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。     

救援延迟效应如何影响政府企业救灾合作？基于微分博弈的研究

“政府主导、社会参与”的政企协同救灾成为我国救灾体制改革的方向。通讯中断以及运输路网的破坏经常导致救援的延迟,在救援延迟的应急场景下政企协同合作的救援效率一定高于自发救援吗？针对自发救援和协同合作两种救援模式,考虑救援延迟效应,构建了政企救灾合作的微分博弈模型,分析救援延迟对政企救灾策略的影响,以及政府成本补贴对提高协同救灾的适用条件。最后结合云南鲁甸地震的案例加以验证。结果表明,当延迟时间小于某阈值时,协同救援才更有效率。与自发救援相比,协同救援下政府救灾投入量随延迟时间急剧上升,而企业投入量变化较小。企业单位收益系数可作为衡量灾害严重程度的指标,数值越大,政府承担企业的救灾成本补贴比例越大。     

无标度网络中灾害蔓延的应急响应分析

对无标度网络中灾害蔓延的应急响应进行了分析,根据系统的网络结构和灾害蔓延的当前状况制定出不同的应急策略.为评估各种策略的优劣,仿真说明了目标攻击和随机攻击下各种应急策略的异同.接着,讨论了各种策略在应急响应时间变化时,灾害得以控制所需的最大最少外部资源数量的变化.最后,在总资源数量和应急响应时间的不同组合下,分析了最优应急策略的选择.在资源受限情况下,同时考虑网络结构和蔓延现状的策略是最佳选择.     

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。     

基于超图的突发灾害事件演化网络研究

突发灾害事件演化是灾害系统各要素相互作用的结果,从系统要素相互作用的视角剖析突发灾害事件网络演化机理,对阻断次生、衍生事件的发生,减少事件损失,提高应急处置效果具有重要意义.在分析了突发灾害事件网络演化机理基础上,基于超图理论构建了突发灾害事件演化网络模型,通过分析超图的拓扑特性对承灾体的关联性、暴露性以及事件的衍生性、危害性和重要性进行了评估,并基于超图生成的线图对灾害事件的关键演化链进行了描述,最后,以某城市燃气泄露爆炸事件为例进行了验证分析.研究表明,所构建模型既能对突发灾害事件演化网络进行结构化描述,又能对事件及承灾体的风险和重要性进行评估,为分析突发灾害事件网络演化提供了有力工具.     

重大灾害阻隔下区域核心工业企业供给网络投资优化和韧性提升研究

核心工业企业在重大灾害阻隔下，其供应网络的被动式修复往往以不计代价、有求必应、逐个突破的方式展开，大大降低了供应网络的修复效率并增加了成本。如何在重大灾害阻隔下实现供应系统稳定性与经济性的平衡是一个值得研究的问题。本文从供给网络韧性视角探讨了区域核心工业企业在应对重大灾害阻隔时的防御投资优化策略和系统韧性提升策略。在考虑政府重大灾害救济的前提下，将网络韧性分为线韧性和点韧性，通过建立一种防御-攻击-应对的三阶段博弈模型，探索了多级别、多渠道、多阶段的核心工业企业重大灾害阻隔的应对过程，并用C&CG算法进行求解。通过Z市应对COVID-19疫情的算例，验证了本博弈模型的可行性，提出了Z市在疫情阻隔下提升核心工业企业供给网络韧性的策略和特征。结果表明：韧性提升策略的选择与不同灾害等级、不同类别企业的供应线路特征、对重大灾害阻隔状况的预测水平、各类别核心工业企业的灾害防御需求密切相关。本文的研究以期为区域应对重大灾害、保障紧要物资的不间断生产和供应提供理论支撑。     

社会网络关系对团队情境意识影响的实验分析

情境意识是自然决策的重要组成部分之一,其对团队决策及表现有着重要的影响.研究选取中国人民武装警察部队学院消防指挥系的学员作为研究被试进行实验研究.研究进行了社会网络关系的调研,利用对数线性模型求得相对关系中的关系测量值,并测量了网络中的结构洞;利用SART量表对成员们在救援任务中的情境意识进行了测量;同时采用SALIANT测量方法对实验小组的团队情境意识进行了测量.在此基础上提出并验证了三个假设:1)成员在团队中占据的结构洞数量越多,其个体情境意识越高;2)应急救援团队中全部成员个体情境意识的平均值与团队情境意识不相关;3)应急救援团队整体结构洞越多,团队情境意识越高.研究填补了情境意识在应急救援领域的理论研究的缺失,同时可以为应急救援人员的选拔和考核、以及应急救援队伍的组建提供理论依据和决策支持.     

