大規(guī)模突發(fā)事件救援物資聯(lián)動調(diào)運(yùn)優(yōu)化模型與算法研究.pdf

1、近年來，突發(fā)公共事件頻繁發(fā)生，對突發(fā)公共事件的應(yīng)急管理問題已引起政府、社會乃至學(xué)術(shù)界的高度關(guān)注。在國外，許多國家都十分重視危機(jī)發(fā)生時政府間的縱橫向互助合作，并將這種合作以法律的形式固定下來，以便在必要時快捷、有序調(diào)動各方面的資源。我國在重特大突發(fā)公共事件的應(yīng)急處置工作中，需要中央政府啟動應(yīng)急響應(yīng)，在國務(wù)院統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)以及軍隊、區(qū)際政府的增援下，開展有效救援，減少損失和迅速恢復(fù)正常狀態(tài)。突發(fā)公共事件應(yīng)急管理體系中，應(yīng)急物流是應(yīng)急響應(yīng)運(yùn)作中的一

2、個重要組成部分，是保障救援活動得以開展的基礎(chǔ)和前提條件，而救援物資調(diào)運(yùn)是應(yīng)急物流的一個重要活動環(huán)節(jié)，幾乎所有重特大突發(fā)公共事件的處理，都伴隨著軍隊和區(qū)際政府組織實施的大規(guī)模聯(lián)動調(diào)運(yùn)應(yīng)急救援物資的活動，為災(zāi)區(qū)政府應(yīng)對突發(fā)事件提供必要的物質(zhì)保障。然而，目前有關(guān)應(yīng)急物資調(diào)運(yùn)問題的研究，大多針對調(diào)度系統(tǒng)前端、緊密聯(lián)系災(zāi)區(qū)需求方的救援物資配送問題，而缺乏對調(diào)度系統(tǒng)后端、需要無縫連接災(zāi)區(qū)應(yīng)急物資配送中心的救援物資聯(lián)動調(diào)運(yùn)優(yōu)化問題的研究。
　　

3、 借鑒國外處置突發(fā)公共事件的有益經(jīng)驗，深入研究我國政府間協(xié)同開展應(yīng)急救援的實際情況，以便切實有效地整合政府間應(yīng)急救援力量，發(fā)揮聯(lián)動應(yīng)急救援的協(xié)同效應(yīng)。本文以區(qū)際政府聯(lián)動調(diào)運(yùn)救援物資為背景，從節(jié)點、路徑優(yōu)化和動態(tài)調(diào)撥規(guī)劃的角度，對三類調(diào)度優(yōu)化關(guān)鍵問題展開了較為深入的研究。主要研究內(nèi)容如下：
　　 (1)以集成化供應(yīng)鏈管理中的精益-協(xié)同物流運(yùn)作模式，分析大規(guī)模救援物資調(diào)度低效運(yùn)作的原因，然后深入探討亟待優(yōu)化的三個關(guān)鍵問題：中轉(zhuǎn)運(yùn)輸

4、網(wǎng)點的定位問題、管控路徑?jīng)Q策問題和動態(tài)調(diào)撥規(guī)劃問題，并指出這類涉及因素較復(fù)雜的非線性運(yùn)輸問題的求解，需要根據(jù)問題的特性構(gòu)造有效的啟發(fā)式算法，而遺傳算法是求解復(fù)雜組合優(yōu)化問題的有效工具。
　　 (2)為提高大規(guī)模突發(fā)事件救援物資聯(lián)動調(diào)運(yùn)的效率，發(fā)揮樞紐節(jié)點在過遠(yuǎn)運(yùn)輸中的集散式轉(zhuǎn)運(yùn)功能，將設(shè)施網(wǎng)點定位與轉(zhuǎn)運(yùn)問題相結(jié)合，建立了兩類中轉(zhuǎn)網(wǎng)點定位模型：一類是從整個調(diào)運(yùn)系統(tǒng)運(yùn)作最優(yōu)的角度，確定最少中轉(zhuǎn)網(wǎng)點數(shù)目的定位模型；另一類是從應(yīng)急服務(wù)歸

5、責(zé)考慮，定位確定數(shù)目的中轉(zhuǎn)網(wǎng)點并分派各自全責(zé)服務(wù)對象的定位一配給模型。針對非線性中轉(zhuǎn)網(wǎng)點的定位問題，設(shè)計了一種基于協(xié)進(jìn)化原理、運(yùn)用矩陣編碼的多目標(biāo)遺傳算法；而對于高維稀疏矩陣編碼且具有強(qiáng)約束限制的定位-配給問題，交叉運(yùn)算必然引起違反約束的不可行解，據(jù)此設(shè)計了只執(zhí)行變異算子的定位(向)變異多目標(biāo)遺傳算法，并在初始化過程中采取搜索空間限定法來規(guī)避違約。最后通過算例分析驗證了模型和算法的有效性。
　　 (3)針對救援物資聯(lián)動調(diào)運(yùn)中的管

6、控路徑?jīng)Q策問題，考慮中轉(zhuǎn)網(wǎng)點兼具供應(yīng)源與轉(zhuǎn)運(yùn)的雙重角色，構(gòu)造了兩類非線性函數(shù)：關(guān)于節(jié)點流量的函數(shù)和關(guān)于弧流量的函數(shù)。據(jù)此把救援物資聯(lián)動調(diào)運(yùn)中的管控路徑?jīng)Q策問題轉(zhuǎn)化為具有節(jié)點流量權(quán)值和弧流量權(quán)值的非線性轉(zhuǎn)運(yùn)問題，目標(biāo)函數(shù)是整個聯(lián)動調(diào)運(yùn)系統(tǒng)的總成本和旅行時間最小化。在算法流程設(shè)計中，為提高標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法求解非線性運(yùn)輸問題的尋優(yōu)速度和尋優(yōu)效能，參照費(fèi)用矩陣標(biāo)桿的尋優(yōu)導(dǎo)向信息，來指導(dǎo)種群中各個個體局部的精細(xì)搜索空間，通過數(shù)值計算分析驗證了該算法能

7、夠較好地獲取問題的Pareto最優(yōu)解。
　　 (4)基于應(yīng)急救援中災(zāi)區(qū)對多品種應(yīng)急物資的持續(xù)消耗，綜合考慮各階段調(diào)度費(fèi)用、運(yùn)輸費(fèi)用和庫存費(fèi)用總和最小化的救援物資中轉(zhuǎn)調(diào)度安排和庫存規(guī)劃，建立了一個救援物資聯(lián)動調(diào)運(yùn)中的動態(tài)調(diào)撥規(guī)劃模型。鑒于非線性組合優(yōu)化問題，高變異比率會增強(qiáng)局部搜索能力，算法流程中設(shè)計了以狀態(tài)矩陣模塊表示編碼，執(zhí)行掃描變異的改進(jìn)遺傳算法，算例尋優(yōu)過程表明該算法能獲得良好的收斂性能。
　　 合理規(guī)劃救援物資的