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我国作为世界上受自然灾害影响最为严重的国家之一,长期深受各类自然灾害的侵扰,各种损失让人触目惊心,为了降低灾害损失、恢复灾区正常社会经济秩序和保障民众正常生活,各级政府和地区进行了各项应急系统建设工作,尤其是应急物流系统及应急物资储备与分配管理。从已有的研究成果分析来看,对由于受灾系统的时间动态变化、出救点运力限制、应急限制期约束以及系统应急响应成本限制等应急系统物资供求特性的物资优化分配问题尚未进行深入研究,反映现有的理论研究与应急管理中的实际需求存在较大差距。事实上,本研究所重点强调的物资时变供求特性——即在灾情变化的不同阶段(主要指随时间变化)应急物资表现出不同的供求特点,是实际应急物流系统的真实情况。因此,从应急物资供求特性分析入手来研究其优化分配问题,其研究更具现实意义。在相关研究成果分析的基础上,本研究主要研究面向大规模自然灾害应急物流运作的核心：应急物资分配模型的构建与求解。通过归纳应急物资分配系统的特性,分析其决策目标与约束条件,构建出符合实际应急运作的优化决策模型,分析模型可行解和最优解条件,并设计求解优化算法。本论文的研究内容主要包括：(1)总结了应急物流系统的内涵和系统结构,分析了应急物资分配系统的系统特性,提出了基于应急物资供求特性分析进行其优化分配的研究思路：以“应急响应时间最早”、“参与出救点最少”为优化目标,将科学问题分解为非时变供求约束与带时变供求约束两个层面,涵盖系统响应成本修正、应急限制期与运力限制三大约束,涉及简单网络与复杂网络两个维度。(2)针对非时变供求约束情形,研究了存在成本修正和物资调运运力限制约束的多出救点选择问题。分析了应急响应的成本组成并将应急响应成本作为方案优劣评价的修正,构建了基于成本修正的应急物流物资响应决策模型,并设计了求解优化算法；针对带运力限制的多出救点选择决策问题,定义了从应急响应指令下达初始至最后一批物资送达需求点的时间为应急响应时间,分析了出救点物资可供应量、供应量和重复运输次数之间的关系,构建了带运力限制约束的多出救点选择多目标决策模型,并设计了相应的优化算法。(3)针对带时变供给约束情形,研究了的多出救点选择问题。创新地提出了“临界应急响应时间”概念,分析了实际临界应急响应时间与理论临界应急响应时间之间的关系,分析了临界应急响应时间与运输时间的关系,构建了带时变供给约束的多出救点选择模型,设计了符合带时变供给约束的多出救点选择多目标决策模型的优化算法。在此基础上,研究了非时变供求约束情形下带运力限制约束多出救点选择的时变供给转换模型,并设计了相应的优化算法。(4)针对带时变供求约束情形,研究了带时变供求约束的多出救点选择与单出救点、多需求点应急物资分配问题。分析了带时变供求约束情形下应急系统最小应急响应时间的构成,以及实际临界应急响应时间与理论临界应急响应时间之间的关系,构建了带时变供求约束的多出救点选择多目标决策模型,并设计了求解优化算法。在此基础上,分析了带时变供求约束情形下,单出救点、多需求点应急物资分配方案的构成,创新地提出了“拓扑转换”方法将原问题(单出救点、多需求点)变换为多出救点选择问题,并设计了相应的优化算法。(5)考虑时变供求与应急限制期约束,研究了多需求点应急物资分配模型。分析了带时变供求与应急限制期约束情形下应急方案的构成,分析了系统应急响应时间与各需求点应急限制期之间的关系,创新地提出了在不考虑应急限制期的可行方案基础上对方案进行调整的解决思路,并设计了相应的优化算法。(6)在复杂网络环境下,研究了带时变供求约束的复杂网络(多出救点、多需求点)应急物资分配问题。分析了带时变供求约束复杂网络情形下应急方案的构成,分析了系统应急响应时间与需求点应急响应时间、出救点应急响应时间之间的关系,分析了临界应急响应时间与系统最小应急响应时间之间的关系,提出了约定分配规则,并设计了相应的优化算法。通过对以上问题的研究,可以帮助应急物流运作管理决策者更好地理解应急物流与应急物资分配的内涵,为保障应急物资供应和应急物流运作提供智力支持和决策参考,实现应急物资分配决策的目标,包括应急时间最小和参与出救点个数最少,从而限度地降低大规模自然灾害等突发事件对社会正常秩序地冲击,减少人员伤亡和财产损失。
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