来源：博士论文

摘要

供应链：耗散结构的复杂巨系统——复杂属性导致供应链在运行和发展过程中具有不稳定性。
遭受内外干扰而引发系统崩溃的性质——供应链脆性
本文的主要研究内容
1）供应链脆性理论研究系统框架构建：内容体系、技术体系、理论体系。
2）不确定性供应链多目标多周期混合整数规划配流模型与算法研究
3）不确定性供应脆性激发模型与仿真算法研究
4）不缺确定供应链脆性传播模型与仿真算法研究
5）不确定性供应链脆性演化模型与仿真算法研究
6）不确定性需求不确定性脆性干扰情景下多目标多周期供应链脆性管控模型研究

1 绪论

1.1研究背景及问题提出

1.1.1研究背景

经济全球化：外包模式、供应链集成、精益和敏捷供应链、供应链信息化
不确定性环境：分为三类
供应链终端于崩溃事件案例

1.1.2问题提出

供应链发生中断和崩溃事件，是由于系统遭受内外部因素攻击，导致供应链发生局部节点、链路崩溃或网络崩溃。复杂系统脆性理论思想的本质正是研究一个局部因素如何引起全局崩溃的问题。
因此，本文以供应链中断和网络崩溃事件为研究对象，将复杂系统脆性理论引入其中，对事件内在机理做出诠释。本文认为，供应链发生中断和崩溃的内在机理是供应链系统具有脆性属性。
本文提出以供应链复杂系统脆性传播机理和管控策略作为选题研究，从复杂系统脆性视角对供应链中断与系统崩溃事件的内在机理问题做出定量与定性阐释。

1.2国内外研究综述

1.2.1复杂系统脆性理论研究综述

复杂系统脆性理论研究综述

思路：文献检索<说明研究主题的新颖性>—复杂系统脆性理论提出与发展—脆弱性理论发展—进而作者提出两个概念之间的关系。
在 web of science 数据库中，以“brittleness”作为标题搜索词，“complex system”作为主题词进行文献检索。
以“复杂系统脆性”作为主题检索词在知网进行跨库检索，文献发表时间为 1979 年至今，共检索到 244 篇文献。
系统脆弱性与脆性的关系是: 脆弱性是脆性研究的一部分，它隶属于系统脆性。因此，复杂系统脆弱性研究本质是对脆性源的研究。

1.2.2供应链脆性及相近理论研究综述

供应链脆性研究：通过文献检索，说明全新研究领域
供应链脆弱性研究：分为供应链安全与供应链风险研究、供应链终端研究、相继故障研究
除了脆性和脆弱性角度，对供应链中断和崩溃问题的研究，以往研究更多集中于供应链安全与风险、供应链中断和相继故障等视角。
1）供应链安全与供应链风险研究

2）供应链中断研究
3）相继故障研究

1.2.3 供应链脆性管控相关理论研究综述

1）供应链脆弱性管控研究：供应链脆弱性管控的目标——供应链在突发事件冲击下，仍能保持持续运转，关键业务正常进行。
2）供应链可靠性研究：从增强供应链可靠性角度探究脆性预防机制，如何控制突发事件在多级供应链网络中传播等问题，这也是供应链脆性管控研究要解决的问题。
3）供应链风险管控研究：国内外关于供应链风险管控问题的研究主要集中在供应链风险识别和评估、风险规避、风险控制等方面。
4）供应链应急管理研究：应急即关键资源活动处于严重偏离计划状态时，需要对此活动状态进行修正。供应链应急管理针对事后，这方面的研究主要从需求、生产、供应三方面进行分类。
5）供应链健壮性和鲁棒性研究：研究如何增强供应链健壮性，也是探究如何避免供应链脆性被激发的一种思路。
6）供应链弹性研究：对弹性的定义主要突出“恢复改变”，较具代表性的有两种:一种将弹性定义为系统均衡改变之前对扰动的吸收程度[155];另一种定义是系统达到稳态均衡的能力，它强调系统达到均衡状态的速度。
7）供应链柔性研究：面对环境变化，供应链具有相对稳定并持续运转的能力，它是供应链适应不确定性变化的能力。

