III. Применение модели гравитации для того, чтобы установить имитационную модель

:

На следующем этапе цепочки поставок молока распространяется через предметы потребления узлами и

торговли между узлами молочных для того, чтобы изобразить вертикальные и горизонтальные торговые структуры в

молоко цепи. С одной стороны, вертикальный поток между узлами производителей молока, молочными продуктами и узлами

потребительские узлы (без между молочной торговли) и с другой стороны, горизонтальный поток молока

между узлами молочных (между молочной торговлей) принимаются во внимание (рисунок 4). Как описано в

раздел (б), все производители молока в графстве были объединены в один узел производителя молока.

Подобная степень агрегации, которая ПРИНЯТА категория для потребителя. Для выше

Упомянутое расширение цепочки поставок молока, никаких данных не были доступны.

Отсутствие торговых связей между молочными узлами и потребительскими узлами, а также между молочными узлами

были получены с помощью гравитационной модели. Гравитационная модель (Андерсон и ван Wincoop, 2003)

основана на предположении, сделал вероятность двух актеров рынка торговли с Афоризм является

пропорционально спроса и предложения из respectivement актеров и Косвенно пропорционально

Их расстояние до Афоризм (Lewer и Ван ден Берг, 2008; Bikker, 2010). Концепция

на основе гравитационной модели Ньютона (Байера и Берг пляж, 2009; Anderson, 2011) и в

экономические исследования модифицированной версия теории тяготения Ньютона была использована для прогнозирования

и объяснить торговые потоки (пляж Mountain, 1985; Андерсон и ван Wincoop, 2003; Lewer и Ван

ден Берг, 2008; Anderson, 2011). В этом случае два участников рынка являются молочным узлом на

с одной стороны, и узел потребителя с другой.

Вероятность д (и, м) данного молочного и доставки молока к потребителю узла м дается

по:

(4)

где с представляет собой производственную мощность молочного у и ч есть число потребителей

Потребитель узел (г.) , т . Предполагается , сделал ч пропорционально требованию узла м .

Местоположения потребительских узлов, а также жителей в городе принимаются

из базы данных Федерального статистического бюро (2010). Параметры В q0 , что оценивается по

исследование локального поля в федеральной земле Бранденбург. Он регулировали ищет путь

7 В данном разделе опубликован в журнале Dairy Science с разрешением руководителя этого тезиса

gemäß к докторантуре правил градусных 28 августа 1985 года и 17 июня 2011 года, а также

После статуты изменений сельскохозяйственного факультета Боннского университета - (смотрите раздел 5.1 или список

публикации Pinior и др. 2012b). Более того, этот раздел, который немного изменен.

Page 35

Глава 2.2

Научный подход: Материалы и методы

сделал каждый потребитель узел был подан шесть различных молочных продуктов, в среднем. географический

расстояние между молочной ц и потребительским узлом м задается д (и, м) . Евклидова расстояния были

Рассчитано с использованием географических центроиды узлов потребителя.

Что касается между молочным торговли молоком, два молочных узлов у и v торговли witheachother

с вероятностью:

(5)

где ш

+

/

-

обозначает спрос и предложение двух молочных узлов и d расстояние между

им. Параметр ρ 0 детерминированной мин прочность между молочной торговлей. Данные по поставке и

спрос обработанного молока, которое доступно (таблица 1).

Для анализа влияния между молочной торговлей, параметры р 0 , что разнообразно.

Для каждой фигуры р 0 Следующие переменные были добыты детерминированным

• вирулентности узлов производителей молока, все что число потребительских узлов

достижимы из каждого узла производителя молока через моделируемой торговой сети; молоко

узлы производителей являются устойчивыми , если не потребительский узел не может быть достигнут ими

• географический диапазон узлов производителей молока, все что среднее расстояние

между производителем молока и потребительских узлов узлов и

• уязвимость потребительских узлов. Это число узлов производителей молока

Какой из потребительского узла может быть достигнут. Потребительские узлы устойчивы Если они

не может быть достигнута с помощью узла производителя молока.

Вирулентности и уязвимости выражены в процентах от общего числа потребителей и

производитель молока узлов соответственно. Например, вирулентность р% указывает процент

потребительские узлы, которые являются загрязненные заразы.

