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面向次生災害的應急物流網絡規劃研究 版權信息
- ISBN：9787030671431
- 條形碼：9787030671431 ; 978-7-03-067143-1
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
面向次生災害的應急物流網絡規劃研究 本書特色
近年來重特大自然災害和公共衛生災難頻繁發生，災害事件引發次生災害（如地震、臺風等大規模、高強度災害事件往往引發滑坡、泥石流、暴雨、洪水等次生災害）對人民生命財產安全構成的威脅無形加劇。
面向次生災害的應急物流網絡規劃研究 內容簡介
本書探討了如何建立一個高效的應急物流網絡，為了探索理論與實踐中的挑戰，從以下幾個方面展開：分析大規模突發事件的特點，提出應急物流網絡構建過程中不確定因素(如物資運輸時間、需求量等)的處理和建模方法；根據實際問題建立應急物流網絡模型，探究不確定因素的動態變化性，從靜態決策模型擴展到動態多階段決策模型，做出基于時間的設施選址及物資分配決策；分析建立模型的特點，選取如Benders分解、滾動優化及逐步對沖等算法求解模型，并提出相應的加速求解策略進一步提高求解效率。
面向次生災害的應急物流網絡規劃研究 目錄
目錄
第1章 緒論 1
1.1 本書寫作背景與問題提出 1
1.2 本書寫作目的與寫作意義 4
1.3 相關概念及研究范圍界定 5
1.4 研究內容與框架 7
1.5 研究方法與技術路線 9
1.6 主要創新點 10
第2章 應急物流網絡規劃研究現狀 13
2.1 應急物流網絡規劃中不確定參數的處理方法 13
2.2 應急物流網絡規劃相關研究 17
2.3 模型求解相關研究 20
2.4 研究現狀評述 22
第3章 預備知識 24
3.1 ELNO中不確定參數的處理方法 24
3.2 應急物流網絡優化模型構建 27
3.3 模型優化求解方法 29
3.4 本章小結 32
第4章 基于多目標優化考慮次生災害的應急物流網絡規劃 33
4.1 引言 33
4.2 單目標應急物流網絡隨機優化模型構建及求解 33
4.3 多目標應急物流網絡隨機優化模型構建及求解 52
4.4 本章小結與管理啟示 67
第5章 基于隨機優化考慮次生災害的應急物流網絡規劃 69
5.1 引言 69
5.2 單周期應急物流網絡隨機優化模型構建及求解 69
5.3 多周期應急物流網絡隨機優化模型構建及求解 77
5.4 本章小結與管理啟示 84
第6章 基于魯棒優化考慮次生災害的應急物流網絡規劃 85
6.1 引言 85
6.2 單周期應急物流網絡魯棒優化模型構建及求解 86
6.3 多周期應急物流網絡魯棒優化模型構建及求解 107
6.4 本章小結與管理啟示 128
第7章 基于分布式魯棒優化考慮次生災害的應急物流網絡規劃 129
7.1 引言 129
7.2 單周期應急物流網絡分布式魯棒優化模型構建及求解 130
7.3 多周期應急物流網絡分布式魯棒優化模型構建及求解 147
7.4 聯合優化模型擴展 151
7.5 本章小結與管理啟示 156
第8章 總結與展望 158
8.1 總結 158
8.2 展望 159
參考文獻 161
第1章 緒論 1
1.1 本書寫作背景與問題提出 1
1.2 本書寫作目的與寫作意義 4
1.3 相關概念及研究范圍界定 5
1.4 研究內容與框架 7
1.5 研究方法與技術路線 9
1.6 主要創新點 10
第2章 應急物流網絡規劃研究現狀 13
2.1 應急物流網絡規劃中不確定參數的處理方法 13
2.2 應急物流網絡規劃相關研究 17
2.3 模型求解相關研究 20
2.4 研究現狀評述 22
第3章 預備知識 24
3.1 ELNO中不確定參數的處理方法 24
3.2 應急物流網絡優化模型構建 27
3.3 模型優化求解方法 29
3.4 本章小結 32
第4章 基于多目標優化考慮次生災害的應急物流網絡規劃 33
4.1 引言 33
4.2 單目標應急物流網絡隨機優化模型構建及求解 33
4.3 多目標應急物流網絡隨機優化模型構建及求解 52
