專利名稱：一種多目標(biāo)應(yīng)急救援資源布局及配置優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及應(yīng)急資源配置決策領(lǐng)域，更具體涉及一種多目標(biāo)應(yīng)急救援資源布局及配置優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
目前，應(yīng)急救援資源布局及配置優(yōu)化方法主要是以最小化運(yùn)輸成本、最小化應(yīng)急資源運(yùn)輸時(shí)間為目標(biāo)，確定應(yīng)急資源的選址和資源配置量。現(xiàn)有的方法目標(biāo)單一、沒有考慮到應(yīng)急需求隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變換特性，資源配置的多樣性等。隨著國家社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及應(yīng)急救援體系的發(fā)展，現(xiàn)有方法考慮問題單一，實(shí)用性不高，難以有效指導(dǎo)應(yīng)急資源布局和配置，不能很好滿足社會(huì)需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種多目標(biāo)應(yīng)急救援資源布局及配置優(yōu)化方法，通過分析應(yīng)急救援需求的動(dòng)態(tài)性和多目標(biāo)性，為應(yīng)急決策者提供應(yīng)急救援資源選址-規(guī)模優(yōu)化和多資源組合配置優(yōu)化方案，有效提高應(yīng)急資源管理的效率。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種多目標(biāo)應(yīng)急資源布局及配置優(yōu)化方法，包括步驟1、獲取規(guī)劃區(qū)域內(nèi)應(yīng)急救援資源需求點(diǎn)、需求資源種類、需求規(guī)模、需求點(diǎn)受災(zāi)人員在各類災(zāi)害條件下的估計(jì)幸存率、災(zāi)害發(fā)生的概率、備選資源點(diǎn)位置、可用于應(yīng)急的最大建設(shè)規(guī)模、各備選點(diǎn)與需求點(diǎn)間的運(yùn)輸時(shí)間、各備選資源點(diǎn)的單位建設(shè)成本和運(yùn)行維護(hù)成本、各類資源的機(jī)會(huì)損失成本、售出單位收益、資源點(diǎn)建設(shè)總預(yù)算上限以及資源配置總預(yù)算上限等相關(guān)信息；步驟2、根據(jù)獲取的規(guī)劃區(qū)域內(nèi)應(yīng)急救援資源需求點(diǎn)、需求規(guī)模、需求點(diǎn)受災(zāi)人員在各類災(zāi)害條件下的估計(jì)幸存率、備選資源點(diǎn)位置、可用于應(yīng)急的最大建設(shè)規(guī)模、各備選點(diǎn)與需求點(diǎn)間的運(yùn)輸時(shí)間、各備選資源點(diǎn)的單位建設(shè)成本和運(yùn)行維護(hù)成本、資源點(diǎn)建設(shè)總預(yù)算上限等相關(guān)信息，基于應(yīng)急救援效率、成本和公平性的考慮，構(gòu)建多目標(biāo)應(yīng)急救援資源選址一規(guī)模優(yōu)化模型，并采用單位成本效用法對(duì)模型求解；步驟3、根據(jù)獲取的規(guī)劃區(qū)域內(nèi)應(yīng)急救援資源需求點(diǎn)、需求資源種類、需求規(guī)模、需求點(diǎn)受災(zāi)人員在各類災(zāi)害條件下的估計(jì)幸存率、災(zāi)害發(fā)生的概率、備選資源點(diǎn)位置、各備選點(diǎn)與需求點(diǎn)間的運(yùn)輸時(shí)間、各類資源的機(jī)會(huì)損失成本、售出單位收益以及資源配置總預(yù)算上限等相關(guān)信息，基于應(yīng)急救援效率、資源配置成本的考慮，構(gòu)建多商品應(yīng)急資源組合動(dòng)態(tài)配置優(yōu)化模型，并采用理想點(diǎn)法和單位成本法相結(jié)合的算法對(duì)模型求解；步驟4、輸出最優(yōu)的應(yīng)急救援資源布局及配置方案。所述步驟2包括步驟2. 1、通過對(duì)研究問題進(jìn)行數(shù)學(xué)化描述，設(shè)定多目標(biāo)應(yīng)急救援資源選址一規(guī)模優(yōu)化模型的假設(shè)條件；
