海上搜救衛(wèi)勤資源優(yōu)化調(diào)度問題研究

王浩能，黃俊隆，任東彥

由于海上環(huán)境惡劣，且海域廣闊，發(fā)生海戰(zhàn)時，傷員分布廣泛，落水若長時間得不到救治，受低溫、海洋有害生物侵襲、淡水和食物缺乏等影響，極易發(fā)生死亡。因此，加強(qiáng)戰(zhàn)時海上落水人員搜救工作的相關(guān)研究具有十分重要的意義。高效率救援是海上搜救所要達(dá)到的基本目標(biāo)之一。在海上救援過程中，衛(wèi)勤部門在戰(zhàn)前制定的海上搜救方案可以滿足應(yīng)對常規(guī)海上搜救任務(wù)的需求，但對重大突發(fā)事件，如潛艇失事、戰(zhàn)斗機(jī)掉落遠(yuǎn)海等突發(fā)情況時，需要緊急調(diào)配海上搜救資源，這些在戰(zhàn)前很難制定預(yù)案，需要結(jié)合突發(fā)事件的任務(wù)性質(zhì)和需求，動態(tài)調(diào)配搜救資源，并作出合理的決策［1］。由于時間緊迫，且海上作戰(zhàn)過程中隨時會面臨新的突發(fā)救援任務(wù)，因此，在海上緊急狀態(tài)下，科學(xué)合理地調(diào)配各種搜救資源是提高海上搜救效率的關(guān)鍵［2］。本研究針對海上搜救衛(wèi)勤資源優(yōu)化調(diào)度進(jìn)行探討，建立了搜救資源調(diào)度模型，通過科學(xué)計算制定了搜救資源調(diào)配方案，避免資源浪費，確保搜救資源能夠有效地用于海上突發(fā)事件，提高海上搜救效率［3］。

1 海上搜救研究現(xiàn)狀及衛(wèi)勤資源優(yōu)化調(diào)度過程

海上搜救是指除本體外，任何海上救助力量在獲得海上遇險信息后所采取的搜索和救援行動，其包含海上搜索與海上救助2 個部分。海上遇險失事突發(fā)性強(qiáng)，常常具有情況危急、任務(wù)緊迫和水文氣象環(huán)境復(fù)雜等特點［4-5］。一旦接到海上遇險失事報警信息，應(yīng)迅速收集各種相關(guān)信息，快速制定合理有效的搜救方案，并以最快的速度派出搜救力量，這也是搜救行動成功的關(guān)鍵。海上搜救目標(biāo)包括由于戰(zhàn)損、碰撞、故障、觸礁、火災(zāi)、傾覆、進(jìn)水、失控等各種原因而處于海面險境的艦船、落水飛機(jī)、落水人員等軍事目標(biāo)和民用目標(biāo)［6-7］。

1.1 海上搜救研究現(xiàn)狀 海上搜救是一個世界性難題，特別是海上作戰(zhàn)中對落水人員的搜救工作難度更大，加強(qiáng)戰(zhàn)時海上落水人員搜救工作的相關(guān)研究具有十分重要的意義。相比較而言，我國在海上搜救方面的研究起步較晚，雖然近十幾年也有很多研究成果，但還存在以下幾個方面的問題。（1）海上搜救力量薄弱。我國海上搜救力量主要由專業(yè)救助力量、軍隊、中央有關(guān)直屬部門和地方部門的力量以及港口、企事業(yè)單位、航行于我國水域的大量商船和漁船組成。在我國沿海長達(dá)1.8 萬千米的海岸線上，專業(yè)救助站少，專業(yè)救助船只大多數(shù)較為陳舊，專業(yè)救助力量相對薄弱。（2）缺乏海上搜救的專業(yè)理論指導(dǎo)。我國對于海上搜救的理論研究重視不足，沒有完整的搜救專業(yè)理論指導(dǎo)搜救工作，以致搜救工作的開展缺乏系統(tǒng)、科學(xué)的規(guī)范依據(jù)。海上搜救是一項高風(fēng)險、高難度的工作，需要有完整的搜救專業(yè)理論給予指導(dǎo)和完善的搜救依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，使搜救工作有“章”可循。

