災(zāi)害運(yùn)作管理中應(yīng)急組織決策建模方法綜述

曹策俊，劉 桔

（1.重慶工商大學(xué)商務(wù)策劃學(xué)院，重慶 400067；2.華南理工大學(xué)工商管理學(xué)院，廣州 510641）

（*通信作者電子郵箱caocejun0601@tju.edu.cn）

0 引言

在第十九屆中共中央政治局第十九次集體學(xué)習(xí)中，強(qiáng)調(diào)應(yīng)急管理是國(guó)家治理體系和治理能力的重要組成部分，指出要加強(qiáng)應(yīng)急救援隊(duì)伍或組織建設(shè)，進(jìn)而加強(qiáng)國(guó)家綜合性救援力量建設(shè)。另一方面，諸如汶川地震、印度洋海嘯、天鴿和山竹臺(tái)風(fēng)等災(zāi)害給社會(huì)造成了大量的人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失和環(huán)境破壞。為了盡可能地減少損失，管理者需要及時(shí)調(diào)撥應(yīng)急組織執(zhí)行災(zāi)后涌現(xiàn)出的大量應(yīng)急任務(wù)。由此可見，應(yīng)急組織在災(zāi)害運(yùn)作管理（Disaster Operations Management，DOM）中扮演著至關(guān)重要的作用。Zhang 等［1］強(qiáng)調(diào)為了避免“想幫忙，反添亂”的現(xiàn)象，需要采用有效方法對(duì)應(yīng)急組織決策進(jìn)行建模，從而實(shí)現(xiàn)有效管理應(yīng)急組織/隊(duì)伍/人員的目標(biāo)。

近年來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者運(yùn)用不同的方法對(duì)應(yīng)急組織決策問題進(jìn)行了建模研究，并取得了一定的成果，但由于不同的建模方法具有不同的適用條件和優(yōu)劣勢(shì)，所能解決問題的特征也不完全相同。本文借鑒文獻(xiàn)［2］的觀點(diǎn)，為準(zhǔn)確識(shí)別此領(lǐng)域的研究空白，提出未來的研究方向，以及試圖為本領(lǐng)域的學(xué)者和實(shí)踐者提供科學(xué)依據(jù)和參考，對(duì)應(yīng)急組織決策建模方法的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了系統(tǒng)梳理和歸納總結(jié)。

基于此，首先，對(duì)災(zāi)害運(yùn)作管理和應(yīng)急組織兩個(gè)核心概念進(jìn)行了梳理和界定；接著，根據(jù)文獻(xiàn)采用的方法，分別梳理了語義X 列表（Semantic Bill of X，S-BOX）理論、分形理論、組織理論、數(shù)學(xué)規(guī)劃、演化博弈論、多主體仿真和其他方法在應(yīng)急組織決策建模中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀；最后，對(duì)應(yīng)急組織決策建模方法的研究進(jìn)展進(jìn)行總結(jié)，從雙層優(yōu)化理論、多群體演化博弈論、大數(shù)據(jù)技術(shù)、數(shù)字孿生技術(shù)和區(qū)塊鏈技術(shù)五個(gè)方面，指出了未來潛在的研究方向。

1 核心概念

1.1 災(zāi)害運(yùn)作管理

在界定DOM 的概念前，還需要先梳理災(zāi)害、運(yùn)作研究或管理科學(xué)（Operations Research or Management Science，OR/MS）的含義。紅十字會(huì)與紅新月會(huì)國(guó)際聯(lián)合會(huì)在2012年將災(zāi)害定義為：嚴(yán)重?cái)_亂社會(huì)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，伴隨著人員、物品、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境損失的突發(fā)性和災(zāi)難性事件，且這些損失超出了社會(huì)依靠自身資源來應(yīng)對(duì)的能力［3］。此外，維基百科對(duì)災(zāi)害也給出了類似的定義。

然而，關(guān)于OR/MS 的定義，學(xué)者們并未形成共識(shí)。Hillier等［4］認(rèn)為OR/MS 是指科學(xué)方法、技術(shù)和工具在系統(tǒng)運(yùn)作或組織優(yōu)化問題中的應(yīng)用，并為決策提供最優(yōu)解。Winston 等［5］將OR/MS 定義為決策制定的科學(xué)方法，追求通過稀缺資源的配置，確定如何最佳地設(shè)計(jì)與運(yùn)作系統(tǒng)。歐洲運(yùn)籌學(xué)會(huì)協(xié)會(huì)指出盡管沒有OR/MS 的官方概念，但它仍然可被定義為：在復(fù)雜系統(tǒng)管理中，尋找問題解的科學(xué)方法。美國(guó)運(yùn)籌學(xué)與管理學(xué)協(xié)會(huì)強(qiáng)調(diào)運(yùn)作研究是運(yùn)用先進(jìn)的解析方法輔助制定更好決策的學(xué)科。借鑒并拓展上述觀點(diǎn)，筆者將OR/MS 定義為：以系統(tǒng)為對(duì)象，運(yùn)用科學(xué)方法，合理配置稀缺資源，輔助制定最佳決策，實(shí)現(xiàn)既定目標(biāo)的學(xué)科。