4.4 本章小結與管理啟示 67
第5章 基于隨機優化考慮次生災害的應急物流網絡規劃 69
5.1 引言 69
5.2 單周期應急物流網絡隨機優化模型構建及求解 69
5.3 多周期應急物流網絡隨機優化模型構建及求解 77
5.4 本章小結與管理啟示 84
第6章 基于魯棒優化考慮次生災害的應急物流網絡規劃 85
6.1 引言 85
6.2 單周期應急物流網絡魯棒優化模型構建及求解 86
6.3 多周期應急物流網絡魯棒優化模型構建及求解 107
6.4 本章小結與管理啟示 128
第7章 基于分布式魯棒優化考慮次生災害的應急物流網絡規劃 129
7.1 引言 129
7.2 單周期應急物流網絡分布式魯棒優化模型構建及求解 130
7.3 多周期應急物流網絡分布式魯棒優化模型構建及求解 147
7.4 聯合優化模型擴展 151
7.5 本章小結與管理啟示 156
第8章 總結與展望 158
8.1 總結 158
8.2 展望 159
參考文獻 161
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面向次生災害的應急物流網絡規劃研究 節選
第1章 緒論 1.1 本書寫作背景與問題提出 1.1.1 本書寫作背景 近年來，世界各地發生的重特大自然災害和公共衛生災難嚴重影響人類社會的生活秩序，造成了巨大的生命財產損失。2004年發生的印度洋地震及其引發的海嘯導致至少21.6萬人死亡或失蹤，直接經濟損失達44.52億美元。2014年2月開始暴發于西非的埃博拉病毒疫情，截至2014年12月17日致使利比里亞、塞拉利昂和幾內亞等西非三國的感染病例（包括疑似病例）已達19031人，其中死亡人數達到7373人。2018年11月發生的美國加利福尼亞州山火，過火面積超過620平方公里，導致至少84人死亡á。2019年新型冠狀病毒肺炎（簡稱新冠肺炎）疫情暴發，截至2020年11月26日，全球死亡病例超過175萬例，確診病例超過8019萬例.，且疫情仍在全球范圍內蔓延。 我國是世界上災害頻發地之一，自然災害等對國民經濟和生活造成了巨大損失（圖1.1）。2008年我國四川省汶川地震造成近7萬人遇難，17923人失蹤，受災總人口數達4625.6萬人，造成直接經濟損失8451億元。2010年青海省玉樹發生7.1級地震，截至2010年5月30日造成2698人遇難，270人失蹤。2013年雅安7.0級地震造成189人遇難，12211人受傷，累計受災人數達199余萬人，倒塌房屋2.4萬余戶、7.24萬余間。截至2019年8月14日從浙江省登陸的臺風“利奇馬”共造成1402.4萬人受災，57人死亡，209.7萬人緊急轉移安置，直接經濟損失537.2億元人民幣。 圖1.1 中國2010～2020年自然災害情況統計 資料來源：國家統計局 與此同時，由于經濟社會發展、生態環境惡化等因素，災害事件引發的次生災害對人民生命財產安全構成的威脅不可忽視。所謂次生災害，指的是強度較大的災害發生以后所誘發出一連串的其他災害，而這種現象叫災害鏈。災害鏈中*早發生的起作用的災害稱為原生災害，而由原生災害所誘導出來的災害則稱為次生災害。例如，地震等大規模、高強度災害事件往往引發余震、火災、洪水等次生災害，使得災區環境進一步惡化，救援難度增加，現實中諸多案例表明，次生災害所帶來的巨大損失和影響，甚至會超過原生災害，如2008年汶川地震發生后造成了1701處滑坡，1844處巖石崩塌[1，2]，進一步加劇了災民的損失；2011年3月11日發生于日本東北部的里氏9.0級地震，造成了1.6萬余人死亡，6千余人受傷，所引發的海嘯和核泄漏事故造成了數百億元的損失[3]。 就目前人類的科技水平來看，自然災害、公共衛生事件的發生依然是不可避免的，因此面對災害的發生，*主要的工作是減小其所帶來的進一步損失。目前針對災后應急響應問題，世界各國都采取了積極的應對措施，如美國為了應對震災，出臺了以美國聯邦應急管理局為核心的一體化救災體系，日本由于地理位置的特殊性，在抗震相關技術及標準上都處于國際領先水平。我國“十三五”規劃中強調提升防災減災救災能力、健全救災物資儲備體系、提高資源統籌利用水平等。在此指導思想下，目前我國在災后響應計劃、實施等方面日趨完善。