（安全技術(shù)及工程專業(yè)論文）突發(fā)公共事件應(yīng)急物資資源優(yōu)化配置技術(shù)研究.pdf

a b s t r a c t a b s t r a c t t h ep a p e ri sc o m p o s e do ft h r e em a i np a r t s f i r s t l y , t h ep a p e rf o c u s e so nt h ep r o j e c t so fr e s o u r c eo p t h n a la l l o c a t i o no fp u b l i c e m e r g e n c i e sd u r i n gt h ep r e p a r e ds t a g eb a s e do ne m e r g e n c yp l a n w i t hd i s a s t e rr e s u l t s c a l c u l a t e db yd i s a s t e rc o n s e q u e n c em o d e l s ，t h ea l l o c a t i o np r o j e c t sa r ee d u c e df r o m t h er e s o u r c ea l l o c m i o nm o d e lf o u n d e do nd y n a m i cp r o g r a m m i n g t h ep a p e r 舀v e st h e a r i t h m e t i co f t h em o d e l ，a l s ot h ep r o g r a mo fa r i t h m e t i c s e c o n d l y , t h ep a p e ra l s op a y sa t t e n t i o nt ot h ea l l o c a t i o no fr e s o u r c ea f t e rt h ep u b l i c e m e r g e n c i e sh a p p e n e d t h i ss e c t i o nc a l lb ed i v i d e di n t ot w op a r t s o n e i st h e a l l o c a t i o no ft h er e s o u r c ec o m b i n e dt h ei n f o r m a t i o nf r o mt h ee m e r g e n c ys i t e sw i t h t h er e s o u r c ea l l o c a t i o np r o j e c t si nt h ee m e r g e n c yp l a n t h ep a p e ri n t r o d u c e st h e c h a r a c t e r so ft h e g r o u pd e c i s i o n - m a k i n g ，a n d i t g i v e st h es e v e n - s t e pg r o u p d e c i s i o n - m a k i n gt os o l v et h er e s o u r c ea l l o c a t i o np r o b l e m t h eo t h e ri sam o d e lb a s e d o nm u l t i - s t a g et os o l v et h er e a l t i m er e s o u r c ea l l o c a t i o np r o b l e mo ft h ep u b l i c e m e r g e n c i e sw h i c ha l ed i f f i c u l tt ok n o wt h es c o p e w i t hp r e m i s eo fc o n t i n u o u s r e s o u r c ec o n s u m p t i o n , t h ep a p e rd i v i d e st h er e s c u ec o u r s ei n t os e v e r a ls t a g e s ，t h e n g i v e sam o d e l w h i c ht h eo b j e c t i v ef u n c t i o ni st h em i n i m u i nl o s s t h em o d e li su s e di n t h er e a l - t i m er e s o u r c ea l l o c a t i o no ff o r e s tf i r e f i n a l l y , t h ep a p e rp r e s e n t st w oe x a m p l e st op r o v et h ev a l i d i t yo ft h e t h e o r i e s m e n t i o n e da b o v e k e y w o r d ：p u b l i ce m e r g e n c y , r e s o u r c eo p t i m a l a l l o c a t i o nm o d e l ，g r o u p d e c i s i o n m a k i n g h 南開大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本人完全了解南開大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定， 同意如下各項(xiàng)內(nèi)容：按照學(xué)校要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版 本；學(xué)校有權(quán)保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，并采用影印、縮印、 掃描、數(shù)字化或其它手段保存論文；學(xué)校有權(quán)提供目錄檢索以及提供 本學(xué)位論文全文或者部分的閱覽服務(wù)；學(xué)校有權(quán)按有關(guān)規(guī)定向國家有 關(guān)部門或者機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版；在不以贏利為目的的前 提下，學(xué)?？梢赃m當(dāng)復(fù)制論文的部分或全部內(nèi)容用于學(xué)術(shù)活動。 學(xué)位論文作者簽名：爭麗囂 2 0 0 年，月2 9e t 經(jīng)指導(dǎo)教師同意，本學(xué)位論文屬于保密，在 年解密后適用本授權(quán)書。 指導(dǎo)教師簽名：學(xué)位論文作者簽名： 解密時間：年月日 各密級的最長保密年限及書寫格式規(guī)定如下： 南開大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，進(jìn)行 研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本學(xué)位論文 的研究成果不包含任何他人創(chuàng)作的、已公開發(fā)表或者沒有公開發(fā)表的 作品的內(nèi)容。