基于此，結(jié)合災(zāi)害與OR/MS 的概念，Altay 等［6］將DOM 定義為災(zāi)前/事前、災(zāi)中/事中和災(zāi)后/事后旨在減少死亡人數(shù)，降低災(zāi)害對(duì)經(jīng)濟(jì)的影響，使系統(tǒng)恢復(fù)常態(tài)的一系列活動(dòng)。Hoyos等［7］將DOM 界定為減少傷亡人數(shù)、降低災(zāi)害損失、促進(jìn)系統(tǒng)恢復(fù)的操作順序。在此基礎(chǔ)上，筆者將DOM 定義為：運(yùn)用OR/MS方法，對(duì)各種稀缺應(yīng)急資源（如應(yīng)急組織/人、救援物資/物）進(jìn)行有效與合理的配置（計(jì)劃、組織、領(lǐng)導(dǎo)和控制），達(dá)到監(jiān)測(cè)、響應(yīng)、控制和管理災(zāi)害的目的，從而降低災(zāi)害帶來的影響/損失，促使系統(tǒng)恢復(fù)常態(tài)的一系列活動(dòng)。

此外，根據(jù)美國(guó)聯(lián)邦應(yīng)急管理署在2004 年對(duì)DOM 的階段劃分，DOM 的生命周期包括緩解、準(zhǔn)備、響應(yīng)和恢復(fù)四個(gè)階段［8］。Cao 等［8］還指出響應(yīng)階段還可被繼續(xù)細(xì)分為黃金救援、緩沖救援和應(yīng)急恢復(fù)階段。為提供更具針對(duì)性的措施，DOM的不同階段可能需要不同的OR/MS 技術(shù)或方法。例如，在緩解或準(zhǔn)備階段，決策主體可采用多主體仿真等方法對(duì)DOM中多元主體的行為進(jìn)行模擬。在響應(yīng)階段，決策主體通常運(yùn)用數(shù)學(xué)規(guī)劃方法來制定應(yīng)急組織指派策略，或優(yōu)化當(dāng)前的應(yīng)急組織指派方案。在整個(gè)過程中，DOM 全生命周期涉及多個(gè)利益相關(guān)者，通常采用博弈論來研究利益相關(guān)者間的協(xié)作關(guān)系。

1.2 應(yīng)急組織

關(guān)于應(yīng)急組織的概念，Cao 等［9］與Chen 等［10］將應(yīng)急組織定義為一類具有技術(shù)技能人員（personnel with technical skills）的集合。每個(gè)應(yīng)急組織由經(jīng)過特殊訓(xùn)練的消防與救援人員、醫(yī)生、醫(yī)護(hù)人員、結(jié)構(gòu)工程師、警犬訓(xùn)導(dǎo)員/訓(xùn)犬師、起重機(jī)司機(jī)等組成。Cao 等［9］與Wex 等［11］明確指出應(yīng)急組織作為災(zāi)害響應(yīng)決策系統(tǒng)的關(guān)鍵要素通常被視為決策主體與需求主體間的橋梁，其在DOM過程中起著重要的作用。

2 應(yīng)急組織決策建模方法研究現(xiàn)狀

在DOM 實(shí)踐中，應(yīng)急組織決策建模的方法有多種，主要包括語義X 列表（S-BOX）理論、分形理論、組織理論、數(shù)學(xué)規(guī)劃、博弈論、多主體仿真等。前三種方法主要用于構(gòu)建定性的概念模型（即設(shè)計(jì)頂層機(jī)制）；后面三種方法主要用于建立定量的數(shù)學(xué)模型。

2.1 基于語義X列表理論的應(yīng)急組織決策建模

X 列表（Bill of X，BOX）理論是以物料清單（Bill Of Material，BOM）為基礎(chǔ)而提出，被用來描述企業(yè)系統(tǒng)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)運(yùn)行特征［12］。該理論最初的思想是將企業(yè)資源計(jì)劃體系劃分為廣義工作中心列表、資源消耗列表和企業(yè)過程列表三個(gè)層次［13］。但是，BOX 理論僅解決了以單元企業(yè)為對(duì)象的集成化管理問題。隨后，湯勇力等［14］基于多代理系統(tǒng)理論，融入了知識(shí)管理、智能工程的思想，使得BOX 理論的研究范圍不再局限于企業(yè)系統(tǒng)內(nèi)部。此階段的BOX 理論聚焦于以同質(zhì)同構(gòu)集群企業(yè)為對(duì)象的集成化管理問題。隨后，結(jié)合語義網(wǎng)技術(shù)和云計(jì)算思想，Li 等［15］將BOX 理論擴(kuò)展為解決異質(zhì)異構(gòu)系統(tǒng)集成化管理問題的S-BOX理論。

該理論最初在制造領(lǐng)域提出，隨后被DOM 領(lǐng)域的學(xué)者用來構(gòu)建災(zāi)害響應(yīng)決策概念模型。由于此理論在應(yīng)急組織決策建模問題中的應(yīng)用研究成果較少，故將文獻(xiàn)梳理范圍擴(kuò)大至災(zāi)害響應(yīng)決策系統(tǒng)。例如：李從東等［12］基于S-BOX理論，建立了考慮受災(zāi)群眾滿意度的多階段應(yīng)急資源調(diào)度層次結(jié)構(gòu)模型；曹策俊等［13］結(jié)合S-BOX理論，構(gòu)建了面向可持續(xù)發(fā)展的應(yīng)急響應(yīng)集成決策優(yōu)化框架，并剖析了任務(wù)導(dǎo)向的應(yīng)急組織指派優(yōu)化內(nèi)涵；洪宇翔等［16］結(jié)合BOX 理論，構(gòu)建了社會(huì)情緒圖式與動(dòng)力機(jī)制模型；Xie 等［17］基于S-BOX 理論，提出了核應(yīng)急響應(yīng)集成與推理空間決策框架；曹策俊等［18］運(yùn)用BOX 理論，建立了云應(yīng)急管理體系及其抽象層次結(jié)構(gòu)模型。

