1、重大灾害环境下的应急物流,内 容,一、应急物流的产生和发展,一、应急物流的产生和发展,世界各地重大灾害事件回顾 应急物流的提出 应急物流的研究和发展现状,近年来世界重大灾害事件,中国,世界人口,世界大陆 地震次数,世界地震 死亡人数,中国,中国,中国约占 1/5,中国约占 1/3,中国约占1/2,中国,中国约占 1/14,世界面积,中国灾害的特点（以地震为例）,应急物流的提出,应急决策比任何常规决策都更能考验政府的决策机制和决策能力，应急物流也比任何常规物流更能考验政府的救援机制和救援能力。一个国家、一个地区如何面对重大灾害、面对重大突发事件，建立和完善应急决策和应急物流体系，已经成为国内外学
2、者广泛关注的一个重大课题。,应急物流的概念,应急物流是指在突发性自然灾害、突发性公共事件等突发事件发生后，政府机构等组织为救援灾区群众，在短时间内非正常性的组织救援物品、信息及医疗服务等从供应地配送到灾区的一个计划、管理和控制的实体流动过程。,以5.12汶川大地震为例,国内支援,512汶川大地震,以5.12汶川大地震为例,国际援助,512汶川大地震,应急物资运输的方式,引出问题,从512汶川地震可以看出，应急救援是一项复杂的系统工程，如何组织救援？如何决策？如何调配救援资源？以什么方式配送应急物资？道路不通怎么办？等等，这些问题都可以纳入重大灾害环境下的应急物流研究范畴。,应急物流的特点分析,
3、（1）突发性 （2）不确定性 （3）时间效益最优性或弱经济性 （4）需求相关信息的非常规性 （5）不可控制性 （6）变化适应性,应急物流的特殊体系结构,统计表明：有效的应急救援系统可将事故损失降低到无应急系统的6。,应急物流的研究和发展历程,在应急物流的概念提出以前，国内外学者对灾害物流、企业突发性物流、军事紧急需求物流、国际重大赛事物流等都做了相关的研究。,昨天,今天,明天,应急物流的研究和发展历程（一）,Knott（1988）以线性规划理论为基础对突发的灾害事件中食品供应的车辆路线规划问题进行了研究。考虑到灾害发生后在紧急条件下存在多个应急物流物资供应点的问题，在假设每条路线及该路线通过的
4、供货量已知条件下，Rathi等（1992）提出三个线性规划模型，使得以尽量少数的车辆配送多种救援物资效率最高。,应急物流的研究和发展历程（二）,Brown（1993）等结合优化理论、仿真技术以及决策者判断提出一套实时决策支持系统，用于灾难发生后救援物资的供应及配送。Haghani and Oh（1996）用单目标函数描述了一个大范围的多种灾难救援物资的运输规划问题，在他的模型中，运输网络中的物资和车辆的时变状态由三个参数描述，分别是路径选取，中转点选取以及供需连接分析。,应急物流的研究和发展历程（三）,Philip T. Evers（1999）对突发物流与订单分割对物流总成本的影响进行了比较研
5、究。Fiedrich et al. (2000)寻求在灾难发生后的短时间内，通过在搜索和救援期间紧急选取和建立尽量少的救援点进行救援规划，建立了一个动态组合的优化模型。O zdamar et al. (2004)指出应急物流规划可以以灾区点得到救援物资的未满足率最小为目标，通过反复的求解运输规划而得到一个最优方案。,应急物流的研究和发展历程（四）,张志勇等（2004）研究了美军物流系统的优化战略，提出了我军物流系统优化的思路，以及服务至上、技术整合的思想。欧忠文等（2004）从应急物流目的性出发提出了应急物流的概念，指出应急物流是以提供突发性自然灾害、突发性公共卫生事件等突发性事件所需应急物资
6、为目的，以追求时间效益最大化和灾害损失最小化为目标的特种物流活动。,应急物流的研究和发展历程（五）,Jiu-Biing Sheu等（2005）提出应急物流是一个计划、管理和控制的过程，使得救援物资、信息和服务有效的从供应点到需求点，从而最大化的满足灾区群众在受灾后的紧急物资需求。王旭坪等（2005）认为应急物流是指为了满足突发的物流需求，非正常性地组织物品从供应地到接受地的实体流动过程 。,应急物流的研究和发展历程（六）,Gwo-Hshiung Tzeng等（2007）运用模糊多目标规划方法对紧急救援物资的配送建立了模型，其特色在于将公平满意度纳入了应急物流模型，使得在应急物资的配送中避免对某
