分形物流網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋸椥匝芯?/H1>
發(fā)布時(shí)間：2020-09-09 19:06
隨著生產(chǎn)方式的大社會(huì)化和世界經(jīng)濟(jì)全球化,現(xiàn)代物流網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)動(dòng)態(tài)的、隨機(jī)的、高度耦合的物流系統(tǒng),并且其演化過程具備動(dòng)力學(xué)生長特征。在物流網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的過程中,不確定因素所帶來的影響和沖擊會(huì)導(dǎo)致物流節(jié)點(diǎn)或者輸運(yùn)線路失效,造成物流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的損傷和功能的損失,繼而導(dǎo)致物流服務(wù)的中斷。針對這種脆弱性,現(xiàn)代物流網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)必須具有良好的容錯(cuò)能力和恢復(fù)能力,保障物流網(wǎng)絡(luò)在面對外部沖擊時(shí)仍然能夠提供必需的物流服務(wù),且在外部沖擊消失之后可以迅速恢復(fù)其物流功能。本文在分析現(xiàn)代物流網(wǎng)絡(luò)脆弱性形成原因的基礎(chǔ)上,總結(jié)了物流網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋸椥缘睦碚擉w系,分別對基于規(guī)則生長的分形物流網(wǎng)絡(luò)和基于隨機(jī)生長的分形物流網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋸椥詣?dòng)態(tài)變化規(guī)律進(jìn)行分析,使用分形優(yōu)化模型對現(xiàn)實(shí)物流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,提高現(xiàn)實(shí)物流網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋸椥�。論文的主要�?nèi)容如下:(1)在分析現(xiàn)代物流網(wǎng)絡(luò)脆弱性形成原因的基礎(chǔ)上,通過對比物流網(wǎng)絡(luò)彈性、物流網(wǎng)絡(luò)可靠性和物流網(wǎng)絡(luò)柔性,確定物流網(wǎng)絡(luò)彈性的概念和邊界;通過分析物流網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋸椥缘淖饔眠^程,設(shè)計(jì)物流網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋸椥远A段測度方法。(2)分析分形物流網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生機(jī)理,研究物流網(wǎng)絡(luò)分形結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的必要條件和充分條件,使用盒計(jì)數(shù)法和重整化群理論,建立物流網(wǎng)絡(luò)分形特征分析體系。(3)以物流網(wǎng)絡(luò)中已存物流節(jié)點(diǎn)的度作為新生物流節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)的依據(jù),設(shè)置分形物流網(wǎng)絡(luò)規(guī)則生長模型的“生長規(guī)則”,基于“備用物流節(jié)點(diǎn)選擇規(guī)則”增加物流網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)冗余,并使演化所得的物流網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)具有自相似性和標(biāo)度不變性特征,從而獲得基于規(guī)則生長的分形物流網(wǎng)絡(luò)。使用計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn),研究基于規(guī)則生長的分形物流網(wǎng)絡(luò)在演化過程中面對隨機(jī)失效和攻擊失效時(shí)的拓?fù)鋸椥詣?dòng)態(tài)變化規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)隨著物流網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增大,面對節(jié)點(diǎn)隨機(jī)失效時(shí),基于規(guī)則生長的分形物流網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋸椥灾饾u增強(qiáng);面對區(qū)域隨機(jī)失效時(shí),基于規(guī)則生長的分形物流網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋸椥员３址�(wěn)定;面對攻擊失效時(shí),基于規(guī)則生長的分形物流網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋸椥员３址�(wěn)定。(4)當(dāng)物流網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生新增物流節(jié)點(diǎn)時(shí),按照物流網(wǎng)絡(luò)中已存物流節(jié)點(diǎn)的度選擇新增物流節(jié)點(diǎn)的“吸引子節(jié)點(diǎn)”,基于不同的“備用物流節(jié)點(diǎn)選擇規(guī)則”增加物流網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)冗余,分別獲得基于DLA隨機(jī)生長的分形物流網(wǎng)絡(luò)、平穩(wěn)隨機(jī)生長的分形物流網(wǎng)絡(luò)和非平穩(wěn)隨機(jī)生長的分形物流網(wǎng)絡(luò)。