1.2 海上搜救衛(wèi)勤資源優(yōu)化調(diào)度過程 海上搜救衛(wèi)勤資源的調(diào)度主要是指在海上作戰(zhàn)過程中，遇到突發(fā)事件時，衛(wèi)勤指揮員需要做出應(yīng)急資源調(diào)度決策，應(yīng)根據(jù)海上突發(fā)事件的現(xiàn)況、發(fā)展?fàn)顩r，合理確定調(diào)度的應(yīng)急資源數(shù)量，將應(yīng)急資源及時送達(dá)突發(fā)事件現(xiàn)場［8-9］。海上搜救衛(wèi)勤資源的調(diào)度是海上衛(wèi)勤管理工作的重要內(nèi)容，面對可能發(fā)生的海上多項搜救任務(wù)，通過科學(xué)部署、合理規(guī)劃，制定科學(xué)的衛(wèi)勤資源調(diào)度方案，盡可能地避免衛(wèi)勤資源浪費，滿足多任務(wù)需求，確保應(yīng)急衛(wèi)勤資源能夠合理地應(yīng)用于海上搜救任務(wù)，提高海上搜救效率。

針對作戰(zhàn)過程中出現(xiàn)的海上突發(fā)搜救任務(wù)，能否在最快的時間內(nèi)制定出科學(xué)合理的衛(wèi)勤資源調(diào)度方案，將各種搜救資源及時送達(dá)突發(fā)事件海域是搜救工作能否迅速展開的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是海上搜救工作能否取得高效、提高傷員時效救治的一個關(guān)鍵因素。海上搜救衛(wèi)勤資源的調(diào)度優(yōu)化過程主要包括以下幾個方面［10］。（1）海上突發(fā)事件海域任務(wù)分析：根據(jù)信息偵察或上級通報，盡可能多地掌握詳細(xì)的突發(fā)事件信息，包括：突發(fā)事件性質(zhì)，如艦船沉沒、潛艇失事、戰(zhàn)斗機(jī)落水等；傷員情況，如輕傷人員、重傷人員、落水人員情況及數(shù)量等；突發(fā)事件海域所需的救援時間等。（2）海上突發(fā)事件海域搜救資源需求分析：結(jié)合搜救任務(wù)，確定當(dāng)前可調(diào)配的搜救資源種類和數(shù)量，包括醫(yī)護(hù)人員、藥品、搜救裝備、食品、耗材等，并列出清單。（3）海上搜救衛(wèi)勤資源調(diào)度方案制定：根據(jù)所確定的海上救援任務(wù)和搜救資源需求分析，構(gòu)建海上搜救衛(wèi)勤資源優(yōu)化調(diào)度數(shù)學(xué)模型并求解，確定優(yōu)化后的海上搜救衛(wèi)勤資源調(diào)度方案。（4）實施海上搜救衛(wèi)勤資源調(diào)度：衛(wèi)勤部門根據(jù)海上搜救衛(wèi)勤資源調(diào)度優(yōu)化方案展開工作。（5）評價海上搜救任務(wù)的能力和效果：搜救任務(wù)完成后，對本次完成海上搜救任務(wù)的能力和效果進(jìn)行評價分析，總結(jié)經(jīng)驗，便于進(jìn)一步優(yōu)化模型。

2 海上搜救衛(wèi)勤資源優(yōu)化調(diào)度模型構(gòu)建及求解

由于海域廣闊，人員分布廣泛，一旦海上有突發(fā)事件，搜救力量能否科學(xué)調(diào)動并迅速準(zhǔn)確到達(dá)搜救海域是搜救工作成敗的關(guān)鍵。海上搜救衛(wèi)勤資源調(diào)度方案的制定成為整個海上搜救衛(wèi)勤資源優(yōu)化調(diào)度過程的核心，本研究重點針對該問題做出探討。

2.1 模型構(gòu)建 海上搜救任務(wù)的特點是時間緊、任務(wù)重，救援力量需要在第一時間抵達(dá)，以滿足傷員時效救治的需求。特別是海上作戰(zhàn)，突發(fā)事件難以預(yù)測，在面臨多項救援任務(wù)提出衛(wèi)勤資源需求的情況下，需要盡快形成資源（包含人員、物資與裝備等）優(yōu)化調(diào)度方案供衛(wèi)勤指揮員參考，輔助其盡快制定出科學(xué)合理的救援方案，以便將搜救資源盡快安排到最需要的位置，從而使人員傷亡率降到最低。

