面向重大疫情的區(qū)域應(yīng)急物資需求預(yù)測(cè)與調(diào)度

白 雪 （重慶工商大學(xué) 融智學(xué)院，重慶401320）

0 引 言

重大疫情傳染性強(qiáng)、擴(kuò)散速度快、傳播范圍廣，一旦爆發(fā)，各區(qū)域?qū)τ卺t(yī)療類、防護(hù)類、救援類等應(yīng)急物資的需求將變得尤為迫切，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致應(yīng)急物資階段性、短暫性的需求缺口。在此背景下，如何快速有效地對(duì)各區(qū)域的應(yīng)急物資需求進(jìn)行預(yù)測(cè)并合理調(diào)度，對(duì)疫情的高效防控與物資的最大化使用具有重要意義。

國內(nèi)外對(duì)于應(yīng)急物資的需求預(yù)測(cè)與調(diào)度進(jìn)行了一系列研究。文獻(xiàn)[1]以上報(bào)病例數(shù)的變化情況作為需求源，對(duì)區(qū)域應(yīng)急物資調(diào)度進(jìn)行了研究；文獻(xiàn)[2]建立了基于灰色—馬爾科夫鏈的應(yīng)急物資需求預(yù)測(cè)模型，為應(yīng)急物資供應(yīng)系統(tǒng)提供支撐；文獻(xiàn)[3]提出了考慮需求缺口的應(yīng)急物資二次分配機(jī)制，實(shí)現(xiàn)需求缺口的快速精準(zhǔn)響應(yīng)；文獻(xiàn)[4]提出了基于時(shí)序變化的救災(zāi)物資需求預(yù)測(cè)模型；文獻(xiàn)[5]提出了以應(yīng)急成本為首要目標(biāo)的二維歐式距離客觀賦權(quán)模糊算法，以此構(gòu)建大規(guī)模突發(fā)事件應(yīng)急物資調(diào)度模型；文獻(xiàn)[6]提出了以物資滿意度與時(shí)間滿意度為目標(biāo)的綜合權(quán)值法應(yīng)急物資調(diào)度模型。以上研究對(duì)于應(yīng)急物資的需求預(yù)測(cè)多以單個(gè)數(shù)據(jù)源進(jìn)行分析研判，缺乏多類關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的融合分析；而對(duì)于應(yīng)急物資的調(diào)度則多數(shù)是建立在應(yīng)急物資滿足全需求的條件下進(jìn)行的分配研究，這與實(shí)際重大疫情中存在的物資缺口不完全相符。因此，本文通過建立基于多維數(shù)據(jù)融合的應(yīng)急物資需求預(yù)測(cè)模型，對(duì)不同區(qū)域在不同時(shí)期下應(yīng)急物資需求的類型及緊迫程度進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，并以此指導(dǎo)應(yīng)急物資的合理公平調(diào)度。

1 區(qū)域應(yīng)急物資需求預(yù)測(cè)

1.1 區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)度模型數(shù)據(jù)需求及來源分析

不同區(qū)域因傳染源數(shù)量、聚集程度以及發(fā)展趨勢(shì)等的不同，其發(fā)生疫情的時(shí)間及嚴(yán)重程度也不同，對(duì)應(yīng)的應(yīng)急物資類型需求及緊迫程度也存在差異。本節(jié)將著重分析構(gòu)建區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)模型的數(shù)據(jù)需求及來源，如表1 所示。

1.2 基于AHP 法的區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)度模型構(gòu)建

層次分析法（AHP）是指將與決策總是有關(guān)的元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次，在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行定性和定量分析的決策方法。本文為使區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)模型各相關(guān)要素權(quán)值確定更加合理，將各要素對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)模型的影響大小進(jìn)行兩兩比對(duì)，并采用AHP 法確定各要素的權(quán)值，最終構(gòu)造出區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)模型。具體如下：

表1 區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)模型相關(guān)數(shù)據(jù)需求及來源

Step1 構(gòu)造判斷矩陣，各要素評(píng)價(jià)指標(biāo)相對(duì)重要性如表2 所示。

表2 各要素評(píng)價(jià)指標(biāo)相對(duì)重要性

表3 比較判斷矩陣A

將A 矩陣中的各個(gè)要素除以該要素所在列的和，即可得到歸一化矩陣Anorm，計(jì)算Anorm每一行的均值，得到特征向量W，該特征向量便為A 矩陣中各個(gè)要素的權(quán)值。

Step2 一致性校驗(yàn)，檢驗(yàn)A 矩陣是否存在克星邏輯錯(cuò)誤與亮度邏輯錯(cuò)誤。

（1）一致性指標(biāo)CI 定義為：

式中：λmax為比較判斷矩陣A 的最大特征值，n 為比較判斷矩陣A 的階數(shù)。

（2）查找n=5 時(shí)，平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI 為1.11。

（3）隨機(jī)一致性指標(biāo)定義為：

計(jì)算結(jié)果為：CR=0.08＜0.1，表明A 具有滿意的一致性。

Step3 區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)度模型E(t)構(gòu)建。

風(fēng)險(xiǎn)度模型與時(shí)間指標(biāo)密切相關(guān)，則t 時(shí)刻，某區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)度：