使用計(jì)算機(jī)仿真試驗(yàn),研究基于隨機(jī)生長的分形物流網(wǎng)絡(luò)在演化過程中面對隨機(jī)失效和攻擊失效時(shí)的拓?fù)鋸椥詣?dòng)態(tài)變化規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)隨著物流網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增長,面對節(jié)點(diǎn)隨機(jī)失效時(shí),基于DLA隨機(jī)生長的分形物流網(wǎng)絡(luò)和平穩(wěn)隨機(jī)生長的分形物流網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋸椥灾饾u降低,非平穩(wěn)隨機(jī)生長的分形物流網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋸椥员３址�(wěn)定;面對區(qū)域隨機(jī)失效時(shí),基于DLA隨機(jī)生長的分形物流網(wǎng)絡(luò)和平穩(wěn)隨機(jī)生長的分形物流網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋸椥员３址�(wěn)定,非平穩(wěn)隨機(jī)生長的分形物流網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋸椥灾饾u增強(qiáng);面對攻擊失效時(shí),基于DLA隨機(jī)生長的分形物流網(wǎng)絡(luò)、平穩(wěn)隨機(jī)生長的分形物流網(wǎng)絡(luò)和非平穩(wěn)隨機(jī)生長的分形物流網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋸椥远急３址�(wěn)定。(5)構(gòu)建基于分形的物流網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋸椥詢?yōu)化模型,對現(xiàn)實(shí)航空物流網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。研究發(fā)現(xiàn),無論是面對隨機(jī)失效情況時(shí),還是面對攻擊失效情況時(shí),經(jīng)過分形優(yōu)化的物流網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的容錯(cuò)性都得到了提升。本文基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論和分形方法,在研究分形物流網(wǎng)絡(luò)生成機(jī)理的基礎(chǔ)上,構(gòu)建分形物流網(wǎng)絡(luò)規(guī)則生長模型和分形物流網(wǎng)絡(luò)隨機(jī)生長模型,并從靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩個(gè)角度分析了分形物流網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋸椥?結(jié)論對研究現(xiàn)代物流網(wǎng)絡(luò)運(yùn)作的穩(wěn)定性和物流網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化具有指導(dǎo)意義。
【學(xué)位單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：F252
【部分圖文】：
恢復(fù)（Recover）四個(gè)步驟以應(yīng)對外部沖擊給網(wǎng)絡(luò)造成的影響和沖擊，第二個(gè)階段通過診斷（Diagnose）和改善（Refine）對網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)對外部沖擊和恢復(fù)的過程的不足予以改善（圖1-1）[11, 12]。圖1-1 網(wǎng)絡(luò)彈性策略圖 （來源Sterbenz 2011）歐陽敏等人使用“彈性三階段分析方法”對城市基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)的彈性進(jìn)行分析，他們認(rèn)為基礎(chǔ)設(shè)施彈性的分析主要分為三個(gè)階段——災(zāi)害預(yù)防階段（Disaster Prevention）、沖擊擴(kuò)散階段（Damage Propagation）、評估和恢復(fù)階段
5（Assessment and Recovery）（圖1-2）。災(zāi)害預(yù)防階段是從系統(tǒng)的正常運(yùn)行一直到災(zāi)害發(fā)生的初始階段，這一階段主要強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)持續(xù)防止故障發(fā)生的能力與故障發(fā)生時(shí)降低系統(tǒng)損害的能力；沖擊擴(kuò)散階段是初始損壞之后的破壞傳播階段，這一階段主要突出系統(tǒng)吸收損害沖擊的能力以及后續(xù)損失最小化的能力；評估和恢復(fù)階段是外部沖擊結(jié)束之后系統(tǒng)的恢復(fù)階段，這一階段主要體現(xiàn)系統(tǒng)迅速有效的恢復(fù)能力[13]。圖1-2 系統(tǒng)彈性階段分析圖 （來源Ouyang Min 2012）Rosenkrantz 等人使用拓?fù)鋵W(xué)中的連通性指標(biāo)來度量物流網(wǎng)絡(luò)的彈性，這種方法使用物流網(wǎng)絡(luò)的連通性和容錯(cuò)度來度量物流網(wǎng)絡(luò)的彈性[14]。Najjar 等人使用網(wǎng)絡(luò)不連通的概率來表示網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)度的概率測度[15]。