考虑缺失风险的连续消耗型应急物资调度优化研究_卢建锋.pdf

第 40 卷第 2 期2023 年 2 月公路交通科技Journal of Highway and Transportation esearch and DevelopmentVol.40No.2Feb 2023收稿日期:20210208基金项目:国家自然科学基金项目(71801052，61803091，61803092);江西省教育厅科学技术研究项目(GJJ211928);南昌工程学院引进高层次人才科研启动项目(2021kyqd022)作者简介:卢建锋(1983)，男，江西高安人，博士(jfu2000 )doi:10.3969/j.issn.10020268.2023.02.030考虑缺失风险的连续消耗型应急物资调度优化研究卢建锋1，韩霜2，赵佳虹2(1.南昌工程学院工商管理学院，江西南昌330029;2.广东工业大学土木与交通工程学院，广东广州510006)摘要:在灾害事故应急物资调度过程中，连续消耗型应急物资在补给中断时存在缺失风险。为降低事故应急物资缺失风险，提出应考虑应急物资缺失风险来研究连续消耗型应急物资调度优化问题。首先设计了具有两层物资调度结构的应急物流网络，分析了应急物流网络特征，界定了应急物资调度优化内容。其次，考虑应急物资补给的模糊性，采用三角模糊数表示应急物资需求，以调度总成本最小和应急物资缺失风险最小为目标，在考虑应急物资补给、应急物资中心和应急配送站的能力限制等约束条件下，构建了连续消耗型应急物资调度多目标优化模型。然后，根据模型特点设计了求解方法，模型求解时先将非线性模糊目标函数逆模糊化和线性转化，然后用多目标优化方法进行求解。将应急物资调度优化模型分解为调度子问题和配送子问题，并采用分阶段求解模式进行了求解。算法的第 1阶段采用遗传算法单独求解应急物资调度子问题的最优方案，算法的第 2 阶段采用遗传模拟退火算法单独求解应急物资配送子问题的最优方案。最后，设计了算例对所建立的优化模型进行了验证。结果表明:相较于传统的以损失费用最小为目标的应急物资调度模型，本模型求出的方案能明显降低总成本和总物资缺失风险。关键词:物流工程;应急物资调度;分阶段求解;连续消耗型应急物资;缺失风险中图分类号:C934文献标识码:A文章编号:10020268(2023)02024609Stuey on Scheduling Optimization of Continuous Consumable Emergency suppliesConsidering Missing iskLU Jian-feng1，HAN Shuang2，ZHAO Jia-hong2(1 School of Business Administration，Nanchang Institute of Technology，Nanchang Jiangxi 330029，China;2 School of Civil and Traffic Engineering，Guangdong University of Technology，Guangzhou Guangdong 510006，China)Abstract:In the process of emergency material scheduling after disaster and accident，there is a risk ofmaterial loss when the supply of continuous consumable emergency materials is interrupted.In order to reducethe risk of emergency supplies shortage，it is proposed that the risk of emergency supplies shortage should beconsidered to study the optimization of continuous consumable emergency supplies scheduling.First，theemergency logistics network with two-layer material scheduling structure is designed，the characteristics ofemergency logistics network are analyzed，and the optimization content of emergency material scheduling isdefined.Second，considering the fuzziness of emergency supplies，using the triangular fuzzy number torepresent the demand for emergency supplies，with the goal of minimizing the total scheduling cost and therisk of missing emergency supplies，the multi-objective optimization model of continuous consumptionemergency supplies scheduling is constructed under the constraints of emergency supplies supply，emergency第 2 期卢建锋，等:考虑缺失风险的连续消耗型应急物资调度优化研究supplies center and emergency distribution station.Then，a solution method is designed according to