1.2.4研究述评

（1）目前研究缺乏来自复杂系统脆性视角的供应链安全问题研究。
（2）已有的供应链脆性研究缺乏系统性研究架构和研究技术体系
（3）当前研究缺乏对供应链脆性管控主题的研究
（4）复杂系统脆性理论对供应链脆性系统性研究提供了理论支持。

1.3 研究思路与研究内容

1.3.1研究思路

构建了不确定性需求情景下多目标多周期供应链网络配流模型和不确定性干扰情景下供应链脆性超网络配流模型（既为系统研究供应链脆性提供背景网络，也提供了包含链路流、节点流和链路权值等在内的研究数据）
从微观主体层面和宏观结构层面对供应链节点脆性激发、脆性传播、脆性演化的规律进行定量研究。
将供应链企业节点脆性源崩溃，以及其它节点脆性激发行为视为供应链复杂系统的微观主体行为，建立了脆性源求解模型和供应链脆性激发模型
宏观结构层面，建立了脆性依托供应链网络传播的元胞自动机模型、脆性演化适应性 Agent 图模型
构建了供应链脆性管控模型，并进行实证分析。

1.3.2论文框架和研究内容

1.4研究意义

1）理论意义
（1）为解决供应链中断与崩溃提供了新的理论视角
（2）构建了供应链复杂系统脆性研究的理论框架和方法体系
2）实践意义
（1）通过分析供应链脆性传播机理，提醒企业对处于“隐性”状态的脆性因子加以重视，追寻低成本和高效益的同时，兼顾反脆性能力
（2）本文构建的供应链脆性管控模型，为企业和政府预防和控制脆性事件、制定科学合理的供应链反脆性策略提供理论支持。

2 供应链脆性系统分析及理论研究框架构建

2.1供应链复杂网络系统分析

2.1.1供应链拓扑网络界定

供应链在空间结构上表现为由交织成网的各节点和关系构成的网络，是物料有向流动的载体，也对多种运行参数产生重大影响。
供应链拓扑网络由节点和边的集合构成，即G =(V,E)。节点数为N={V}，边数M={E};加权矩阵为{wij}，wij 表示边的权重(合作程度)，wij=0表示企业i和j之间不存在合作关系。
供应链网络界定为由“基础设施形成的物理网络”，及由物流、信息流和资金流形成的非物理网络(后文简称 “三流”) <本文界定>
选取物流为研究对象，下述给出供应链拓扑网络界定：
（1）供应链网络节点:是功能性空间集聚场所，集中了交易、通信、生产制造、库存管理、金融活动和人才调用等诸多功能；既是物料集散点，也是供应链发生交易关系的起点和终点。
（2）供应链网络链路:包含两层内容，一是节点间的交易关系，及基于交易关系的“三流”交互关系;二是由基础设施物理路径，主要包括公路、铁路、水路、航空和管道等物流通道，以及通信设施、金融设备等。本文选取实现物资流通的物流链路作为研究对象。
仅考虑拓扑结构和连通性，将网中流量视为常数而非网络状态函数的，称为纯网；不仅考虑拓扑结构，还考虑网络流特性的，称为流网。

2.1.2供应链网络复杂性与自适应性

供应链是一种典型的技术网络系统，也遵循社会经济往来的一般规律，是一种典型的复杂技术网络系统。主要体现为：
（1）供应链网络具有结构复杂性和主体行为复杂性
（2）自适应性：供应链主体面对外部环境具有自我调整、自我学习的自适应能力。
（3）择优选择性

2.2供应链脆性内涵

2.2.1供应链脆性概念

子系统Si受内外环境扰动发生崩溃，引致其它子系统发生崩溃，当系统S 中发生崩溃的子系统数目足够多时，系统S便会崩溃，将这种由单一子系统引致整个系统崩溃的特性叫做复杂系统脆性。——金鸿章
供应链脆性：供应链系统处于不确定性环境中，当节点或链路遭受内外干扰发生崩溃时，导致供需流链路断裂，节点无法出货或供货而崩溃，这种断裂和崩溃会传给新的节点和链路，当供应链网络中有足够多的节点和链路失效时，供应链系统崩溃。
数学描述：