對本論文所涉及的研究工作做出貢獻(xiàn)的其他個人和集 體，均己在文中以明確方式標(biāo)明。本學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明的法律責(zé)任 由本人承擔(dān)。 學(xué)位論文作者簽名：善雨鴛 凹巧s 年3 - 月2ge t 第一章緒論 第一章緒論 第一節(jié)論文研究背景 1 1 1 突發(fā)公共事件定義及分類 隨著全球化經(jīng)濟(jì)的到來及互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，大型企業(yè)都致力于國際化運(yùn)作， 商業(yè)范圍已經(jīng)擴(kuò)張為“地球村 ，跨國商業(yè)運(yùn)作的風(fēng)險早已顯現(xiàn)端倪。事實(shí)上， 風(fēng)險并不僅僅存在于商業(yè)運(yùn)作上，同樣存在于人們的日常生活中。近階段全球 范圍內(nèi)發(fā)生了一系列突發(fā)公共事件，如“9 1 1 事件、非典暴發(fā)、禽流感流行 以及印度洋海嘯等。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，突發(fā)公共事件的多樣性和不可預(yù)知性在 增加。如果突發(fā)公共事件發(fā)生后，不能在短時間內(nèi)高效地調(diào)集相關(guān)應(yīng)急資源到 災(zāi)害點(diǎn)，不僅會使人的生命受到威脅，而且還會給國家的安全和社會穩(wěn)定帶來 巨大沖擊，使災(zāi)害演變成災(zāi)難，并對國家經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生負(fù)面的影響。 根據(jù)國務(wù)院2 0 0 6 年初公布的國家突發(fā)公共事件總體應(yīng)急預(yù)案中指出： 突發(fā)公共事件是指突然發(fā)生，造成或者可能造成重大人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失、生 態(tài)環(huán)境破壞和嚴(yán)重社會危害，危及公共安全的緊急事件。 根據(jù)突發(fā)公共事件的發(fā)生過程、性質(zhì)和機(jī)理，突發(fā)公共事件主要分為以下 四類： ( 1 ) 自然災(zāi)害。主要包括氣象災(zāi)害，地震災(zāi)害，地質(zhì)災(zāi)害，海洋災(zāi)害，生 物災(zāi)害等。 ( 2 ) 事故災(zāi)難。主要包括各類安全事故，交通運(yùn)輸事故，公共設(shè)施和設(shè)備 事故，輻射事故，環(huán)境污染和生態(tài)破壞事件。 ( 3 ) 公共衛(wèi)生事件。主要包括傳染病疫情，群體性不明原因疾病，食品安 全和職業(yè)危害，動物疫情，以及其他嚴(yán)重影響公眾健康和生命安全的事件。 ( 4 ) 社會安全事件。主要包括恐怖襲擊事件，民族宗教事件，經(jīng)濟(jì)安全事 件，涉外突發(fā)事件和群體性事件等【l j 。 上述各類突發(fā)公共事件往往是相互交叉和關(guān)聯(lián)的，某類突發(fā)公共事件可能 和其他類別的事件同時發(fā)生，或引發(fā)次生、衍生事件。了解突發(fā)公共事件的特 點(diǎn)對進(jìn)一步認(rèn)識突發(fā)公共事件有重要意義。 1 第一章緒論 1 12 突發(fā)公共事件特點(diǎn) 突發(fā)公共事件因其突發(fā)性、發(fā)生頻率高、損失嚴(yán)重、社會沖擊巨大等明顯 的特點(diǎn)而受到人們的持續(xù)關(guān)注。 ( 1 ) 突發(fā)性。突發(fā)公共事件顧名思義，該類事件具有很強(qiáng)的不可預(yù)知性 和突發(fā)性，事先不能預(yù)知會發(fā)生什么，且表現(xiàn)在一個“突”字上，突如其來，未可 預(yù)料，讓人措手不及。 由于造成突發(fā)公共事件的原因比較復(fù)雜，有自然因素造成的：有人為因素 造成的；有兩者兼而有之交互造成的。原因的復(fù)雜性決定了政府、社會、公眾、 大眾傳播媒介等對突發(fā)公共事件的預(yù)見難度。公眾對這類事件一般沒有事先的 心理準(zhǔn)備。在面對突發(fā)公共事件時可能產(chǎn)生恐慌情緒。 ( 2 ) 發(fā)生頻率高。我國目前處在突友公共事件的高發(fā)期，且在未來很長的 一段時間內(nèi)，都將面臨突發(fā)公共事件所帶來的嚴(yán)峻考驗(yàn)。我國是世界上遭受自 然災(zāi)害影響最嚴(yán)重的國家之一，災(zāi)害種類多、發(fā)生頻度高。我國有7 0 0 , 毗上的 大城市分布在氣象，海洋等災(zāi)害嚴(yán)重的沿海及東部地區(qū)，而這些地區(qū)是我國經(jīng) 濟(jì)較為發(fā)達(dá)的地方。近的如2 0 0 6 年重慶太早，日最高溫度超過4 0 攝氏度且 連續(xù)多日，直接造成當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物損失嚴(yán)重，甚至連飲水都發(fā)生困難。遠(yuǎn)的如1 9 9 8 年的洪水，淹沒了無數(shù)農(nóng)田村莊帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。 隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人口的迅速增長，大部分城市人口高度集聚和建筑 圖1l1 9 9 8 年洪水來襲許多樓房倒塌 物的高層化趨勢同漸加劇。由于城市作為社會中心為人們提供了便利的公共設(shè) 施和良好的生活環(huán)境，城市中聚集的人口數(shù)量及人口密度迅速增加，不同規(guī)模 第一章緒論 的社區(qū)、車站、機(jī)場、碼頭、地鐵等許許多多人口稠密的公共場所已經(jīng)和我們 的生活緊密聯(lián)系在一起；現(xiàn)代城市建筑向高層建筑、地下建筑、大空間建筑發(fā) 展；而城市中大量使用易燃、易爆、有毒、有害、放射性物質(zhì)；另外，城市中 恐怖分子、暴力主義者故意制造極端事件，如恐怖爆炸、縱火、毒氣施放等， 制造社會動蕩，種種跡象顯示，恐怖行動正在逐漸升級。這些趨勢一方面增加 了誘發(fā)災(zāi)害的可能性；另一方面，也增加了因節(jié)假日或體育賽事、娛樂活動等 原因而造成的人為事故發(fā)生的可能性。 ( 3 ) 損失嚴(yán)重。以我國為例，每年因突發(fā)公共事件造成的損失驚人。2 0 0 3 年，全國因生產(chǎn)事故損失約2 5 0 0 億，各種自然災(zāi)害損失約1 5 0 0 億，交通事故 損失約2 0 0 0 億，衛(wèi)生和傳染病突發(fā)事件的損失5 0 0 億元，以上共計(jì)6 5 0 0 億元， 損失相當(dāng)于當(dāng)年全國g d p 的6 。2 0 0 4 年，全國各類突發(fā)事件5 6 1 萬起，造成 2 1 萬人死亡、1 7 5 萬人受傷。