大規(guī)模突發(fā)事件救援物資聯動調運優(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)公共事件的應急管理問題已引起政府、社會乃至學術界的高度關注。在國外，許多國家都十分重視危機發(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、有序調動各方面的資源。我國在重特大突發(fā)公共事件的應急處置工作中，需要中央政府啟動應急響應，在國務院統(tǒng)一領導以及軍隊、區(qū)際政府的增援下，開展有效救援，減少損失和迅速恢復正常狀態(tài)。突發(fā)公共事件應急管理體系中，應急物流是應急響應運作中的一

2、個重要組成部分，是保障救援活動得以開展的基礎和前提條件，而救援物資調運是應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)模聯動調運應急救援物資的活動，為災區(qū)政府應對突發(fā)事件提供必要的物質保障。然而，目前有關應急物資調運問題的研究，大多針對調度系統(tǒng)前端、緊密聯系災區(qū)需求方的救援物資配送問題，而缺乏對調度系統(tǒng)后端、需要無縫連接災區(qū)應急物資配送中心的救援物資聯動調運優(yōu)化問題的研究。
　　

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

4、網點的定位問題、管控路徑決策問題和動態(tài)調撥規(guī)劃問題，并指出這類涉及因素較復雜的非線性運輸問題的求解，需要根據問題的特性構造有效的啟發(fā)式算法，而遺傳算法是求解復雜組合優(yōu)化問題的有效工具。
　　 (2)為提高大規(guī)模突發(fā)事件救援物資聯動調運的效率，發(fā)揮樞紐節(jié)點在過遠運輸中的集散式轉運功能，將設施網點定位與轉運問題相結合，建立了兩類中轉網點定位模型：一類是從整個調運系統(tǒng)運作最優(yōu)的角度，確定最少中轉網點數目的定位模型；另一類是從應急服務歸

5、責考慮，定位確定數目的中轉網點并分派各自全責服務對象的定位一配給模型。針對非線性中轉網點的定位問題，設計了一種基于協(xié)進化原理、運用矩陣編碼的多目標遺傳算法；而對于高維稀疏矩陣編碼且具有強約束限制的定位-配給問題，交叉運算必然引起違反約束的不可行解，據此設計了只執(zhí)行變異算子的定位(向)變異多目標遺傳算法，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)針對救援物資聯動調運中的管

6、控路徑決策問題，考慮中轉網點兼具供應源與轉運的雙重角色，構造了兩類非線性函數：關于節(jié)點流量的函數和關于弧流量的函數。據此把救援物資聯動調運中的管控路徑決策問題轉化為具有節(jié)點流量權值和弧流量權值的非線性轉運問題，目標函數是整個聯動調運系統(tǒng)的總成本和旅行時間最小化。在算法流程設計中，為提高標準遺傳算法求解非線性運輸問題的尋優(yōu)速度和尋優(yōu)效能，參照費用矩陣標桿的尋優(yōu)導向信息，來指導種群中各個個體局部的精細搜索空間，通過數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)基于應急救援中災區(qū)對多品種應急物資的持續(xù)消耗，綜合考慮各階段調度費用、運輸費用和庫存費用總和最小化的救援物資中轉調度安排和庫存規(guī)劃，建立了一個救援物資聯動調運中的動態(tài)調撥規(guī)劃模型。鑒于非線性組合優(yōu)化問題，高變異比率會增強局部搜索能力，算法流程中設計了以狀態(tài)矩陣模塊表示編碼，執(zhí)行掃描變異的改進遺傳算法，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