CN106920125A - 基于点边权值影响的多级供应商网络演化方法 - Google Patents

Abstract

基于点边权值影响的多级供应商网络的演化方法，包括：构建初始供应商网络；网络的择优连接增长；供应商网络的更新操作；边退化性操作；节点删除操作；结束运算操作。本发明研究多级供应商网络的演化过程，对其进行实验仿真计算，一方面能够及时地发现供应商网络中存在的冗余节点和效益较差点边，并在演化的过程中将该节点和边剔除出供应商网络；另一方面，在演化过程中也能够不断地增加效益较好的节点并通过择优连接方法与旧节点相连，使供应商网络保持良好的运作效益。运用该演化仿真方法，不仅能够预测供应商网络可能出现的风险，而且能够提前做出相应的措施使其更具鲁棒性和弹性。

Description

基于点边权值影响的多级供应商网络演化方法

技术领域

本发明涉及一种基于点边权值影响的多级供应商网络的演化方法。

技术背景

供应商网络是一个由多级供应商组成的结构网络，每个层级的供应商与相邻层级的供应商相连，结构非常复杂，每一个环节都存在潜在的风险，任何一环节发生问题，都会对整个供应商网络造成严重的冲击和影响，给相关企业造成直接和间接的重大经济损失。从危害性角度来说，每一个环节出现的问题小则影响与之相邻的供应商的运行和效率，大则由于危害性影响扩散到整条链的供应商，导致多级供应商网络系统的部分或全部功能丧失。因此，加强对每个层级中的各个供应商的网络效率研究，分析多级供应商网络在不同环节或节点企业遭遇突发情况下的整体表现和特点，对于提高供应商网络的运作绩效和稳定性都具有十分重要的意义。

目前，关于网络的相关研究历史较为久远，网络的科学理论经历了规则网络时期，随机网络时期和复杂网络时期。在复杂网络的研究中，已经有相关的学者提出了小世界网络机制，无标度网络机制，层次网络机制，确定性网络机制以及自相似网络机制。从复杂网络的研究应用来看，大部分的学者应用复杂网络的传播动力学，去仿真在复杂网络中的传播行为，能够使传播机理更加清晰，使之在传播之前能更好地实施干预。同时，还有复杂网络的同步行为以及复杂网络的演化行为都能够有效地进行预测并进行事前控制。

从目前对复杂网络的理论研究上来看，供应商网络并不能完全符合任何一个网络结构，因此目前相关的演化模型不能够满足供应商网络的演化过程。

发明内容

本发明要克服现有技术的上述缺点，考虑到供应商网络在现实中节点企业的增减以及企业之间的合作会随着企业之间的各种因素进行不断的改变，提出一种基于点边权值影响的多级供应商网络的演化方法。

本发明提出的基于点边权值影响的多级供应商网络的演化方法，该方法包括以下步骤：

1)构建初始供应商网络：在初始状态t＝0时，给定一个包含m₀个节点，e₀条有向边，d个层级且每个层级n个节点的供应商网络如图1所示；供应商网络中节点个数为N个，表示固定网络的规模为N；

2)网络的择优连接增长：在t时刻，新增一个节点，随机选取一个局域网络作为新节点的连接节点，新节点选择局域网络中已经存在的m个不同的现有节点进行连接；本发明中，新节点与旧节点之间连接的概率π定义如下：

S_i＝S_i ⁱⁿ+S_i ^out (5)

其中，S_i表示i节点的点权，S_i ⁱⁿ表示以i节点为终点的所有弧的边权和，S_i ^out表示以i节点为起点的所有弧的边权和；w_ij表示与该点相连边的权重，p_ij为供应商加权网络的邻接矩阵，β为老节点在一个演化时间步长t内与其他节点相连的出入度的集合，用于衡量一个节点是否具有稳定性；在一个演化时间步长t内，节点出入度总和越大，表明该节点与其他节点的合作关系较好，同时说明该节点在供应商网络中较为稳定，被孤立剔除的风险较小；此外，i，j表示供应商网络中第i和第j个节点；d表示供应商网络的层级数，表示第d阶段所有节点的点权和；k_i ⁱⁿ指以i节点为终点的所有弧的总和，称为入度；k_i ^out指以j节点为起点的所有弧的总和，称为出度；β指在一个演化时间步长内与i节点相连的边的数量；

3)供应商网络的更新操作：在时间t内，对新加入节点后的网络中具有合作关系节点的连接边进行更新边效益操作；由于边权决定点权，所以在新节点加入网络后，对原有的点权进行计算并更新供应商网络的点权值；

