多目标应急物流中心选址的鲁棒优化模型

针对重大突发事件的应急物资救援,研究了应急物流中心的选址及应急物资的调运问题。利用离散的情景集合描述受灾点应急物资需求的不确定性以及应急物资运输成本和运输时间的不确定性,同时考虑应急救援成本和应急救援时间两个目标,建立了多目标应急物流中心选址的确定型模型和鲁棒优化模型。为将多目标问题转化为单目标问题,利用成本单目标和时间单目标的最优结果将多目标转化为相对值再加权处理,该方法既可消除多个目标之间的单位及数量级差异,还可以根据问题的数据变化进行动态调整。以提供应急物资救援服务的设施作为编码,设计了一种通用的混合蛙跳算法。为检验模型和算法的有效性,设计了一个多情景的算例,结果表明两个模型和算法具备良好的可行性和有效性,且鲁棒优化模型能较好地保持对各种不确定性的抗干扰能力;最后,讨论分析了成本偏好权重和鲁棒约束系数的影响,结果表明可根据成本偏好权重的取值范围来区分各种应急救援阶段,体现不同救援阶段的救援要求及特征,并给出了成本偏好权重和鲁棒约束系数的取值建议。     

基于情景分析的应急两级车辆路径问题研究

为研究应急配送过程中次生灾害情景下的车辆路径问题,考虑当地配送中心最后完成救援物资配送任务的时间期望最小化为目标,构建了最小最大两级车辆路径随机规划模型.针对面临的塌方道路抢通时间是随机变量的情况,提出了解决该随机规划的三阶段决策方法:首先建立受灾区域配送点组合情景与随机抢通时间组合情景的关系模型,提出了路径计划策略;其次,提出了针对最小最大两级车辆路径问题的启发式算法;最后,确定每种情景发生的概率,得到最后当地配送中心最后完成救援物资配送任务的时间期望最小化的近似最优解.实验算例验证了该方法的可行性.     

基于可回收应急物资共享配置的微分博弈模型

灾害救援阶段经常存在着应急物资的过度供给,导致恢复阶段应急物资回收困难和浪费严重.共享经济为解决应急物资回收信息不对称和过度供给提供了新思路.但是,共享平台回收应急物资面临合理分配成本-收益的难题.从灾后恢复期的应急物资回收视角,构建以应急物资供应方企业、共享数据平台和需求方企业为参与主体的无成本分担决策、集中决策和成本分担决策三种应急物资配置微分博弈模型.得到如下结论,需求方支付给供应方的资源使用费满足一定条件时,成本分担决策可以提高需求方的匹配努力度,实现帕累托改进.集中决策在应急物资配置过程中任意时刻满足整体理性和个体理性的一致性,促使应急物资共享量和整体利润均达到最优.无成本分担决策实现局部最优,加重应急产业链的双重边际效应.     

震后应急物流设施不确定失效情景下的LRP研究

针对震后应急物流设施不确定失效情景下的定位-路径问题,综合考虑灾区路网存在部分损毁、应急物资多方式配送与运达时间限制等因素,以应急物流设施最坏失效情景下的需求点覆盖期望最大、应急物资总配送时间最短为目标,采用情景建模方法构建多目标定位-路径问题的数学模型,并根据模型特点设计基于分层序列法的两阶段混合启发式求解算法,第一阶段设计改进贪婪算法进行应急物流设施定位分配,第二阶段采用蚁群算法优化应急物资配送路线。最后,通过算例验证了本文模型和算法的可行性与有效性。     

考虑需求不确定的多级应急物流设施选址研究

为了对急物流设施选址问题进行合理的研究,建立了包含配送中心、配送点和需求点的多级应急物流网络。基于应急物资需求特点,使用三角模糊数表示应急物资需求的不确定性,同时考虑应急救援成本和应急救援时间两个目标,建立了应急物流设施选址模型。采用去模糊化方法将三角模糊数转化为确定数,利用成本和时间的单目标的最优结果将多目标转化为相对值,再对时间和成本目标进行加权处理,既消除了不同目标之间的单位及数量级差异,还可以进行动态调整。设计了遗传算法对模型进行求解,通过实际算例表明了模型和算法可以有效地解决应急物流设施选址问题。     

多储备点多品种应急物资配送的多目标优化模型

应急救援的社会化、应急物资需求的多样性、应急物资需求和补给的时变性,对应急物流的配送调度提出了挑战.应急物流的紧急性要求最大程度保障受灾点的物资供应;在经济上则要求应急物流的成本最小化.通过将时间离散化为阶段序列,在应急物资需求和补给是可预测的情况下,建立一个多储备点、多物资品种、单受灾点的应急物资配送的多目标优化模型,来最小化应急物资短缺次数和运输成本.仿真实例表明,该模型可以通过优化引擎快速求解,能够发现导致短缺的应急物资品种和加强供应补给的时间区间.     

