基于多目標(biāo)規(guī)劃的應(yīng)急物流優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

摘 要：本文立足于我國(guó)近年來(lái)頻發(fā)的突發(fā)事件對(duì)社會(huì)造成的損害，考慮到應(yīng)急物資的調(diào)度是否及時(shí)有效將直接影響救災(zāi)工作是否可以順利進(jìn)行，從當(dāng)代基于多目標(biāo)規(guī)劃的應(yīng)急物流系統(tǒng)研究出發(fā)，分析應(yīng)急物流中多目標(biāo)模型發(fā)揮作用的過程。文章介紹應(yīng)急物流多目標(biāo)規(guī)劃模型的描述、建立、求解的基本模式，進(jìn)而分析其中存在的部分局限性，提出相關(guān)改進(jìn)建議并基于以上展望了未來(lái)基于多目標(biāo)規(guī)劃的應(yīng)急物流系統(tǒng)發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：應(yīng)急物流 多目標(biāo)規(guī)劃 局限性 建議

一、引言

在當(dāng)代，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高速發(fā)展，各種突發(fā)事件發(fā)生頻率驟增，造成了巨大慘重的生命財(cái)產(chǎn)損失的同時(shí)，其背后更是隱藏著難以估量的隱性傷害。僅在近年，就有一系列的突發(fā)事件敲擊著我們的心靈：2014年12月31日跨年當(dāng)晚上海外灘發(fā)生踩踏事件，造成36人死亡，49人受傷；2015年6月1日東方之星旅游客輪在長(zhǎng)江傾覆，客輪上共有454人，遇難442人，生存無(wú)幾；2015年8月12日天津?yàn)I海新區(qū)發(fā)生大爆炸，遇難者總?cè)藬?shù)升至165人……

因此加強(qiáng)對(duì)突發(fā)事件的監(jiān)控和預(yù)警，建立突發(fā)事件迅速響應(yīng)救援機(jī)制體系對(duì)持續(xù)性的保障人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，穩(wěn)定社會(huì)的可持續(xù)性的發(fā)展具有重要的研究意義。應(yīng)急物流在整個(gè)突發(fā)事件反應(yīng)救援機(jī)制里面扮演者重要的角色，因?yàn)閼?yīng)急物資的供給關(guān)系著災(zāi)害事件的救援過程能否順利進(jìn)行，良好完善的應(yīng)急物流系統(tǒng)在救援過程中能夠發(fā)揮相當(dāng)大的作用。

基于多目標(biāo)規(guī)劃的應(yīng)急物流概念的提出使應(yīng)急物流的理論發(fā)展在原有基礎(chǔ)上再次前進(jìn)一步。應(yīng)急物流在決策過程中需要考慮的目標(biāo)因素往往不止一個(gè)，時(shí)間是必須考慮的目標(biāo)要素之一，但是效率、經(jīng)濟(jì)等問題也必須要考慮，在同時(shí)滿足多目標(biāo)需求的條件下選擇最優(yōu)的應(yīng)急物流發(fā)生方案才能真正發(fā)揮應(yīng)急物流系統(tǒng)在救援過程中的作用和價(jià)值。所以基于多目標(biāo)規(guī)劃的應(yīng)急物流系統(tǒng)具有一定的優(yōu)越性。

本文主要研究當(dāng)代基于多目標(biāo)規(guī)劃的應(yīng)急物流系統(tǒng)，介紹應(yīng)急物流多目標(biāo)規(guī)劃模型的描述、建立、求解的基本模式，進(jìn)而分析其中存在的部分局限性，提出相關(guān)改進(jìn)建議并基于以上展望了未來(lái)基于多目標(biāo)規(guī)劃的應(yīng)急物流系統(tǒng)發(fā)展方向。