7、些区域的配送偏差太大。Wei Yi等（2007）认为紧急状况下的物流计划包括向受灾地区的分配中心分发物资、疏散，以及将伤者转移至应急点，并描述了一个综合的选址分配模型，用于灾害响应活动中协调物流支持和疏散措施。Jiuh-Biing Sheu（2007）针对关键救援期中响应紧急物资需求的应急物流协同调度问题，提出了一种混合模糊聚簇优化方法。,二、应急物流中的选址和覆盖问题,1、应急物流中的选址问题 2、应急物流中的覆盖问题,应急物流中的选址问题,基本选址问题 P-中位问题（p-median problems）研究如何选择P个服务站使得需求点和服务站之间的距离与需求量的乘积之和最小。Lorena和
8、Senne运用列生成方法，解决带容量限制的P-中位问题；Berman等研究了服务的可靠度随着服务设施与需求距离变化的设施问题。 P-中心问题（p-center problems）Hakimi首先提出了网络中P-中心问题，Kariv和Hakimi证明了P-中心问题为NP-困难问题。,扩展选址问题 截流问题Hodgson，Berman、Fouska和Larson提出了截流问题，研究了在需求路线确定的条件下，给定设施的数目，如何在网络中选址使通过服务站的需求量总和达到最大的截流问题，并提出了应用启发式的贪婪算法求解截流问题的模型。Mirchandani、Rebello和Agnetis通过基本截流问题
9、向集覆盖问题的转换，证明了基本的截流问题是NP-困难问题。,应急物流中的选址问题,扩展选址问题 HUB选址问题OKelly开创了Hub选址问题的研究工作，并首次提出了Spoke-and-Hub结构的数学模型。Marianov研究了竞争环境下的Hub选址问题；Kara和Tansel研究了单分配P-Hub选址问题；Ebery和Krishnamoorthy研究了带容量限制多分配的Hub选址问题。,应急物流中的选址问题,应急物流中的选址问题,扩展选址问题 动态选址问题动态选址问题研究的是在未来若干时间段内服务站的最优选址问题，在不同的时间段内动态选址模型的参数值是不同的，但在某一具体的时间段内模型参数
10、是确定的。A.J. Scott研究了多个设施多阶段的选址分配的问题，并应用近视算法（myopic algorithm）求解。C. S. Tapiero研究了具有运输成本和服务站有容量限制的动态选址分配模型。G. Gunawardane在研究公用设施的选址问题中建立了动态的集覆盖问题和最大覆盖问题模型，考虑了未来若干时间段的覆盖情况。,国内选址问题研究,Concept,Text,Text,应急系统中的选址问题,Suleyman Tufekei（1995）研制了飓风应急管理的综合决策应急管理系统，在一个确定的网络中，应用网络优化模型估计疏散时间和交通流。Suleyman Tufekei，Willi
11、amA .Wallace（1998）和Wlodzimierz作为权威的应急管理专家指出应急管理本质上是一个复杂的多目标优化问题，在应急资源限制的情况下，必须要解决资源的折衷利用问题。,应急系统中的选址问题,Steven（2002）认为巡逻车定位配置是资源优化的一个重点，以城市巡逻车为例研究了应急资源优化配置问题。巡逻车将在不同时段、在每个区进行每天一周的巡逻，因此，如何配置人员以及巡逻车是一个关键问题。Steven主要关注警察部门警车的有效使用和平衡人员工作量，基于巡逻车配置模型采用了一种模拟退火搜索方法确定警区的地理界限。目的要使得工作总量最大化和警员工作量最小化，从而达到资源的优化配置。,
