【技术实现步骤摘要】
一种基于图网络的可持续供应链设计方法
[0001]本专利技术涉及供应链网络设计
，具体涉及一种基于图网络的可持续供应链设计方法。
技术介绍
[0002]制造业供应链是将供应商、制造商、分销商、直到最终客户连接成一个整体的功能网链结构，是围绕核心企业，从原材料的选购，制成生产到分销出去的全部过程。可持续供应链设计更多考虑到环境因素、社会因素，确保最终得到高效全面的技术方案，因此设计一个可持续供应链网络需要考虑到各层次参与者的数量、选址、以及各个节点间的物流计划，同时也考虑相应的环境因素、社会因素，目前缺乏该种供应链的有效设计方法，来解决供应链由于限制因素多出现的求解时间长、求解结果与实际偏差大的问题。
技术实现思路
[0003]针对现有技术的不足，本专利技术提出一种基于图网络的可持续供应链设计方法，包括：
[0004]步骤1：建立基于供应商、制造商、分销商的可持续供应链数学模型；
[0005]步骤2：根据可持续供应链数学模型设计无向无环连通图结构；
[0006]步骤3：对可持续供应...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于图网络的可持续供应链设计方法，其特征在于，包括：步骤1：建立基于供应商、制造商、分销商的可持续供应链数学模型；步骤2：根据可持续供应链数学模型设计无向无环连通图结构；步骤3：对可持续供应链中的选址、生产安排和物流规划进行优化求解。2.根据权利要求1所述的一种基于图网络的可持续供应链设计方法，其特征在于，所述步骤2包括：步骤2.1：以点Top作为无向无环连通图的顶点，长度设置为h，除顶点外的其余节点可分为nl个互不相交的有限集PU1,PU2,...,PU
l
,
…
,PU
nl
，其中l＝1,2,
…
,nl，子图中的每个集合定义为PU
l
＝{U
l
,{W
lk
}，{X
lj
}，{Y
li
}}，其中U
l
表示当前子图PU
l
的顶点客户，{W
lk
}表示子图PU
l
中分销商层的节点集，{X
lj
}表示子图PU
l
中制造商层的节点集并且存在有相同节点，{Y
li
}表示子图PU
l
中供应商层的节点集并且存在相同节点，其中子图PU
l
的顶点为U
l
，其余节点均属于节点集{W
lk
}；步骤2.2：构建元素个数N_W
lk
个互不相交的子集PUW
lk
＝{W
k
，{X
kj
}，{Y
kl
}}，其中{X
kj
}表示子图PUW
lk
中制造商层的节点集，{Y
kl
}表示子图PUW
lk
中供应商层的节点集合且存在相同节点，其中子图PUW
lk
的顶点为W
k
，其余节点均属于节点集{X
kj
}；步骤2.3：构建元素个数N_X
kj
个互不相交的子集PUWX
lkj
＝{X
j
，{Y
ji
}}，其中{Y
ji
}表示子图PUWX
lkj
中供应商层的节点集，其中子图PUWX
lkj
的顶点为X
j
，其余节点均属于节点集{Y
ji
}；步骤2.4：构建元素个数N_Y
ji
个互不相交的子集PUWXY
lkji
＝{Y
i
}，其中子图PUWXY
lkji
的顶点为Y
i
，每个无向无环子图的相邻节点r
x
、r
y
之间连接的权重设置为Q
xy
，连接起每个无向无环子图的相邻节点后得到无向无环连通图P，其中Q
xy
表示两个节点r
x
、r
y
间的物流数量。3.根据权利要求1所述的一种基于图网络的可持续供应链设计方法，其特征在于，所述步骤3包括：步骤3.1：构建无向无环连通图的初始解图集，初始解图集中a％数量的图集利用比例选择法生成，c％数量的图集利用随机取点法生成，其中a％+c％＝100％；步骤3.2：对初始解图集中的每个无向无环连通图进行扫描交叉重组操作，依据每层生成的随机数与该层的扫描交叉重组概率进行比较，判断是否再次执行扫描交叉重组操作；步骤3.3：交叉重组操作后，如果被交换后的节点能提供给父节点的供货量小于父节点的需求量，则说明供不应求，需要对无向无环连通图进行再次调整，包括如下步骤：步骤3.3.1：选择第二层中的一个节点U
l
构造调整子图nP＝{U
l
,{W
lk
}，{X
lj
}，{Y
li
}}；步骤3.3.2：根据父代DP2在第二层中候选节点生成的随机数ps与设定阈值pt的比较，判断调整方式如下：如果ps＜pt，则调整后的子代表示为如果ps＜pt，则调整后的子代表示为式中，SP1'、SP2'表示节点SP1、SP2调整后对应的子代；如果ps≥pt，则调整后的子代表示为
步骤3.3.3：选择第三层中的一个节点W
k
构造调整子图nP＝{W
k
，{X
kj
