考虑居民选择行为的应急避难场所选址问题研究

突发事件发生后,应急管理部门将面临选择启用哪些应急避难场所供居民避难的决策。与其它设施选址不同,处于有限理性状态下的居民可选择是否去避难以及去哪个避难所避难。为使未被服务的居民数量最小化,考虑居民的有限理性选择行为至关重要。为此,考虑居民避难距离及避难所吸引力等因素,基于竞争选址理论构建避难所对居民的效用函数。在此基础上,运用多项logit模型刻画居民的有限理性选择行为,建立基于有限理性选择行为的选址模型,并与基于效用最优选择行为和基于系统最优原则的选址模型进行对比以验证模型的合理性。为了高效地求解模型,设计了模拟退火算法和遗传算法两种启发式算法。算例分析结果验证了模型和算法的可行性和有效性,并揭示了居民理性程度、选址个数及财政预算均对选址结果有重要影响。     

应急避难场所选址问题的多目标规划模型及算法

城市应急避难场所选址问题是城市应急管理中首要解决的问题,应急避难场所的选址决策对处置突发事件应急的成败有至关重要的意义.目前国内外学者已经从不同的研究角度提出了避难场所规划的原则和方法.绝大多数国内外学者在研究设置避难场所时没有考虑在疏散过程中不同线路的通行速度问题,另外避难场所基本都是在现有的节点中选择若干个节点来建立避难场所,这与实际应急避难场所规划是不一样的.主要问题在综合考虑了避难场所个数、疏散时间、人员分配的平衡性、在疏散过程中不同线路的速度构建数学模型.针对所建模型,设计了求解该问题的一个启发式算法.最后结合实际案例来验证模型和算法的有效性.     

基于合作博弈的预付条件下应急物资库存策略

应急物资储备是应急管理的主要工作之一.以往政府自己组织物资储备,不仅耗费大量人力、物力,且由于应急物资具有有效期等缘故,报废损失较大.本文考虑政府与供应商合作进行应急物资的实物储备,讨论在政府提前支付部分货款、供应商储备应急物资的库存策略,并从合作博弈的角度,确立了联盟的合作期限与政府提前支付货款比例,实现了在减少政府支出的前提下,动态存储定量应急物资,大幅度延长有效期的目标.最后使用算例验证了该策略的有效性.     

基于SA算法的应急公共服务设施布局优化研究——以上海市长宁区应急避难场所为例

近年来,随着城市的发展以及各类突发事件频繁发生,城市中的应急服务需求不断增加,为了减少事故灾害带来的生命财产的损失,政府部门高度重视应急公共服务设施的建设.以上海市长宁区应急避难场所为研究对象,构建多目标函数,确定约束条件,利用模拟退火算法对应急避难场所配置空间布局进行优化,得到最优配置方案,并通过斑块邻近度(PPI)、斑块凝聚度(PCI)及聚集指数(AI)的计算分析了空间布局的合理性,以及应急避难场所与人口分布的协调性.研究对于应急公共服务设施配置布局的科学性和合理性,完善应急公共服务设施配置布局理论,具有较大的理论意义和实践意义,同时也为政府和相关城市规划工作者在对应急公共服务设施的配置及选址布局优化方面提供决策和依据.     

基于生产能力储备的应急物资协议企业选择研究

一般市场供应很难满足突发事件对应急物资的巨大需求,生产能力储备是解决问题的一种途径.企业平时生产能力储备与应对突发事件的保障量之间差距较大,政府通过补贴促使协议企业拓展生产能力储备.而随储备水平的升高协议企业要求的补贴程度增大,在应急经费约束下,政府应适时选择其它的物资储备形式或生产能力储备企业,提升应急经费支出效率.     

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.     

改进的蝗虫优化算法在双目标应急物资中心选址问题中的应用

近年来世界各地频发灾情疫情等紧急事件,严重影响人民的生活物资保障。在这种情况下,急需建立应急物资中心来缓解燃眉之急。该类问题通常面临资源稀缺并且时间相对紧迫的处境,因此需要在短时间内获得合理的应急设施选址方案来提升服务的质量和效率。本文对应急物资中心选址问题展开研究,提出一种考虑后续运输成本以及有概率发生紧急事件而导致无法正常运送物资的双目标离散选址模型,并为此设计一种二进制多目标蝗虫优化算法。该算法采用模糊关联熵系数来引导迭代更新,同时为其添加外部档案,最优解选择机制和竞争决策机制来提升算法性能。多次数值实验表明该算法的计算效率和求解质量较高,可作为应急物资中心选址问题的一种可行且有效的算法。     