4)边退化性操作：针对节点间合作关系较弱导致节点的冗余现象，需对新网络中更新后的供应商网络进行边退化操作；其具体的操作方法如下：对于连接两节点的边效益值w_ij或w_ji，若其中有一个小于网络中所设定的边退化阈值P，则节点i与j之间的边连接断裂，两节点之间的合作关系终止，并将边权w_ij或w_ji置为0；其中，边的退化阈值P确定如下：

本专利中，将阈值设置为该阶段边权效益平均值，n表示为第d阶段节点个数；如果两节点之间的合作关系达不到平均值，那么两个节点之间的连接视为无效连接，并将两节点之间的边权值定义为w_ij＝0；

5)节点删除操作：对于更新后的供应商网络，边权值的变化需要进行边退化性操作，同样边权值的变化也是点权发生改变；当节点的点权值小于所设定的点退化的阈值L，则该节点与其他节点的合作关系较少，可以将该节点从供应商网络中进行剔除；阈值L的确定方式如下：

其中，S_i和β分别为第d阶段的点权和以及该阶段所有节点在一个演化时间步的出入度的和；阈值L也是采取平均值的方法，当节点的点权和度达不到平均值，则该节点视为冗余节点，并将其剔除出网络；

6)结束运算操作：当t>T时，终止运算。其中，t是指一个演化时间步长，T是指仿真演化总时长。

在本发明中，按照替代择优方法来进行仿真供应商网络的演化，不同于以往网络演化的研究，在演化过程中只有节点的增长，而没有减少；本发明针对的是供应商网络，所以在演化的过程中不仅仅有节点的增加，也会存在节点的减少和边的退化，这样的演化过程比较符合现实的供应商网络。

本发明研究多级供应商网络的演化过程，对其进行实验仿真计算，一方面能够及时地发现供应商网络中存在的冗余节点和效益较差点边，并在演化的过程中将该节点和边剔除出供应商网络；另一方面，在演化过程中也能够不断地增加效益较好的节点并通过择优连接方法与旧节点相连，使供应商网络保持良好的运作效益。运用该演化仿真方法，不仅能够预测供应商网络可能出现的风险，而且能够提前做出相应的措施使其更具鲁棒性和弹性。

本发明的优点是：能够有效地预测供应商网络的风险，并且能够提供控制风险的相关策略，使供应商网络更加稳健。

附图说明

图1是多级供应商网络图。

图2是本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。

本发明提出的基于点边权值影响的多级供应商网络的演化方法，该方法包括以下步骤：

1)构建初始供应商网络：在初始状态t＝0时，给定一个包含m₀个节点，e₀条有向边，d个层级且每个层级n个节点的供应商网络如图1所示；供应商网络中的节点个数为N个，表示固定网络的规模为N；

2)网络的择优连接增长：在t时刻，新增一个节点，随机选取一个局域网络作为新节点的连接节点，新节点选择局域网络中已经存在的m个不同的现有节点进行连接；本发明中，新节点与旧节点之间的连接的概率π定义如下：

S_i＝S_i ⁱⁿ+S_i ^out (5)

其中，S_i表示i节点的点权，S_i ⁱⁿ表示以i节点为终点的所有弧的边权和，S_i ^out表示以i节点为起点的所有弧的边权和；w_ij表示与该点相连边的权重，p_ij为供应商加权网络的邻接矩阵，β为老节点在一个演化时间步长t内与其他节点相连的出入度的集合，用于衡量一个节点是否具有稳定性；在一个演化时间步长t内，节点出入度总和越大，则表明该节点与其他节点的合作关系较好，说明该节点在供应商网络中较为稳定，被孤立剔除的风险较小；此外，i，j表示供应商网络中第i和第j个节点；d表示供应商网络的层级数，表示第d阶段的所有节点的点权和；k_i ⁱⁿ指的是以i节点为终点的所有弧的总和，称为入度；k_i ^out指的是以j节点为起点的所有弧的总和，称为出度；β指的是在一个演化时间步长内与i节点相连的边的数量；

3)供应商网络的更新操作：在时间t内，对新加入节点后的网络中具有合作关系节点的连接边进行更新边效益操作；由于边权决定点权，所以在新节点加入网络后，对原有的点权进行计算并更新供应商网络的点权值；

4)边退化性操作：针对节点间合作关系较弱导致节点的冗余现象，需对新网络中更新后的供应商网络进行边退化操作；其具体的操作方法如下：对于连接两节点的边效益值w_ij或w_ji，若其中有一个小于网络中所设定的边退化阈值P，则节点i与j之间的边连接断裂，两节点之间的合作关系终止，并将边权w_ij或w_ji置为0；其中，边的退化阈值P确定如下：