但目前來看，我國在災后應急響應工作中仍存在諸多問題，如應急救援能力不足，應急物資保障體系不充分、不協調及應急響應機制不健全等。具體體現在應急設施選址規劃、醫療物資儲備及分配、傷員疏散等亟須解決的問題上。 這些災難發生后如果不及時地采取應急救援行動，將會導致更大規模的人員傷亡和經濟損失。而應急救援過程中80％的工作是物流活動[4]，其是連接災前準備、災后反應和恢復的橋梁，并直接影響應急救援工作的響應速度和救援效果。面對突發性的災害，一個高效的應急物流網絡（emergency logistics network，ELN）能夠加速應急物資交付、傷員疏散，縮短救援時間，進而減輕災民痛苦。因此，有必要對應急物流網絡優化（emergency logistics network optimization，ELNO）問題進行深入研究，以提高災后救援效率，減少人們的生命財產損失。 1.1.2 問題提出 應急物流與其他類型的物流活動有顯著不同：任務要求時間緊、短時間內需求大規模涌現、各種參數不確定性程度高等，具體如表1.1所示。所以不同于商業物流的研究方法，本書以運籌學相關理論為基礎，結合現實中的案例著重研究應急物流網絡設計與優化問題，以期在災后救援的緊急情形下，能夠在短時間內做出優化決策來提高救援效率，保證災民需求滿足率，挽救更多的生命。 表1.1 應急物流與普通物流的區別 應急物流網絡優化由于在應急管理中的關鍵作用和重要地位，近年來一直受到管理者與學者的關注。面對災后應急救援時間緊迫性、決策中的不確定性以及次生災害的影響，如何優化應急物流網絡來提高災后的響應速度和救援能力以減少災民等待救援的時間、改善災民需求滿足率等問題值得研究和思考。 然而目前應急物流網絡還存在許多需要進一步改善和優化的方面，如災后應急物資庫存數量不足、救援儲備中心布局不合理、物資分配計劃不完善等。一般來說，應急物流網絡設計主要包括災前救援設施（庇護所、醫療中心、物資集散點等）的選址和應急物資庫存量決策，物資的分配及人員的疏散計劃等。有效的救援網絡對提高災后響應能力、解救更多受災群眾至關重要。災害的突發性、災后的各種不確定性（包括災后應急物資的需求量、受災點的位置以及災后交通狀況等），使得應急物流網絡優化尤為困難。另外，考慮到次生災害帶來的不可忽視的影響，在制訂救援計劃時必須將其考慮在內。更一般地，面對持續時間較長的災害時（如颶風、傳染病等），考慮到災情演化導致不確定參數動態變化，需要做出動態的優化決策，這無疑更加劇了物流網絡優化的難度。 因此考慮次生災害的影響以及決策過程中的不確定因素，建立穩健、高效的應急物流網絡以保障災后應急物流活動，維持受災群眾基本生活和醫療救助，維護社會穩定，成為各級政府需要解決的現實問題。 1.2本書寫作目的與寫作意義 1.2.1本書寫作目的 我國應急物流的研究起步較晚，在應急物流網絡規劃與運作方面的研究相對較薄弱。從實際應急救援工作來看，應急物資儲備不足、物資調度計劃不完善等原因，使得災民的需求得不到及時滿足。因此，為了保證災后應急救援行動的順利開展，有必要對應急物流網絡設計與優化問題展開深入研究。本書主要寫作目的如下。 （1）針對應急物流網絡規劃中所面臨的不確定因素以及應急物流網絡的特點，運用運籌學、數學等學科的相關理論和方法建立模型，對應急物流網絡規劃中的設施選址、人員疏散及物資分配等決策進行聯合優化，從整體的角度提高應急物流網絡的響應速度。 （2）考慮次生災害的影響，通過描述原生災害與次生災害之間的關系構建應急物流網絡優化模型，并在此基礎上延伸到不確定參數動態變化的多周期網絡規劃問題上，提高應急物流網絡面對后續災害的響應速度和救援能力。 （3）應急救援針對大規模問題，在經典算法的基礎上，結合具體問題提出加速求解策略以進一步提高決策效率，在災后緊急的決策環境下，保證短時間內得到滿意的解決方案。 1.2.2本書寫作意義 1.理論意義應急物流網絡優化設計是災后應急管理中的重要組成部分，本書在深入分析大規模突發事件下應急物流網絡規劃關鍵問題的基礎上，形成了一定的研究成果，豐富了應急管理相關的方法和理論，主要包括以下幾點。 （1）為了提升應急物流網絡的整體性能，對設施選址、人員疏散及物資分配等關鍵決策進行聯合優化。