通過文獻(xiàn)梳理發(fā)現(xiàn)：1）X 列表理論起源于制造領(lǐng)域，隨后被引入DOM 領(lǐng)域，且主要偏向于解決DOM 領(lǐng)域的粗粒度問題（如應(yīng)急決策框架構(gòu)建）；2）已有成果聚焦于采用定性方法對(duì)應(yīng)急組織決策進(jìn)行建模，如何結(jié)合X列表理論，定量研究相關(guān)問題是值得深入探究的主題。

2.2 基于分形和組織理論的應(yīng)急組織決策建模

分形是數(shù)學(xué)家蒙特布羅特提出的新型的數(shù)學(xué)思維，它具有自相似、自組織、自優(yōu)化等典型特征［19］。近年來，分形理論被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，特別是管理領(lǐng)域。在DOM 領(lǐng)域，分形理論認(rèn)為災(zāi)害響應(yīng)決策系統(tǒng)是由若干分形元構(gòu)成，可在考慮系統(tǒng)總目標(biāo)的前提條件下實(shí)現(xiàn)自主決策。當(dāng)外界環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，這些分形元可根據(jù)不同情景進(jìn)行動(dòng)態(tài)重構(gòu)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的災(zāi)害響應(yīng)決策系統(tǒng)的演化。

分形理論已被逐漸引入解決應(yīng)急組織決策建模問題，并取得了一定的成果。例如，李安楠等［19］基于分形理論，對(duì)非常規(guī)突發(fā)事件應(yīng)急組織動(dòng)態(tài)重構(gòu)問題進(jìn)行了建模，并以天津大爆炸案例驗(yàn)證了構(gòu)建的模型。李安楠等［20］采用分形理論，研究了應(yīng)急組織跨地域、跨部門、跨功能等動(dòng)態(tài)協(xié)同問題；結(jié)合計(jì)算數(shù)學(xué)組織理論，構(gòu)建了分形應(yīng)急組織的優(yōu)化模型。并且，組織理論也被用于應(yīng)急組織決策建模問題中，例如，唐攀等［21］運(yùn)用組織設(shè)計(jì)理論對(duì)非常規(guī)突發(fā)事件應(yīng)急響應(yīng)組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模。劉丹等［22］結(jié)合組織理論構(gòu)建了契合行政級(jí)別和閉環(huán)反饋的應(yīng)急指揮組織結(jié)構(gòu)模型。此外，Gunasekaran 等［23］在國(guó)際期刊International Journal of Production Research上組織了主題為“Bridging humanitarian operations management and organizational theory”的?？?。此專刊進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了采用組織理論對(duì)應(yīng)急組織決策進(jìn)行建模的重要性。

綜上所述：1）分形理論在應(yīng)急組織決策建模問題中的應(yīng)用研究團(tuán)隊(duì)主要分布于國(guó)內(nèi)，而組織理論在該領(lǐng)域的應(yīng)用研究隊(duì)伍主要分布于國(guó)內(nèi)外。2）盡管已有成果嘗試采用定量方法分別將分形理論與組織理論應(yīng)用于應(yīng)急組織決策建模問題中，但這些理論在相關(guān)問題中的定量研究仍需進(jìn)一步探索。

2.3 基于數(shù)學(xué)規(guī)劃的應(yīng)急組織決策建模

數(shù)學(xué)規(guī)劃作為運(yùn)籌學(xué)領(lǐng)域經(jīng)典的優(yōu)化方法，是應(yīng)用最廣泛的建模方法和工具，主要用于解決管理、經(jīng)濟(jì)、工程、軍事和醫(yī)療等領(lǐng)域中的各類優(yōu)化問題。在DOM 實(shí)踐中，該方法主要用于研究應(yīng)急組織指派決策建模問題。特別地，Cao 等［9］和Wex等［11］強(qiáng)調(diào)了數(shù)學(xué)規(guī)劃在應(yīng)急組織指派優(yōu)化決策建模中的重要性和迫切性，其為解決復(fù)雜的應(yīng)急組織決策建模問題提供了有效的手段。具體地，現(xiàn)場(chǎng)救援目標(biāo)映射為應(yīng)急組織指派數(shù)學(xué)規(guī)劃模型中的目標(biāo)函數(shù)，環(huán)境等限制條件映射為約束條件，管理者需要確定的關(guān)鍵要素映射為決策變量。

假設(shè)用F表示應(yīng)急組織指派決策的目標(biāo)函數(shù)，k表示目標(biāo)函數(shù)的數(shù)量；用x表示與應(yīng)急組織分配相關(guān)的決策變量，用y表示與應(yīng)急任務(wù)執(zhí)行順序相關(guān)的決策變量；用g(x，y)和h(x，y)分別表示硬和軟約束條件，用i表示硬約束的數(shù)量，用j表示軟約束的數(shù)量。應(yīng)急組織指派數(shù)學(xué)規(guī)劃模型的一般形式見式（1）～（4）：