步驟2. 2、對(duì)應(yīng)急救援需求、布局成本及應(yīng)急救援的公平性等目標(biāo)具體分析，確定模型的三個(gè)目標(biāo)函數(shù)，分別為最大化總的應(yīng)急效率、布局總成本最低以及公平性目標(biāo)；步驟2. 3、確定模型的相關(guān)約束函數(shù)；步驟2. 4、根據(jù)多災(zāi)種的實(shí)際情況對(duì)模型進(jìn)行變形；步驟2. 5、采用單位成本效用法對(duì)模型求解。所述步驟3包括步驟3. 1、通過對(duì)研究問題進(jìn)行數(shù)學(xué)化描述，設(shè)定多商品應(yīng)急資源組合動(dòng)態(tài)配置優(yōu)化模型的假設(shè)條件；步驟3. 2、對(duì)應(yīng)急救援需求、資源配置成本等兩個(gè)目標(biāo)具體分析，確定模型的兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)，分別為最大化總的應(yīng)急效率、資源配置總成本最低；步驟3. 3、確定模型的相關(guān)約束函數(shù)；步驟3. 4、采用理想點(diǎn)法和單位成本法相結(jié)合的算法對(duì)模型求解。本發(fā)明對(duì)應(yīng)急救援資源布局和配置的要求，更注重整體效益，不僅要考慮運(yùn)輸成本、運(yùn)輸時(shí)間，更注重以人為本，從應(yīng)急需求者的需求出發(fā)，綜合考慮受災(zāi)群眾應(yīng)急需求隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化特性，受災(zāi)人員救援的公平性以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)成本等多個(gè)目標(biāo)，深入考慮規(guī)劃區(qū)域?qū)嶋H的應(yīng)急資源種類、數(shù)量的需求，優(yōu)化資源選址、建設(shè)規(guī)模以及資源配置種類、數(shù)量等問題，以應(yīng)對(duì)未來高效應(yīng)急救援工作的需要。


圖1為多目標(biāo)應(yīng)急救援資源布局及配置流程圖；圖2為多目標(biāo)應(yīng)急救援資源選址-規(guī)模優(yōu)化模型構(gòu)建及求解流程圖；圖3受災(zāi)人員存活率；圖4為多商品應(yīng)急資源組合動(dòng)態(tài)配置優(yōu)化模型構(gòu)建及求解流程圖；
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。圖1為本發(fā)明多目標(biāo)應(yīng)急救援資源布局及配置流程圖，包括步驟1、獲取規(guī)劃區(qū)域內(nèi)應(yīng)急救援資源需求點(diǎn)、需求資源種類、需求規(guī)模、需求點(diǎn)受災(zāi)人員在各類災(zāi)害條件下的估計(jì)幸存率、災(zāi)害發(fā)生的概率、備選資源點(diǎn)位置、可用于應(yīng)急的最大建設(shè)規(guī)模、各備選點(diǎn)與需求點(diǎn)間的運(yùn)輸時(shí)間、各備選資源點(diǎn)的單位建設(shè)成本和運(yùn)行維護(hù)成本、各類資源的機(jī)會(huì)損失成本、售出單位收益、資源點(diǎn)建設(shè)總預(yù)算上限以及資源配置總預(yù)算上限等相關(guān)信息；步驟2、根據(jù)獲取的規(guī)劃區(qū)域內(nèi)應(yīng)急救援資源需求點(diǎn)、需求規(guī)模、需求點(diǎn)受災(zāi)人員在各類災(zāi)害條件下的估計(jì)幸存率、備選資源點(diǎn)位置、可用于應(yīng)急的最大建設(shè)規(guī)模、各備選點(diǎn)與需求點(diǎn)間的運(yùn)輸時(shí)間、各備選資源點(diǎn)的單位建設(shè)成本和運(yùn)行維護(hù)成本、資源點(diǎn)建設(shè)總預(yù)算上限等相關(guān)信息，基于應(yīng)急救援效率、成本和公平性的考慮，構(gòu)建多目標(biāo)應(yīng)急救援資源選址一規(guī)模優(yōu)化模型，并采用單位成本效用法對(duì)模型求解；步驟3、根據(jù)獲取的規(guī)劃區(qū)域內(nèi)應(yīng)急救援資源需求點(diǎn)、需求資源種類、需求規(guī)模、需求點(diǎn)受災(zāi)人員在各類災(zāi)害條件下的估計(jì)幸存率、災(zāi)害發(fā)生的概率、備選資源點(diǎn)位置、各備選點(diǎn)與需求點(diǎn)間的運(yùn)輸時(shí)間、各類資源的機(jī)會(huì)損失成本、售出單位收益以及資源配置總預(yù)算上限等相關(guān)信息，基于應(yīng)急救援效率、資源配置成本的考慮，構(gòu)建多商品應(yīng)急資源組合動(dòng)態(tài)配置優(yōu)化模型，并采用理想點(diǎn)法和單位成本法相結(jié)合的算法對(duì)模型求解；步驟4、輸出最優(yōu)的應(yīng)急救援資源布局及配置方案。