基于网格化管理视角下灾后应急物流决策模型与算法研究

灾害发生后,应急资源的需求预测与应急配送中心的合理选址是实现高效救援的关键。本文通过在网格化管理视角下的信息更新将应急救援过程划分为多个阶段,在开展救援的过程中实现救援信息收集和救援预测的同步开展,建立一种多阶段带时间约束的应急救援物资配送响应-时效性的选址模型。借助遗传算法(NSGA-II),实现了基于编码结构独立、路径相互关联基础上的多目标规划求解。本研究的决策模型及算法有着较好的搜索与寻优能力,对实际救援开展具有指导意义。     

风险应对视角下不确定需求定位-路径鲁棒优化研究

及时准确地配送应急救援物资是突发公共事件救援过程中的关键环节,综合考虑应急救援过程中出现的需求随机性,路网的连通能力下降和设施点失灵等情况,采用车辆与直升机联合运输方式进行配送,以应急系统中各物资需求点的救援时间满意度之和最大、系统总成本最小及物资到达需求点的救援时间之和最小为目标,对多式联运三级网络应急物流系统定位—路径优化问题进行研究,建立了多目标定位—路径模型,并改进了遗传算法。最后,以汶川地震应急救援相关数据为例,对模型和算法的有效性进行了数据仿真验证,通过实验结果的对比分析,证明了鲁棒优化方法在处理不确定需求和设施失灵风险方面的有效性,进而为抵御突发公共事件发生后出现的风险,为解决突发公共事件发生后救援物资的安全及时准确配送提供了有效的方法。     

道路修复条件下灾后应急资源配送LRP研究

灾后道路中断、道路通行可靠性减弱从根本上影响着救援工作的效率,文章通过在应急资源配送定位路径问题的基础上考虑对障碍道路进行修复。通过构建应急设施定位、障碍道路修复以及配送路径选择的综合优化模型,以应急救援的时间总成本最小为目标。集中考虑应急设施定位选址、修复障碍道路和选择配送路径的基础上,以时间总成本最小为目标函数,通过结合相关案例仿真与数据分析的基础上运用多吸引粒子群优化算法对模型进行求解,以期为灾后道路选择、提升道路通行可靠性和应急物资配送效率提供借鉴于理论指导。     

应急物资联合配送决策研究

救援物资的高效投放是应急物流的关键活动之一。考虑到灾后救援车辆短缺,分配时受灾群众产生非理性心理,以及灾后道路状况对军、地救灾车辆速度产生影响等因素,本文从军民融合的角度出发,根据军地运输车辆特点,设计科学合理的车辆分配方案与运输路线。论文研究构建了基于车辆分配公平性和应急配送及时性的“分配-运输”集成决策模型,设计改进后的NSGA-Ⅱ算法进行求解,最后通过算例验证本算法的有效性和合理性,并通过调节军民运输车辆数,找到应急救援过程中的最佳军、地车辆比例,从而为灾后各灾备中心的车辆调度决策提供参考。     

基于不确定需求的灾后应急救灾网络规划模型与算法

突发事件发生后,快速应急响应的第一步是启动应急救灾网络,合理配置应急救灾资源,以保证救灾过程顺利进行,提高救援效率。本文以台风灾害为背景,建立二阶段应急救灾网络的混合整数规划模型,解决台风灾害的灾后应急救灾网络的规划与设计问题。在求解模型时,考虑需求信息的分布难以确定,并且在一定范围内变动的特点,利用鲁棒优化的方法处理不确定性需求,从而得到合理的临时救灾中心选址以及应急资源配置信息。数值试验表明,建立的模型是实际可行的,而且算法也是有效的。     

铁路应急设施非概率可靠性选址优化研究

为解决小样本、贫信息下铁路应急资源储备点的可靠性选址问题,创新性地将选址-路径问题与区间非概率可靠性方法结合起来,考虑灾情发生后应急设施点在可接受的时间范围内响应受灾点的需求能力及其稳定程度,采用区间值度量路段阻抗,基于区间非概率可靠性理论及区间运算规则,提出路径的非概率可靠性度量及可靠最短路径选择方法;建立基于区间时间阻抗下可靠最短路径的无容量设施选址模型,提出约束条件限制的Monte Carlo改进算法,确定了铁路资源储备点选址的最优方案。实例表明,本文的优化方案能更好地保证救援的时间可靠性,改进的求解算法具有更小的时间复杂度,有效地缩短了运算时间,改善了解的质量。本文的方法与模型体系对于实现铁路应急设施可靠性选址,为决策者提供决策支持,提高铁路应急响应能力具有重要的指导意义。     