Из - за случайный характер модели, мы получили 500 сетей для каждого параметра р 0 и

использовал respectivement средних значений для вирулентности, географического диапазона и уязвимости. Так как р 0

то, что трудно интерпретировать, это то, что substituiertem с Соответствующим среднее количество интер-молочных продуктов

ребра (%). Изменение параметра р 0 , что используется для анализа чувствительности и при условии ,

информация об устойчивости модели гравитации.

Page 36

Глава 2.2

Научный подход: Материалы и методы

Для моделирования распространения загрязнителя, мы не предполагались загрязнитель, присутствующих в узле

передается на другой узел с р = 1,0, если на ребро существует между узлами. Далее, что больше

Предполагается, сделал узлы производителей молока были источники загрязнения. эта модель

позволил выделить связь между между молочной торговлей с одной стороны, и вирулентностью,

упорный, географический диапазон и уязвимость с другой стороны.

Влияние между молочной торговли, которая представляется как относительное изменение вирулентности,

Ареал и уязвимость по сравнению с базовым сценарием, без интер-молочных продуктов

торговли.

ОДНАКО, в этой имитационной модели мы интегрировали 294 узлов производителей молока, 80 узлов Dairy

и 12,223 потребительских узлов. 80 молокозаводов были включены в модель, потому что географический

Места, которые являются показателем гравитационной модели, были известны синтез молочных узлов для

год 2010. Эти 80 молокозаводов получили свое молоко из 294 разных стран. Таким образом,

Модель учитывает 294 округов, где сырое молоко, которое производится. Модель включает в себя 61,43% от

обработанное молоко, произведенное в Германии.

внутривенно Разработка плана действий в чрезвычайных для лиц, принимающих решения по использованию

Алгоритмы оптимизации

:

Этот раздел обеспечивает нормативную информацию для лиц, принимающего решения, и на основе

лежащий в основе молока торговой сети в разделе (III). узлы производителей молока должны быть определены,

Какие подходят для включения в план на случай чрезвычайных ситуаций, созданной для предотвращения или смягчения

Последствия преднамеренного заражения цепи поставок продуктов питания. Он ориентирован на угрозу

моделируемый преднамеренное введение патогена в цепи поставок молока. Специально для

сценарий, в котором узел производителя молока используется как портал входа для патогена и где

потребительские узлы молока являются объектом атаки (см исходного целевого сценария в исследовании

Вино и Лю, 2005). Предполагается ли потенциальный злоумышленник будет направлена ​​на достижение

максимальное распространение загрязненного молока и при использовании минимального количества производителя молока

Узлы как порталы входа для патогена. В идеале, нападающий будет стремиться к достигая

8 Этот раздел частично представлен в рецензируемом журнале с разрешением руководителя этого тезиса

gemäß к докторантуре правил градусных 28 августа 1985 года и 17 июня 2011 года, а также

После статуты изменений сельскохозяйственного факультета Боннского университета - (смотрите раздел 5.3 или список

публикации Pinior и др. 2012c). Более того, этот раздел, который немного изменен.

Page 37

Глава 2.2

Научный подход: Материалы и методы

максимальное распространение загрязненного молока загрязняя первый производитель молока в узле

сеть молока торговли. Если атакующий, что не остановились после первого штурма, он хочет

загрязнять другой узел производителя молока. Он хочет, чтобы выбрать узел производителя молока с

большой наибольший рост числа инфицированных узлов потребителей. Атакующий достиг своей цели,

Когда все потребительские узлы havebeen Поставляются с зараженным молоком. Известно, Дасс умереть

порталы записи дифференцироваться с точки зрения ущерба, то есть с точки зрения количества потребителей

узлы достигли. Возможные варианты в торговых связях между узлами производителей молока, молочные продукты

Узлы и потребительские узлы, а также между узлами молочных продуктов рассматриваются. Исследован

как синтез торговля оставила старый выбор порталов записи.

