應(yīng)急物流交通網(wǎng)絡(luò)魯棒性研究

武可心

摘 要：本文對當(dāng)前應(yīng)急物流網(wǎng)絡(luò)內(nèi)涵及其魯棒性進(jìn)行了研究，建立了相應(yīng)的應(yīng)急物流網(wǎng)絡(luò)魯棒性模型，并對其進(jìn)行仿真和結(jié)果分析，針對提出的應(yīng)急物流網(wǎng)絡(luò)魯棒性模型提出了改進(jìn)優(yōu)化策略，以期為我國應(yīng)急物流體系的構(gòu)建和運(yùn)行提供一定借鑒。

關(guān)鍵詞：應(yīng)急物流;魯棒性;模型建立

中圖分類號(hào)：F259.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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

應(yīng)急物流網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)國家或地區(qū)應(yīng)急物流體系最為重要的組成部分。其在突發(fā)事件到來時(shí)超強(qiáng)的自恢復(fù)、自組織能力（超強(qiáng)的魯棒性），直接決定一個(gè)國家或地區(qū)抵御風(fēng)險(xiǎn)的能力。

1 應(yīng)急物流網(wǎng)絡(luò)魯棒性內(nèi)涵

1.1 應(yīng)急物流網(wǎng)絡(luò)概述

現(xiàn)如今，我國學(xué)者尚未對物流網(wǎng)絡(luò)形成一個(gè)明確的定義，比較通用的解釋是：“物流網(wǎng)絡(luò)是指物流過程中相互聯(lián)系的設(shè)施和組織的集合。”這個(gè)解釋并未過多地闡述應(yīng)急物流網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)涵。我國知名學(xué)者繆立新教授指出：“物流網(wǎng)絡(luò)是指實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各項(xiàng)功能要素之間所形成的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系。”在對應(yīng)急物流網(wǎng)絡(luò)內(nèi)涵和延伸意義的研究上，國外的學(xué)者更加注重用微觀的角度來看待問題，他們認(rèn)為物流網(wǎng)絡(luò)本身是一系列部件的有機(jī)組合和聯(lián)動(dòng)協(xié)作，其本質(zhì)是將物品原料從產(chǎn)地到需求方的傳遞過程，這些網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)可能是政府機(jī)關(guān)、指揮中心、倉庫以及運(yùn)輸站等。

1.2 應(yīng)急物流網(wǎng)絡(luò)中的魯棒性

目前，在應(yīng)急物流網(wǎng)絡(luò)研究領(lǐng)域比較公認(rèn)的定義為：魯棒性是一個(gè)物流網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)即使面臨內(nèi)部結(jié)構(gòu)或外部環(huán)境的改變時(shí)也能夠維持其功能的能力[1]。對于應(yīng)急物流網(wǎng)絡(luò)魯棒性的更深層次的理解為，在其系統(tǒng)本身限度范圍內(nèi)，遇到突發(fā)性外力作用下發(fā)生中斷風(fēng)險(xiǎn)之后能迅速恢復(fù)到正常功能的能力。

2 應(yīng)急物流網(wǎng)絡(luò)魯棒模型的構(gòu)建

2.1 相關(guān)模型參數(shù)研究

2.1.1 架構(gòu)的魯棒性參數(shù)。應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)關(guān)系可抽象為一個(gè)有向圖，整體構(gòu)造成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。對于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來說，架構(gòu)的魯棒性可轉(zhuǎn)換為在遭受隨機(jī)性、不確定事件時(shí)應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖中最大連通子圖的大小，因?yàn)樽畲筮B通子圖的大小直接決定在遭受突發(fā)事件時(shí)原應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)中仍然能連通的節(jié)點(diǎn)數(shù)量。用字母M代表最大連通子圖，M越大，結(jié)構(gòu)中連通節(jié)點(diǎn)越多，穩(wěn)定性越強(qiáng);相反，M越小，架構(gòu)中連通節(jié)點(diǎn)越少，穩(wěn)定性越差[2]。