12、应急系统中的选址问题,Wei Yi等人（2007）介绍了一种综合选址模型，以使应急中心能够在救灾活动中更好地协调物流支援及疏散行动。该模型基于城市结构分析该城市自然灾害可能发生的风险性，考虑灾害中的物资协调分配，使得救援范围尽可能覆盖多的救援需求地区，并且在出现紧急情况时，附近医院的医务人员都能够及时重新安排工作参与救援行动。因此，该模型考虑到了各个方面的因素，从而充分及时地利用资源更快更好地缓解灾害损失。,应急系统中的选址问题,Jiuh-Biing Sheu（2007）以水灾为例，将应急物流的不确定性问题表述为两个随机规划模型，该模型可为城市洪涝灾害确定一个救助资源分配制度，并确定救援组织结
13、构、救援资源仓库地点、救援资源分配能力限制和救援资源配置。采用数据处理和网络分析功能的地理信息系统及洪水势图，用抽样平均近似法进行求解，并且提出了两个阶段随机规划模型，用于选定在灾害发生后必须成立的当地救援基地。,应急选址问题的研究趋势：,（1）多目标优化问题。由单目标优化模型向多目标优化模型转变；（2）动态随机选址问题。将随机理论应用到应急选址问题中，结合危机事件发生的概率等研究应急选址问题；（3）应急网络协同优化。可以将应急网络协同优化问题与应急选址问题相结合，提高资源流动的效率，寻找最优解。,应急物流中的覆盖问题,覆盖问题覆盖问题（Covering Location Problems,
14、CLP）分为两类：最大覆盖问题（Maximal Covering Location Problems, MCLP）集覆盖问题（Set Covering Location Problems, SCLP）,应急物流中的覆盖问题,最大覆盖问题最大覆盖问题（MCLP）又叫P-覆盖问题，最早起源于30年前，主要是解决资源有限并且指定覆盖点的问题，主要研究在服务站的数目和服务半径已知的条件下，如何设立P个服务站使得可接受服务的需求最大的问题。,最大覆盖问题最初的MCLP问题是由Church 和ReVelle提出来的，他们将服务站最优选址点限制在网络节点上。 Church和Meadows提出了最大覆盖问题的
15、伪Hakimi特性，即在任何一个网络中，存在一个有限节点的扩展集，在这个集合中至少包含一个最大覆盖问题的最优解。,应急物流中的覆盖问题,最大覆盖问题（算法）线性规划：Church RL和 Meadows ME 拉格朗日松弛算法（Lagrangean Relaxation）：Roberto，Orhan 启发式算法：Charles，Haldun，Benedict，Hogan，Daskin 超立方体排队模型Fernando etc.（2001年）最大期望覆盖选址问题及其调整计算，预期产生的覆盖范围只从未排队调用考虑，而计算时，交互使用的超立方体排队模型既考虑了未排队情况，又考虑了排队情况。对这三种模
16、型并没有进行严格的比较，因为它们目标函数的结构存在差异，并且使用超立方体排队模型时，明确规定要素，根据服务时间单位来表示变动的时间是非常重要的。,应急物流中的覆盖问题,应急系统中的覆盖问题,Daskin与Stern（1981）将覆盖模型扩展为支援覆盖模型（Backup coverage mode），研究美国EMS 系统车辆服务问题，针对已经派出车辆不能对该设施服务区的需求再提供服务这一实际问题, 支援模型允许其他在可接受距离内的设施对新增需求提供服务。Daskin与Stern 建立了一个多等级目标方程，首先最小化能满足需求的车辆数量，然后最大化这些车辆能多重覆盖的范围。 B Adenso-di
17、az（1997）考虑到传统的应急服务设施模型集合覆盖模型规定的应急地点都必须覆盖到，造成城市管理部门没有充足的资源来建立应急服务设施，提出了 MCLP （maximal covering location problem）模型，模型考虑在建立应急服务设施现有资源的约束下，如何使最大数量的人口能被覆盖到，并将该模型应用到西班牙Leon省的救护车基地选址中。,应急系统中的覆盖问题,Masood A Badri，Amr K Mortagy和ColonelA liA lsayed（1998）指出消防站地址的选择涉及到一系列相互冲突的目标，需要建立消防站选址的多目标数学模型，模型不仅考虑传统选址模型的时