Целью данного раздела является предоставление следующей информации для лиц, принимающего решения по в

выбран сценарий:

Во-первых, в котором портал входа будет выбран гипотетической злоумышленником, если данными о

товарные потоки Würde общедоступными? Во-вторых, сколько порталов вступления бы

Атакующий должен выбрать, чтобы охватить все потребительские узлы с зараженным молоком в Германии?

В-третьих, в какой последовательности будет у атакующего выбрать потенциальный портал входа? В-четвертых, являются

там узлы производителей молока были могут быть выбраны независимо от потока молока, чтобы побудить

Максимальный ущерб? В-пятых, какие стратегии могут быть получены для предотвращения или смягчения

Последствия умышленного загрязнения скудных ресурсов?

Эти вопросы были даны ответы, предложив план на случай непредвиденных обстоятельств.

Для того, чтобы определить количество и ранг порядка узлов производителей молока, что может привести к

Максимальный ущерб от количества загрязненных потребительских узлов, жадные

Алгоритм, который используется. Этот алгоритм может решать задачи оптимизации (Korte и Hausmann,

1978; Буш, 1987; Hüftle, ​​2006) и применяется в соответствии с заранее заданной целевой функции

чтобы найти наиболее подходящие узлы производителей молока (P) как порталы входа для патогена

нанести максимальный ущерб при условии, сделали максимальное распространение загрязненного молока в

объединение с максимальным количеством зараженных загрязненных потребительских узлов (C),

сделали число узлов производителей молока, участвующих в распространении возбудителя является минимальным

(Уравнение 6).

(6)

Page 38

Глава 2.2

Научный подход: Материалы и методы

В этом контексте, есть второе условие Требуя сделали торговые связи между молоком

узлы производителей и молочные узлы (р ED), а также между узлами молочных и потребительскими узлами

(С ЭД) существуют. Более того, условие должно быть рефлексивно и транзитивно (R), в торговле

соединения между узлами молочных продуктов должны быть рассмотрены в модели.

294 кандидатов были гипотетически загрязнены в компьютерном моделировании, выбраны и

отсортированный gemäß в объеме ущерба, причиненного Результирующая зависит от respectivement

молоко торговый поток.

Жадный алгоритм начинается с идентификацией кандидата множества решений.

кандидат выбирается для решения Когда он максимизирует функцию выбора. Пусть S представляют

упорядоченный набор выбранных кандидатов и с я является членом этого упорядоченное множество в положении I . каждый

член набора присваивается значение △ v ( сек I ). Это значение darstellt дополнительного взвешенного

количество зараженных потребительских узлов, Когда молоко узел производителя с добавляются к набору

решений. Вес ( ш я = I

-1

) В зависимости от положения ( я ) производителя молока в узле

ранжированный список решений ( я = 1, ..., п). Что касается целевой функции, производитель молока

узел добавляется только к списку при выполнении условия (уравнение 7) выполнено:

(7)

ПОЭТОМУ, жадные поиски алгоритма для «лучшей» узлового производителя молоки gemäß к

количество зараженных узлов потребителей, устанавливает этот узел производителя молока на первой позиции

список потенциальных порталов входа, а затем следует с «следующим лучшим» производителем молока узлом

(Рисунок 5). Как следствие, в Everyplace списка может быть заполнен только одного производителя молока

узел. Жадный алгоритм не может обработать теоретический случай, когда два узла производителя молока

Точно имеют одинаковое значение и занимают ПОЭТОМУ плечах и то же место в списке потенциала

порталы записи. Алгоритм останавливается Когда S я не могу быть улучшен больше , или, другими словами,

Когда все узлы потребителей загрязнены (рисунок 5). Сценарий, в котором все потребительские

узлы достигаются, darstellt наихудших ситуаций. Жадный алгоритм, который Прикладной для

два вида торговых сетей молока, одна с между молочной торговлей (со случайными контактами между

молочные продукты) и один без, Два плана на случай непредвиденных более 50 моделирования для каждого вида

торговая сеть молока были появились. Одно моделирование darstellt один суб-торговая сеть.