1.3 區(qū)域應(yīng)急物資需求預(yù)測(cè)

應(yīng)急物資按物資用途和物理屬性分為消耗性物資和非消耗性物資，如表4 所示。其中消耗性物資指物資在使用過程中，其數(shù)量會(huì)逐漸減少或功能損失需要換新；非消耗性物資則具有數(shù)量穩(wěn)定、長期有效使用等特點(diǎn)。

通過以上的風(fēng)險(xiǎn)度模型E(t)，便可模擬繪制各個(gè)區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)度曲線，為指導(dǎo)應(yīng)急物資的合理公平調(diào)度，分別作如下定量規(guī)定與定性分析：

（1）定量規(guī)定

表1 的每類數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的應(yīng)急物資類型和數(shù)量不同。定義應(yīng)急物資單元a（由表4 所列物資按比例組成，比例可變），結(jié)合歷史疫情經(jīng)驗(yàn)，作如下規(guī)定：

表4 應(yīng)急物資分類

每個(gè)確診人員，需要2a 份應(yīng)急物資，即當(dāng)QZ(t) =X 時(shí)，所需物資為2aX；

每個(gè)密切接觸人員，需要1.5a 份應(yīng)急物資，即當(dāng)QJC(t) =X 時(shí)，所需物資為1.5aX；

每輛疫區(qū)流動(dòng)車輛，需要1a 份應(yīng)急物資，即當(dāng)YQC(t) =X 時(shí)，所需物資為1aX；

每個(gè)疫區(qū)流動(dòng)人員，需要0.5a 份應(yīng)急物資，即當(dāng)YQR(t) =X 時(shí)，所需物資為0.5aX；

每個(gè)與疫區(qū)人員接觸人員，需要0.2a 份應(yīng)急物資，即當(dāng)YJC(t)=X 時(shí)，所需物資為0.2aX。

（2）定性分析

根據(jù)區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)度曲線，可判定各個(gè)區(qū)域當(dāng)前的風(fēng)險(xiǎn)趨勢(shì)是上升、平穩(wěn)或下降。在上升期，疫情人員數(shù)量快速增長，疫情擴(kuò)散嚴(yán)重，應(yīng)急物資需求量大且十分迫切；在平穩(wěn)期，疫情人員數(shù)量基本穩(wěn)定，疫情得到一定控制，應(yīng)急物資需求量較大且持續(xù)需要；在下降期，疫情人員數(shù)量逐漸減少，疫情已得到控制，應(yīng)急物資需求量較小且需要保持防護(hù)以防止疫情復(fù)發(fā)。另外，當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)度較大時(shí)，應(yīng)急物資單元a 中的醫(yī)院物資占比增大，如全套防護(hù)服、救護(hù)車、隔離擔(dān)架、病毒檢測(cè)試劑、急救藥品、防疫藥品、測(cè)溫計(jì)（儀）、消毒殺菌藥品等；當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)度較小時(shí)，應(yīng)急物資單元a 中的普通防護(hù)物資占比增大，如防護(hù)口罩、防疫藥品、消毒殺菌藥品、測(cè)溫計(jì)等。

2 區(qū)域應(yīng)急物資動(dòng)態(tài)調(diào)度

以區(qū)域應(yīng)急物資需求預(yù)測(cè)為基礎(chǔ)，以區(qū)域需求點(diǎn)物資保障的整體滿意度為目標(biāo)，綜合考慮需求點(diǎn)物資數(shù)量、類型滿意度，物資到達(dá)時(shí)間滿意度和物資分配公平性等因素，建立如圖1 所示的區(qū)域應(yīng)急物資調(diào)度模型。主要包含應(yīng)急物資籌集、存儲(chǔ)和分配三個(gè)階段，考慮到公共衛(wèi)生事件的特殊性，此處忽略道路行程時(shí)間變化和交通工具運(yùn)輸能力的約束，即不考慮物資的運(yùn)輸和配送[1]。