全年自然災(zāi)害、事故災(zāi)難和社會安全事件造成的 直接經(jīng)濟(jì)損失超過4 5 5 0 億元。2 0 0 5 年各類突發(fā)公共事件5 4 0 萬起，死亡人數(shù)大 約2 0 萬人，直接經(jīng)濟(jì)損失約3 2 5 3 億元。雖然突發(fā)公共事件造成的損失已經(jīng)呈 逐年下降的趨勢，但是嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)情況還是不容人們樂觀【2 】。 再來看看1 9 9 0 年至今全球大規(guī)模停電事件造成的影響： 1 9 9 0 年4 月2 5 日，由沙塵暴引起的停電在埃及首都開羅及主要城市造成了 嚴(yán)重混亂。 1 9 9 3 年工1 月5 日，連續(xù)六個月的干旱少雨使水電設(shè)施難以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，希臘 首都雅典及周圍地區(qū)當(dāng)天經(jīng)歷了幾個小時的全面停電，4 0 0 多萬人生活受到影 響。 1 9 9 4 年8 月2 4 日，整個意大利南部停電，1 8 0 0 多萬居民在漆黑中度過了 數(shù)小時。 1 9 9 6 年7 月2 日，愛達(dá)荷州輸電線路發(fā)生的故障使美國西部1 5 個州和加拿 大及墨西哥的部分地區(qū)斷電，大約2 0 0 萬人的工作生活受到影響。 1 9 9 6 年8 月1 0 日，美國西部9 個州發(fā)生斷電事故，致使這一地區(qū)的空中和 地面交通陷入混亂，許多工廠被迫停產(chǎn)，數(shù)百萬人的正常生活受到嚴(yán)重影響。 1 9 9 8 年1 月，美國東部氣候反常，許多輸電線因結(jié)冰而折斷，導(dǎo)致大面積 斷電。事故給緬因州中部1 9 萬人、紐約州北部1 0 萬人以及新罕布什爾州2 萬 人的生活帶來不便。 1 9 9 8 年1 月，菲律賓呂宋島大停電，3 5 0 0 多萬人受影響，約占菲律賓人口 3 第一章緒論 的一半。 1 9 9 8 年1 月，由于冰雨使電線凍結(jié)折斷，加拿大東部3 0 0 多萬人在超過一 星期的時間了失去了電力供應(yīng)。 1 9 9 9 年1 2 月2 6 日，約3 6 0 萬個法國家庭由于暴風(fēng)雨而遭遇停電數(shù)日。 2 0 0 1 年1 月2 日，由于電站發(fā)生故障，印度北部約2 0 0 多萬居民失去電力 供應(yīng)。 2 0 0 2 年5 月，菲律賓呂宋島再次發(fā)生大范圍停電，4 0 0 0 多萬人受影響。 2 0 0 3 年2 月3 日，阿爾及利亞主要電站故障導(dǎo)致全國停電數(shù)小時。 2 0 0 3 年8 月1 4 日，美國東部時間下午4 時2 0 分，以紐約為中心的美國東 北部和加拿大部分地區(qū)發(fā)生大面積停電事故【3 1 。 ( 4 ) 社會沖擊巨大。突發(fā)公共事件往往不僅僅對事件主體本身有巨大的影 響，也對社會和環(huán)境產(chǎn)生非常嚴(yán)重的不良后果。通常突發(fā)公共事件引發(fā)的后果 具有多米諾效應(yīng)，一個環(huán)節(jié)出了問題，導(dǎo)致眾人不想見到的后果依次出現(xiàn)。比 如，大雨傾盤導(dǎo)致交通中斷，交通中斷導(dǎo)致運(yùn)輸中斷，運(yùn)輸中斷導(dǎo)致物資中斷， 物資中斷導(dǎo)致物資短缺，物資短缺導(dǎo)致物價上漲等等依次下去。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展、 城市化水平提高和科技進(jìn)步，城市人口不斷增加，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，社會財(cái) 富大量集中于城市，所以發(fā)生突發(fā)公共事件時，往往伴隨著嚴(yán)重的人員傷亡和 財(cái)產(chǎn)損失，尤其是當(dāng)大型服務(wù)設(shè)施或工業(yè)生產(chǎn)發(fā)生突發(fā)公共事件時，事故后果 就更加嚴(yán)重。 公共突發(fā)事件造成的影響并不僅僅止于人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失，還會給民眾 帶來巨大的心理傷害。比如，地震發(fā)生之后，公眾的心理會遭受巨大的沖擊， 事故陰影會存在很長時間。 1 1 3 應(yīng)急管理主要研究內(nèi)容 針對突發(fā)公共事件的巨大危害性， 力來研究突發(fā)公共事件應(yīng)急管理工作， 來的損失。 各國政府投入了大量的人力、物力、財(cái) 目的就是盡可能的減少突發(fā)公共事件帶 目前國內(nèi)外為針對突發(fā)公共事件應(yīng)急管理的研究內(nèi)容主要包括如下幾個方 面：l 、預(yù)案編制，2 、人員疏散，3 、資源管理，4 、決策支持，5 、教育培訓(xùn)等 幾個方面吲。 4 第一章緒論 其中，資源管理研究又分為資源調(diào)度和資源配置這兩部分，它在應(yīng)急管理 中占據(jù)著重要的位置。應(yīng)急資源配置研究在實(shí)際中有很重要的意義。 1 1 4 應(yīng)急資源優(yōu)化配置研究意義 突發(fā)公共事件應(yīng)急資源的配置是一個非常復(fù)雜、相互聯(lián)系的過程。如果平 時沒有準(zhǔn)備，一旦發(fā)生事故，就會發(fā)生救災(zāi)主體措手不及，忙而無序，倉促應(yīng) 對的局面。 1 9 7 6 年唐山這個不設(shè)防的城市遭遇了強(qiáng)地震帶來的滅項(xiàng)之災(zāi)。突如其來的 災(zāi)難給這座城市在應(yīng)急方面造成了被動。雖然當(dāng)晚就有了指揮部，但是面對巨 大的災(zāi)難，黨政領(lǐng)導(dǎo)人和將軍們完全沒有應(yīng)急的經(jīng)驗(yàn)。所以當(dāng)時的資源配置局 面是“倉促、混亂、火燒火燎 。即使像日本這樣在突發(fā)事件管理上比較先進(jìn)的 國家，在1 9 9 5 年阪神大地震中也出現(xiàn)了該地區(qū)抗震設(shè)施滯后于城市建設(shè)、震后 救災(zāi)估計(jì)不足、行動遲緩、協(xié)調(diào)性差等致命的問題【5 】。 與此相反的是，2 0 0 1 年發(fā)生在美國的9 1 1 事件使美國人經(jīng)歷了前所未有的 巨大壓力。災(zāi)難是空前的，其調(diào)配的資源力量不論是數(shù)量、質(zhì)量還是類型都是 前所未有的。盡管在事后反思時還是發(fā)現(xiàn)了很多問題，但是美國人在緊急應(yīng)對 中對各種社會資源的調(diào)配及救援效率卻給我們上了一堂生動的示范課。這一次 應(yīng)急救援中，美國相對完善的減災(zāi)體制、良好的指揮系統(tǒng)和相對完備的救援力 量直接促成了緊急狀態(tài)下各種社會資源的高效配置 6 1 。 通過上述幾個例子，很明顯可以知道一個城市只有擁有完善的應(yīng)急管理體 制才能更好的應(yīng)對突發(fā)事件。隨著社會的發(fā)展和生活水平的提高，人們對如何 有效減緩公共突發(fā)事件的損失和后果給與了很大的關(guān)注。