Liu 等人使用網(wǎng)絡(luò)的通信量來度量網(wǎng)絡(luò)彈性[16]。Albert 等人對隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)和無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)在面對隨機(jī)失效和攻擊失效時(shí)的連通性和容錯(cuò)度進(jìn)行研究用以測度網(wǎng)絡(luò)的彈性[17]。Crucitti 等人使用網(wǎng)絡(luò)功效對無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)的容錯(cuò)性進(jìn)行分析，研究發(fā)現(xiàn)“網(wǎng)絡(luò)全局功效”比“網(wǎng)絡(luò)特征路徑長度”更適合于衡量外部沖擊對網(wǎng)絡(luò)的影響[19]。以上的物流網(wǎng)絡(luò)彈性的測度體系繼承了網(wǎng)絡(luò)可靠性研究的度量標(biāo)準(zhǔn)，為物流網(wǎng)絡(luò)彈性的測度開辟了新的道路。然而該評價(jià)體系使用恢復(fù)的期望值作為規(guī)劃的目標(biāo)函數(shù)，沒有考慮到在網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)過程中節(jié)點(diǎn)恢復(fù)與線路恢復(fù)的差異。Henry 等人基于時(shí)間函數(shù)設(shè)計(jì)了一套通用的系統(tǒng)彈性測度指標(biāo)和量化方法用以衡量系統(tǒng)的彈性。整個(gè)方法以時(shí)間為標(biāo)度分為四個(gè)階段
本文將物流網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋸椥缘淖兓^程分為三個(gè)階段進(jìn)行，即受到外部沖擊之前階段、受到外部沖擊階段和恢復(fù)階段（圖 2-1）。在受到外部沖擊之前階段，物流網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)保持在一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，其結(jié)構(gòu)和功能都保持完整狀態(tài)。外部沖擊階段可以分為兩個(gè)過程，即物流網(wǎng)絡(luò)受到外部沖擊過程和物流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在受到外部沖擊下達(dá)到另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的過程。當(dāng)物流網(wǎng)絡(luò)受到外部沖擊時(shí)，由于物流網(wǎng)絡(luò)中各種失效事件的發(fā)生，物流網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷，其所提供的物流功能出現(xiàn)下降，在這個(gè)過程中，由于物流網(wǎng)絡(luò)具備冗余結(jié)構(gòu)，且網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有適應(yīng)性，物流網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)保持在一個(gè)可以接受的范圍之內(nèi)，這一過程表現(xiàn)了物流網(wǎng)絡(luò)抵御外部沖擊和吸收外部沖擊能量的能力，體現(xiàn)了物流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的容錯(cuò)能力和適應(yīng)能力。在物流網(wǎng)絡(luò)吸收外部沖擊能量時(shí)，物流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)本身會(huì)達(dá)到一個(gè)相對穩(wěn)定的狀態(tài)，在外部沖擊消失之前，物流網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和功能會(huì)保持在這個(gè)狀態(tài)。在恢復(fù)階段，隨著自然災(zāi)害和攻擊行為的結(jié)束，物流網(wǎng)絡(luò)所遭受的外部沖擊消失了，物流網(wǎng)絡(luò)中某些失效要素開始恢復(fù)運(yùn)作，物流網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和功能也隨之恢復(fù)，但是，物流網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和功能是否可以恢復(fù)到遭受外部沖擊之前的狀態(tài)是由網(wǎng)絡(luò)中失效要素的恢復(fù)情況所決定。 【參考文獻(xiàn)】
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1 郭虹;蘭巨龍;劉洛琨;;考慮節(jié)點(diǎn)重要度的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)抗毀性測度研究[J];小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng);2010年06期
2 吳依偉;趙林度;;應(yīng)急物流網(wǎng)絡(luò)彈性初探[J];價(jià)值工程;2008年04期
3 李鶴;張平宇;程葉青;;脆弱性的概念及其評價(jià)方法[J];地理科學(xué)進(jìn)展;2008年02期
4 余小川;季建華;;物流系統(tǒng)的可靠度及其優(yōu)化研究[J];管理工程學(xué)報(bào);2007年01期
5 譚躍進(jìn);吳俊;鄧宏鐘;;復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)重要度評估的節(jié)點(diǎn)收縮方法[J];系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐;2006年11期