18、间和距离目标，而且还考虑与费用相关的目标。 Sydney C.K. Chu和Lisa Chu（2000）提出了香港医院的选址及其资源配置模型的框架，其中包括两个方面的优化决策：（1）新医院选址以及旧医院地址的重新分布；（2）资源的配置规划，包括新医院床位数量的设置以及旧医院床位数量的重新设置。他们的研究成果已成功应用于香港医院管理局。,应急覆盖问题的研究趋势：,（1）动态覆盖规划问题。覆盖规划问题不是一个有着明确的时间终点的行动，而是一个连续不断的过程，需要不断地根据变化的情况及时做出调整和修改。因此，如何根据变化的情况进行动态规划是一个需要进一步研究的问题。（2）覆盖区域分解与集成问题。在考
19、虑应急服务覆盖规划问题时，将区域划分成不同的子区域，考虑各子区域的灾害概率及损失，以期有效地实现降低整个区域内未来灾害损失。包括两个部分：一是确定将来可能发生灾害和紧急事件的种类；二是对灾害的分析，包括分析各种灾害发生的可能性、可能遭受损失的部门、灾害后果的严重性等，并划分各类灾害的风险等级。,1、城市应急物流网络 2、城际应急物流网络 3、生物反恐体系中应急物流网络,三、应用探索与实践,1国家自然科学基金生物反恐体系中应急物流网络优化与仿真研究 2国家社会科学基金城际重大危险源应急网络协同机制研究,城市应急物流网络,危险源企业,安全生产监督部门,城市应急系统网络化结构,城市应急物流网络,城市
20、应急系统的关键点控制,城市应急管理过程分析,确定关键控制点,设定关键控制点的安全临界范围,监测关键控制点,启动应对措施和预案进行校正,进行记录和档案管理,建立检验程序,需采取纠正措施？,是,否,选址；覆盖,城市应急物流网络,城市应急系统的免疫控制,危机辨识和监测,信息资源,危机,监测主体,行动主体,通信主体,辅助主体,抑制主体,杀伤主体,预警,应急指挥决策,免疫稳定,应急处理和救援,预警、监督、免疫记忆等,城市系统,选址；覆盖,城市应急物流网络,基于GIS技术的城市应急 系统控制,基于GIS的城市应急管理系统,选址；覆盖,城市应急物流网络,基于工作流技术的城市应急 系统控制,决策指挥中心,应急
21、联动中心,联动单位调度中心,联动单位调度中心,处置力量部门,处置力量部门,处置力量部门,处置力量部门,处置力量组织,处置力量组织,处置力量组织,指挥车,报警装置,突发事件现场,选址；覆盖,处置力量组织,城际应急物流网络,城际应急管理协同机制 总体框架,选址；覆盖；协同,城际应急物流网络,支线渠道信息协同,干线渠道信息协同,选址；覆盖；协同,城际应急物流网络,城市B应急管理资源分布及流动,城市A应急管理资源分布及流动,基于社会网络的城市应急系统协同控制与优化,选址；覆盖；协同,城际应急物流网络,基于Multi-agent城际应急管理系统的框架结构,基于Multi-Agent的城市应急系统协同控制
22、与优化,选址；覆盖；协同,生物反恐体系中应急物流网络,1、危险源扩散规律研究。研究应用SEIR、SEIR-like、SEIRS、易受感染已感染易受感染（SIS）等传染病模型，以及相关实验，研究以人为结点的危险源扩散规律。,生物反恐体系中应急物流网络,2、网络协同性研究。利用非线性动力学方法，建立危险源扩散网络系统和应急物流网络系统动力学模型，研究这两类网络形成的机制、结构和演化规律。,生物反恐体系中应急物流网络,3、应急物流网络系统优化研究。重点研究如下四个问题：第一，国家紧急救援物资储备和配送体系优化模型。第二，城市紧急救援物资资源优化配置模型。第三，国家和城市网络集成动态优化模型。第四，多
23、层次复杂网络协同动态优化模型。,危险源扩散,应急物资覆盖,应急物资覆盖,生物反恐体系中应急物流网络,4、应急物流网络系统仿真研究。,四、汶川地震中应急物流的反思,1、地震的成因及灾害回顾 2、地震给应急物流研究带来的反思,地震的成因,一是印度板块向亚洲板块俯冲，造成青藏高原快速隆升。高原物质向东缓慢流动，在高原东缘沿龙门山构造带向东挤压，遇到四川盆地之下刚性地块的顽强阻挡，造成构造应力能量的长期积累，最终在龙门山北川映秀地区突然释放。 二是逆冲、右旋、挤压型断层地震。发震构造是龙门山构造带中央断裂带，在挤压应力作用下，由南西向北东逆冲运动；这次地震属于单向破裂地震，由南西向北东迁移，致使余震向