其中，當(dāng)k=1時(shí)，該模型屬于單目標(biāo)規(guī)劃模型；當(dāng)k≥2時(shí)，此問題被刻畫為多目標(biāo)規(guī)劃模型。式（1）中的目標(biāo)函數(shù)主要包括最小化加權(quán)完成/響應(yīng)時(shí)間總和、最大行程時(shí)間、滯后完成時(shí)間、最小化應(yīng)急費(fèi)用總和、最小化碳排放總量、最大化感知滿意度與幸存者生存概率等；式（2）表示應(yīng)急任務(wù)執(zhí)行順序、應(yīng)急組織能力，以及與應(yīng)急組織和任務(wù)相關(guān)的其他硬約束條件；式（3）表示應(yīng)急組織所承擔(dān)的工作負(fù)荷等軟約束條件；式（4）表示決策變量的取值范圍，若僅考慮應(yīng)急組織分配問題，則僅需保留決策變量x。

近年來，已有學(xué)者開始運(yùn)用數(shù)學(xué)規(guī)劃方法對(duì)應(yīng)急組織指派決策優(yōu)化問題進(jìn)行仿真建模，并取得了一定的成果。針對(duì)僅考慮應(yīng)急組織分配的決策建模問題，Zhang等［1］將應(yīng)急救援隊(duì)伍多階段分配問題刻畫為多目標(biāo)0-1 整數(shù)非線性規(guī)劃模型，旨在最小化最大行程時(shí)間、最大化救援隊(duì)伍分配的感知滿意度；針對(duì)該模型，設(shè)計(jì)了帶精英策略的非支配排序的遺傳算法。Chen 等［10］針對(duì)城市災(zāi)害搜索-救援中應(yīng)急組織布局優(yōu)化問題，構(gòu)建了以最大化期望收益（如獲救災(zāi)民的數(shù)量等）為目標(biāo)函數(shù)的兩階段隨機(jī)規(guī)劃模型，提出了列生成算法。Lee等［24］將醫(yī)療隊(duì)伍和醫(yī)療物資分別視為可再生和非可再生資源，針對(duì)應(yīng)急資源聯(lián)合配置完成傷員治療任務(wù)的問題，建立了以總滯后懲罰成本最小化為目標(biāo)函數(shù)的混合整數(shù)規(guī)劃模型，設(shè)計(jì)了啟發(fā)式流程框架求解上述模型。Lei 等［25］針對(duì)充分供應(yīng)條件下的醫(yī)療隊(duì)伍/人員調(diào)度和醫(yī)療物資分配問題，構(gòu)建了最小化滯后完成時(shí)間的0-1 整數(shù)規(guī)劃模型，設(shè)計(jì)了滾動(dòng)優(yōu)化算法對(duì)其進(jìn)行求解。Zhang 等［26］建立了資源分配（如救援隊(duì)伍）兩階段隨機(jī)混合整數(shù)規(guī)劃模型，旨在最小化總損失或成本（第1階段）和任務(wù)最晚完成時(shí)間（第2階段），提出了啟發(fā)式算法求解該模型。Ren 等［27］構(gòu)建了考慮優(yōu)先級(jí)和工作負(fù)荷的同質(zhì)森林火災(zāi)救援隊(duì)伍分配0-1 整數(shù)規(guī)劃模型，以期最小化救援隊(duì)伍總的行程距離；針對(duì)所提出的模型，設(shè)計(jì)了遺傳算法和粒子群算法。Su 等［28］針對(duì)多救援組織與多并行事件匹配問題，構(gòu)建了以總加權(quán)行程時(shí)間和與總成本最小化為目標(biāo)函數(shù)的整數(shù)規(guī)劃模型，提出了差分進(jìn)化算法。Lassiter 等［29］針對(duì)具有不同技能的志愿者分配優(yōu)化問題，建立了混合整數(shù)規(guī)劃模型，旨在最小化累積加權(quán)未滿足需求期望值和可行性懲罰函數(shù)，提出了帕累托優(yōu)化方法對(duì)其進(jìn)行求解。Falasca 等［30］將志愿者個(gè)體或群體分配問題刻畫為最小化人力資源缺乏總成本與匹配不佳的任務(wù)數(shù)量總和的多目標(biāo)整數(shù)規(guī)劃模型，設(shè)計(jì)了加權(quán)求和與帕累托優(yōu)化方法求解所建立的模型。Yan 等［31］采用時(shí)空網(wǎng)絡(luò)方法對(duì)巨災(zāi)后救援隊(duì)伍分配問題進(jìn)行建模，構(gòu)建了以應(yīng)急修復(fù)時(shí)間長(zhǎng)度最小的混合整數(shù)規(guī)劃模型，提出了啟發(fā)式算法求解該模型。