海上搜救衛(wèi)勤資源優(yōu)化調(diào)度問題涉及衛(wèi)勤資源儲備點的資源分配問題［11］。針對搜救任務(wù)緊迫性導(dǎo)致搜救資源調(diào)度不合理的情況，結(jié)合海上傷員時效救治的需求，海上搜救衛(wèi)勤資源調(diào)度模型的構(gòu)建目標(biāo)，應(yīng)以救援時間W（稱之為“總調(diào)度時間”）最短作為主要優(yōu)化目標(biāo)，構(gòu)建如下數(shù)學(xué)模型［12-13］：

2.2 模型求解 上述模型直接求解比較復(fù)雜，但由于模型（1）是和的形式，求解時，可以將k種物資的分配看作為k個階段的決策過程，即每一個階段考慮一種搜救物資的調(diào)度。

第1階段，搜救資源調(diào)度模型：

以上模型形式是線性規(guī)劃問題，而單純形法是求解線性規(guī)劃問題最常用、最有效的算法，故海上搜救衛(wèi)勤資源優(yōu)化調(diào)度模型可以采用單純形法進(jìn)行求解，計算步驟略。

3 示例

3.1 情況設(shè)定 假定在某次遠(yuǎn)海作戰(zhàn)過程中，接到上級任務(wù)通報，同時有3 處海域突發(fā)事件，需從該地區(qū)的搜救資源儲備點調(diào)集3 種不同的資源（人員、藥品、裝備）進(jìn)行救援，假定共有5 個搜救資源儲備點。搜救海域的搜救資源需求量見表1，搜救資源儲備點的資源可用量見表2，搜救資源儲備點至搜救海域的最短時間見表3。請結(jié)合搜救任務(wù)盡快制定出資源優(yōu)化調(diào)度方案。

表1 搜救海域的搜救資源需求量

表2 資源儲備點的搜救資源可用量

表3 資源儲備點至搜救海域間的最短時間（min）

3.2 模型求解與結(jié)果分析 采用本研究所構(gòu)建的海上搜救衛(wèi)勤資源優(yōu)化調(diào)度模型，將表1～3 中數(shù)據(jù)代入模型公式（2）、（3）、（4），并運用單純形法進(jìn)行求解，得出海上搜救衛(wèi)勤資源優(yōu)化調(diào)度方案。見表4。

表4 海上搜救資源優(yōu)化調(diào)度方案

本研究通過模型給出了優(yōu)化的海上搜救衛(wèi)勤資源優(yōu)化調(diào)度方案，重點在于為海上搜救衛(wèi)勤資源優(yōu)化調(diào)度提供了一種科學(xué)、實用的方法。通過舉例在3 處搜救海域、5 個資源儲備點調(diào)集3 種不同的資源，證實了海上搜救衛(wèi)勤資源優(yōu)化調(diào)度方案的可行性。該方法亦可用于更多的搜救海域和多個資源儲備點海上搜救衛(wèi)勤資源優(yōu)化調(diào)度方案的制定，減少人工計算，提高搜救決策效率。

4 結(jié)語

及時制定出科學(xué)合理的海上搜救衛(wèi)勤資源優(yōu)化調(diào)度方案，對海上傷員時效救治具有重要的意義。由于海上作戰(zhàn)環(huán)境的復(fù)雜性，接到救援任務(wù)后，衛(wèi)勤指揮員需要在第一時間制定出資源調(diào)度方案，并以最高的效率將衛(wèi)勤資源調(diào)配到突發(fā)事件海域，否則極有可能造成重大的人員傷亡。本研究討論了海上作戰(zhàn)過程中衛(wèi)勤資源的動態(tài)配置問題，針對搜救任務(wù)緊迫性導(dǎo)致衛(wèi)勤資源調(diào)度不合理的情況，結(jié)合海上傷員時效救治需求，以救援時間最短作為主要優(yōu)化目標(biāo)，構(gòu)建了海上搜救衛(wèi)勤資源優(yōu)化調(diào)度數(shù)學(xué)模型，有助于豐富海上搜救衛(wèi)勤理論，且模型計算簡單，可以輔助衛(wèi)勤指揮員及時制定出科學(xué)合理的搜救資源調(diào)度方案，有利于海上搜救工作順利開展。但要轉(zhuǎn)化實際應(yīng)用還需結(jié)合具體任務(wù)進(jìn)行更多研究和試用，并不斷完善，才能推廣應(yīng)用。