災(zāi)后應(yīng)急物資敏捷保障模型及算法研究.pdf

1、我國是世界上受自然災(zāi)害影響最為嚴(yán)重的國家之一，災(zāi)害分布地域廣泛、種類繁多、發(fā)生頻率高、造成損失嚴(yán)重。面對日益頻發(fā)的自然災(zāi)害，急需建立一套高效、可靠、穩(wěn)定的應(yīng)急物資敏捷保障體系，最大限度地降低災(zāi)害造成的損失。從近幾年災(zāi)后救援工作實(shí)踐情況來看，災(zāi)后應(yīng)急物資敏捷保障系統(tǒng)仍存在三個(gè)急需解決的關(guān)鍵問題。第一，應(yīng)急物資如何合理分配，需要考慮供應(yīng)點(diǎn)、配送中心及受災(zāi)點(diǎn)的地理分布及交通狀況，對物資的種類、數(shù)量進(jìn)行優(yōu)化;第二，臨時(shí)應(yīng)急設(shè)施如何選址，需要考慮

2、受災(zāi)點(diǎn)的地理分布與分配關(guān)系，對設(shè)施的數(shù)量、位置進(jìn)行優(yōu)化，降低配送中心的運(yùn)作成本及車輛的配送成本;第三，配送路線如何優(yōu)化，應(yīng)急物資配送的“最后一公里”尤為重要，需要考慮受災(zāi)點(diǎn)地理分布、路網(wǎng)狀況及車輛數(shù)量和容量限制等因素，對配送路線進(jìn)行規(guī)劃，保障應(yīng)急物資及時(shí)的送到災(zāi)民手中。上述問題彼此之間相互依賴、相互影響，有必要對其進(jìn)行組合優(yōu)化，因此論文主要從以下3個(gè)方面開展了研究。
　　首先，論文研究了分配-路徑組合優(yōu)化模型及算法。針對災(zāi)后緊急響

3、應(yīng)階段的應(yīng)急物資配送問題，構(gòu)建了一個(gè)包含救災(zāi)物資儲(chǔ)備庫、應(yīng)急物資配送中心及受災(zāi)點(diǎn)三層結(jié)構(gòu)的應(yīng)急物資敏捷保障體系，建立相應(yīng)的以總時(shí)間最短為目標(biāo)的組合優(yōu)化模型，據(jù)此優(yōu)化應(yīng)急物資的分配與車輛路徑的安排。根據(jù)該模型的特點(diǎn)，提出一種基于節(jié)約里程法和最小費(fèi)用最大流法的改進(jìn)蟻群算法，通過實(shí)例分析驗(yàn)證了模型和算法的有效性。
　　其次，論文研究了選址-分配組合優(yōu)化模型及算法。考慮大規(guī)模自然災(zāi)害應(yīng)急物資需求大批量、多品種、多周期等特征，構(gòu)建了一個(gè)以應(yīng)

4、急物資未滿足率最小、系統(tǒng)總時(shí)間最短以及系統(tǒng)總成本最小為目標(biāo)的組合優(yōu)化模型，據(jù)此優(yōu)化臨時(shí)應(yīng)急設(shè)施的選址與應(yīng)急物資的分配方案，采用分層序列法求解該多目標(biāo)優(yōu)化模型。考慮災(zāi)后應(yīng)急物資需求與供應(yīng)信息的不確定性，在上述模型的基礎(chǔ)上，建立模糊多目標(biāo)優(yōu)化模型，并采用epsilon約束法對模型進(jìn)行求解，實(shí)例分析表明，該模型和求解方法能為決策者提供不同偏好下的應(yīng)急物流方案。
　　最后，論文研究了選址-分配-路徑組合優(yōu)化模型及算法。在考慮需求不確定性的

5、基礎(chǔ)上建立一個(gè)雙層優(yōu)化模型，上層模型以最晚運(yùn)達(dá)時(shí)間最小、配送總成本最小及車輛載重利用率最大為目標(biāo)，優(yōu)化災(zāi)區(qū)應(yīng)急物資配送中心的選址以及車輛路徑安排;下層模型以運(yùn)輸總成本最小為目標(biāo)，優(yōu)化應(yīng)急物資集散點(diǎn)的選址及應(yīng)急物資的分配。設(shè)計(jì)一種自適應(yīng)遺傳算法，使用輪盤賭、可變交叉率和變異率等策略防止算法過早收斂問題，并通過特定的實(shí)值編碼及評(píng)價(jià)函數(shù)處理模型中的約束條件，最后通過實(shí)例分析驗(yàn)證模型和算法的有效性。此外，針對問題的多目標(biāo)性，提出了基于NSGAⅡ

6、的多目標(biāo)進(jìn)化算法，算例分析表明算法求解出的帕累托最優(yōu)解數(shù)量多且分布均勻，算法具有較好的收斂性和運(yùn)算效率。
　　為了實(shí)現(xiàn)應(yīng)急物資的敏捷保障，本文研究了應(yīng)急物流系統(tǒng)中應(yīng)急物資分配、應(yīng)急設(shè)施選址及應(yīng)急車輛路徑的組合優(yōu)化問題，為應(yīng)急物流系統(tǒng)優(yōu)化理論提供了新的思路與方法。將實(shí)際問題用合適的參數(shù)、變量和表達(dá)式進(jìn)行數(shù)學(xué)抽象，構(gòu)建優(yōu)化模型，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的求解算法，能夠?yàn)閼?yīng)急救援的組織部門提供輔助決策支持，具有一定的實(shí)際意義。最后對應(yīng)急物資敏捷保障的