二、多目標(biāo)優(yōu)化應(yīng)急物流設(shè)計(jì)模型介紹

1.應(yīng)急物流多目標(biāo)規(guī)劃模型問題描述。目前關(guān)于應(yīng)急物流多目標(biāo)規(guī)劃模型有兩種研究思路，一是關(guān)于應(yīng)急物資供應(yīng)點(diǎn)的選址問題，二是關(guān)于應(yīng)急物資運(yùn)輸路徑的選擇問題?；趯?duì)上述兩個(gè)問題的探索與思考，分析前人的研究成果，選取最合適的應(yīng)急物資供應(yīng)地點(diǎn)以及最合適的物資調(diào)度方案，將整個(gè)應(yīng)急物流系統(tǒng)集成優(yōu)化，使得事故發(fā)生后相關(guān)部門能在消耗時(shí)間最短、成本最低的情況下完成對(duì)應(yīng)急物資的配送。

1.1模型建立的目標(biāo)。在設(shè)計(jì)模型和算法的過程中，目前常常會(huì)考慮兩個(gè)主要目標(biāo)：目標(biāo)一：高時(shí)效性。突發(fā)事件常常會(huì)在短時(shí)間內(nèi)就帶來(lái)巨大的社會(huì)危害，如嚴(yán)重的財(cái)產(chǎn)損失甚至人員傷亡等，如若放任就會(huì)使事故惡化甚至帶來(lái)次生災(zāi)害，因此采取及時(shí)有效的控制手段，如應(yīng)急物資的運(yùn)輸就顯得尤為重要。在模型中具體表現(xiàn)在應(yīng)急物資配送的時(shí)間最小化上。目標(biāo)二：弱經(jīng)濟(jì)性。在對(duì)突發(fā)事件的處理過程中，應(yīng)盡量降低對(duì)經(jīng)濟(jì)性的考慮，以時(shí)間效率最大化和災(zāi)害損失最小化來(lái)實(shí)現(xiàn)物流的效益，而不只是追求物流成本最小化。在模型中具體表現(xiàn)在完成目標(biāo)一的基礎(chǔ)上追求應(yīng)急物資配送的成本最小化。

1.2模型的基本假設(shè)。假設(shè)一：關(guān)于選址問題的假設(shè)。突發(fā)事件發(fā)生時(shí)，事故發(fā)生地點(diǎn)周圍應(yīng)當(dāng)存在有多個(gè)物資的可能供應(yīng)點(diǎn)，而每個(gè)供應(yīng)點(diǎn)應(yīng)該有足夠種類和數(shù)量的應(yīng)急物資儲(chǔ)備，以便滿足災(zāi)害發(fā)生地點(diǎn)的需求。假設(shè)二：關(guān)于路徑問題的假設(shè)。在進(jìn)行物資調(diào)度問題的研究時(shí)，從每個(gè)物資供應(yīng)點(diǎn)到事故發(fā)生處的距離應(yīng)當(dāng)是已知的，以直線距離作為參考。另外每個(gè)物資供應(yīng)點(diǎn)的位置是固定的，分別具有合理性。假設(shè)三：關(guān)于物資運(yùn)輸問題的假設(shè)。在突發(fā)事故發(fā)生時(shí)，救援物資的運(yùn)輸是由政府主導(dǎo)的，并不牽扯到社會(huì)組織和個(gè)人等的參與。另外每個(gè)物資供應(yīng)點(diǎn)有足夠多正在待命的可調(diào)動(dòng)車輛，且任何車輛不會(huì)出現(xiàn)中途事故等情況。

2.應(yīng)急物流多目標(biāo)規(guī)劃模型建立。在上述三個(gè)假設(shè)成立的情況下，建立模型：突發(fā)事件發(fā)生后，在應(yīng)急系統(tǒng)中有已知個(gè)數(shù)為N個(gè)的應(yīng)急物資供應(yīng)點(diǎn)，分別用字母：U1、U2、U3、…、Un表示。事故地點(diǎn)，記為U，所需要的物資種類共有M種，分別用字母：X1、X2、X3、…、Xm表示，而每種物資的需求數(shù)量分別用字母：X1、X2、X3、…、xm表示，即：第i（1≤i≤n）個(gè)供應(yīng)點(diǎn)對(duì)第j（1≤j≤m）種物資的存儲(chǔ)量為xij，供給量為xij’ （xj>0）。從Ui到U的運(yùn)輸時(shí)間記為ti，假設(shè)t1≤t2≤…≤tn。令Φ表示任意可行的方案，T（Φ）表示某方案在實(shí)施過程中的應(yīng)急時(shí)間，F(xiàn)（Φ）表示完成應(yīng)急物資配送所需的經(jīng)濟(jì)費(fèi)用（包括方案實(shí)施過程中實(shí)際所用費(fèi)用以及人力物力的折算）總和。

