一种电网中断下的生鲜产品供应链网络设计方法

1.本发明涉及供应链网络设计的技术领域，涉及一种电网中断下的生鲜产品供应链网络设计方法。


背景技术：

2.2020年初，随着新冠肺炎的爆发，各国均采取封闭式管理严格把控疫情，蔬菜、水果等生鲜产品的应急性输送已成为供应链管理方面重点关注的问题。近年来，由于自然资源短缺以及环保意识的增强，绿色低碳的闭环供应链应运而生，生鲜产品的绿色低碳供应链网络设计也逐渐成为业界关注的重点。
3.本发明是旨在建立一个电力中断下的、考虑数量折扣的生鲜产品供应链网络设计的多目标优化集成模型，并使用模糊方法中的me测度对不确定性因素进行处理，通过权重方法将多目标问题转化为单一目标函数，以解决生鲜产品供应链网络设计问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是一种电网中断下的生鲜产品供应链网络设计方法，用以解决上述背景中的某些缺陷。
5.为实现上述目的，本发明提出一种电网中断下的生鲜产品供应链网络设计方法。具体步骤如下：
6.步骤1：考虑生鲜产品供应链网络，分别确定供应层和电网层的结构，考虑原料数量价格折扣建立供应层成本最小模型，并建立供应层碳排放最小和中断时间最短模型。
7.步骤2：考虑生鲜产品供应链网络特征，建立电网层成本最小、和碳排放最小模型。将两层网络中成本和碳排放模型加权融合，得到集成模型，并对集成模型内参数进行约束。
8.步骤3：采用me测度处理集成模型中的不确定性，得到生鲜产品供应链网络模糊优化模型。
9.一种电网中断下的生鲜产品供应链网络设计方法，所述步骤1包括：步骤1.1：确定供应商d、制造中心m、仓库w、再制造中心r，客户c、变电所k，变压器j、总电站e、时间段t、情景s、和产品p等集合，双层供应链网络流程图如图1；步骤1.2：考虑原料数量价格折扣建立供应层成本最小模型，并建立供应层碳排放最小和中断时间最短模型。建立成本：f
11
＝∑
m∈m
fix
m
×
z
m
+∑
w∈w
z
w
×
fix
w
+∑
r∈r
fix
r
×
z
r
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)上式中分别表示制造中心、仓库和再制造中心的建立成本。运输成本：上式中tr
mwp
、tr
wcp
、tr
crp
、tr
rwp
分别表示制造中心m、仓库w、客户c、和再制造中心的
运输成本；分别表示制造中心m、仓库w、客户c、和再制造中心的运输流量。产出成本：上式中c
pm
、c
rp
、c
p
和分别表示制造中心m、再制造中心r和客户c对于产品p的制造成本、再制造成本和客户不满足成本。持有成本：上式中ch
wp
、ch
cp
、ch
rp
和分别表示仓库w、客户c和再制造中心r的库存成本和库存水平。断电的持有成本上式中和分别表示断电情况下仓库w、客户c和再制造中心r的库存成本和库存水平。原料折扣购买成本：f
16
＝∑
s∈s
∑
t＝1
π
s
∑
i∈i
∑
t∈t
pr
idst
×
z
imst
×
q
imdt
ꢀꢀꢀꢀ
(6)上式中pr
idst
、q
imdt
分别表示考虑折扣的原料i采购成本和采购数量，z
imst
为采购原料的决策变量。供应层网络最小化成本(f1)＝f
11
+f
12
+f
13
+f
14
+f
15
+f
16
ꢀꢀ
(7)建立节点co2排放：上式中分别表示制造中心m、仓库w和再制造中心r建造时产生的碳排放量；产出产品co2排放：上式中分别表示节点m、r、w、c、产出产品产生的碳排放；分别表示m、w、c、r各节点间的产出数量及流量；库存持有co2排放：上式中分别表示节点w、c、r持有产品产生的碳排放；分别表示、w、c、r各节点间的库存；断电保存co2排放：上式中分别表示仓库w、客户c和再制造中心r断电时持有成本；分别表示仓库w、客户c和再制造中心r断电时持有成本；分别表示断电情况下仓库w、客户c和再制造中心r的库存成本和库存水平；运输产生co2：
上式中分别表示节点m、w、c、r、d的运输产生成本；分别表示节点m、w、c、r、d的运输产生成本；q
imdt
表示各节点间的数量流动；最小化碳排放(f2)＝f
21
+f
22
+f
23
+f
24
+f
25
ꢀꢀ
(13)制造中心中断时间：f
31
＝∑
m∈m
t
m
ꢀꢀꢀ
(14)仓库中断时间：f
32
＝∑
w∈w
t
w
ꢀꢀ
(15)再制造中心中断时间：f
33
＝∑
r∈r
t
r
ꢀꢀꢀ
(16)最小化中断时间函数(f3)＝f
31
+f
31
+f
31
ꢀꢀ
(17)