面向灾害扩散的模糊需求下应急调配优化研究

为快速准确地满足灾害实时变化下的模糊动态需求,研究基于模糊需求的面向灾害扩散的应急调配网络.应用经典传染病模型分析三类受灾害影响人群数量的变化,通过刻画灾害扩散过程来预测动态变化的模糊资源需求.在满足需求的前提下,以广义应急成本(包括时间因素)最小化为目标,构建了一个包含"供应点-中转点-受灾点"的三层应急资源调配模型,并将其转化成等价的变分不等式.设计算例进行数值求解和仿真分析,验证了所建模型的有效性,并通过关键参数分析得出结论:灾害扩散的动态性和资源需求的模糊性对应急调配方案的优化决策有重要影响.     

气象灾害下电力系统应急保障能力风险评估

气象灾害会影响电力的持续正常供应,提高了对电力系统应急保障能力的要求.为对气象灾害持续影响下电力系统的应急保障能力进行风险评估,在气象灾害发生的三个阶段分别进行风险识别,通过故障分析构建了基于时间序列的三级风险评价指标体系,然后利用贝叶斯网络进行风险预测和风险诊断.结果表明,基于构建的指标体系,贝叶斯网络能对气象灾害下电力的应急保障能力进行有效的风险评估.     

城市群应急资源协调调配的超网络模型

针对灾害事件跨城域、单个城市应急能力有限等情形,提出了城市群协调应急的超网络结构;通过分析应急优化目标和对受灾点实施资源救助的最优决策行为,构建了城市群资源协调调配的超网络模型,并将其转化成等价变分不等式互补形式进行数值求解;分别设计各城市独自应急和城市群协调应急算例,说明各应急主体间连接的脆弱性和应急能力上限、各受灾点脆弱性、以及城市间协调成本等关键参数对资源调配方案选择的重要影响.     

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。     

台风灾害预警—应急响应两阶段决策方法

针对具有不确定情景预测信息的台风灾害应急决策问题,提出一种同时考虑事前预警措施和事中应急响应措施的两阶段决策方法。该方法中,首先考虑决策者的风险规避行为,通过计算各应急响应措施的实施效用来确定针对不同预警措施和灾害情景下的最优应急响应措施;其次考虑决策者的后悔规避行为,计算任意两个预警措施相比较的后悔—欣喜值,并通过最大熵法将不确定情景的区间概率转化为点概率;在此基础上,计算出各预警措施的综合后悔—欣喜值及排序值,并最终确定第一阶段的最优预警措施和第二阶段针对各灾害情景的最优应急响应措施。最后,通过算例研究和对比分析说明该方法的可行性和有效性。     

应急联动区域下选址分配协同优化模型研究

针对我国现有应急储备库按照属地管理布局的不足,例如当受灾点发生重大灾害时,各应急储备库实行均匀配置,导致应急系统救援效率低以及资源的浪费,文章引入集合覆盖选址模型和"覆盖满意度"思想,将应急联动区域内的服务需求分为第一时间救援服务需求和后续救援服务需求,以应急服务成本最小和覆盖满意度最大为目标,建立应急联动下区域储备库选址分配协同优化模型.对四川省地震灾害下的应急储备库选址分配问题进行案例分析,考虑到各区县抗灾能力的不同,采用TOPSIS方法对模型中受灾点的脆弱性进行评价,并利用NSGA-Ⅱ算法对模型求解.研究表明,模型能降低应急联动区域内的应急服务成本,提升应急服务水平,同时模型可以为决策者提供多种优化方案.     