則目標(biāo)函數(shù)為：

min T（Φ）

min F（Φ）

其中，T（Φ）、F（Φ）、xj、xij、xij’為參數(shù)。

3.應(yīng)急物流多目標(biāo)規(guī)劃模型求解。關(guān)于多目標(biāo)規(guī)劃的求解方法大致包括約束法、分層序列法以及線性加權(quán)法。這些解法在應(yīng)急物流多目標(biāo)規(guī)劃模型中雖然也有運(yùn)用，但是在目前的關(guān)于應(yīng)急物流多目標(biāo)規(guī)劃模型中研究者的解法并不拘泥于這些，而且更多的表現(xiàn)為根據(jù)已知的假設(shè)和建立的模型采用適合的可行的解法，比如理想點(diǎn)的方法、線性規(guī)劃的方法、遺傳算法等的運(yùn)用，也有很多研究者綜合運(yùn)用多種算法來(lái)求解，甚至也有學(xué)者自己設(shè)計(jì)研究出適合自己應(yīng)急物流多目標(biāo)規(guī)劃模型的求解算法。

三、基于多目標(biāo)規(guī)劃的應(yīng)急物流優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

1.現(xiàn)有應(yīng)急物流多目標(biāo)規(guī)劃模型局限性。目前的應(yīng)急物流多目標(biāo)規(guī)劃模型在滿足其特定的條件時(shí)，能在很大程度上解決管理者在關(guān)于應(yīng)急物資調(diào)配情境中的決策問題，但是應(yīng)急物流在很多情況是多變的，突發(fā)狀況也具有太多的不確定，應(yīng)急物資也不一定能在需要的時(shí)候剛好充足，所以目前的應(yīng)急物流多目標(biāo)模型具有一定的局限性。具體表現(xiàn)在：

1.1假設(shè)條件過于理想。一方面來(lái)說，大多的應(yīng)急物流多目標(biāo)規(guī)劃模型假設(shè)條件包括受災(zāi)點(diǎn)附近的應(yīng)急物資倉(cāng)儲(chǔ)位置已知而且有充足的應(yīng)急物資提供，但實(shí)際中突發(fā)事件是在短時(shí)間內(nèi)突然發(fā)生的，具有很大的突然性，因此對(duì)于應(yīng)急物資來(lái)說也具有相當(dāng)大的突然性，對(duì)于應(yīng)急物資的需求也會(huì)呈現(xiàn)出相應(yīng)的跳躍式的變化，而且需求情況也是不斷變化的。由于使用應(yīng)急物資的局限性導(dǎo)致了應(yīng)急物資必須具有唯一性，如地震災(zāi)區(qū)需要的救援設(shè)施、血漿血液等物資是無(wú)法被其他物資替代的，具有唯一性。所以應(yīng)急物資的供給不一定能及時(shí)準(zhǔn)確的到位也是非常有可能的。在另一方面模型構(gòu)建時(shí)，關(guān)于外界客觀環(huán)境并沒有說明，而且突發(fā)事件的發(fā)生往往伴隨著不利于出行的外界條件，比如天氣、霍亂、和人們?nèi)后w活動(dòng)對(duì)物資運(yùn)送的影響都難以估計(jì)，所以構(gòu)建的模型在實(shí)際運(yùn)行中可能并不能達(dá)到預(yù)期的效果。