考慮到次生災害的危害，提出考慮次生災害的應急物流網絡優化模型，有利于實現次生災害發生后的快速響應，提高應急救援能力。 （2）根據對應急物流網絡優化中的不確定參數分布信息的掌握程度，運用了隨機優化、魯棒優化以及分布式魯棒優化等建模方法。針對動態變化的不確定參數，建立多周期應急物流網絡優化模型，實時調整資源分配策略以提高應急物流網絡的響應速度，對提高應急救援效率的方法進行了補充和拓展。 （3）在模型求解方面，運用 BD、PH 及 RH 等方法進行求解，并根據問題特點引入有效不等式減小可行域、調整算法參數減少迭代次數等加速求解策略，為提高應急救援環境下的決策效率提供了思路與方法。總之，本書通過建立數學模型的方式，從系統的角度優化應急物流網絡，實現災后的快速響應，*大化有限資源的利用率。這既是運籌優化理論與相關數學方法在具體應用場景中的結合，也有助于豐富應急物流網絡規劃研究。 2.實踐意義 本書的研究成果以大規模突發事件下的應急物流網絡優化為應用背景，探究應急響應中*關鍵的應急物流網絡設計問題，關注考慮次生災害的物流網絡規劃，并通過案例驗證了所提出的解決方法的有效性。 （1）有助于解決考慮次生災害的應急響應物流網絡規劃問題。提出應急物流網絡多周期優化決策方法能夠有效避免單周期模型所導致的物流網絡救援效率低下或物資短缺等情況，以彌補以往物流網絡優化模型僅注重原生災害而忽略次生災害的不足，提高了應急物流網絡設計的科學性與準確性。 （2）有助于提高災后應急救援效果的現實適用性。通過隨機優化和魯棒優化等方法所建立的考慮次生災害的應急物流網絡優化模型能夠保證所得解在大多數情形下具有可行性，有效避免了解決方案在實際實施中不可行的情況。 （3）有助于為應急管理決策者提供參考。本書將所提出的應急物流網絡優化方法結合現實案例（如玉樹地震、新冠肺炎疫情防控等問題）進行了分析和驗證。提出了有針對性的方案，并通過結果分析，提出了具有現實意義的管理啟示。總之，優化考慮次生災害的應急物流網絡，對于改善救援物資配置、提高災后響應速度等具有至關重要的作用和意義，為建立更加完善的應急網絡提供依據，無論是從理論的角度還是實踐的角度，都具有重要的研究價值。 1.3相關概念及研究范圍界定 1.3.1應急物流網絡規劃的概念 應急物流網絡規劃是有計劃地引導應急物流的一連串活動，是應急救援中*基礎、*重要的問題之一，科學規劃合理的、穩定的應急物流網絡，對于優化設施布局、提高災后救援的響應速度、優化各類應急資源配置、提升整體應急管理能力等具有重大意義。應急物流網絡規劃包含空間維度（如設施空間布局）和時間維度（物資交付速度及可得率等），因此本書研究主要包括應急設施的選址、類型和數量，所需物資的類型和數量，以及災后傷員的疏散及物資分配計劃等，目的是通過優化這些決策，提高應急物流網絡的響應速度和救援能力，減輕災民遭受的痛苦。 1.3.2應急物流網絡規劃中的不確定因素 應急物流網絡是突發事件下應急資源交付到受災點的基本保障，是提高災后救援效率、減輕災民遭受災害痛苦的關鍵。突發災害之所以能造成嚴重的后果，主要是因為其突發性導致決策者無法全面了解詳細信息，如影響范圍、嚴重程度等，給決策制定帶來較大挑戰。就救援物資到受災點的運輸時間而言，災后交通道路狀況的不確定性導致不確定的運輸時間；從應急物資需求量的角度來說，災后救援的核心問題是為災民提供所需的應急資源，而災后由于需求量相關信息的缺乏，導致其不確定性增加，進而影響應急物流網絡規劃中應急設施的選址、庫存以及物資分配等決策。 因此，應急物資的不確定需求量以及物流網絡節點間的不確定運輸時間作為應急物流網絡規劃的關鍵影響因素，是制定應急物流網絡規劃決策時需要重點考慮的對象。 1.3.3本書所面向災害類型的界定 應急物流網絡規劃問題主要面對的是地震、颶風、傳染病等突發事件，而不確定性作為應急物流的一個顯著特點，在應急物流網絡規劃時需要重點關注。基于有限的相關信息，應急物流網絡規劃過程應包括：①收集分析災情相關的歷史數據；②根據相關信息預測、描述物資需求量等不確定參數；③建立應急物流網絡優化模型并求解得到優化方案。因此面對突發事件下的不確
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