針對(duì)帶路徑規(guī)劃的應(yīng)急組織指派決策建模問題，Cao等［9］將融入可持續(xù)發(fā)展理念且?guī)蝿?wù)順序的應(yīng)急組織指派問題刻畫為多目標(biāo)0-1 整數(shù)規(guī)劃模型，旨在最小化加權(quán)等待/準(zhǔn)備時(shí)間總和、碳排放總量和應(yīng)急費(fèi)用總和，設(shè)計(jì)了分支定界法求解上述模型。Wex 等［11］針對(duì)救援組織指派、組織與事件匹配問題，構(gòu)建了以最小化加權(quán)完成時(shí)間總和為目標(biāo)的單層0-1 整數(shù)非線性規(guī)劃模型，提出了多個(gè)啟發(fā)式算法對(duì)其進(jìn)行求解。Rauchecker等［32］將考慮任務(wù)順序的救援組織調(diào)度問題描述為單目標(biāo)0-1 整數(shù)線性規(guī)劃模型，旨在最小化加權(quán)完成時(shí)間總和，采用了分支定價(jià)法求解此模型。Nayeri 等［33］聚焦于考慮疲勞效應(yīng)、應(yīng)急任務(wù)執(zhí)行順序的救援組織指派與調(diào)度問題，并將其刻畫為最小化加權(quán)響應(yīng)時(shí)間與開始延遲時(shí)間總和的混合整數(shù)線性規(guī)劃模型，設(shè)計(jì)了模擬退火和粒子群算法對(duì)其進(jìn)行求解。Wang 等［34］聚焦于考慮任務(wù)執(zhí)行順序的應(yīng)急醫(yī)療隊(duì)伍指派問題，構(gòu)建了最小化總服務(wù)完成時(shí)間的混合整數(shù)規(guī)劃模型，采用了兩階段混合啟發(fā)式算法求解該模型。Zheng 等［35］針對(duì)中國(guó)情境下的災(zāi)害救援物資運(yùn)作過程，聚焦于多救援團(tuán)隊(duì)與多任務(wù)匹配問題，建立了最小化加權(quán)等待時(shí)間的多目標(biāo)優(yōu)化模型；針對(duì)此模型，設(shè)計(jì)了生物地理優(yōu)化算法。Rolland等［36］將異質(zhì)的應(yīng)急組織/人員指派、組織與任務(wù)匹配問題描述為資源受限項(xiàng)目調(diào)度問題，建立了以應(yīng)急費(fèi)用最小為目標(biāo)函數(shù)的0-1整數(shù)規(guī)劃模型，設(shè)計(jì)了自適應(yīng)推理技術(shù)。

通過梳理文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)：1）已有成果主要聚焦于應(yīng)急組織分配問題，較少涉及考慮任務(wù)順序的應(yīng)急組織指派決策建模問題；2）更多地采用多目標(biāo)優(yōu)化理論對(duì)應(yīng)急組織決策問題進(jìn)行建模，雙層優(yōu)化理論在應(yīng)急組織決策建模問題中的應(yīng)用研究成果極少；3）大部分文獻(xiàn)采用啟發(fā)式算法而非精確算法求解應(yīng)急組織決策模型。

2.4 基于演化博弈論的應(yīng)急組織決策建模

博弈論被廣泛應(yīng)用于對(duì)管理領(lǐng)域中利益相關(guān)者間交互行為進(jìn)行建模［37-38］。與數(shù)學(xué)規(guī)劃方法不同，博弈論主要用于研究應(yīng)急組織協(xié)作決策機(jī)制設(shè)計(jì)問題。并且，研究表明，應(yīng)急組織間的有效協(xié)作問題是DOM中的重要內(nèi)容［39-42］。傳統(tǒng)或經(jīng)典的博弈論假設(shè)局中人（players）是完全理性的，它很難刻畫管理實(shí)踐中參與者的真實(shí)行為特征。為了應(yīng)對(duì)上述問題，演化博弈論被提出。該理論假設(shè)所有局中人是有限理性的，且局中人有保持學(xué)習(xí)的能力，會(huì)根據(jù)環(huán)境調(diào)整各自的策略。基于演化博弈論的應(yīng)急組織決策建?？蚣苋鐖D1。

圖1 基于演化博弈論的應(yīng)急組織決策建模框架Fig.1 Modeling framework of emergency organization decisions based on evolutionary game theory

近年來，演化博弈論被廣泛應(yīng)用于DOM 領(lǐng)域，并取得了一定的成果。例如，Li等［38］針對(duì)人道主義物流活動(dòng)，基于演化博弈論，分別設(shè)計(jì)了基于績(jī)效管理和關(guān)系管理的應(yīng)急組織（私人組織與人道主義組織）協(xié)作機(jī)制。Du等［43］針對(duì)救援物資分配問題，借助Netlogo 軟件，運(yùn)用演化博弈論探究了中國(guó)情境下隸屬政府的與草根非營(yíng)利性組織間的協(xié)作策略設(shè)計(jì)問題。Pan 等［44］聚焦于航空聯(lián)合應(yīng)急響應(yīng)問題，設(shè)計(jì)了聲譽(yù)合作與競(jìng)標(biāo)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制來選擇非政府組織；在考慮利他主義和利己主義兩種偏好的基礎(chǔ)上，基于演化博弈論，探究了機(jī)場(chǎng)管理者與非政府組織合作機(jī)制的演化規(guī)律和路徑。郭繼東等［45］考慮協(xié)作意愿、投機(jī)傾向和協(xié)作成功概率，基于演化博弈理論構(gòu)建了應(yīng)急團(tuán)隊(duì)成員協(xié)同關(guān)系的演化博弈模型。羅靜等［46］針對(duì)應(yīng)急物資生產(chǎn)能力儲(chǔ)備問題，基于演化博弈理論，設(shè)計(jì)了政府與企業(yè)的合作策略。張樂等［47］針對(duì)突發(fā)水災(zāi)害應(yīng)急管理主體合作問題，構(gòu)建了基于蜈蚣博弈實(shí)驗(yàn)的異質(zhì)主體合作行為演化博弈模型。