1.2運(yùn)輸途徑不一定可靠最優(yōu)。應(yīng)急物資的配送主要以道路車輛為主，但是隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，家用汽車、公用汽車和運(yùn)輸貨車對(duì)道路的占用使用頻率和量都增長(zhǎng)迅速，特別是在以城市為中心的道路交通網(wǎng)絡(luò)中。目前我國(guó)道路狀況也是非常多變的，路徑選擇后的道路狀況也有可能改變，致使不能通行的話就將導(dǎo)致整個(gè)應(yīng)急物資配送路徑選擇決策失敗。在當(dāng)代社會(huì)，各種交通工具都發(fā)達(dá)的，特殊條件下可能車輛運(yùn)輸并不如其他運(yùn)輸方式來(lái)得合適和快速。鐵路運(yùn)輸，水路運(yùn)輸，或者集中運(yùn)輸方式混合使用才能使整個(gè)應(yīng)急物資配送系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。

2.改進(jìn)意見及未來(lái)發(fā)展方向設(shè)想。

2.1多層應(yīng)急物資配送網(wǎng)絡(luò)。突發(fā)事件的發(fā)生越來(lái)越頻繁，應(yīng)急救援物資運(yùn)輸更是應(yīng)對(duì)突發(fā)自然災(zāi)害和人為災(zāi)害等事故的重中之重，應(yīng)急物資的儲(chǔ)備與配送問題是保障應(yīng)急物資及時(shí)有效供應(yīng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。世界上許多在應(yīng)急方面發(fā)展較好的國(guó)家都已經(jīng)建立了自己的應(yīng)急物資儲(chǔ)備體系，存在科學(xué)的配送網(wǎng)絡(luò)，對(duì)應(yīng)急救援起到了很好的促進(jìn)作用。我國(guó)現(xiàn)在也應(yīng)該在建立起全國(guó)救災(zāi)物資儲(chǔ)備網(wǎng)的基礎(chǔ)上，與流通企業(yè)建立了聯(lián)系機(jī)制，既確保在緊急狀態(tài)下可以非常迅速的調(diào)用相關(guān)物資，且物資狀態(tài)良好，同時(shí)又可以建立科學(xué)、靈活的動(dòng)態(tài)配送網(wǎng)絡(luò)，提高物資配送效率。

2.2災(zāi)情信息不斷更新的應(yīng)急物資配送問題。突發(fā)事故的爆發(fā)往往存在著連鎖反應(yīng)和次生災(zāi)害等，這會(huì)導(dǎo)致事故現(xiàn)場(chǎng)的情況更加多變和難以預(yù)測(cè)，現(xiàn)有的應(yīng)急物資配送模型往往沒有考慮災(zāi)情的不斷更新問題，這可能會(huì)使得配送到事故現(xiàn)場(chǎng)的物資不足以滿足需求。這就是災(zāi)情不能及時(shí)更新，即信息不對(duì)稱問題造成的供需不匹配現(xiàn)象，降低了配送效率，造成了資源的浪費(fèi)，是不可取的行為。在以后的發(fā)展與研究中，應(yīng)加強(qiáng)災(zāi)情的傳遞與更新，以便更快更好的做出相關(guān)決策，實(shí)現(xiàn)整體效益最大化的目標(biāo)。

2.3多種運(yùn)輸方式結(jié)合的應(yīng)急物資配送問題。突發(fā)事件爆發(fā)后，距離受災(zāi)中心越近，則道路交通狀況等遭到的破壞更嚴(yán)重，即從物資供應(yīng)點(diǎn)到受災(zāi)點(diǎn)的過程中，配送難度在不斷加大。在這樣的情況下，我們可以考慮多種運(yùn)輸方式的結(jié)合，如從供應(yīng)點(diǎn)到距離受災(zāi)點(diǎn)較近且方便的某個(gè)點(diǎn)的過程中采用一種最便利高效的運(yùn)輸方法，從該點(diǎn)到受災(zāi)點(diǎn)的過程中采取在此種條件下最便利高效的運(yùn)輸方式，從而達(dá)到整體效益最大的目標(biāo)。