圖2為本發(fā)明多目標(biāo)應(yīng)急救援資源選址-規(guī)模優(yōu)化模型構(gòu)建及求解流程圖。圖1 所示技術(shù)方案中，步驟2包括步驟2. 1、通過對(duì)研究問題進(jìn)行數(shù)學(xué)化描述，設(shè)定多目標(biāo)應(yīng)急救援資源選址一規(guī)模優(yōu)化模型的假設(shè)條件包括以下3點(diǎn)1)災(zāi)害威脅種類，需求點(diǎn)位置、數(shù)量和需求規(guī)模，備選資源點(diǎn)位置、規(guī)模均可提前獲知；2)總的應(yīng)急資源設(shè)置規(guī)模不能超過某一上限值，用V表示；3)運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)各點(diǎn)均相通，運(yùn)輸方式相同，且運(yùn)輸時(shí)間已知；步驟2. 2、對(duì)應(yīng)急救援需求、布局成本及應(yīng)急救援的公平性等三目標(biāo)具體分析，確定模型的三個(gè)目標(biāo)函數(shù)1)目標(biāo)一最大化總的應(yīng)急效率最大化應(yīng)急效率是從應(yīng)急資源需求者，即受災(zāi)人員的需求出發(fā)，不但要考慮應(yīng)急資源需求的量的要求，還要考慮到需求的時(shí)效性。一般的，隨著災(zāi)害的發(fā)生，未得到救助的受災(zāi)人員的幸存率是隨時(shí)間而逐漸下降的，如圖3所示。因此，在構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)時(shí)，應(yīng)將災(zāi)民需求的動(dòng)態(tài)性，即

權(quán)利要求
1.一種多目標(biāo)應(yīng)急救援資源布局及配置優(yōu)化方法，其特征在于由以下步驟實(shí)現(xiàn)(1)獲取規(guī)劃區(qū)域內(nèi)應(yīng)急救援資源需求點(diǎn)、需求資源種類、需求規(guī)模、需求點(diǎn)受災(zāi)人員在各類災(zāi)害條件下的估計(jì)幸存率、災(zāi)害發(fā)生的概率、備選資源點(diǎn)位置、可用于應(yīng)急的最大建設(shè)規(guī)模、各備選點(diǎn)與需求點(diǎn)間的運(yùn)輸時(shí)間、各備選資源點(diǎn)的單位建設(shè)成本和運(yùn)行維護(hù)成本、 各類資源的機(jī)會(huì)損失成本、售出單位收益、資源點(diǎn)建設(shè)總預(yù)算上限以及資源配置總預(yù)算上限等相關(guān)信息；(2)根據(jù)獲取的相關(guān)信息，基于應(yīng)急救援效率、成本和公平性的考慮，構(gòu)建多目標(biāo)應(yīng)急救援資源選址一規(guī)模優(yōu)化模型，并采用單位成本效用法對(duì)模型求解；(3)根據(jù)獲取的相關(guān)信息，基于應(yīng)急救援效率、資源配置成本的考慮，構(gòu)建多商品應(yīng)急資源組合動(dòng)態(tài)配置優(yōu)化模型，并采用理想點(diǎn)法和單位成本法相結(jié)合的算法對(duì)模型求解；(4)輸出最優(yōu)的應(yīng)急救援資源布局及配置方案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多目標(biāo)應(yīng)急救援資源布局及配置優(yōu)化方法，其特征在于步驟 2中求解應(yīng)急救援資源布局優(yōu)化問題時(shí)，考慮到問題的多目標(biāo)性、選址及建設(shè)規(guī)模的重要性，構(gòu)建了多目標(biāo)應(yīng)急救援資源選址一規(guī)模優(yōu)化模型，模型三個(gè)目標(biāo)分別為 目標(biāo)一最大化總的應(yīng)急效率