6 鄭龍;羅鵬程;周經(jīng)倫;;網(wǎng)絡(luò)可靠性研究綜述[J];中國科技信息;2006年01期
7 吳俊,譚躍進(jìn);復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)抗毀性測度研究[J];系統(tǒng)工程學(xué)報(bào);2005年02期
8 楊波,陳忠,段文奇;基于個(gè)體選擇的小世界網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)演化[J];系統(tǒng)工程;2004年12期
本文編號：2815351
本文鏈接：http://sikaile.net/jingjifazhanlunwen/2815351.html
【學(xué)位單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：F252
【部分圖文】：
恢復(fù)（Recover）四個(gè)步驟以應(yīng)對外部沖擊給網(wǎng)絡(luò)造成的影響和沖擊，第二個(gè)階段通過診斷（Diagnose）和改善（Refine）對網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)對外部沖擊和恢復(fù)的過程的不足予以改善（圖1-1）[11, 12]。圖1-1 網(wǎng)絡(luò)彈性策略圖 （來源Sterbenz 2011）歐陽敏等人使用“彈性三階段分析方法”對城市基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)的彈性進(jìn)行分析，他們認(rèn)為基礎(chǔ)設(shè)施彈性的分析主要分為三個(gè)階段——災(zāi)害預(yù)防階段（Disaster Prevention）、沖擊擴(kuò)散階段（Damage Propagation）、評估和恢復(fù)階段
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本文將物流網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋸椥缘淖兓^程分為三個(gè)階段進(jìn)行，即受到外部沖擊之前階段、受到外部沖擊階段和恢復(fù)階段（圖 2-1）。在受到外部沖擊之前階段，物流網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)保持在一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，其結(jié)構(gòu)和功能都保持完整狀態(tài)。外部沖擊階段可以分為兩個(gè)過程，即物流網(wǎng)絡(luò)受到外部沖擊過程和物流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在受到外部沖擊下達(dá)到另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的過程。當(dāng)物流網(wǎng)絡(luò)受到外部沖擊時(shí)，由于物流網(wǎng)絡(luò)中各種失效事件的發(fā)生，物流網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷，其所提供的物流功能出現(xiàn)下降，在這個(gè)過程中，由于物流網(wǎng)絡(luò)具備冗余結(jié)構(gòu)，且網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有適應(yīng)性，物流網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)保持在一個(gè)可以接受的范圍之內(nèi)，這一過程表現(xiàn)了物流網(wǎng)絡(luò)抵御外部沖擊和吸收外部沖擊能量的能力，體現(xiàn)了物流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的容錯(cuò)能力和適應(yīng)能力。在物流網(wǎng)絡(luò)吸收外部沖擊能量時(shí)，物流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)本身會(huì)達(dá)到一個(gè)相對穩(wěn)定的狀態(tài)，在外部沖擊消失之前，物流網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和功能會(huì)保持在這個(gè)狀態(tài)。在恢復(fù)階段，隨著自然災(zāi)害和攻擊行為的結(jié)束，物流網(wǎng)絡(luò)所遭受的外部沖擊消失了，物流網(wǎng)絡(luò)中某些失效要素開始恢復(fù)運(yùn)作，物流網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和功能也隨之恢復(fù)，但是，物流網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和功能是否可以恢復(fù)到遭受外部沖擊之前的狀態(tài)是由網(wǎng)絡(luò)中失效要素的恢復(fù)情況所決定。
【參考文獻(xiàn)】
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4 余小川;季建華;;物流系統(tǒng)的可靠度及其優(yōu)化研究[J];管理工程學(xué)報(bào);2007年01期
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8 楊波,陳忠,段文奇;基于個(gè)體選擇的小世界網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)演化[J];系統(tǒng)工程;2004年12期
本文編號：2815351
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