随着全球化程度加深,供应链网络涉及的企业越来越多,结构越来越复杂。当今市场的特点是动荡和不确定性,供应链网络中的节点企业为了在不确定的商业环境中获得竞争优势,必须通过创建弹性供应链,提高其鲁棒性来降低风险。以往对供应链网络研究多是针对网络的微观的具体行为;而对供应链风险研究也多是基于管理和博弈理论视角的定性研究,其研究方法和工具能力有限,不能系统地探索解决供应链网络风险的策略,且也不宜通过实际再现风险的方式研究供应链网络的风险控制。采用复杂网络建模理论可以揭示出整体宏观性质,模拟及研究供应链网络的动态演化过程,对供应链网络的优化设计和管理具有实用价值。随着我国长三角等区域一体化上升为国家发展战略,构建基于地理位置信息的局域世界理论的加权供应链网络更能有效地提升该地区节点企业间的供需服务水平,有利促进区域贸易。但蓬勃发展的供应链网络也伴随着一些内部与外部的风险问题,因此有必要对区域供应链网络风险进行识别和控制,这对区域供应链网络经济的良性发展具有重要的现实意义。借助计算机科学及复杂网络理论可以定量的分析供应链网络的稳定性、鲁棒性和风险传播的控制,可对供应链网络面临的脆弱性提出有效的解决方案。本文基于供应链网络具有的区域贸易优先特性,建立合理的局域世界模型对供应链进行动态演化,该模型可以提升网络的结构鲁棒性,从而指导供应链网络结构的优化设计。针对供应链网络对干扰或中断的脆弱性增加的现实,使用复杂网络分析和模拟攻击技术,发现网络中关键节点企业和重要供需关系,从而加以事先保护,以提高供应链网络的性能鲁棒性。对于有负荷能力的供应链网络企业节点,运用新的负载-容量模型和合理的负载均衡方案,可以使得网络遭受突发事件攻击后不至于发生连锁失效反应。对供应链网络风险传播进行的免疫策略研究,也可提高网络结构鲁棒性和控制风险的主要传播路径。本文给出的方法和策略将有助于决策者识别供应链网络的风险并确定风险传播的潜在路径,从而有效地控制供应链网络的风险及传播,提高供应链企业的利润。本文的主要研究工作如下:1.研究并优化复杂供应链网络在局域世界里的动态演化模型,使供应链网络更合理演化,企业间更易于合作。研究表明该模型能反映节点企业的动态生成、合作和消亡的实际演化过程,且供应链网络节点企业优先利用地域优势,加强区域内合作,可节约成本更能提高企业的效益,实现互利共赢。具体体现在:基于万有引力定律,应用位置值的大小和远近值定义节点企业间位置吸引力的规则,确定每个新加入节点的局域世界。采用节点强度与节点度共同决定新老节点的优先连接级别,以克服仅依赖节点度值优先连接的片面性,从而构建基于位置吸引力的复杂加权供应链网络局域世界的演化模型。2.研究复杂加权供应链网络在不同攻击策略下及不同网络结构下的静态鲁棒性,用以优化网络设计,提高网络抵御风险的能力。研究表明对于随机攻击,供应链节点企业要适当预留产能和冗余链路;对于蓄意的目标攻击,要构建核心供应商的产业联盟以进行风险防御。具体体现在:研究网络的多种不同攻击策略,在不同网络结构下,统计网络的网络传输效率等指标,以便分析网络的鲁棒性。对节点攻击策略而言,节点度攻击和混合攻击破坏性较大;对边攻击策略而言,双点介数攻击破坏性较大。同时证明改变网络的演化机制,改变网络结构,可提高网络的鲁棒性。这为在实际工作中保护网络中的少数重要节点和关键边,提高网络抗毁性提供一定的研究思路。3.研究复杂加权供应链网络面对级联失效故障的动态鲁棒性,如何提高网络的负载均衡能力及抗毁性。研究表明构建的复杂供应链网络级联失效模型合理定义了节点容量,对于突发事件可以及时对过载节点进行负载重分配,此外增加节点企业的冗余负载能力和修复能力可提高节点企业的弹性适应性,如拓展连锁零售商和多区域物流中心,为供应链网络的应急管理研究提供了理论指导。具体体现在:提出了一种新的能体现节点特征优势的级联失效模型,它是结合节点局部信息和全局信息的综合负载-容量模型。因考虑邻居节点信息对节点负载的影响,比单纯以度或以介数等衡量节点初始负载的模型更加全面。通过调节负载-容量模型中的参数,以及合理分配失效节点的负载,探讨了网络抗毁性的变化情况。实验验证了模型和失效节点负载重分配方法的有效性,为更好防止网络级联失效提供一定的研究思路。4.研究在复杂加权供应链网络上风险传播的动力学特性和免疫策略,从而避免和抑制风险的快速传播。研究表明对于基于疾病传播的SIR(SusceptibleInfected-Recovered)模型模拟的和边权相关的供应链网络企业间的供需类风险,通过借助有针对性的目标免疫,可达到以最少的免疫比例抑制风险传播的目标,即重点免疫重要节点企业和关键供需渠道可防止风险依托这些途径进行传播。此外优化网络结构参数,依据优先连接概率去和综合实力强的企业进行贸易,从而改变网络演化机制以及对网络进行合理加权也可有效地防止风险扩散。具体体现在:首先改进BA(Barabási-Albert)无标度网络模型,构建复杂加权供应链网络模型。接着在经典SIR模型的基础上模拟供应链网络的风险传播,提出了针对网络中的节点和边的多种免疫策略。通过实验发现,随机免疫策略优于自由传播的方式;对节点的目标免疫和对边的目标免疫,都要优于相同情况下的随机免疫。证实了本文提出的复合目标免疫策略取得了比传统大多数目标免疫好的效果,此外改变网络结构参数和传染能力参数也能够抑制风险的传播,以上工作对评价免疫策略和控制风险传播具有一定的研究价值。本文基于复杂网络局域世界理论构建了复杂供应链网络演化模型,揭示了网络的形成和动态演化机理,发现该模型可使网络获得更高的平均聚集系数和更短的平均路径长度,使得供应链节点企业间围绕核心企业实现互利共赢;基于节点和边的攻击策略将有助于发现供应链网络的重要节点企业和企业间的关键供应关系,发现混合攻击和度攻击对网络节点破坏性较大,双点介数攻击对边破坏性较大,因此对相应节点和边加以保护,可以提高网络抵御突发事件的能力;对供应链风险进行的传播动力学研究,可通过提出的多种免疫策略为复杂供应链网络风险传播的控制提供有效途径,发现复合目标免疫策略无论是对点还是对边都取得了良好的免疫效果。本文提出的负载-容量模型和负载均衡方法可用于控制供应链网络中的级联失效,发现失效节点负荷重分配时按其相邻节点的实时剩余负载进行比例分配更加合理,可提高网络的动态鲁棒性。本研究还通过改变网络演化机制及对网络进行加权手段对网络结构进行了优化设计,从而提高了网络的结构鲁棒性。