2.1.2 性能的魯棒性參數(shù)。通過分析決定架構(gòu)魯棒性參數(shù)中最大連通子圖，可知，在性能參數(shù)上本質(zhì)是各個(gè)連通節(jié)點(diǎn)的平均最短路徑（本文用D表示）。對于一個(gè)最大連通子圖而言，其內(nèi)部連通節(jié)點(diǎn)之間的平均最短路徑能直接反映整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能。在應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)性能魯棒性中，最大連通子圖的平均最短路徑越短，表明子圖內(nèi)可達(dá)節(jié)點(diǎn)的傳輸速率越快;反之，平均最短路徑越長，表示子圖內(nèi)可達(dá)節(jié)點(diǎn)傳輸速率越慢。為此，可用平均最短路徑衡量一個(gè)應(yīng)急物流網(wǎng)路中性能的好壞。

2.2 模型的構(gòu)建

基于前文對決定應(yīng)急物流網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和性能魯棒性的研究，下面對模型的構(gòu)建進(jìn)行論述。前文中對應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)做過論述，實(shí)際中這些節(jié)點(diǎn)可能是指揮中心、救災(zāi)供應(yīng)站、物流倉庫以及轉(zhuǎn)運(yùn)站等。將這些節(jié)點(diǎn)都抽象為一系列X1，X2，X3，X4… XN節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)相互連接形成一個(gè)物流網(wǎng)絡(luò)。①在一個(gè)救災(zāi)供應(yīng)節(jié)點(diǎn)a進(jìn)入應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)時(shí)，需要與之前的m個(gè)節(jié)點(diǎn)（1<m<n）發(fā)生連邊的概率為p，與此同時(shí)其與剩余節(jié)點(diǎn)連邊的概率為1-p;②一個(gè)救災(zāi)儲(chǔ)備節(jié)點(diǎn)b進(jìn)入應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)與情況①一樣;③一個(gè)資源需求節(jié)點(diǎn)加入應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)內(nèi)也是如此。

2.3 隨機(jī)抗干擾處理

在隨機(jī)抗干擾處理時(shí)，設(shè)定前提為應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的連邊概率為①②③情況所述，在某個(gè)節(jié)點(diǎn)受到突發(fā)事件干擾后消失的節(jié)點(diǎn)為去點(diǎn)。本文在處理隨機(jī)干擾時(shí)，先對每個(gè)節(jié)點(diǎn)賦予一個(gè)隨機(jī)的概率值pi，采取的措施如下：①對每個(gè)節(jié)點(diǎn)的度進(jìn)行從小到大排列，取到某度值之前的節(jié)點(diǎn)概率為Pm，剩余節(jié)點(diǎn)概率值為Pn;②對受干擾后，應(yīng)急物流網(wǎng)絡(luò)的平均最短路徑進(jìn)行由小到大排序，按照類似取①中度的概率一樣，截取某數(shù)值前后的最短路徑概率;③上述兩種情況在取得某值前后的概率時(shí)，要保證前面節(jié)點(diǎn)概率中的最小值大于后面節(jié)點(diǎn)概率中的最大值[3]。

3 模型的求解及結(jié)果分析

3.1 仿真步驟

在仿真過程中，要綜合考慮應(yīng)急物流網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的溝通順暢程度。本模型設(shè)計(jì)采用取整個(gè)應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)度值最大或平均最短路徑最小的節(jié)點(diǎn)為整個(gè)應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)的核心節(jié)點(diǎn)，在該節(jié)點(diǎn)的周圍打造一個(gè)小于應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)總結(jié)點(diǎn)n的應(yīng)急物流網(wǎng)絡(luò)，模型的仿真步驟如下。①初始化應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建相應(yīng)節(jié)點(diǎn)以及節(jié)點(diǎn)概率。②對于新增或是減少的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行類型判定。③根據(jù)節(jié)點(diǎn)度分布情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。④結(jié)合隨機(jī)抗干擾處理方法去除應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)中受隨機(jī)干擾的節(jié)點(diǎn)。⑤對結(jié)構(gòu)魯棒性和性能魯棒性進(jìn)行分析。⑥繪制生成相應(yīng)圖表。