許多研究人員認(rèn)為應(yīng) 急資源的配置情況在應(yīng)急管理活動中具有重要作用，并針對如何優(yōu)化資源配置 問題展開了許多研究。 應(yīng)急資源優(yōu)化配置研究的意義： ( 1 ) 可以增強(qiáng)所編制應(yīng)急預(yù)案的合理性和實(shí)用性； ( 2 ) 為應(yīng)急決策者提供資源分配決策支持，盡可能減緩?fù)话l(fā)公共事件帶來 的損失； ( 3 ) 減少突發(fā)公共事件的社會影響和經(jīng)濟(jì)影響，利于社會和諧發(fā)展。 5 第一章緒論 第二節(jié)應(yīng)急資源配置國內(nèi)外研究綜述 國內(nèi)外一些專家學(xué)者都針對應(yīng)急資源配置問題進(jìn)行了不同側(cè)重點(diǎn)的研究， 目前尚處在探索階段。 1 2 1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 國內(nèi)針對應(yīng)急資源的研究還不是很多，主要是集中在應(yīng)急出救點(diǎn)數(shù)量的研 究上，而且都是比較廣義的研究。 劉春林分別從出救點(diǎn)和路徑選擇兩個方面研究了應(yīng)急管理中的應(yīng)急資源配 置問題，建立了此類問題的廣義模型，并給出了在多種條件下最優(yōu)方案的求解 算法。該文力圖建立一個廣義的資源配置模型，在突發(fā)事件的處理中考慮了資 源的重要性，但是文章僅僅考慮了時間，沒有考慮到資源和需求的匹配問題， 同時沒有考慮到多個災(zāi)害在不同地點(diǎn)同時發(fā)生的情況【7 】。 高淑萍等人以應(yīng)急時間最短為前提，建立了使出救點(diǎn)數(shù)最少的二層優(yōu)化數(shù) 學(xué)模型，并給出了求解算法。她是基于劉春林提出的應(yīng)急物資連續(xù)消耗的前提 進(jìn)行的研科引。 以上研究都還是停留在靜態(tài)模型的基礎(chǔ)上，實(shí)際中常常由于信息不充分， 資源的配置往往非常的不充分，造成應(yīng)急管理中資源不到位，倉促混亂等等情 況的發(fā)生。 針對上述需要，池宏等認(rèn)為，應(yīng)急管理在某時刻后的后續(xù)任務(wù)是隨所完成子 任務(wù)的效果和所處環(huán)境的狀態(tài)變化而變化，而這種變化過程是應(yīng)對階段結(jié)果和 發(fā)展趨勢的一個博弈過程。由于應(yīng)急資源預(yù)先并不是針對某一類突發(fā)事件有序 存放的，因此需要預(yù)先針對各種類型的突發(fā)事件建立虛擬的管理體制、結(jié)構(gòu)與預(yù) 案，以保證突發(fā)事件出現(xiàn)后其它資源的有效配置和措施的實(shí)施。由于管理內(nèi)容的 動態(tài)變化，使得我們在某一階段進(jìn)行資源優(yōu)化配置時既要考慮已確定項(xiàng)目的資 源優(yōu)化配置，又要考慮下階段的資源再分配例。 w a n gs u s h e n g 等人根據(jù)大規(guī)模突發(fā)公共事件應(yīng)急反應(yīng)的特點(diǎn)，給出了可以 解決多場所災(zāi)害或多資源供應(yīng)商的情況下資源沖突的問題的最優(yōu)化應(yīng)急配置的 優(yōu)化算法，該算法主要是從局部最優(yōu)解中按照既定參數(shù)進(jìn)行不斷調(diào)整來獲得最 優(yōu)資源分配方案【l o j 。 6 第一章緒論 1 2 2 國外研究現(xiàn)狀 國外針對應(yīng)急資源配置的焦點(diǎn)主要集中在自然災(zāi)害方面，較之國內(nèi)就顯得 比較具體，而且研究方式都屬于給出一個模型，然后求解最優(yōu)分配方案這種模 式。 g b a r b a r o s o g l u 等人撰文討論了地震救災(zāi)物資運(yùn)輸計(jì)劃編制中的兩階段隨機(jī) 規(guī)劃框架。文章認(rèn)為，當(dāng)出現(xiàn)地震信號時，防災(zāi)救災(zāi)物資的運(yùn)輸可以分為兩個 階段，首先是根據(jù)最先得到的地震信息，判斷地震的震級，根據(jù)不同震級出 現(xiàn)的可能性，建立了一個不同生活資源、通過不同的運(yùn)輸方式經(jīng)過運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)運(yùn) 送到災(zāi)區(qū)的模型，目標(biāo)是使運(yùn)輸費(fèi)用和不同運(yùn)輸方式之間的轉(zhuǎn)換貨物量最小。 第二個階段，在第一個階段的基礎(chǔ)上，判斷可能產(chǎn)生的損失大小，然后根據(jù)不 同結(jié)果發(fā)生的可能性，建立第二個隨機(jī)規(guī)劃模型，目標(biāo)是使總費(fèi)用最小，運(yùn)輸 模式轉(zhuǎn)換成本和在第二階段中持有量和短缺導(dǎo)致的損失最小【1 1 1 。 德國的e f i e d r i c h 等人把地震后的區(qū)域分為搜救區(qū)域，穩(wěn)定區(qū)域和立即恢復(fù) 區(qū)域，綜合考慮了時間，傷員等級分類等因素，把地震后搜救階段分成不同的 階段，通過考慮二次災(zāi)害引起的死亡人數(shù)，搜救階段的死亡人數(shù)，因?yàn)樗丫饶?力不夠而導(dǎo)致的死亡人數(shù)等等，并且表示成數(shù)學(xué)等式，最后建立一個以地震造 成的死亡人數(shù)為目標(biāo)函數(shù)，資源的限制作為約束條件的地震后資源優(yōu)化分配模 型。該文章考慮的是物資資源的優(yōu)化配置。作者通過c + + 結(jié)合了模擬退火法和 禁忌搜索法來求解模型的解【1 2 1 。 s a 嘶a yj a i n 等人認(rèn)為在緊急事件發(fā)生之前，城市的第一反應(yīng)者就應(yīng)該接受專 門的模擬訓(xùn)練，事故發(fā)生后這些人第一批到達(dá)現(xiàn)場，肩負(fù)著向指揮中心反饋現(xiàn) 場信息的重大任務(wù)，指揮中心在接到現(xiàn)場的信息之后，立即提出現(xiàn)場周圍的地 理資料，同時對突發(fā)事件進(jìn)行后果模擬預(yù)測，模擬可能的災(zāi)害后果，然后再結(jié) 合現(xiàn)場情況指導(dǎo)反應(yīng)者進(jìn)行應(yīng)急救援活動，進(jìn)行現(xiàn)場的資源配置。文章同時也 談到要在緊急情況下全部采用專家對事件的不同方面進(jìn)行模擬是高投入的事 情，同時在有輸出結(jié)果后還有進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移和協(xié)調(diào)一致，這個過程耗費(fèi)時間 比較長【1 3 l 。 e f i o r u c c i 等人給出了一個自然災(zāi)害管理時的最優(yōu)資源分配。他們認(rèn)為在自 然災(zāi)害事件發(fā)生時，資源是一個連續(xù)變量，范圍內(nèi)的服務(wù)需求是集中型的服務(wù) 需求。該文章在一個有向圖的基礎(chǔ)上，引入一系列的虛擬服務(wù)需求節(jié)點(diǎn)，給出 7 第一章緒論 了一個動態(tài)模型。