突发事件情景下串联式需求系统应急物资协同调度研究

针对突发事件情景下串联式需求系统遭受破坏问题,分析了突发事件情景下串联式需求系统应急物资协同调度的特征。在对系统提供应急物资进行修复的基础上,以串联式需求系统修复的时间最短及成本最小为目标,分别构建了纵向配送的应急物资调度模型和纵向配送与横向转运相结合的应急物资协同调度模型,并设计一种遗传算法对两种模型进行求解。最后通过算例分析,求解得到两种模式下串联式需求系统应急物资调度的最优配送方案,比较解的结果,得出纵向配送与横向转运相结合的应急物资协同调度模式优于一般的应急物资纵向配送模式的结论,验证了该应急物资协同调度模式的有效性和可行性。     

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.     

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。     

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.     

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。     

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。     

城市突发事件中基于事故演变的救援需求决策模型及其优化求解

针对城市突发事件中待救点对应急救援物资的需求状态随着事故的演变而发生变化的情况,将待救点对应急救援物质的需求设计成马尔可夫决策过程,并提出一种动态的物资调配策略,构建救援物资需求决策模型,然后通过花朵授粉算法进行优化求解。某市突发地震应急物资调配实例证明,本文方法能够给出合理的救援需求满足策略,使得待救点对物资的需求更低,需求变化更加平稳。花朵授粉算法对模型求解的效果相比粒子群算法和萤火虫算法有更快的收敛速度和更优的求解结果。     

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。     

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。     

随机需求应急物流多阶段定位-路径鲁棒优化研究

为提高应急物流系统的应急反应能力,论文针对需求随机变化的应急物流定位-路径问题,利用鲁棒优化的思想将灾区物资需求量表示为区间型数据,将应急救援过程划分为多个阶段,以总救援时间和系统总成本最小为目标,构建了多物资多运输车辆应急物流定位-路径优化模型,设计了改进的遗传算法对其进行求解。实例计算结果表明,该模型和算法可以有效地解决应急物流系统中需求随机变化的定位-路径问题,为政府机构应对重大突发事件提供科学的决策参考。     

水上重大溢油事故围油栏协同调度方法研究

针对水上重大溢油事故,围控作业对围油栏调运数量和应急限制期的要求极高,为了尽可能提高待围控区域的应急调度效果,需要组织责任区间内各应急反应基地进行围油栏协同调度。文章将受溢油污染威胁区域划分为有限个待围控区域,分别计算各待围控区域的重要度权重、围油栏需求量和应急限制期。考虑各应急反应基地的围油栏可调运量及单次运载能力限制,针对不同重要度的待围控区域对围油栏调运数量和应急限制期的要求,构建多应急反应基地-多待围控区域的协同调度模型,确定各应急反应基地的围油栏调运去向和调运量。通过对比试验对本文模型的有效性进行验证,研究结果表明:组织多个应急反应基地进行围油栏协同调度,并差别化对待区域内不同敏感资源的应急调运要求,可以显著地提高受溢油污染威胁区域的整体应急调度效果。     

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。     

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。     

国际原油价格预测的双层随机整数规划模型、算法及应用

根据国际原油价格近期数据及原油价格变化量,给出了国际原油价格改变量的状态转移概率(或频率)矩阵.依此提出以国际原油价格预测误差的期望与方差最小为最优目标,建立国际原油价格预测的双层随机整数规划,并论述该优化问题最优解的存在性, 根据约束特性构造了优化算法.同时按照国内现行成品油定价机制, 提出的优化算法,对国内成品油调价进行了预测,实证分析表明提出的模型与优化算法具有一定的预测精度和较好的实用性.     

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。     

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。     

A synthesis algorithm for an oil spill problem of complementary locations on networks

This paper develops a synthesis algorithm on networks for the problem of (a) locating appropriate levels and types of cleanup capability to respond to oil spills that may occur in a given area, and (b) allocating such capability among points of high oil spill potential in that area. The heuristic algorithm takes into account frequency of spill occurrence, variability of spill volumes, differing cleanup technologies, equipment efficiency and operability, fixed costs of opening facilities, equipment acquisition, transportation and operating costs, and costs of damage as functions of spill volume and level of response. The algorithm can also accept stipulations on response times. The results of the heuristic algorithm have been compared with results obtained by a Linear Programming (LP) formulation, and the highest deviation observed was around 1%. The advantage of the developed algorithm is apparent in real-life oil spill problems which are large-scale in nature and which cannot be solved by the LP procedure.