圖1 區(qū)域應(yīng)急物資調(diào)度模型

以滿足某市應(yīng)急物資調(diào)度需求為例，詳細(xì)調(diào)度過程如下：

（1）應(yīng)急物資籌集

常見的籌集方式及特點(diǎn)對(duì)比如表5。通過需求預(yù)測(cè)給出該市近期各個(gè)區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)度曲線，一旦發(fā)現(xiàn)有上升期的區(qū)域，考慮到重大疫情的擴(kuò)散性，該市將會(huì)面臨應(yīng)急物資需求緊迫，優(yōu)先采用物資儲(chǔ)備方式快速籌集現(xiàn)有物資，包含省市、區(qū)縣現(xiàn)有儲(chǔ)備的應(yīng)急物資以及相關(guān)企業(yè)儲(chǔ)備的應(yīng)急物資，若無法滿足需求，則采用物資采購方式進(jìn)行補(bǔ)充籌集；當(dāng)該市風(fēng)險(xiǎn)處于平穩(wěn)期時(shí)，考慮到前期籌集物資大量被消耗，必存在較大物資缺口，此時(shí)采用物資生產(chǎn)方式來滿足物資的大量長期持續(xù)供應(yīng)，同時(shí)為使相關(guān)企業(yè)能按時(shí)保質(zhì)保量長期穩(wěn)定供貨，甚至在滿足當(dāng)前物資需求基礎(chǔ)上，還能超額生產(chǎn)以填充各應(yīng)急物資儲(chǔ)備體系，需與其建立生產(chǎn)激勵(lì)合同，充分調(diào)動(dòng)生產(chǎn)積極性；當(dāng)該市風(fēng)險(xiǎn)處于下降期時(shí)，疫情人數(shù)減少，此時(shí)一般物資儲(chǔ)備方式即可滿足需求。以上各個(gè)階段，可同時(shí)通過物資援助方式進(jìn)行補(bǔ)充，但考慮到該方式供應(yīng)不穩(wěn)定、數(shù)量不確定等，一般不過度依賴。

表5 應(yīng)急物資籌集方式及特點(diǎn)對(duì)比

（2）應(yīng)急物資存儲(chǔ)

按照疫情嚴(yán)重區(qū)域優(yōu)先滿足的原則，將該市風(fēng)險(xiǎn)度最高的3 個(gè)區(qū)域作為物資前置基地，物資前置基地優(yōu)先選用區(qū)域內(nèi)的應(yīng)急物資倉儲(chǔ)中心，若該區(qū)無此類倉儲(chǔ)中心，則可選擇醫(yī)院或大型國有企業(yè)；在確定好物資存儲(chǔ)點(diǎn)（供應(yīng)點(diǎn)）之后，按籌集物資到達(dá)的時(shí)間、類型、數(shù)量，依次按一定比例安排至3 個(gè)存儲(chǔ)點(diǎn)完成存儲(chǔ)。

（3）應(yīng)急物資分配

應(yīng)急物資分配需綜合考慮風(fēng)險(xiǎn)趨勢(shì)、風(fēng)險(xiǎn)度、時(shí)間、公平性等因素，具體如下：

Step1 確定各區(qū)域的應(yīng)急物資供應(yīng)順序：以各區(qū)最近一個(gè)時(shí)段的曲線為研究對(duì)象，計(jì)算各區(qū)曲線的斜率，以斜率＞0 優(yōu)于斜率=0 優(yōu)于斜率＜0 的原則，初步確定供應(yīng)順序；之后對(duì)于斜率均處于同一級(jí)別（如均＞0）的區(qū)域，再以斜率大者優(yōu)先；若斜率相同，則比較風(fēng)險(xiǎn)度，風(fēng)險(xiǎn)度大者優(yōu)先。

Step2 確定各區(qū)域的應(yīng)急物資供應(yīng)點(diǎn)：以上文提到的3 個(gè)供應(yīng)點(diǎn)為選擇目標(biāo)，采用時(shí)間最短原則就近供應(yīng)。

Step3 確定各區(qū)域的應(yīng)急物資供應(yīng)量：理想狀態(tài)下物資是按需求籌集和存儲(chǔ)，是可以滿足所有區(qū)域的物資需求，但由于各物資所在地、生產(chǎn)周期、交通狀況等條件的不同，導(dǎo)致各物資到達(dá)供應(yīng)點(diǎn)的時(shí)間和數(shù)量不同，無法同時(shí)按需滿足所有需求點(diǎn)，此時(shí)按物資先到先送和公平性原則，結(jié)合各區(qū)域的物資現(xiàn)有需求量（物資預(yù)測(cè)需求量與物資現(xiàn)有量的差值）比例，等比例的進(jìn)行應(yīng)急物資供應(yīng)。

考慮到風(fēng)險(xiǎn)度曲線的動(dòng)態(tài)變化性，每隔一定周期，對(duì)各區(qū)域的應(yīng)急物資需求進(jìn)行更新預(yù)測(cè)，并以預(yù)測(cè)結(jié)果和物資現(xiàn)有量對(duì)物資進(jìn)行準(zhǔn)備，重復(fù)上述步驟實(shí)現(xiàn)應(yīng)急物資的動(dòng)態(tài)調(diào)度。

3 結(jié)束語

重大疫情易傳染、易擴(kuò)散，易造成應(yīng)急物資緊缺，以區(qū)域?yàn)閱挝?，綜合分析疫情確診與高危接觸群體數(shù)據(jù)，基于AHP法構(gòu)建區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)度模型，結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)趨勢(shì)和疫情數(shù)量，預(yù)測(cè)各區(qū)域的應(yīng)急物資需求。綜合考慮需求點(diǎn)物資數(shù)量、類型滿意度，物資到達(dá)時(shí)間滿意度和物資分配公平性等目標(biāo)，對(duì)各區(qū)域進(jìn)行應(yīng)急物資的統(tǒng)一調(diào)度，包含了籌集、存儲(chǔ)和分配等過程，為重大疫情的有效防控提供應(yīng)急物資保障，減少疫情帶來的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，進(jìn)而減少疫情對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定的影響。