模型的目標(biāo)函數(shù)主要考慮以下三部分的問題：個是和評估 破壞相關(guān)的部分，一個是對圖中節(jié)點(diǎn)資源分配不足的相關(guān)部分，第三是資源在 不同節(jié)點(diǎn)之間相互轉(zhuǎn)移的成本。同時給出了一系列的約束條件。文章作者認(rèn)為， 自然災(zāi)害的管理是兩個不同的動力學(xué)描述：一個是對事件物理過程的描述，一 個是對資源的干涉。文章最后舉了一個森林火災(zāi)應(yīng)急管理的例子，論證了采用 該方法進(jìn)行資源配置的優(yōu)越性【1 4 j 【1 5 j 。 第三節(jié)本文研究內(nèi)容 通常認(rèn)為應(yīng)急資源包括物資資源，人力資源和智力資源。本論文主要研究 應(yīng)急物資資源配置這一部分，在國內(nèi)外的研究文獻(xiàn)中，“物資資源通常直接稱 為資源，為簡潔起見，本文采用“應(yīng)急物資”表示應(yīng)急物資資源。 常見的應(yīng)急物資分類如下表1 1 ： 表1 1 應(yīng)急物資分類表【1 6 】 分類具體類別 常見物資 第一類防護(hù)用品防護(hù)服，潛水服( 衣) ，防爆服，盔甲等 第二類生命救助止血繃帶，救撈船，減壓艙，氧氣機(jī)等 第三類 生命支持便攜呼吸機(jī)，輸液設(shè)備，高壓氧艙等 第四類救援運(yùn)載救護(hù)車，醫(yī)療救生船，救生飛機(jī)等 第五類 臨時食宿 炊事車，供水車，簡易廁所，罐頭等 第六類污染清理消毒車，垃圾箱，消毒殺菌藥品等 第七類動力燃料發(fā)電車，防爆防水電纜，干電池等 第八類工程設(shè)備推土機(jī)，抽水機(jī)，通風(fēng)機(jī)，電焊機(jī)等 第九類器材工具千斤頂，滅火器，水，繩索，信號彈等 第十類照明設(shè)備探照燈，應(yīng)急燈，防水燈，礦燈等 第十一類通訊廣播海事衛(wèi)星電話，廣播車，移動電話等 第十二類交通運(yùn)輸鋼梁橋，沙漠車，氣墊船，沼澤水橇等 第十三類工程材料帆布，鋼絲，麻袋( 編織袋) 水泥等 由于應(yīng)急物資數(shù)量和種類繁多，本文在進(jìn)行應(yīng)急物資研究時，為了便于研 究的開展都考慮單種物資的配置情況。 8 第一章緒論 本論文主要研究內(nèi)容包括兩大部分，詳細(xì)情況如下： 第一部分主要進(jìn)行應(yīng)急準(zhǔn)備階段應(yīng)急物資優(yōu)化配置。首先介紹了一些常見 的事故后果模擬模型和軟件方法，認(rèn)為通過這些事故后果模型可以便于計(jì)算突 發(fā)公共事件潛在的損失值，然后在一定量應(yīng)急物資的前提下，結(jié)合應(yīng)急物資所 能發(fā)揮的作用，引入運(yùn)籌學(xué)中的動態(tài)規(guī)劃法，建立了一個以整體損失值最小為 目標(biāo)函數(shù)的數(shù)學(xué)模型，并給出了模型的算法和求解程序。 第二部分是在突發(fā)公共事件發(fā)生后，即應(yīng)急響應(yīng)階段，結(jié)合現(xiàn)場情況進(jìn)行 應(yīng)急物資配置研究。主要給出兩種方法，一是結(jié)合應(yīng)急預(yù)案中原有的應(yīng)急物資 配置方案和應(yīng)急現(xiàn)場反饋回來的情況，采用群體決策法進(jìn)行應(yīng)急物資配置；二 是對一些事故發(fā)生范圍和后果難以確定且應(yīng)急預(yù)案中很難提供詳細(xì)物資配置方 案的突發(fā)事件，如森林火災(zāi)，地震，先根據(jù)現(xiàn)場信息運(yùn)用事故模擬軟件或模型 對事故進(jìn)行多階段后果模擬，以此得出每個階段的應(yīng)急物資需求量，在保證資 源供應(yīng)點(diǎn)能保證災(zāi)害現(xiàn)場的連續(xù)消耗的情況下，得出一個目標(biāo)函數(shù)為損失值最 小的模型。 本論文框架分五個章節(jié)，如下： 第一章前言，主要包括論文研究背景、意義；國內(nèi)外研究現(xiàn)狀；本論文的 研究方向和內(nèi)容。 第二章突發(fā)公共事件應(yīng)急準(zhǔn)備階段的應(yīng)急物資優(yōu)化配置，先介紹相關(guān)的事 故后果模型和軟件，然后基于得出的事故后果情況和應(yīng)急物資數(shù)量，同時結(jié)合 動態(tài)規(guī)劃法，給出一個應(yīng)急物資優(yōu)化配置模型，最后給出了模型求解的算法和 求解程序。 第三章主要給出兩種方法進(jìn)行物資配置，一是結(jié)合應(yīng)急預(yù)案中的應(yīng)急物資 方案和現(xiàn)場反饋信息，得出新的物資配置方案后，提出七步群體決策法來解決 事故發(fā)生后應(yīng)急物資配置決策難題；二是對一些事故發(fā)生范圍和后果難以確定 且應(yīng)急預(yù)案中很難提供詳細(xì)物資配置方案的突發(fā)事件，把應(yīng)急過程分成多個階 段，在保證事故現(xiàn)場資源連續(xù)消耗的前提下，給出一個目標(biāo)函數(shù)為損失值最小 的模型。 第四章是給出了兩個案例，針對第二章和第三章中提及的方法進(jìn)行了應(yīng)用， 并且根據(jù)應(yīng)急準(zhǔn)備階段的應(yīng)急物資優(yōu)化配置模型的算法，用t c l 對算法進(jìn)行了 編程，給出了相應(yīng)軟件的界面，便于分配方案的得出。 第五章結(jié)論和展望，對整篇論文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，并提出該 9 第一章緒論 研究方向需要進(jìn)一步開展研究的方面。 1 0 第二章應(yīng)急準(zhǔn)備階段應(yīng)急物資優(yōu)化配置 第二章應(yīng)急準(zhǔn)備階段應(yīng)急物資優(yōu)化配置 應(yīng)急預(yù)案又稱應(yīng)急計(jì)劃，是針對可能的重大事故( 件) 或?yàn)?zāi)害，為保證迅 速、有序、有效地開展應(yīng)急與救援行動、降低事故損失而預(yù)先制定的有關(guān)計(jì)劃 或方案。它是在辨識和評估潛在的重大危險、事故類型、發(fā)生的可能性及發(fā)生 過程、事故后果及影響嚴(yán)重程度的基礎(chǔ)上，對應(yīng)急機(jī)構(gòu)職責(zé)、人員、技術(shù)、裝 備、設(shè)施( 備) 、物資、救援行動及其指揮與協(xié)調(diào)等方面預(yù)先做出的具體安排。 應(yīng)急預(yù)案明確了在突發(fā)公共事件發(fā)生之前、發(fā)生過程中以及剛剛結(jié)束之后，誰 負(fù)責(zé)做什么，何時做，以及相應(yīng)的策略和資源準(zhǔn)備等。 在應(yīng)急準(zhǔn)備階段對應(yīng)急物資的優(yōu)化配置，實(shí)際上是針對可能發(fā)生的突發(fā)公 共事件制定應(yīng)急物資分配方案。通過對危險區(qū)域進(jìn)行危險源辨識和風(fēng)險分析可 以知道相關(guān)區(qū)域易發(fā)的事故類型，然后通過相關(guān)事故后果模型和軟件，可以得 出相關(guān)事故的損失值。