Page 39

Глава 2.2

Научный подход: Материалы и методы

Рисунок 5. Этапы жадного алгоритма (без между молочной торговли):

Шаг (1) Заражение узла производителя молока и вычисление количества потребительских узлов сделали können

гипотетический загрязнено (абсолютный); Шаг (2): Выбор молока узлы производителя thathave достиг

максимальное число узлов потребителей. Узел производителя молока с максимальным количеством инфицированных потребителей

узлы, которые используются в качестве основы для дальнейших регулярных оценок узлов производителей молока; Шаг (3): Выберите второй лучший

узел производителя молока, при условии, она заразила другие потребительские узлы, чем узел производителя первого молока

(Максимальное увеличение для первого узла производителя молока); Шаг (4): Сортировка производителей молока узлы gemäß к

Степень повреждения, ведущие к ранга порядка узлов производителей молока в плане на случай чрезвычайных ситуаций.

Чтобы ответить на вопрос, узлы производителей молока может ли быть использован независимо от потока

молоко в соответствующие порталы для проникновения патогена, сравнение между двумя

планы действий в чрезвычайных ситуациях gemäß к наиболее часто наблюдаемому порталу входа был Вели.

Для достижения лучшего сравнения между узлами производителей молока, которые могут возникнуть в оба

планы действий в чрезвычайных ситуациях, а также те, которые только входят в один из планов, тем

Воздействие узлов производителей молока для синтеза ситуации ущерба, который детерминированная добывал с уравнением. 8

(8)

Page 40

Глава 2.2

Научный подход: Материалы и методы

Воздействие узлов производителей молока I (P) рассчитывается с использованием его ранг (г) (положение) в

упорядоченный план действий в чрезвычайных детерминированным добывали жадным алгоритмом для каждого из рассматриваемых

случайные сети. Пусть ч (г) будет частота (р) в положении (ы) с использованием всех результатов моделирования,

где г (г) представляет собой вес, г (г) = (г + 1) -i . Величина г является детерминированным добывается жадным алгоритмом

Напоминает и максимальный размер (длина плана на случай непредвиденных) наиболее упорядоченном молока

производители узлы в случайной сети Рассмотренные.

Для того, чтобы проверить, если наши результаты представляют собой наилучшее решение мы использовали Далее

алгоритм оптимизации, генетический алгоритм. В этом контексте, это то, что исследуемые ли

Генетический алгоритм находит меньшее число узлов производителей молока. Что может ввести worst-

случай ситуации. Генетический алгоритм используется, подобно жадному алгоритму, для решения

оптимизационные задачи. Основное различие между жадным алгоритмом и генетическим

Алгоритм генетического алгоритма сделал начисляет и оценивает количество и ранг заказ

Комбинации узлов производителей молока, в то время как генетический алгоритм оценивает личность

узлы производителей молока, как в отношении их повреждения ситуации. В этом контексте, генетические

Алгоритм останавливается, а также жадный алгоритм Когда все потребительские узлы загрязнены

через узлы производителей молока.

Одним из недостатков в применении генетического алгоритма является высокой вычислительной трудоемкости

оценка комбинаторных решений (Hüftle, ​​2006). По этой причине, минимальная

Выбранное количество узлов производителей молока из расчета жадного алгоритма, который используется в качестве

Отправной точкой для расчета оптимизации для генетического алгоритма. Число всех

возможные комбинации узлов производителей молока, которые необходимо учитывать для генетического

алгоритм расчета, описаны в уравнении. 9

(9)

Переменная N darstellt общего числа узлов производителей молока ( N = 294) и п является

детерминированное добывали минимальное количество узлов производителей молока от жадных вычислений алгоритма.

Page 41

Глава 2.3

Научный подход: Результаты

РЕЗУЛЬТАТЫ

Эти результаты основаны на опубликованных и представленных рукописей. Результаты, представленные здесь,

были скопированы буквально или слегка модифицирован из рукописей. Если результаты синтеза приведены, то

спецификации журналов должны быть предоставлены. Результаты «описание поставок молока

цепи и анализ цепи поставок молока с помощью анализа сети «были опубликованы

в цепи журнала и сети науки (смотрите главу 5.1). Результаты моделирования»

модель «была опубликована в журнале Dairy Science (смотрите главу 5.2). Результаты «

План управления «находятся в стадии рассмотрения (см раздел 5.3).