2.2.2供应链网络脆性崩溃

2.2.3供应链脆性与其他复杂特性的关系

1）脆性与供应链脆弱性
脆弱性：Fragility(quality of being easily damaged or destroyed &lack of physical strength)和 Vulnerability(the state of being vulnerable or exposed & susceptibility to injury or attack)。
脆弱性即系统存在弱点或漏洞而使系统可能被威胁利用造成损害的性质。
脆性不等于脆弱性
脆性本质是系统具有崩溃的性质; 脆弱性本质是系统因存在缺陷而易损，它强调社会生产活动系统面向外界干扰的敏感性，结果不一定导致系统崩溃。
2）脆性与供应链风险
供应链风险：于不确定性环境及自身脆弱性和脆性属性，供应链运营发生偏离预期目标、甚至运行失败的可能性。
脆性属性是供应链风险发生的内在原因，系统崩溃性风险事件是供应链脆性被激发的标志。
3）脆性与供应链中断：供应链中断是指由于供应失败、运输失败、设备设施失败、物流失败、信息交流失败、需求失败等，导致企业节点间中止物流供需关系，造成链路断裂。
供应链发生大规模连锁中断事件是供应链脆性被激发的结果和表现。研究供应链脆性是从全局角度研究供应链中断问题。
4）脆性与供应链健壮性
供应链健壮性(Supply Chain Robustness)是指面临人为攻击或随机干扰时，供应链依旧按时完成任务的能力，通常由鲁棒性、弹性、响应性、自适应性等组成。
脆性激发是供应链健壮性面对子系统脆性事件时的集成反应。健壮性是供应链脆性管控的性能指标。

2.3供应链脆性系统构成

2.3.1供应链脆性环境

供应链脆性环境：脆性触发事件的集合，供应链脆性触发事件是可能导致供应链系统崩溃的事件统称，呈现复杂的关系，表现出难预测性、多变性等。突发事件、不确定性事件和风险事件等都属于脆性触发事件。
供应链脆性传播研究可以分为两个子课题：一是多起脆性触发事件互相关联引起的脆性传播问题；二是单一脆性事件在供应链中的传播和演化问题。前者与自然社会环境有很大关联，难以得到普适性模型和结论。后者与供应链结构特点有关，受其它因素影响较小，较易建立起普适性模型，本文选择以后者作为研究对象。

2.3.2 供应链脆性基元

2.3.3供应链脆性事件

失效分两种：一种是供应链子系统受冲击后仍保留功能，但影响供货量或购买量，称为部分失效；一种是子系统功能完全丧失，与之相关的链路不再发生供需流，这叫完全失效，也叫脆性崩溃。

2.4供应链系统脆性模型

（1）宏微观供应链脆性结果模型
（2）供应链脆性传播超网络模型：包含供应链脆性事件网络和供应链网络，反映了脆性传播超网络的两层涵义：脆性事件网络描述了供应链各脆性事件连锁反应的相继故障性；供应链网络是供应链系统的拓扑结构和抽象概念结构，影响着供应链脆性传播规律。<本文研究第二种>

2.5供应链脆性理论研究框架

3.不确定性供应链多目标多周期混合整数规划配流模型

3.1带有双层时间属性的供应链拓扑网络构建

节点
OD对
物料流构成
双层时间属性

3.2问题描述

本章旨在解决不确定性需求情景下供应链多周期物料流分配计划问题。通过建模求解，对供应商选择策略和订单分配策略、制造商生产策略和配送策略，以及分销商配货策略和库存策略等问题作出回答。
供应链运行总况
订单处理模式
制造商生产模式
分销模式
推拉结合点设定
生产-分销联动模式

3.3不确定需求供应链多目标多周期混合整数规划

模型旨在对对供应链资源调配与利用进行系统优化，达到不确定需求情景下多周期供应链各运作成本和服务水平之间的平衡

3.3.1参数设置

3.3.2建模假设

3.3.3模型建立

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3.4算法设计

提出了一种改进的混合遗传算法:采用整数加小数的混合编码方式，加入一种局部搜索算法，以扩大最优解寻找范围，防止出现局部最优解。

3.5算例分析

3.6灵敏度分析

3.6.1

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摘要