這樣就為應(yīng)急準(zhǔn)備階段制定出合理的應(yīng)急物資配置方案 打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 在制定應(yīng)急預(yù)案過程中，除了要針對目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行事故后果評價之外，還 要注意到很多時候由于存儲費(fèi)用，場地等限制因素的影響，應(yīng)急物資的數(shù)量不 可能是無限的放大。因此，某個應(yīng)急物資儲存點(diǎn)的物資數(shù)量是有限的。如何更 好的利用已有物資為應(yīng)急救援做出最大化的貢獻(xiàn)是許多研究人員關(guān)注的問題。 本章主要討論在已知相關(guān)危險區(qū)域事故類型的基礎(chǔ)上，借助于相關(guān)的事故 后果模型和軟件，計(jì)算事故可能的損失值，根據(jù)一定的應(yīng)急物資，借助于動態(tài) 規(guī)劃法，然后給出了一個應(yīng)急物資的優(yōu)化配置模型，最后給出了模型求解的算法 和程序。 2 1 1 常見事故模型 第一節(jié)事件后果模型和軟件 常見事故模型包括火災(zāi)、爆炸、毒物泄露三大方面。毒物泄露模型包括氣 體泄漏量計(jì)算模型和液體泄露量計(jì)算模型，重氣擴(kuò)散模型和中性氣體擴(kuò)散模型， 第二章應(yīng)急準(zhǔn)備階段應(yīng)急物資優(yōu)化配置 有毒液化氣體泄露毒害區(qū)估算模型等等?；馂?zāi)爆炸模型包括池火災(zāi)，閃火模型， 沸騰液體擴(kuò)展蒸氣爆炸( b l e v e s ) 和蒸氣云爆炸模型等等。 2 1 2 常見事故后果模型軟件 常見事故后果模型軟件是把常見事故后果模型通過計(jì)算機(jī)手段快速直觀的 計(jì)算出事故后果和影響區(qū)域。國外常見的事故后果模擬軟件有s a f e t i ( s o f l w a r e f o ra s s e s s m e n to ff l a m m a b l e ，e x p l o s i v et o x i ci m p a c t ) ，s a f e m o d e ( s a f e t y a s s e s s m e n tf o re f f e c t i v em a n a g e m e n to fd a n g e r o u se v e n t s ) ，r i s k c u r v e s 和 e f f e c t s 等等【1 7 1 8 】。下表是幾種常見事故后果模型軟件的比較。 表2 1 幾種常見事故后果模型軟件 軟件名稱 內(nèi)含事故后果模型軟件功能 ( 1 ) 火球或沸騰液體擴(kuò)展蒸氣爆炸事故；( 2 ) 易 燃物質(zhì)瞬時受壓火災(zāi)事故；( 3 ) 易燃物質(zhì)連續(xù)受壓可以比較真實(shí)地 火災(zāi)事故；( 4 ) 易燃物質(zhì)“冷藏”泄漏事故：( 5 )反映事故現(xiàn)場的 s a f e t i 池火；( 6 ) 有毒物質(zhì)瞬時受壓泄漏事故；( 7 ) 有毒 破壞情況，計(jì)算 物質(zhì)連續(xù)受壓泄漏事故；( 8 ) 重氣擴(kuò)散模型；( 9 )事故的影響程度 中性氣體擴(kuò)散模型；( 1 0 ) 自由湍流噴射模型；( 1 1 )和范圍。 物質(zhì)蒸發(fā)模型。 ( 1 ) 化學(xué)物質(zhì)泄漏模型；泄漏率；( 2 ) 急驟蒸發(fā) 計(jì)算；( 3 ) 兩相射流特性及擴(kuò)散；( 4 ) 擴(kuò)散模型； ( 5 ) 空氣中中性蒸氣擴(kuò)散；( 6 ) 重氣擴(kuò)散；( 7 ) 定量風(fēng)險評價 s a f e m o d e 火災(zāi)模型；( 8 ) 池火熱輻射效應(yīng)模型；( 9 ) 以t n t 當(dāng)量為基礎(chǔ)的爆炸模型；( 1 0 ) 蒸氣云爆炸；( 1 1 ) 儲罐爆炸；( 1 2 ) 超壓效應(yīng)。 ( 1 ) 社會風(fēng)險和個人風(fēng)險曲線；( 2 ) 可任意選擇要適用于工業(yè)定 事故場景；( 3 ) 工廠附件受事故影響的人數(shù)計(jì)算模量危險分析，可 r i s k c u r v e s 型。以評價工廠附近 的危險性。 1 2 第二章應(yīng)急準(zhǔn)備階段應(yīng)急物資優(yōu)化配置 續(xù)表 軟件名稱 內(nèi)含事故后果模型軟件功能 ( 1 ) 氣體、蒸氣或液體容器中泄漏模型；( 2 ) 湍具有危險評價和 性自由射流模型；( 3 ) 沸騰液體和非沸騰液體的蒸建模功能。 e f f e c t s 發(fā)；( 4 ) 天然氣擴(kuò)散；( 5 ) 池火和火球或沸騰液體 擴(kuò)展蒸氣爆炸的熱輻射；( 6 ) 蒸氣云爆炸。 第二節(jié)應(yīng)急物資優(yōu)化配置方法 2 2 1 應(yīng)急物資優(yōu)化配置的前提 在應(yīng)急準(zhǔn)備階段，利用事故后果模型和軟件對相關(guān)危險區(qū)域進(jìn)行事故后果 模擬，可以知道危險區(qū)域在發(fā)生事故的情況下大概的影響范圍和傷亡人數(shù)。通 常情況下，由于受到物資存儲場所，地點(diǎn)和儲存條件以及成本等多方面的限制， 應(yīng)急物資的數(shù)量是受到一定限制的，也就是說，本章討論的前提是應(yīng)急準(zhǔn)備階 段，危險區(qū)域周邊的應(yīng)急物資數(shù)量是一定的。 要使有限的應(yīng)急物資在應(yīng)急反應(yīng)時能夠要發(fā)揮合理的效用，應(yīng)急管理過程 有序進(jìn)行，在應(yīng)急準(zhǔn)備階段就需要對應(yīng)急物資進(jìn)行合理優(yōu)化的配置，給出合理 的應(yīng)急物資分配方案，為應(yīng)急反應(yīng)做好充分的準(zhǔn)備。 2 2 2 應(yīng)急物資優(yōu)化配置方法的選取 突發(fā)公共事件通常會導(dǎo)致大規(guī)模的損失和破壞，所以在應(yīng)急準(zhǔn)備階段要充分 考慮到可能的多個災(zāi)害點(diǎn)。也就是說，在進(jìn)行應(yīng)急物資配置的時候，需要整體 考慮多個災(zāi)害點(diǎn)的情況進(jìn)行配置。這樣，應(yīng)急物資優(yōu)化配置問題就可以看成是 一個多階段決策問題。 首先要知道什么是多階段決策問題。如果一類活動過程可以分為若干個互 相聯(lián)系的階段，在每一個階段都需作出決策( 采取措施) ，一個階段的決策確定以 后，常常影響到下一個階段的決策，從而就完全確定了一個過程的活動路線， 則稱它為多階段決策問題。 多階段決策過程最優(yōu)化的目標(biāo)是要達(dá)到整個活動過程的總體效果最優(yōu)。由 1 3 第二章應(yīng)急準(zhǔn)備階段應(yīng)急物資優(yōu)化配置 于各段決策間有機(jī)地聯(lián)系著，本階段決策的執(zhí)行將影響到下一階段的決策，以 至于影響總體效果，所以決策者在每階段時不應(yīng)僅考慮本階段最優(yōu)，還應(yīng)該考 慮對最終目標(biāo)的影響，從而做出對全局來講是最優(yōu)的決策。