本专利中，将阈值设置为该阶段边权效益平均值，n表示为第d阶段节点个数；

如果两节点之间的合作关系达不到平均值，那么两个节点之间的连接视为无效连接，并将两节点之间的边权值定义为w_ij＝0；

5)节点删除操作：对于更新后的供应商网络，边权值的变化需要进行边退化性操作，同样边权值的变化也是点权发生改变；当节点的点权值小于所设定的点退化的阈值L，则该节点与其他节点的合作关系较少，可以将该节点从供应商网络中进行剔除；阈值L的确定方式如下：

其中，S_i和β分别为第d阶段的点权和以及该阶段所有节点在在一个演化时间步的出入度的和；阈值L也是采取平均值的方法，当节点点权和度达不到平均值，则该节点视为冗余节点，并将其剔除出网络；

6)结束运算操作：当t>T时，终止运算。其中，t是指一个演化时间步长，T是指仿真演化总时长。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (1)

1.基于点边权值影响的多级供应商网络的演化方法，包括以下步骤：

步骤1，构建初始供应商网络：在初始状态t＝0时，给定一个包含m₀个节点，e₀条有向边，d个层级且每个层级n个节点的供应商网络中节点个数为N个，表示固定网络的规模为N；

步骤2，网络的择优连接增长：在t时刻，新增一个节点，随机选取一个局域网络作为新节点的连接节点，新节点选择局域网络中已经存在的m个不同的现有节点进行连接；新节点与旧节点之间连接的概率π定义如下：

$S_i^{in}=\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{p}_{ji}{w}_{ji}---\left(1\right)$

$S_i^{in}=\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{p}_{ji}{w}_{ji}---\left(2\right)$

${S_i}^{out}=\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{p}_{ij}{w}_{ij}---\left(3\right)$

S_i＝S_i ⁱⁿ+S_i ^out (5)

$\mathrm{\β}=\frac{k_i^{in}+k_i^{out}}{\mathrm{\Δ}t}---\left(6\right)$

${\mathrm{\π}}_{i(i\∈d)}=\frac{S_i}{\underset{j\∈d}{\Σ}{S}_j}+\mathrm{\β}---\left(7\right)$

其中，S_i表示i节点的点权，S_i ⁱⁿ表示以i节点为终点的所有弧的边权和，S_i ^out表示以i节点为起点的所有弧的边权和；w_ij表示与该点相连边的权重，p_ij为供应商加权网络的邻接矩阵，β为老节点在一个演化时间步长t内与其他节点相连的出入度的集合，用于衡量一个节点是否具有稳定性；在一个演化时间步长t内，节点出入度总和越大，表明该节点与其他节点的合作关系较好，同时说明该节点在供应商网络中较为稳定，被孤立剔除的风险较小；此外，i，j表示供应商网络中第i和第j个节点；d表示供应商网络的层级数，表示第d阶段所有节点的点权和；k_i ⁱⁿ指以i节点为终点的所有弧的总和，称为入度；k_i ^out指以j节点为起点的所有弧的总和，称为出度；β指在一个演化时间步长内与i节点相连的边的数量；

步骤3，供应商网络的更新操作：在时间t内，对新加入节点后的网络中具有合作关系节点的连接边进行更新边效益操作；由于边权决定点权，所以在新节点加入网络后，对原有的点权进行计算并更新供应商网络的点权值；

步骤4，边退化性操作：针对节点间合作关系较弱导致节点的冗余现象，需对新网络中更新后的供应商网络进行边退化操作；其具体的操作方法如下：对于连接两节点的边效益值w_ij或w_ji，若其中有一个小于网络中所设定的边退化阈值P，则节点i与j之间的边连接断裂，两节点之间的合作关系终止，并将边权w_ij或w_ji置为0；其中，边的退化阈值P确定如下：

$P=\frac{1}{n}\underset{i\∈d}{\Σ}{w}_{ij}---\left(8\right)$

将阈值设置为该阶段边权效益平均值，n表示为第d阶段节点个数；如果两节点之间的合作关系达不到平均值，那么两个节点之间的连接视为无效连接，并将两节点之间的边权值定义为w_ij＝0；

步骤5，节点删除操作：对于更新后的供应商网络，边权值的变化需要进行边退化性操作，同样边权值的变化也是点权发生改变；当节点的点权值小于所设定的点退化的阈值L，则该节点与其他节点的合作关系较少，将该节点从供应商网络中进行剔除；阈值L的确定方式如下：

$L=\frac{1}{n}(\underset{i\∈d}{\Σ}{S}_i+\underset{i\∈d}{\Σ}\mathrm{\β})---\left(9\right)$

其中，S_i和β分别为第d阶段的点权和以及该阶段所有节点在一个演化时间步的出入度的和；阈值L也是采取平均值的方法，当节点的点权和度达不到平均值，则该节点视为冗余节点，并将其剔除出网络；

步骤6，结束运算操作：当t>T时，终止运算；其中，t是指一个演化时间步长，T是指仿真演化总时长。