突发事件下应急物资多目标优化调度模型与算法研究：以新冠肺炎疫情为例

突发事件下应急物资调度具有高度不确定性与动态性,应急物资跨区域调度计划能否科学合理制定对应急救援的有效开展具有重要影响。以武汉市新冠肺炎疫情为例,考虑应急物资跨区域调配的时效差异、地域分散以及资金消耗等要素,建立多周期下包含软硬需求时间窗约束的多物资品种、运输方式的跨区域三级动态物资调度网络模型,并设计一种带变异操作的动态变惯性权重自适应粒子群算法(VDCWPSO),利用疫情算例验证该算法的有效性和可行性。研究结果表明,在保障应急物资供应时效性、公平性、经济性原则下,物资跨区域调度可以缓解资源严重短缺状况、提高医用物资利用率,研究可为突发事件下应急物资调度计划的制定与动态调整提供决策支持。     

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。     

基于贪婪算法的水上漂移目标救助物资协同调度方法

受复杂水文、气象等条件影响,水上遇险目标在等待外部救援的过程中可能发生漂移,其漂移的速度与方向将直接影响到水上救助物资调度方案的制订。针对水上事故及其救援的特殊性,在对水上遇险目标漂移路径进行预测的基础上,构建了满足运力、时间限制及应急救助物资需求,包括水上遇险目标周边船舶、岸基救助基地及其附近陆地应急物资储备点共同参与的水陆两阶段多层级协同调度模型,并运用贪婪算法对其进行求解,最后通过算例对模型和算法的有效性进行验证。     

基于稳定性分析的应急物资储备策略研究

应急物资实物代储方式是有效降低应急物流成本和实现应急物资快速筹集的重要举措。针对政府直接储备应急物资所带来的采购和管理成本过高、巨额资金占用、物资性能降低以及因管理不善造成的应急物资浪费等问题,本文本着互利合作的原则,借助种群共生理论构建政府与应急物资代储企业之间的合作共生关系,并通过构建数学模型分析了政府与实物代储企业满足共生平衡点的稳定性条件,以解决政府在限制支付条件下如何选择应急物资代储企业的问题,为政府制定应急物资储备策略提供决策依据。     

政府委托下应急物资代储系统激励契约设计

政府委托企业代储应急物资是现实中普遍采用的一种应急物资管理策略,代储企业的努力程度对于保障应急物资的可靠供应具有关键性的作用,但由于代储企业与政府之间存在追求目标的差异,以及信息透明化方面受客观条件制约等因素,代储企业可能会因为长期的“太平无事”而产生倦怠,或者为追求经济效益而减少应有的付出,导致总体的努力程度下降,给应急条件下的物资供应带来隐患。鉴于此,论文采用供应链契约激励的理论,建立政企之间的利益博弈模型,分析政府的激励方式和激励数额对应急物资代储企业努力程度的影响,通过数值仿真寻找最优的参数设置,在此基础上,设计符合实际需要的应急物资代储激励契约,制定相应的奖惩规则,从而为政府有效管理应急物资代储企业,提高其努力程度,提升应急条件下应急物资供应保障能力提供了理论支撑。     

基于区间数的应急物资调度决策模型及算法研究

应急物资调度决策是应急物流管理的重要研究问题之一,是影响应急救援效果的关键环节,加强应急物资调度方法研究,对提升我国应急物流管理水平,提高突发事件的应急保障能力和应对效果具有重要现实意义和理论研究价值.为了提高应急物资调度决策的有效性,基于应急物资调度问题的特点,引入区间数来描述应急物资调度决策中的不确定因素,建立了区间数信息环境下应急物资调度问题的时间最小化决策模型,提出了基于满意度水平的应急物资调度问题有效解的具体算法,最后通过算例分析验证了该方法的有效性.     

京津冀协同应对自然灾害应急资源配置优化研究

京津冀协同发展已成为国家战略。京津冀区县毗邻,在灾害分布上具有临近相似性和区域差异性的特点。本文从整合京津冀地区应急资源、协同应对突发事件的角度出发,提出了京津冀地区统筹规划下区域协同应对自然灾害的新模式。本文以京津冀地区应急物资保障的经济性和物资分配的公平性为目标,建立了多阶段、多灾种的京津冀协同应对自然灾害应急资源配置的多目标规划模型,在此基础上设计了一种多目标免疫算法。结合京津冀地区自然灾害发生的情景概率,验证了模型的科学性与算法的有效性,为京津冀地区乃至世界城市群协同应对应急资源的优化配置提供理论指导与科学的决策。     

