的鲁棒性减弱;相反,如果在遭受突发事件时,除去随机干扰因素存在,有效节点数目没有明显减少则表明鲁棒性强。
  对于性能鲁棒性来说,在应急网络体系遭受突发事件时,去点的比例应呈波动变化。一个性能鲁棒性高的应急网络体系,在遭受突发事件的前期,整个应急网络结构联通节点的传输效率会出现暂时性的减弱,各个救灾物资供应站出现短暂的传输效率低下。但是,由于性能鲁棒性强,自恢复、自组织能力强,整个性能和传输效率通过图表看呈现上升趋势,然后逐渐趋于平稳[4]。
  4 应急物流网络鲁棒性模型的实际应用及优化方法
  4.1 应急网络系统化
  系统化的结构要求在设计应急网络支出时要考虑到灾备问题,要设计层次化、统一化、高依赖性以及高效的应急联动体系。最大程度地提升灾难发生时的应急处置效率,缩短应急处置时间。
  4.2 挖掘现有资源可利用性
  在优化应急网络鲁棒性模型时,不要盲目扩建新的节点或资源,节点的扩张意味着风险的提升,要充分利用现有资源,挖掘现有资源的可利用性。重新整合节点,构建高效的连接构建模式,完善应急物流网络的结构功能,提高鲁棒性。
  4.3 注重逆向网络机制的构建
  逆向网络机制是在灾难或突发事件发生时,救灾物资不仅第一时间要运送到受灾地点,对于受灾地点内已破坏的物品也要及时运送出去,形成双向的流动机制,以便保证整个灾区系统的正常。因此,对于应急网络模型中逆向网络机制的构建十分重要,这也是提升整个灾难处置的有效方式。
  5 结论
  本文提出的一种应急物流网络鲁棒性模型是为了解决实际问题。在实际应用中,应急物流网络在遭受突发事件时,对于鲁棒性的研究有助于应急物流网络按照原先计划进行工作,保证网路内连通节点和应急物资的有序流动,提升整个应急物流网络的有效性、灵活性和可持续性。
  参考文献:
  [1]陈小可.应急物流网络鲁棒性问题研究[D].北京:北京工商大学,2010.
  [2]缪成.突发公共事件下应急物流中的优化运输问题的研究[D].上海:同济大学,2007.
  [3]李政玲.基于蚁群算法的应急物流动态网络鲁棒优化[J].交通科技与经济,2016(4):43-48.
  [4]谈文静.不确定条件下考虑需求紧急度的应急物资调度研究[D].重庆:重庆大学,2016.
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