2.4受災(zāi)點(diǎn)對(duì)不同物資需求的緊迫程度問題。不同的突發(fā)事件爆發(fā)后，受災(zāi)點(diǎn)所需求的物資種類和數(shù)量往往是不同的，對(duì)不同物資需求的緊迫程度也會(huì)因?yàn)?zāi)害種類和受災(zāi)程度的不同而產(chǎn)生很大差異。在以后的研究中，應(yīng)將對(duì)不同物資需求的緊迫程度考慮在內(nèi)，按緊迫程度的高低對(duì)物資運(yùn)輸情況加以不同的權(quán)重，突出不同物資的重要程度，從而改變不同物資在配送過程中的優(yōu)先順序等，更好的滿足受災(zāi)地的需求，達(dá)成救援的目的。

2.5不斷完善現(xiàn)有的應(yīng)急管理體制。相對(duì)于某些西方發(fā)達(dá)國(guó)家而言，我們國(guó)家的應(yīng)急管理體制還很不完善，突發(fā)事件的發(fā)生越來(lái)越頻繁，種類也越來(lái)越多，存在一個(gè)充分整合各種管理因素和資源、能夠從預(yù)防、響應(yīng)、處置和恢復(fù)等多角度實(shí)現(xiàn)應(yīng)急管理的科學(xué)體系是十分必要的，不僅可以提高預(yù)防和處置突發(fā)事件的能力，更是堅(jiān)持以人為本、切實(shí)保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全的主要體現(xiàn)，對(duì)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的全面、協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展有重要意義。

四、結(jié)語(yǔ)

在應(yīng)急管理中，應(yīng)急物流是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，應(yīng)急物資的調(diào)度是否及時(shí)有效將直接影響救災(zāi)工作是否可以順利進(jìn)行。本文首先分析近期發(fā)生的事故，強(qiáng)調(diào)突發(fā)事故應(yīng)急救援過程中應(yīng)急物資配送的重要性，然后分析前人在研究應(yīng)急物流過程中采用的假設(shè)和模型算法等，最后分析其存在的局限性，并提出改進(jìn)意見和未來(lái)發(fā)展研究方向的設(shè)想。

主要研究結(jié)論如下：（1）考慮現(xiàn)有的關(guān)于應(yīng)急物資供應(yīng)點(diǎn)的選址問題和關(guān)于應(yīng)急物資運(yùn)輸路徑的選擇問題的研究，分析其所采用的假設(shè)和模型算法，選取最合適的應(yīng)急物資供應(yīng)地點(diǎn)以及最合適的物資調(diào)度方案，將整個(gè)應(yīng)急物流系統(tǒng)集成優(yōu)化，使得事故發(fā)生后相關(guān)部門能在消耗時(shí)間最短、成本最低的情況下完成對(duì)應(yīng)急物資的配送。（2）在研究模型和算法的過程中發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)有模型和算法存在一定的局限性，現(xiàn)有的模型大多建立在一些理想化假設(shè)的基礎(chǔ)上，運(yùn)輸路徑的具體情況總是在不斷變化，很可能會(huì)對(duì)物資配送造成影響，受災(zāi)點(diǎn)的災(zāi)情等也在變化，對(duì)不同物資的變化有所改變，現(xiàn)有模型并不能完全解決這些問題。通過分析現(xiàn)有的問題提出相關(guān)的改進(jìn)意見和對(duì)未來(lái)的設(shè)想，應(yīng)建立起多層應(yīng)急物資配送網(wǎng)絡(luò)，基于災(zāi)情信息的不斷更新、多種運(yùn)輸方式相結(jié)合等問題的研究重新考慮應(yīng)急物資配送問題，研究受災(zāi)點(diǎn)對(duì)不同物資需求的緊迫程度等，得出更優(yōu)的應(yīng)急方案。最終著眼于大局，不斷完善現(xiàn)有的應(yīng)急管理體制，促使其更好更快的發(fā)展。

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