10.一种电网中断下的生鲜产品供应链网络设计方法，所述步骤2包括：步骤2.1：考虑生鲜产品供应链网络特征，建立电网层成本最小、和碳排放最小模型：发电成本：变电站未满足电量成本：传输成本：最小化电力成本上式中tr
ej
、tr
jk
分别表示电站e、变压器j和变电所k之间的模糊传输成本；分别表示e、j、k之间的输送功率量；是e的总发电量；c
k
表示k节点未满足的电量和成本；最小化发电碳排放：发电产生co2：上式中φ
e
表示电站e发单位电量对环境的污染；步骤2.2：将供应层模型与电网层模型融合得到集成模型：步骤2.3：对集成模型进行约束，本发明在原始供应链网络模型的库存、流量以及能力约束基础上，新增了约束条件，如下：各节点库存容量的me测度约束如下：各节点库存容量的me测度约束如下：
电网层的各个节点间电量流动约束如下：电网层的各个节点间电量流动约束如下：电网层的各个节点间电量流动约束如下：电网层的各个节点间电量流动约束如下：电网层的各个节点间电量流动约束如下：电网层的各个节点间电量流动约束如下：电网层的各个节点间电量流动约束如下：电网层的各个节点间电量流动约束如下：两层依存关系，表示电网层中断时，设施容量为零直至恢复电力以及应急发电费用约束如下：用约束如下：供应网络电力需求约束如下：供应网络电力需求约束如下：供应网络电力需求约束如下：供应链网络应急发电费用约束如下：
变量取值约束如下：步骤2.4：根据下列式子对以上模型进行加权。其中v1+v2+v3＝1，v1,v2,v3为目标f1,f2,f3的权重，为f1,f2,f3的最低值，为f1,f2,f3的最优值；
11.一种电网中断下的生鲜产品供应链网络设计方法，所述步骤3包括：根据下列式子对目标函数进行模糊处理；me(a)＝nec{a}+λ(pos{a}
‑
nec{a})
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(46)其中λ∈(0，1)表极端值，下列式子中，引入me测度水平值δ
r
、数量g
j
以及机会约束算子β和ε；算子β和ε；对应上下界估计模型如下，并对原模型和约束进行变形：lowerupper
其中为lr三角模糊变量，f
ij
，分别为的名义值、左右扰动比率，同理可得：
12.与现有技术相比，本发明的有益成果：
13.分别建立电网层和供应层两层以成本最小、碳排放最少、中断时间最短目标的集成函数，并采用me测度处理模型中的不确定性，并将其转化为单目标模型。通过数值实例和敏感性分析验证，采用优化处理后的模型，取得结果更优且稳定性更强。
附图说明
14.图1为生鲜产品闭环供应链网络流程图。
15.图2为本发明的流程步骤图。
具体实施方式
16.本发明提供一种技术方案，以下结合附图，详细说明发明的实施方案，对本发明做进一步阐述。
17.图1所示，生鲜产品闭环供应链网络包括2个层次和8个节点，2个网络层次分别为电网层和供应层，8个节点分别为供应商d、制造中心m、仓库w、再制造中心r，客户c、变电所k，变压器j、总电站e。
18.步骤1：考虑生鲜产品供应链网络，分别确定供应层和电网层的结构，考虑原料数量价格折扣建立供应层成本最小模型，并建立供应层碳排放最小和中断时间最短模型；
19.步骤1.1：确定供应商d、制造中心m、仓库w、再制造中心r，客户c、变电所k，变压器j、总电站e、时间段t、情景s、和产品p等集合，双层供应链网络流程图如图1；步骤1.2：考虑原料数量价格折扣建立供应层成本最小模型，并建立供应层碳排放最小和中断时间最短模型；建立成本：f
11
＝∑
m∈m
fix
m
×
z
m
+∑
w∈w
z
w
×
fix
w
+∑
r∈r
fix
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×
z
r
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(1)上式中分别表示制造中心、仓库和再制造中心的建立成本。运输成本：上式中tr
mwp
、tr
wcp
、tr
crp
、tr
rwp
分别表示制造中心m、仓库w、客户c、和再制造中心的运输成本；分别表示制造中心m、仓库w、客户c、和再制造中心的运输流量。产出成本：上式中c
pm
、c
rp
、c
p
和分别表示制造中心m、再制造中心r和客户c对于产品p的制造成本、再制造成本和客户不满足成本。持有成本：
上式中ch
wp
、ch
cp
、ch
rp
和分别表示仓库w、客户c和再制造中心r的库存成本和库存水平。断电的持有成本上式中和分别表示断电情况下仓库w、客户c和再制造中心r的库存成本和库存水平。原料折扣购买成本：f
16
＝∑
s∈s
∑
t＝1
π
s
∑
i∈i