而應(yīng)急物資優(yōu)化配 置目標(biāo)就是追求讓應(yīng)急物資發(fā)揮整體最佳效用。 而動態(tài)規(guī)劃( d y n a m i cp r o g r a m m i n g ) 是求解多階段決策過程最優(yōu)化的一種數(shù) 學(xué)方法，所以本章采用動態(tài)規(guī)劃法來解決應(yīng)急準(zhǔn)備階段的應(yīng)急物資優(yōu)化配置問 題。 2 2 3 動態(tài)規(guī)劃法簡介 2 0 世紀(jì)5 0 年代初美國數(shù)學(xué)家r e b e l l m a n 等人在研究多階段決策過程 ( m u l t i s t e pd e c i s i o np r o e e s s ) 的優(yōu)化問題時，提出了著名的最優(yōu)化原理( p r i n c i p l e o f o p t i m a l i t y ) ，把多階段過程轉(zhuǎn)化為一系列單階段問題，逐個求解，創(chuàng)立了解決 這類過程優(yōu)化問題的新方法動態(tài)規(guī)劃。1 9 5 7 年出版了他的名著d y n a m i c p r o g r a m m i n g ，這是該領(lǐng)域的第一本著作。 動態(tài)規(guī)劃問世以來，在經(jīng)濟(jì)管理、生產(chǎn)調(diào)度、工程技術(shù)和最優(yōu)控制等方面 得到了廣泛的應(yīng)用。例如最短路線、庫存管理、資源分配、設(shè)備更新、排序、 裝載等問題，用動態(tài)規(guī)劃方法比用其它方法求解更為方便。雖然動態(tài)規(guī)劃主要 用于求解以時間劃分階段的動態(tài)過程的優(yōu)化問題，但是一些與時間無關(guān)的靜態(tài) 規(guī)劃( 如線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃) ，只要人為地引進(jìn)時間因素，把它視為多階段 決策過程，也可以用動態(tài)規(guī)劃方法方便地求解。 由上述可知，動態(tài)規(guī)劃方法與時間關(guān)系密切，隨著時間過程的發(fā)展而決定 各時段的決策，產(chǎn)生一個決策序列，這就是“動態(tài) 的意思。然而它也可以處 理與時間無關(guān)的靜態(tài)問題，只要在問題中人為地引入“時段 因素，將問題看 成多階段的決策過程即可。 2 2 3 1 基本概念 使用動態(tài)規(guī)劃方法解決多階段決策問題，首先要將實(shí)際問題寫成動態(tài)規(guī)劃 模型，此時要用到以下概念： 階段是對整個過程的自然劃分。通常根據(jù)時間順序或空間特征來劃分階段， 以便按階段的次序解優(yōu)化問題，常用字母k 表示階段變量。 狀態(tài)表示各個階段開始時過程所處的自然狀況。動態(tài)規(guī)劃中的狀態(tài)具有如 】4 第二蘋應(yīng)急準(zhǔn)備階段應(yīng)急物資優(yōu)化配置 下性質(zhì)：它應(yīng)該能夠描述過程的特征并且具有無后向性，即當(dāng)某階段的狀態(tài)給 定時，這個階段以后過程的演變與該階段以前各階段的狀態(tài)無關(guān)，也就是說， 當(dāng)前狀態(tài)都是過去歷史的一個完整總結(jié)，過程的過去歷史只能通過當(dāng)前狀態(tài)去 影響它未來的發(fā)展，這稱之為無后效性。如果所選定的變量不具備無后效性， 就不能作為狀態(tài)變量來構(gòu)造動態(tài)規(guī)劃模型。通常還要求狀態(tài)是直接或間接可以 觀測的。描述狀態(tài)的變量稱狀態(tài)變量。變量允許取值的范圍稱允許狀態(tài)集合。 用j 。表示第k 階段的狀態(tài)變量，它可以是一個數(shù)或一個向量。 當(dāng)一個階段的狀態(tài)確定后，可以做出各種選擇從而演變到下一階段的某個 狀態(tài)，這種選擇手段稱為決策，在最優(yōu)控制問題中也稱為控制。描述決策的變 量稱決策變量。變量允許取值的范圍稱允許決策集合。用仉( s 。) 表示第k 階段處 于狀態(tài)時的決策變量，它是的函數(shù)，用( 靠) 表示了的允許決策集合。 策略，決策組成的序列稱為策略。各個階段決策決定之后，整個問題的決 策序列就構(gòu)成一個策略，用p 。函。( s 。) ， ：( s ：) ，“。( s 。) ) 表示。對每個實(shí)際問題， 可供選擇的策略有一定的范圍，稱為允許策略集合，記作p ，。，使整個問題達(dá)到 最優(yōu)效果的策略就是最優(yōu)策略。 動態(tài)規(guī)劃中本階段的狀態(tài)往往是上一階段狀態(tài)和上一階段的決策結(jié)果。如 果給定了第k 段的狀態(tài)s 七，本階段決策為鞏( ) ，則第k + 1 段的狀態(tài)+ 。也就完 全確定，它們的關(guān)系可用如下公式表示： + 1 = 疋( & ，) ( 2 1 ) 由于它表示了由k 階段到七+ l 階段的狀態(tài)轉(zhuǎn)移規(guī)律，所以稱之為狀態(tài)轉(zhuǎn)移方 程。 由于衡量所選定策略優(yōu)劣的數(shù)量指標(biāo)稱為指標(biāo)函數(shù)。一個療段決策過程，從 1 n n 叫做問題的原過程，對于任意一個給定的k ( 1 k 刀) ，從第k 段到第n 段 的過程稱為原過程的一個后部子過程。巧，。( 墨，p 。) 表示初始狀態(tài)為s 。采用策略 p 。，。時原過程的指標(biāo)函數(shù)值，而圪，。( ，p 。一) 表示在第k 階段，狀態(tài)為采用策 略為p 。時，后部子過程的指標(biāo)函數(shù)值。最優(yōu)指標(biāo)函數(shù)記為以( & ) ，它表示從第 k 段狀態(tài)& 采用最優(yōu)策略p 七，到過程終止時的最佳效益值。五( 吼) 與 圪，。( & ，仇m ) 之間的關(guān)系為： 五( & ) = 圪，。( ，p 幼) = o p t ( s t ，p k , n ) ( 2 2 ) 式中印f 表示最優(yōu)化，根據(jù)具體問題分為r 矗放或者m i n 。 將多階段決策過程劃分階段，恰當(dāng)?shù)剡x取狀態(tài)變量、決策變量及定義最優(yōu) 1 5 第二章應(yīng)急準(zhǔn)備階段應(yīng)急物資優(yōu)化配置 指標(biāo)函數(shù)，從而把問題看成是同一族類型的子問題，然后逐個求解。 求解時要從邊界條件開始，逆或順過程行進(jìn)方向，逐段遞推尋優(yōu)。在每個 子問題求解時，都要使用它前面已求出的子問題的最優(yōu)結(jié)果，最后一個子問題 的最優(yōu)解，就是整個問題的最優(yōu)解。 動態(tài)規(guī)劃法是既把當(dāng)前一段與未來各段分開，又把當(dāng)前效益和未來效益結(jié) 合在一起的一種最優(yōu)化方法，因此每段的最優(yōu)決策選取是從全局考慮的，與該 段的最優(yōu)選擇一般是不同的。 動態(tài)規(guī)劃的基本方程是遞推逐段求解的根據(jù)，一般的動態(tài)規(guī)劃方程可以表 示為： i 無( s ) = o p t 【v t ( s t ，u t ) + 以+ 1 ( g k + 1 ) 】七= 7 , 刀一1 ，1 1哦陬氏( ：0 ( 2 3 ) 【 + l ( s 川) = l = z jj 式中v a s 。