綜上所述：1）大多數(shù)文獻(xiàn)更多地關(guān)注非政府或非營(yíng)利性組織與政府或營(yíng)利性組織間的決策建模問題；2）大部分學(xué)者關(guān)注兩個(gè)主體參與的應(yīng)急組織協(xié)作演化博弈問題，基于三方或多群體演化博弈的應(yīng)急組織決策建模需要深入研究。

2.5 基于多主體仿真的應(yīng)急組織決策建模

多主體仿真方法的思想來源于復(fù)雜性科學(xué)的興起，其建模的對(duì)象為復(fù)雜系統(tǒng)。該方法主要用于探究復(fù)雜系統(tǒng)中各要素間的關(guān)聯(lián)關(guān)系及其演化規(guī)律。災(zāi)害響應(yīng)決策系統(tǒng)是決策主體、供給主體、需求主體、應(yīng)急任務(wù)、救援物資、災(zāi)害基礎(chǔ)環(huán)境及其交互關(guān)系的總稱［13］。它是復(fù)雜的巨系統(tǒng)，加上災(zāi)害本身的不確定性、時(shí)變性等特征，使得災(zāi)害響應(yīng)決策系統(tǒng)更加復(fù)雜多變。幸運(yùn)地，多主體仿真為探究災(zāi)害響應(yīng)決策系統(tǒng)的演化規(guī)律提供了有效手段和工具。

通過梳理文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，多主體仿真方法被廣泛應(yīng)用于應(yīng)急組織決策建模問題中。例如，Gonzalez［48］面向應(yīng)急處置執(zhí)行，基于多主體仿真對(duì)應(yīng)急響應(yīng)組織進(jìn)行決策建模。Aros等［49］采用多主體仿真技術(shù)探索了組織間災(zāi)害響應(yīng)協(xié)作網(wǎng)絡(luò)的通信媒體選項(xiàng)。為了促進(jìn)私人組織和救援組織間的災(zāi)害救援協(xié)作，F(xiàn)ikar 等［50］建立了基于仿真和優(yōu)化的決策支持系統(tǒng)，多主體仿真技術(shù)被用于分析上述決策優(yōu)化問題。Manley等［51］針對(duì)機(jī)場(chǎng)應(yīng)急疏散問題，提出了基于主體的模型來確定大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的建筑環(huán)境變化對(duì)乘客群體的集體行為和總體疏散時(shí)間的影響程度。結(jié)果表明，此模型能夠指導(dǎo)公共和私人組織的準(zhǔn)備工作。平鍵［52］從多主體仿真視角，基于Netlogo 平臺(tái)，構(gòu)建了政府應(yīng)急組織合作關(guān)系模型；以汶川地震為實(shí)際背景，探究了政府應(yīng)急組織合作網(wǎng)絡(luò)的演化趨勢(shì)。劉丹等［53］基于多主體仿真方法研究了應(yīng)急決策組織的交互過程和機(jī)制。高德華等［54］對(duì)多主體仿真方法在流行病應(yīng)急管理應(yīng)用中的研究進(jìn)展進(jìn)行了梳理。高德華［55］采用多主體仿真研究了流行病應(yīng)急管理的防控策略。

通過梳理文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，盡管大多數(shù)學(xué)者從多主體仿真視角，構(gòu)建了應(yīng)急組織決策支持系統(tǒng)，但較少研究所構(gòu)建決策支持系統(tǒng)的敏感性、魯棒性等問題。

2.6 基于其他方法的應(yīng)急組織決策建模

為了提高重大風(fēng)險(xiǎn)智慧治理水平，徹底貫徹“堅(jiān)持底線思維著力防范化解重大風(fēng)險(xiǎn)”的要求與“打造共建共治共享的社會(huì)治理格局”的國(guó)家戰(zhàn)略，積極響應(yīng)十九大和十九屆四中全會(huì)的重要舉措，需要運(yùn)用各種技術(shù)手段對(duì)應(yīng)急組織決策進(jìn)行建模，從而提高DOM 的績(jī)效或效果。原因在于應(yīng)急組織/隊(duì)伍/人員不僅是風(fēng)險(xiǎn)管理和治理過程中的執(zhí)行主體，也是客體，它起著舉足輕重的作用。特別地，與風(fēng)險(xiǎn)管理相關(guān)的文獻(xiàn)相當(dāng)豐富，為了清晰起見，本節(jié)主要梳理在風(fēng)險(xiǎn)管理和治理過程中應(yīng)急組織決策建模的研究現(xiàn)狀。

具體地，曹策俊等［56］結(jié)合災(zāi)害成因理論，運(yùn)用系統(tǒng)分析法對(duì)大數(shù)據(jù)時(shí)代城市公共安全風(fēng)險(xiǎn)中的治理主體（即應(yīng)急組織）進(jìn)行建模，將風(fēng)險(xiǎn)治理框架分為集中、分散和混合決策三種類型。曹策俊等［57］指出基于大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)城市公共安全風(fēng)險(xiǎn)要素（包括治理主體和客體）進(jìn)行監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)預(yù)警、控制與評(píng)估，從而建立應(yīng)急組織指派模型，可有效治理大數(shù)據(jù)時(shí)代的城市公共安全風(fēng)險(xiǎn)。Mansson［58］聚焦于行政部門與社會(huì)部門組織中災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)信息合成現(xiàn)狀的梳理，總結(jié)存在的挑戰(zhàn)，給出潛在的機(jī)會(huì)。Hollis［59］探究了區(qū)域組織在災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理中的角色，試圖回答組織間是否值得合作。