基于随机Petri网的震后次生灾害演化模型研究

针对震后次生灾害的演化问题,本文采用多案例分析方法提取地震及其次生灾害事件的属性,从属性层次按照“事件类型、关键属性、从属属性、环境属性和危害评估属性”对其进行结构化描述,分析震后次生灾害事件的属性特征,绘出了震后次生灾害演化Petri网模型。在此基础上,以渐变型次生灾害事件——震后瘟疫为例,根据随机Petri网与马尔科夫链的同构关系,构建了震后瘟疫事件演化系统随机Petri网模型。最后,通过马尔科夫链及相关数学方法对震后瘟疫事件演化系统进行了评估,分析其中的均衡状态及其变动规律,验证了模型的有效性,为应对地震次生灾害事件提供科学的应急决策支持。     

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CBR和前景理论的强台风灾害应急方案生成与动态调整

我国是世界上受台风灾害影响最大的国家之一。针对台风预报的不确定性,设计了两阶段台风灾害应急方案生成和调整方法。第一阶段:利用案例推理(Case-Based Reasoning,CBR),提取历史台风信息及其应急预案,通过余弦相似性,计算当前台风与历史台风的相似性;通过区间数可能度对相似性进行排序,生成初步应急方案。第二阶段:考虑到台风灾情的动态不确定性,通过前景理论对应急方案进行动态调整。最后,通过案例分析,验证了所提出方法的可行性和有效性。     

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。     

基于期权契约的应急药品储备模型研究

突发灾害发生后,应急药品需求数量呈现爆发式增长,充足的应急药品对减少和控制人员伤亡、保障救灾效果及减少经济损失具有重要作用。由于应急药品的需求特性和自然属性,我国现行的应急药品储备模式很容易造成应急药品短缺或过期,也无法保证政府与医药企业长久的合作关系,因此如何科学合理地储备应急药品成为政府亟待解决的关键难题。为此,本文引入期权契约到政府与医药企业组成的两级供应链系统,构建了期权契约机制下应急药品储备模型,得出政企最优决策策略及双方成本收益,给出了实现供应链协调与政企双赢的条件。研究表明,应急药品储备模型提高了应急药品储备水平,降低了政府库存风险,有利于保障供应商合理收益及控制政府成本,为政企建立长久的合作关系提供了依据,为应急药品储备提供了可行的操作策略。     

资源随机中断下突发事件应急救援鲁棒性多模式项目调度优化

突发事件应急救援具有高度的不确定性与动态性，稳定可靠的救援计划及其合理有效的应急处置则可以大幅度降低灾害蔓延的风险。通过运用不确定环境下项目调度的理论与技术对资源随机中断情形下的突发事件应急救援问题展开研究，一方面在事故发生前，采用前摄性项目调度方法制定鲁棒性水平较高的基准计划指导救援过程有序开展；另一方面在事故发生后，借助反应性项目调度方法随时针对环境变化采取恰当的处置策略做出快速有效的应急响应，减小事故进一步扩散的风险。研究结果表明通过前摄性与反应性调度方法的协作与配合，可有效应对突发事件应急救援中发生的资源中断情况，更大限度地减少项目的损失。     

复杂装备研制协调超网络均衡与实现路径

复杂装备研制主体间呈现社会关系、合作关系、协调关系等网络关系,并且相互影响相互作用,其影响复杂装备研制的重要参数。为有效描述在资源环境约束下制造商和供应商的关系,探讨复杂装备研制协调机理与实现路径,本文利用超网络方法,设计了相互影响、相互作用的社会关系网络、协调网络和合作网络的复杂装备研制协调超网络,并将社会关系水平、协调度和合作水平作为超网络的3个决策变量,建立基于关系价值最大、协调成本最低、协调风险最小、合作收益最大、合作风险最小和成本最小等不同偏好下的多目标最优决策模型,构建了复杂装备研制超网络均衡模型,并利用其探讨超网络均衡和实现路径。