thecharacteristics of the model.When solving the model，the nonlinear fuzzy objective function is first inverselyfuzzified and linearly transformed，and the multi-objective optimization method is used to solve it.Theemergency material scheduling optimization model is decomposed into scheduling subproblem and distributionsubproblem，which are solved in phased solution mode.In the first stage of the algorithm，the optimalsolution of the subproblem of emergency supplies scheduling is solved solely by using genetic algorithm.Inthe second stage of the algorithm，the optimal solution of the subproblem of emergency supplies distributionsolely by using genetic-simulated annealing algorithm.Finally，an example is designed to verify theoptimization model.The result shows that compared with the traditional emergency supplies scheduling modelwith the goal of minimizing the cost of loss，the scheme obtained by this model can significantly reduce thetotal cost and the risk of total supplies shortage.Key words:logistics engineering;emergency supplies dispatching;phased solution;continuous consumableemergency material;missing risk0引言在灾害事故发生，在对受灾点的物资调度过程中，有一类应急物资属于连续消耗型物资，应急活动一旦开始存在物资消耗，任何时刻受灾区要保证物资数量满足应急系统物资消耗需要，物资供应的不足将导致应急活动中止，这类物资包括能源、食品、药品等资源。当前不少学者对连续消耗型应急物资调度问题开展了研究12。刘春林等3 提出连续可行方案的概念，以应急启动时间最早为目标建立应急物资调度模型。戴更新等4 在多类应急物资多点救援模型中引入连续可行方案的概念，在已有单资源模型研究的基础上对模型进行求解。郑昊等5 将应急物资消耗率假设为非负可积函数，以最早应急时间为目标建立连续消耗型应急物资调度模型。潘郁等6 从应急活动成本和灾害损失两方面，构建了以总成本最低为目标的连续消耗型应急物资调度模型。魏国强等7 建立了单点非线性连续消耗应急物资调度模型，并且推广至多点。张力丹等8 构建的连续消耗应急物资调配模型，其优化目标为施救不及时损失和应急系统施救成本，模型求解方法结合了遗传算法和序列线性规划算法。卢建锋等9 建立了危化品事故连续消耗应急物资调度优化模型，以缺货损失最小、调运时间最短和调运总环境风险最小为优化目标，考虑应急中心物资数量限制和救援时间限制等约束条件，采用 NSGA遗传算法对模型进行求解。在应急物资调度优化目标方面，当前研究主要包括:出救点最少、运输时间最短、应急时间开始最早、缺货损失最少和运输成本最小等1013。常规的连续消耗型应急物资调度研究中，会将需求点的 j 类物资存量 dj设定为:在某个时段 t 内以某个固定速度 v 呈现线性下降，如图 1 所示9。当下降至 0 点以下时，则标定为物资空缺，后期会通过物资调度的方式给予实时补给，但是补给的数量存在弹性空间，同时补给的数量一方面要填补之前的空缺，另一方面要应对后期持续的消耗。为了满足物资的连续消耗，尽可能地避免出现物资空缺，现有的文献研究中大多采用物资缺失损失费用的方式，将其计入应急成本，通过最小化损失费用的目标，优化应急物资调度。图 1第 j 类应急物资连续消耗下的存量变化Fig.1Inventory change of j-type emergencymaterial under continuous consumption当前大多数应急物资调度方面研究将物资缺失计为损失费用，作为应急总成本目标进行优化。然而但在实际应急活动中，损失成本的估算合理性难以确认，本研究将应急物资缺失表示为在物资空缺的时间内受灾人员因为应急物资缺失而承受的风险，考虑物资缺失风险，研究连续消耗型应急物资的调度优化问题。1应急物流网络分析和应急物资调度优化问题描述1.1网络构成构建双层应急物流网络如图 2 所示。该网络具742公路交通科技第 40 卷图 2应急物流网络示意图Fig.2Schematic diagram of emergency logistics network有两层物资调度结构，第 1 层为应急物资的调度层，即应急物资中心为各个应急物资配送站进行各类应急物资的贯通式补给运输;第 2 层为应急物资的配送层，即每个配送站独立的为各个物资需求点进行各类应急物资的接续式补给运输。在应急物资调度层，车辆行驶路线的起点和终点是不同的应急物资中心，车辆行驶方式为:满载出发清空到达，往返运输。而在应急物资配送时，