∑
t∈t
pr
idst
×
z
imst
×
q
imdt
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(6)上式中pr
idst
、q
imdt
分别表示考虑折扣的原料i采购成本和采购数量，z
imst
为采购原料的决策变量。供应层网络最小化成本(f1)＝f
11
+f
12
+f
13
+f
14
+f
15
+f
16
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(7)建立节点co2排放：上式中分别表示制造中心m、仓库w和再制造中心r建造时产生的碳排放量；产出产品co2排放：上式中分别表示节点m、r、w、c、产出产品产生的碳排放；分别表示m、w、c、r各节点间的产出数量及流量；库存持有co2排放：上式中分别表示节点w、c、r持有产品产生的碳排放；分别表示、w、c、r各节点间的库存；断电保存co2排放：上式中分别表示仓库w、客户c和再制造中心r断电时持有成本；分别表示仓库w、客户c和再制造中心r断电时持有成本；分别表示断电情况下仓库w、客户c和再制造中心r的库存成本和库存水平；运输产生co2：上式中分别表示节点m、w、c、r、d的运输产生成本；本；q
imdt
表示各节点间的数量流动；最小化碳排放(f2)＝f
21
+f
22
+f
23
+f
24
+f
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(13)制造中心中断时间：f
31
＝∑
m∈m
t
m
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(14)仓库中断时间：f
32
＝∑
w∈w
t
w
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(15)
再制造中心中断时间：f
33
＝∑
r∈r
t
r
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(16)最小化中断时间函数(f3)＝f
31
+f
31
+f
31
ꢀꢀ
(17)
20.一种电网中断下的生鲜产品供应链网络设计方法，所述步骤2包括：步骤2.1：考虑生鲜产品供应链网络特征，建立电网层成本最小、和碳排放最小模型：发电成本：变电站未满足电量成本：传输成本：最小化电力成本上式中tr
ej
、tr
jk
分别表示电站e、变压器j和变电所k之间的模糊传输成本；分别表示e、j、k之间的输送功率量；是e的总发电量；c
k
表示k节点未满足的电量和成本；最小化发电碳排放：发电产生co2：上式中φ
e
表示电站e发单位电量对环境的污染；步骤2.2：将供应层模型与电网层模型融合得到集成模型：步骤2.3：对集成模型进行约束，本发明在原始供应链网络模型的库存、流量以及能力约束基础上，新增了约束条件，如下：各节点库存容量的me测度约束如下：各节点库存容量的me测度约束如下：各节点库存容量的me测度约束如下：各节点库存容量的me测度约束如下：各节点库存容量的me测度约束如下：电网层的各个节点间电量流动约束如下：
两层依存关系，表示电网层中断时，设施容量为零直至恢复电力以及应急发电费用约束如下：用约束如下：供应网络电力需求约束如下：供应网络电力需求约束如下：供应网络电力需求约束如下：供应链网络应急发电费用约束如下：供应链网络应急发电费用约束如下：供应链网络应急发电费用约束如下：变量取值约束如下：步骤2.4：根据下列式子对以上模型进行加权。其中v1+v2+v3＝1，v1，v2，v3为目标f1，f2，f3的权重，为f1，f2，f3的最低值，
为f1，f2，f3的最优值；
21.一种电网中断下的生鲜产品供应链网络设计方法，所述步骤3包括：根据下列式子对目标函数进行模糊处理；me(a)＝nec{a}+λ(pos{a}
‑
nec{a})
ꢀꢀꢀ
(46)其中λ∈(0，1)表极端值，下列式子中，引入me测度水平值δ
r
、数量g
j
以及机会约束算子β和ε；算子β和ε；对应上下界估计模型如下，并对原模型和约束进行变形：lowerupper其中为lr三角模糊变量，f
ij
，分别为的名义值、左右扰动比率，同理可得：
22.本发明公开了一种电网中断下的生鲜产品供应链网络设计方法，针对电网中断下的生鲜产品供应链网络设计的多目标模糊优化问题，建立两层以成本最小、碳排放最少、中断时间最短目标的集成函数并做加权处理，再采用me测度处理模型中的不确定性。通过验证得知，模型改进后取得结果更优且稳定性更强，在解决生鲜产品供应链网络设计问题时，具有较好的优越性。