基于NSGA-II的应急生产任务多目标优化模型及算法研究

重大突发事件发生后,若灾区的应急物资需求不能通过调用储备得到满足,则应急生产将成为灾区应急物资供应的重要保障手段。本文研究重大突发事件发生后应急物资生产任务的优化问题,重点关注原材料生产能力变化对完成应急生产任务的影响,以应急生产任务完成时间最短、完成成本最低为决策目标,研究了包含多个供应商、多个制造商以及单个受灾点的应急物资生产任务多目标规划模型。运用在求解多目标规划问题时具有众多优势的非支配排序多目标遗传算法(NSGA-II)对模型进行求解。通过算例分析,NSGA-II可以得到较好的Pareto前沿,并且可以根据不同情况给出最优的应急物资生产和原材料保障方案。本文的研究还表明,要想更快完成应急生产任务,需要做好原材料、资金、电力、交通等各种要素的配套保障工作。     

基于柔性契约的政府应急物资采购模型研究

面对突发事件导致的巨大物资需求,实物储备往往体现出应对能力不足。而对于生产时间较短的重要应急物资,生产能力储备是缓解这一压力的有效途径。对此,本研究构建了一个物资企业双储备形式下的应急物资采购模型,分析研究了在物资企业可以选择生产形式(常规生产和加急生产)的情况下,政府的最优支付决策和物资企业的双储备决策。推导分析结果显示,物资企业的生产能力约束和政府的支付水平对政企合作形式起到决定性作用。本研究进一步通过数值分析验证模型的有效性和契约合作的优势,并讨论了若干重要外生参数对政企最优决策的影响。     

考虑突发事件状态转移的政府应急物资采购定价模型

突发事件发生后,应急物资需求量呈现爆发式增长,政府首先将常规物资调拨至受灾区,并根据阶段性救灾成果作出应急物资采购决策。突发事件状态总是不断发生转移,使得政府已采购的物资在状态好转时容易造成浪费,在状态持续恶化时又不足以满足突发需求,因此考虑突发事件状态转移情形的应急物资采购定价策略对提升政府应急物资保障能力尤为关键。为此,本研究引入数量柔性契约到政府与应急物资供应商组成的两级应急物资采购供应链,构建了基于突发事件状态转移的应急物资采购定价模型,推导得出政企达成合作的条件与双方最优决策策略,并对比分析了契约合作与分散非合作下的供应商利润与政府成本。进一步采用数值计算与敏感性分析验证该模型的有效性,讨论了若干外生变量对政企最优决策与双方成本收益的影响,提出重要的管理启示。研究表明,考虑突发事件状态转移的基于数量柔性契约的政府应急物资采购定价模型既可以有效提高应急物资储备水平,又能保障供应商的合理收益以及控制政府成本,实现了政企双赢。     

基于供应方生产能力的应急物资生产模型

利用期权契约所建立的政企合作储备应急物资模式能够有效解决政府单独储备模式所造成的物资储备量过少或过多而引起的困境。然而由于应急物资的需求特性,若应急物资供应企业采用按单生产方式安排生产储备计划,势必会造成库存水平升高,引发资金周转困难等问题,对政企之间的长期合作造成不利影响。基于此,本文设计了基于供应方生产能力的应急物资生产模型。该模型在政府利用批发价格契约与期权契约采购应急物资的基础上,研究了供应方根据自身生产能力进行柔性生产时的生产与储备问题。通过推导政企双方最优决策后,重点分析了期权权利金,执行价格,加急生产成本等参数对供应方生产决策的影响,并证明与按单生产模式相比,柔性生产模式可有效降低供应方的库存量与生产成本,提高其利润,继而提高整体供应链的利润水平,有助于促进政企之间长期稳定的合作。     

基于两阶段混合整数规划模型的洪涝灾害应急管理研究

本文以洪涝自然灾害为现实背景, 考虑多种应急物资、灾情的不确定性和应急救灾的多目标性, 集成优化灾前准备和灾后响应两阶段, 建立了一定最大救援时间下的两阶段多目标混合整数规划模型。模型的目标一是使得不同灾害情景下灾后响应阶段总物资不足惩罚和延误损失的期望最小, 目标二是使得灾前准备阶段应急物资存储点建造成本、物资存储成本及灾后响应阶段物资分配成本之和最小。该模型保证了应急救灾的及时有效以及物资的公平分配。本文设计了一种多目标遗传算法用于模型求解, 结合具体算例, 得到了模型在最大救援时间为4到9区间内任意数值下的pareto最优解, 很好地适应了决策者不同的决策需求, 并根据pareto应急方案的数目, 灾后响应阶段成本期望和两阶段总成本等模型的三个关键产出随最大救援时间的变化趋势, 得出最优的最大救援时间为5.7。     

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.