}，{Y
ki
}}；如果ps＜pt，则调整后的子代表示为如果ps＜pt，则调整后的子代表示为如果ps≥pt，则调整后的子代表示为如果ps≥pt，则调整后的子代表示为步骤3.3.4：调整后采用迭代法对无向无环连通图进行再分配调整供求关系；步骤3.4：采用节点随机替换防止种群过于单一和过早收敛，利用生成的随机数与节点随机替换概率比较，来确定是否执行替换操作，具体步骤如下：步骤3.4.1：从第二层开始依次选择每层中节点r
x
替换为r
x'
，从父代DP
n
中生成子代SP
j
；步骤3.4.2：替换第二层时，在该层选择一个节点W
k
作为替换点，把DP
n
中的PUW
lk
＝{W
k
，{X
kj
}，{Y
ki
}}替换成PUW
lk'
＝{W
k'
，{X
kj
}，{Y
ki
}}，生成步骤3.4.3：当置换层为第三层，在此层选择一个节点X
j
作为替换点，将DP
n
中PUWX
lkj
＝{X
j
{Y
ji
}}替换为PUWX
lkj'
＝{X
j'
{Y
ji
}}，生成步骤3.4.4：当替换层为第四层，在此层选择一个节点Y
i
作为替换点，将DP
n
中PUWXY
lkji
＝{Y
i
}替换为PUWXY
lkji'
＝{Y
i'
}，生成步骤3.5：随机节点替换之后，如果被替换的节点r
x'
对父亲节点r
y
的供货量为Q
x'y
<Q
y
，其中Q
y
为父亲节点r
y
的需求量，表示此时供不应求，需要通过SP
j
'＝SP
j
+nP对无向无环连通图进行调整，包括如下步骤：步骤3.5.1：替换第二层时，在该层中选择一个节点W
k
，构造调整子图nP＝{W
k
，{X
kj
}，{Y
ki
}}，调整后的子代步骤3.5.2：替换第三层时，在该层中选择一个节点X
j
，构造调整子图nP＝{X
j
{Y
ji
}}，调整后的子代步骤3.5.3：替换第四层时，在该层中选择一个节点Y
i
，构造调整子图nP＝{Y
i
}，调整后的子代步骤3.6：构建无向无环连通图中的动态调整机制，根据差异度大小调整扫描交叉重组、节点随机替换的概率。4.根据权利要求1所述的一种基于图网络的可持续供应链设计方法，其特征在于，所述步骤3.1包括：步骤3.1.1：利用比例选择法生成a％的初始解图集，包括：S1：建立每层候选节点r被选中的概率p
r
为：
式中，N表示每层潜在节点总数，F
r
表示每层候选节点的适应度；其中，供应商层中候选供应商节点的适应度表示为q
ij
，式中，M表示产品类型集合，I表示供应商集合，J表示制造商集合，D
ij
表示把生产所需原材料由供应商i运输到制造商j的距离，TCS
ijm
表示单位原材料m由供应商i运输到制造商j单位距离的花销，PCS
im
表示供应商i购买产品m所需原材料的花销，TCE
ijm
表示单位产品m从供应商i运输至制造商j单位距离碳排放量；制造商层中候选制造商节点的适应度表示为q
jk
；式中，I表示供应商集合，i表示供应商编号，i∈I，J表示制造商集合，j表示制造商编号，j∈J，E表示能源类型集合，e表示能源类型编号，e∈E，K表示分销商集合，k表示分销商编号，k∈K，L表示客户集合，l表示客户编号，l∈L，M表示产品类型集合，m表示产品类型编号，m∈M，MCS
jem
表示制造商j依靠能源e生产产品m的花销，CCS
je
表示制造商j投资建厂费用，C
je
表示制造商j是否建厂，C
je
的取值为1或0，1代表是，0代表否，OCS
je
表示制造商j的运转花销，INT
je
表示制造商j的初始是关停状态还是建厂状态，SDCS
je
表示制造商j的关停花销，SD
je
表示制造商j是否关停，SD
je
的取值为1或0，1代表是，0代表否，MCE
jem
表示制造商j依靠能源e生产产品m产生的碳排放量，MGE
jem
表示制造商j依靠能源e生产产品m产生的废气排放，MH
jem
表示制造商j依靠能源e生产单位产品m产生的热排放，MN
jm
表示制造商j生产单位产品m产生的噪声排放，D
jk
表示把产品m由制造商j运输到分销商k的距离，TCS
jkm
表示单位产品m从制造商j运输到分销商k单位距离的花销，TCE
jkm
表示单位产品m从制造商...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭羽含，刘雨希，孙宁，于俊宇，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：
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