双目标突发事件应急救援前摄性调度优化

本文以救援时间最短化与计划鲁棒性最大化为目标,研究突发事件应急救援前摄性调度优化问题。作者首先对所研究问题进行界定,其中计划鲁棒性定义为各活动开始时间可调整时差的总和,任务是在应急预算和救援期限的约束下,确定活动执行模式与开始时间以实现上述两个目标。随后,构建问题的0-1规划优化模型,鉴于其强NP-hard属性,设计禁忌搜索启发式算法。最后用一个算例对研究进行说明,得到如下结论:救援时间随应急预算的增加而缩短,随救援期限的放宽而延长;计划鲁棒性随应急预算的增加或救援期限的放宽而提高;当权重分配系数增大时,应急救援时间先保持不变而后缩短,计划鲁棒性则呈减小趋势。本文研究可为突发事件应急救援的组织与协调提供决策支持。     

不确定环境下应急救援供应链鲁棒优化模型

鉴于灾害救援运作的紧迫性和重要性,考虑需求、供应、成本等参数的不确定性,构建一个由供应商、救援配送中心和受灾区域构成的三级应急救援供应链,旨在确定救援产品数量及救援配送中心的合适位置,以最小化救援供应链总成本,最大化受灾区域满意水平为目标,采用区间数据鲁棒优化方法处理模型的不确定性,应用情景随机规划降低鲁棒优化的计算难度,最后给出一个地震案例的具体数据来证明所提救援供应链鲁棒优化模型的有效性和可行性。实验结果表明,需求保守度的变化对目标函数值的影响大于供给和成本保守度的变化,可为应急救援决策者调整不确定参数保守度提供理论支持。     

基于区间二型梯形模糊集的应急物资储备动态协同决策模型

重大灾害下应急物资储备决策是阻止突发灾难蔓延的有效手段之一。针对救灾信息具备不确定性与复杂性特点,构建基于区间二型梯形模糊集的应急物资储备动态协同决策模型,并给出应急物资储备策略。利用区间二型模糊集理论的决策方案并结合比例分析法(COPRAS),构建常态环境下应急物资供应商选择的群决策模型,解决不相容群决策属性之间的冲突问题;进而,充分考虑“救灾阶段性动态时间因素”对储备决策的影响,构建动态救灾环境下应急物资储备结构模糊优化模型,实现常态决策与非常态应急决策之间的动态协同;最后,以2012年云南丽江“6.14”突发特大山洪灾害为实例进行数值分析,验证该动态协同决策模型的合理性与可行性,能有效解决动态救灾环境下应急物资储备结构优化问题。     

基于海空协同的群岛救援方案优化模型及算法

针对边远群岛的物资供给受突发事件影响可能出现中断,需要开展紧急救援的实际情况,以中心岛屿为救援出发地,采用海空协同运输方式,以选择救援路线和分配救援物资批量为优化内容,对中心岛屿周边各岛救援用时最短为目标,建立了考虑海空协同的群岛应急救援模型。根据所建模型的特点,对基于运输点划分的遗传算法(PB-GA)进行进一步的改进,提出一种能够同时考虑两种运输方式、多批次运输的双层搜索遗传算法进行求解。最后,以南海群岛开展紧急救援为算例进行了优化分析。采用不同算法分别进行比较后显示,本文算法在优化结果、运算时间等方面均更优,从而验证了所建模型和算法的合理性与有效性。本文研究为制定群岛海空联合救援的应急预案提供了分析方法。     

考虑道路修复的应急资源配送可靠路径选择问题研究

灾害发生后第一时间选择可靠路径完成应急资源的配送分发是应急救援快速展开的必要保障。本文考虑道路修复下的应急资源配送可靠路径规划问题,引入了道路中断和通行可靠性降低来描述灾难对应急资源配送交通路网的影响,以最大化配送效率为目标,构建了道路修复与应急资源配送可靠路径选择集成优化模型,给出了道路修复与可靠路径选择的全局优化方案;设计了多吸引子的粒子群优化模型算法,并结合仿真与分析,验证了模型和算法的有效性。模型与算法的研究对于突发事件下不确定交通路网应急资源配送决策具有很好的指导意义。     

基于资源约束的突发事件应急救援鲁棒性调度优化

突发事件应急救援的调度优化,对于救援活动的顺利实施及应急资源的有效使用具有至关重要的作用。本文研究资源约束下的突发事件应急救援鲁棒性调度优化问题,其中,鲁棒性定义为各活动的时间缓冲与其权重系数乘积的总和,目标是在资源可用量及救援期限的约束下,安排活动开始时间和执行模式以最大化应急救援计划的鲁棒性。作者构建了问题的0-1规划优化模型,针对其NP-hard属性,基于问题特征设计双环路禁忌搜索启发式算法。通过对一个算例的计算分析,得到如下结论:给定网络结构及时间参数,利用权重系数的定义可以将时间缓冲分配到重要活动上,由此提高应急救援计划的鲁棒性;随着资源可用量的增加,计划的鲁棒性呈上升趋势,而当救援期限延长时,计划的鲁棒性单调增加。本文研究可为突发事件应急救援基准计划的制定提供决策支持。