3.2 仿真結(jié)果分析

在通過計(jì)算機(jī)按照上述算法模擬時(shí)，如果應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中去點(diǎn)的比例相對于整個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)逐步增加，那么整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中有效的節(jié)點(diǎn)逐步減少，表明應(yīng)急物流網(wǎng)絡(luò)在遭受突發(fā)事件時(shí)，整體結(jié)構(gòu)的魯棒性減弱;相反，如果在遭受突發(fā)事件時(shí)，除去隨機(jī)干擾因素存在，有效節(jié)點(diǎn)數(shù)目沒有明顯減少則表明魯棒性強(qiáng)。

對于性能魯棒性來說，在應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)體系遭受突發(fā)事件時(shí)，去點(diǎn)的比例應(yīng)呈波動(dòng)變化。一個(gè)性能魯棒性高的應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)體系，在遭受突發(fā)事件的前期，整個(gè)應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)聯(lián)通節(jié)點(diǎn)的傳輸效率會(huì)出現(xiàn)暫時(shí)性的減弱，各個(gè)救災(zāi)物資供應(yīng)站出現(xiàn)短暫的傳輸效率低下。但是，由于性能魯棒性強(qiáng)，自恢復(fù)、自組織能力強(qiáng)，整個(gè)性能和傳輸效率通過圖表看呈現(xiàn)上升趨勢，然后逐漸趨于平穩(wěn)[4]。

4 應(yīng)急物流網(wǎng)絡(luò)魯棒性模型的實(shí)際應(yīng)用及優(yōu)化方法

4.1 應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)化

系統(tǒng)化的結(jié)構(gòu)要求在設(shè)計(jì)應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)支出時(shí)要考慮到災(zāi)備問題，要設(shè)計(jì)層次化、統(tǒng)一化、高依賴性以及高效的應(yīng)急聯(lián)動(dòng)體系。最大程度地提升災(zāi)難發(fā)生時(shí)的應(yīng)急處置效率，縮短應(yīng)急處置時(shí)間。

4.2 挖掘現(xiàn)有資源可利用性

在優(yōu)化應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)魯棒性模型時(shí)，不要盲目擴(kuò)建新的節(jié)點(diǎn)或資源，節(jié)點(diǎn)的擴(kuò)張意味著風(fēng)險(xiǎn)的提升，要充分利用現(xiàn)有資源，挖掘現(xiàn)有資源的可利用性。重新整合節(jié)點(diǎn)，構(gòu)建高效的連接構(gòu)建模式，完善應(yīng)急物流網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)功能，提高魯棒性。

4.3 注重逆向網(wǎng)絡(luò)機(jī)制的構(gòu)建

逆向網(wǎng)絡(luò)機(jī)制是在災(zāi)難或突發(fā)事件發(fā)生時(shí)，救災(zāi)物資不僅第一時(shí)間要運(yùn)送到受災(zāi)地點(diǎn)，對于受災(zāi)地點(diǎn)內(nèi)已破壞的物品也要及時(shí)運(yùn)送出去，形成雙向的流動(dòng)機(jī)制，以便保證整個(gè)災(zāi)區(qū)系統(tǒng)的正常。因此，對于應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)模型中逆向網(wǎng)絡(luò)機(jī)制的構(gòu)建十分重要，這也是提升整個(gè)災(zāi)難處置的有效方式。

5 結(jié)論

本文提出的一種應(yīng)急物流網(wǎng)絡(luò)魯棒性模型是為了解決實(shí)際問題。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)急物流網(wǎng)絡(luò)在遭受突發(fā)事件時(shí)，對于魯棒性的研究有助于應(yīng)急物流網(wǎng)絡(luò)按照原先計(jì)劃進(jìn)行工作，保證網(wǎng)路內(nèi)連通節(jié)點(diǎn)和應(yīng)急物資的有序流動(dòng)，提升整個(gè)應(yīng)急物流網(wǎng)絡(luò)的有效性、靈活性和可持續(xù)性。

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