綜上所述：1）大多數(shù)文獻(xiàn)采用諸如災(zāi)害成因理論、大數(shù)據(jù)技術(shù)等方法或手段對(duì)應(yīng)急組織決策優(yōu)化問題進(jìn)行戰(zhàn)略層面的建?；蝽攲釉O(shè)計(jì)；2）已有成果主要關(guān)注災(zāi)前或事前應(yīng)急組織間的決策建模問題，且致力于解決風(fēng)險(xiǎn)治理主體與客體間的交互機(jī)制。

3 研究結(jié)論與展望

3.1 研究結(jié)論

通過梳理文獻(xiàn)，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

1）與救援物資決策建模問題相比較，應(yīng)急組織決策建模問題的相關(guān)成果相對(duì)較少。

2）側(cè)重于采用諸如數(shù)學(xué)規(guī)劃、博弈論、多主體仿真等的定量方法或技術(shù)手段對(duì)應(yīng)急組織決策問題進(jìn)行建模。盡管將S-BOX 理論、分形理論、組織理論等用于應(yīng)急組織決策概念模型的構(gòu)建，但仍未清晰地從根本上回答應(yīng)急組織決策問題建模的機(jī)理機(jī)制。

3）絕大多數(shù)學(xué)者關(guān)注橫向“府際”關(guān)系視角下的應(yīng)急組織決策建模問題，較少研究考慮縱向“府際”關(guān)系的應(yīng)急組織決策建模相關(guān)問題。

4）演化博弈論主要用于對(duì)應(yīng)急組織協(xié)作優(yōu)化問題進(jìn)行建模，且主要聚焦于兩個(gè)主體間的應(yīng)急組織決策建模問題，采用三方演化博弈論或多群體演化博弈論對(duì)應(yīng)急組織決策建模的相關(guān)問題需進(jìn)一步探究。

5）聚焦于S-BOX、分形與組織理論，數(shù)學(xué)規(guī)劃、博弈論、多主體仿真等傳統(tǒng)理論/方法在應(yīng)急組織決策建模中的應(yīng)用研究，如何運(yùn)用大數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生、區(qū)塊鏈等新信息通信技術(shù)對(duì)其進(jìn)行研究的成果較少。

綜上所述，災(zāi)害運(yùn)作管理中的應(yīng)急組織決策建模問題可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行深入研究。

3.2 基于雙層優(yōu)化理論的應(yīng)急組織決策建模研究

在DOM 實(shí)踐中，管理者不僅需要平衡同層級(jí)不同部門間的利益沖突（體現(xiàn)橫向“府際”關(guān)系），而且還需要關(guān)注不同層級(jí)間利益相關(guān)者的利益訴求（體現(xiàn)縱向“府際”關(guān)系）［60-61］。文獻(xiàn)表明，已有成果更多地聚焦于利益相關(guān)者間的橫向“府際”關(guān)系，且采用單層數(shù)學(xué)規(guī)劃模型或多目標(biāo)優(yōu)化理論對(duì)其進(jìn)行刻畫；較少關(guān)注雙層優(yōu)化理論在應(yīng)急組織決策建模問題中的應(yīng)用。相比較而言，應(yīng)急組織間的縱向“府際”關(guān)系涉及多個(gè)主體，更難刻畫，更復(fù)雜，也更具挑戰(zhàn)性。然而，有效識(shí)別和刻畫應(yīng)急組織間的縱向“府際”關(guān)系，有助于提高災(zāi)害響應(yīng)效率，有助于解決“條塊分割，聯(lián)動(dòng)性不足”的問題，也更貼近實(shí)際［62-64］。因此，如何刻畫縱向“府際”關(guān)系，如何剖析縱向“府際”關(guān)系視角下應(yīng)急組織決策優(yōu)化問題的內(nèi)涵，如何構(gòu)建應(yīng)急組織決策雙層規(guī)劃模型，以及如何設(shè)計(jì)求解應(yīng)急組織決策雙層規(guī)劃模型的高效算法都是值得深入研究的問題。

3.3 基于多群體演化博弈的應(yīng)急組織決策建模研究

實(shí)踐表明，針對(duì)特定的應(yīng)急任務(wù)，利益相關(guān)者間會(huì)進(jìn)行博弈，并且，如何獲得最佳博弈策略，如何探究各主體選擇策略的演化規(guī)律，是實(shí)踐界和學(xué)術(shù)界一直關(guān)注的問題。通過梳理文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，在DOM 和商業(yè)運(yùn)作管理中，大多數(shù)學(xué)者都聚焦于兩方演化博弈問題［37，65］。然而，災(zāi)害響應(yīng)決策系統(tǒng)中的利益相關(guān)者往往涉及三個(gè)或多個(gè)主體，其更復(fù)雜也更具實(shí)際價(jià)值。設(shè)計(jì)高效的多群體演化博弈策略有助于提高應(yīng)急組織間的協(xié)作效率。從這種意義而言，基于多群體演化博弈論研究應(yīng)急組織決策建模問題是迫切需要解決的。在未來研究工作中，致力于回答以下問題：如何識(shí)別災(zāi)害響應(yīng)決策系統(tǒng)中的利益相關(guān)者，如何構(gòu)建應(yīng)急組織-應(yīng)急組織、應(yīng)急組織-政府、應(yīng)急組織-政府-應(yīng)急組織的演化博弈模型，以及如何設(shè)計(jì)應(yīng)急組織決策多群體演化博弈模型的求解策略。