，u i ) 為狀態(tài)為，決策為u k ( s t ) 時對應(yīng)的第k 階段的指標(biāo)函數(shù)值【1 9 】。 第三節(jié)動態(tài)規(guī)劃法在應(yīng)急物資配置中的應(yīng)用 2 3 1 建立動態(tài)規(guī)劃模型要點(diǎn) 建立動態(tài)規(guī)劃的模型，就是分析問題并建立問題的動態(tài)規(guī)劃基本方程。成 功地應(yīng)用動態(tài)規(guī)劃方法的關(guān)鍵，在于識別問題的多階段持征，將問題分解成為 可用遞推關(guān)系式聯(lián)系起來的若干子問題，或者說正確地建立具體問題的基本方 程，這需要經(jīng)驗(yàn)與技巧。而正確建立基本遞推關(guān)系方程的關(guān)鍵又在于正確選擇 狀態(tài)變量，保證各階段的狀態(tài)變量具有遞推的狀態(tài)轉(zhuǎn)移關(guān)系+ ，= 瓦( ，u 。) 。 一般地，建立動態(tài)規(guī)劃模型的要點(diǎn)為： 1 分析題意，識別問題的多階段特性，按時間或空間的先后順序適當(dāng)?shù)貏?分為滿足遞推關(guān)系的若干階段，對非時序的靜態(tài)問題要人為地賦予“時段概 念。 2 正確地選擇狀態(tài)變量，使其具備兩個必要待征： ( 1 ) 可知性：即過程演變的各階段狀態(tài)變量的取值，能直接或間接地確定； ( 2 ) 能夠確切地描述過程的演變且滿足無后效性。即由第k 階段的狀態(tài)8 。出 1 6 第二章應(yīng)急準(zhǔn)備階段應(yīng)急物資優(yōu)化配置 發(fā)的后部子過程，可以看作是一個以j 。為初始狀態(tài)的獨(dú)立過程。這一點(diǎn)并不是 每個問題都很容易滿足的，例如，著名的“貨郎擔(dān)問題，有個城鎮(zhèn)，要求一 個售貨員從某城出發(fā)，到各個城鎮(zhèn)去售貨，每個城鎮(zhèn)去且僅去一次，最后回到 原來的出發(fā)城鎮(zhèn)，求最短路線。這個問題如果像處理最短路徑問題一樣，把城 鎮(zhèn)位置作為狀態(tài)變量，顯然不滿足無后效性，而需要把包含該城鎮(zhèn)在內(nèi)及以前 走過的全部城鎮(zhèn)的集合定義為狀態(tài)，才能實(shí)現(xiàn)無后效性。 3 根據(jù)狀態(tài)變量與決策變量的含義，正確寫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程“= 瓦( ，) 或者轉(zhuǎn)移規(guī)則。 4 根據(jù)題意明確指標(biāo)函數(shù)圪j ，最優(yōu)指標(biāo)函數(shù) ( ) 以及七階段指標(biāo) v , ( s k ，) 的含義，并正確列出最優(yōu)指標(biāo)函數(shù)的遞推關(guān)系及邊界條件( 即基本方 程) 。 上面指出的是建立動態(tài)規(guī)劃模型的一般步驟，有些問題則由于具體情況不 同，不可能或沒有必要這樣建模，關(guān)鍵是要靈活地運(yùn)用最優(yōu)化原理【2 0 】。 2 3 2 模型的相關(guān)前提和條件 要用動態(tài)規(guī)劃法來解決應(yīng)急物資優(yōu)化配置的問題，首先就要正確認(rèn)識物資 優(yōu)化配置的過程本質(zhì)。通常情況下，如果發(fā)生一些小的突發(fā)事件，只需要配置 小部分的物資就可以解決問題。如果同時發(fā)生了多起突發(fā)事件，或者發(fā)生了一 起特別重大突發(fā)事件的時候，這時候如果沒有應(yīng)急預(yù)案的支持，決策者可能束 手無策。應(yīng)急預(yù)案中涉及的物資優(yōu)化配置過程是一個復(fù)雜的過程，目的是要使 有限的物資要盡可能的發(fā)揮最大的作用。 在物資配置過程中，在突發(fā)公共事件后果評價的基礎(chǔ)上，要采用動態(tài)規(guī)劃 法來解決問題，首要的問題就是“階段 的劃分。正如前文所言，通常根據(jù)時 間順序或者空間特征來劃分。在具體的應(yīng)急預(yù)案中，針對的是可能的重大事故 ( 件) 或?yàn)?zāi)害。本文認(rèn)為，此時“階段 可以由多個應(yīng)急目標(biāo)點(diǎn)來劃分，比如 說同時有a ，b ，c 三個應(yīng)急點(diǎn)發(fā)生突發(fā)公共事件，那么就可以認(rèn)為這是一個三 階段的物資分配過程；也可以是通過事故是否發(fā)生次生災(zāi)害來劃分階段，比如 地震發(fā)生后到地震后大壩的坍塌就可以作為一個階段，而大壩坍塌后可以作為 后一個階段。在實(shí)際中，以應(yīng)急點(diǎn)作為劃分“階段 的依據(jù)更顯得合理一點(diǎn)。 其次是狀態(tài)變量的選擇。要采用動態(tài)規(guī)劃法，必須要滿足兩個條件：一是 1 7 第二章應(yīng)急準(zhǔn)備階段應(yīng)急物資優(yōu)化配置 最優(yōu)化原理；二是要滿足無后效性，也就是說當(dāng)前狀態(tài)都是過去歷史的一個完 整總結(jié)，過程的過去歷史只能通過當(dāng)前狀態(tài)去影響它未來的發(fā)展。在應(yīng)急物資 的分配過程中，如果采用應(yīng)急點(diǎn)作為狀態(tài)變量，顯然是不能滿足無后效性的， 而應(yīng)該采用包含某應(yīng)急點(diǎn)在內(nèi)及之前應(yīng)急點(diǎn)所用的物資數(shù)量集合定義為狀態(tài)， 才能滿足無后效性。 2 3 3 應(yīng)急物資優(yōu)化配置模型的建立 基于上述假設(shè)，針對事故災(zāi)害應(yīng)急管理的應(yīng)急物資分配特點(diǎn)，運(yùn)用動態(tài)規(guī) 劃方法，假設(shè)應(yīng)急物資配置過程涉及個災(zāi)害點(diǎn)，也就是說存在個階段，在 此基礎(chǔ)上構(gòu)造數(shù)學(xué)模型，對應(yīng)急物資進(jìn)行優(yōu)化配置。在應(yīng)急過程中調(diào)配一定數(shù) 量的物資滿足應(yīng)急需求，各參數(shù)變量表示如下。 k 為應(yīng)急階段( k = - i ，2 ，) ；x k 是動態(tài)規(guī)劃模型中的狀態(tài)變量，表示到 k 階段時已經(jīng)調(diào)用的應(yīng)急物資總量；砧。是模型中的決策變量，表示可供選擇的 決策方案；w k 表示k 階段的應(yīng)急物資需求量。眈為由1 階段到k 階段所有決策 變量的集合。 假定m ，w n 為獨(dú)立隨機(jī)變量，由應(yīng)急點(diǎn)的災(zāi)害情況決定。應(yīng)急過 程已調(diào)用物資i x , ，應(yīng)急物資需求量以及應(yīng)急決策變量u 。之間關(guān)系如圖2 1 所示。 “丘一，飛)“n l ( 釩1 ，+ l pd 毒( ) 七j七+ 1 j 砘一砭+ 1 一2 一。 上( 砭，心) 。( 瓴l ，l ，1 ) 上 l 圖2 1 基于動態(tài)