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多目標(biāo)應(yīng)急救援資源布局及配置優(yōu)化方法，其特征在于步驟2在應(yīng)對(duì)多災(zāi)害應(yīng)急資源布局問題時(shí)，采用加權(quán)平均法對(duì)提出的多目標(biāo)應(yīng)急救援資源選址一規(guī)模優(yōu)化模型變形處理，即，f j (t^·) = "^aij)ω -d ιΤd.jq jq / L·^ M i ^=I由此，則可將目標(biāo)一和需求點(diǎn)應(yīng)急資源效用度轉(zhuǎn)化如下η mObjl fx =max^^vx./.(/.)/=1 J=IηVv x /* (/ )^^ ι υ J J \ ij，Ε.=S-JPYd.相應(yīng)的上述建設(shè)規(guī)模約束、供給資源量約束和資源量取值約束改寫如下 Vvx.. < FZm^ I UI7=1ηρΣvx <Viiι υ L·^ Μ/=1q=\Xij e {0, R+}。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多目標(biāo)應(yīng)急救援資源布局及配置優(yōu)化方法，其特征在于所述步驟3求解應(yīng)急救援資源配置優(yōu)化問題時(shí)，從應(yīng)急救援整體效益考慮，構(gòu)建了多商品應(yīng)急資源組合動(dòng)態(tài)配置優(yōu)化模型模型的兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)如下 目標(biāo)一最大化總的應(yīng)急效率ο P ( η m , . η m , 、、、Objl /=maxH U1(Χ.) + 糾‘ -Σ Σ \XVM ) \fjM C。)k=l /=1 Iv /=1 J=IV i=1 j=X JJ目標(biāo)二 資源配置總成本最低τη ο ρ η ν ,.Λfη、、obJ2 Λ =mmZZZ Σ ( + cw)· — /V Σ(χ#ι · (1 -ajJ) + Njm — Σxmj=l k=l /=1 I /=1、^=IJ V /=1 Jj模型的相關(guān)約束如下m ρ資源點(diǎn)資源配置總量不超過需求量，即，ΣΣχ, J=I /=1資源點(diǎn)供給總資源不超過其需求規(guī)模，即 設(shè)置資源量不能為負(fù)，即Xijkl e {0，R+I式中，i為資源點(diǎn)，i = 1，2，3，. . .，η ;j為需求點(diǎn)，j = 1，2，3，. . .，m ；k為應(yīng)急時(shí)段，k= 1,2,3,... ,ο ；1為資源種類，1 = 1,2,3,...,P5U1為單位資源1效用值；xijkl為時(shí)間段k從資源點(diǎn)i運(yùn)往需求點(diǎn)j資源1的數(shù)量；C^kl為時(shí)間段k需求點(diǎn)j對(duì)資源1的需求量； 為從i至j的運(yùn)輸時(shí)間；tMpl為資源1的籌備時(shí)間；fA1(t)為階段k內(nèi)時(shí)刻t需求點(diǎn)j 資源1的應(yīng)急時(shí)效函數(shù)；cal和Cbl分別為資源1的購置成本和庫存成本；Opl為資源1的機(jī)會(huì)損失成本為資源1的單位出售利潤；α Jkq相應(yīng)的災(zāi)害發(fā)生概率；ΝΛ1為階段k內(nèi)，需求點(diǎn)j對(duì)資源1的需求。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多目標(biāo)應(yīng)急救援資源布局及配置優(yōu)化方法，其特征在于所述步驟3采用理想點(diǎn)法和單位成本法相結(jié)合的算法對(duì)多商品應(yīng)急資源組合動(dòng)態(tài)配置優(yōu)化模型求解，具體如下求解以下單目標(biāo)規(guī)劃模型，
全文摘要
一種多目標(biāo)應(yīng)急救援資源布局及配置優(yōu)化方法，涉及應(yīng)急資源配置決策領(lǐng)域，包括獲取規(guī)劃區(qū)域內(nèi)應(yīng)急救援資源需求點(diǎn)、需求資源種類、需求規(guī)模、需求點(diǎn)受災(zāi)人員在各類災(zāi)害條件下的估計(jì)幸存率、災(zāi)害發(fā)生的概率、備選資源點(diǎn)位置等相關(guān)信息；根據(jù)獲取的相關(guān)信息，構(gòu)建多目標(biāo)應(yīng)急救援資源選址--規(guī)模優(yōu)化模型，并采用單位成本效用法對(duì)模型求解；根據(jù)獲取的相關(guān)信息，構(gòu)建多商品應(yīng)急資源組合動(dòng)態(tài)配置優(yōu)化模型，并采用理想點(diǎn)法和單位成本法相結(jié)合的算法對(duì)模型求解；輸出最優(yōu)的應(yīng)急救援資源布局及配置方案。本發(fā)明能夠?yàn)閼?yīng)急決策者提供實(shí)用的應(yīng)急資源布局及配置方案參考。
文檔編號(hào)G06Q10/04GK102542359SQ20121000387
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月9日
發(fā)明者于德新, 孟娟, 楊兆升, 楊慶芳, 楊楠, 林賜云, 王薇, 鄭黎黎, 高學(xué)英, 龔勃文 申請人:吉林大學(xué)