3.4 基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)急組織決策建模研究

曹策俊等［56］、Gunasekaran 等［66］指出大數(shù)據(jù)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于商務(wù)管理、生產(chǎn)制造、公共管理和應(yīng)急管理等領(lǐng)域。通過梳理文獻(xiàn)可知，大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用逐漸從商業(yè)領(lǐng)域向公共服務(wù)領(lǐng)域（如公共管理）轉(zhuǎn)變。盡管如此，大數(shù)據(jù)技術(shù)在應(yīng)急組織決策建模中的應(yīng)用研究成果仍相對(duì)較少［67］。另一方面，大數(shù)據(jù)為災(zāi)害運(yùn)作管理策略的制定（如應(yīng)急組織決策制定）提供良好的數(shù)據(jù)環(huán)境和技術(shù)手段，提高了應(yīng)急決策的精度和可靠性，從而實(shí)現(xiàn)“經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)”向“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”決策模式轉(zhuǎn)變的目標(biāo)［68-69］。因此，如何將大數(shù)據(jù)技術(shù)有效地應(yīng)用于應(yīng)急組織決策建模中是當(dāng)前亟待解決的重要問題。具體地，以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，如何探究事前、事中和事后調(diào)用應(yīng)急組織的規(guī)則；借助大數(shù)據(jù)技術(shù)，如何設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的應(yīng)急組織決策模型；結(jié)合災(zāi)害響應(yīng)決策系統(tǒng)中數(shù)據(jù)間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性，如何設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的多元主體間的協(xié)作機(jī)制。這些都是未來值得研究的問題。

3.5 基于數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)急組織決策建模研究

由于應(yīng)急組織是由具有技術(shù)技能的人員組成，有獨(dú)立思考的能力，加上救援活動(dòng)本身的不確定性、災(zāi)后環(huán)境的復(fù)雜性，對(duì)應(yīng)急組織決策建模提出了較大挑戰(zhàn)。另一方面，數(shù)字孿生作為踐行智慧城市等先進(jìn)理念的一種使能技術(shù)和方法，自2003 年在制造領(lǐng)域被提出后，得到了實(shí)踐界和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注［70-71］。它的基本原理是通過多維度、多尺度的動(dòng)態(tài)虛擬模型來研究物理實(shí)體在真實(shí)環(huán)境中的屬性、行為和規(guī)則［72］。從這種意義而言，數(shù)字孿生技術(shù)為新時(shí)代應(yīng)急組織決策建模提供了新的思路和方法。在這種情形下，如何將數(shù)字孿生技術(shù)運(yùn)用于解決應(yīng)急組織決策建模問題是重要且迫切需求的。未來的研究工作需要解決以下問題：如何構(gòu)建應(yīng)急組織物理子系統(tǒng)（物理實(shí)體）、應(yīng)急組織虛擬子系統(tǒng)（虛擬模型）、應(yīng)急組織智能決策服務(wù)系統(tǒng)，如何建立相應(yīng)的孿生數(shù)據(jù)庫，以及如何構(gòu)建數(shù)字孿生驅(qū)動(dòng)的應(yīng)急組織智能決策模型和模式。

3.6 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)急組織決策建模

以上梳理了S-BOX理論、分形理論、組織理論、數(shù)學(xué)規(guī)劃、博弈論和多主體仿真等理論/技術(shù)在應(yīng)急組織決策建模中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀。文獻(xiàn)表明，災(zāi)害響應(yīng)決策系統(tǒng)是復(fù)雜巨系統(tǒng)，政府、企業(yè)、志愿者、災(zāi)民等大量人員都參與救援，如何有效管理這些救援組織/隊(duì)伍/人員是災(zāi)害響應(yīng)的關(guān)鍵，也是當(dāng)前面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。災(zāi)害發(fā)生屬于無中心的事件，區(qū)塊鏈作為去中心化的技術(shù)為應(yīng)對(duì)災(zāi)害提供了有效的技術(shù)手段。從某種程度而言，區(qū)塊鏈技術(shù)被應(yīng)用于中心化的應(yīng)急管理工作，可大幅度提高響應(yīng)效率。盡管此主題很重要，學(xué)術(shù)界的研究成果仍然相對(duì)較少，將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于應(yīng)急組織決策建模中的成果就更少［73-74］。從這種意義而言，基于區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)急組織決策建模研究是值得深入研究的課題。如何詮釋和理解區(qū)塊鏈驅(qū)動(dòng)的應(yīng)急組織決策優(yōu)化問題，如何識(shí)別區(qū)塊鏈金融在應(yīng)急組織決策建模中的運(yùn)作機(jī)制，如何探究智能合約在應(yīng)急組織決策制定中的作用，如何構(gòu)建基于區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)急組織智能決策模型，以及如何創(chuàng)新基于區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)急組織決策模式等問題都是未來的研究方向。