24、北东方向扩张；挤压型逆冲断层地震在主震之后，应力传播和释放过程比较缓慢，可能导致余震强度较大，持续时间较长。 三是浅源地震。汶川地震不属于深板块边界的效应，发生在地壳脆韧性转换带，震源深度为10千米20千米，因此破坏性巨大。,灾害统计,根据官方公布的统计数据，截至5月31日12时，四川汶川地震已造成68977人遇难，367854人受伤，失踪17974人。紧急转移安置1514.74万人。 截至31日12时，四川汶川地震累计受灾人数4554.7565万人。 另据民政部消息，截至31日12时，向灾区调运的救灾帐篷共计67.89万顶、被子437.15万床、衣物1075.40万件、燃油59万吨、煤炭12
25、0万吨。 整个灾区仍然急需帐篷、药品、消毒品、大米、粮油、衣被、板房等生活物资。,地震给应急物流研究带来的反思,这种大规模的调配应急救援资源，怎么调度指挥？ 应急物资从世界各地运达成都后，怎么来调拨？以什么方式来配送到各灾区？ 道路不通怎么办？除了肩挑人扛，有没有别的更有效的方法？ ,512汶川大地震,地震给应急物流研究带来的反思,1、从宏观应急物流方面的状况 （1）我们的总理：一个大国66岁的总理在年初就站在了灾害的最前沿，今天又站到了地震灾难的最前沿，虽然说无论是从士气方面还是形象方面都会极大的鼓舞人心，但是反过来思考，为什么每次都要总理去最前线指挥呢？（结合我国应急保障的体制讨论）,地震
26、给应急物流研究带来的反思,（2）我们的部队：在48小时内，在全国范围内进行军队的调动，形成了济南军区、成都军区，驻云南某集团军以及空军和武警部队等多兵种的集团作战模式。同时在投射方式上，采用了飞机、铁路和摩托化行进的综合方式，甚至在汶川地区道路毁灭性坍塌的情况下，我军果断的下达了空降的命令。同时，直接将民用飞机纳入这一体系，两天的时间里，在四川地区大概集结了近70000解放军、武警官兵。 为什么部队能够集结如此迅速？这么大规模的人员、物资、救援设备的集结靠的是什么？,地震给应急物流研究带来的反思,（3）铁道部：在军队做出如此迅速的反应同时，我国的铁道部也同时做出应急预案。 因地震影响，铁路宝成
27、线路、宝昆线路等主要进川线路受阻，铁道部在第一时间向社会发布指令，停止一切社会货物占用铁路资源；同时调集中铁建以及中铁工全力抢修，并且立刻进行调图处理，从兰州以及郑州向成都集结。铁道部从全系统的高度保证了成都中心的救灾物资正常进出，尤其是众多的大型救灾设备等进入成都。重大灾害环境下应急协同的重要性（城市、城际）,地震给应急物流研究带来的反思,（4）大交通运输部：刚刚新组建的大交通运输部在这次事件中也体现了较高的管理水平，对于公路而言，道路基本瘫痪，在四川境内很难畅通，但是其下属民航管理总局却起到较强的支持作用，尤其是前期的入川更是使得航空运输大展身手。无论是我们自己的国航、南航以及合资的翡翠航
28、空在运输救灾物资等各个方面予以了最大程度的支持，尤其是国航直接承担了一部分解放军、武警官兵的运输任务。在重大灾害环境下应急物资和人员配送的多种方式间协同运作，可极大的提高应急救援时效性。,地震给应急物流研究带来的反思,（5）信息技术保障：在这次应急物流的宏观层面，我国的应急物流信息化方面有较大的改善，无论是各个部位的应急预案以及实施状况都是非常迅速的。 国家电网公司，中国移动公司直接空投建设人员； 中央电视台以及广播台，他们无论是对硬件的修复还是软件 的播报，都在第一时间起到了稳定人心、鼓舞士气以及扼杀谣言的作用； 中国自行研发和生产的“北斗一号”起到了巨大的支持作用。虽然美国给我们提供了卫星
29、震灾画面，但那已经过去了三四天的时间，北斗一号起到了强有力的信息技术支撑作用。,地震给应急物流研究带来的反思,2、行业应急物流的状况。 不得不承认，我国的物流行业对于这样的大型灾难没有任何经验，总体来说反应比较迟钝，除了一些款物上的捐助，在实际行动中的支持比较少见。实际上通过国家的统一调度，应急物资进入成都的运输受地震影响不大，主要是到达周边的受灾严重的县市有较大的影响，很大程度上影响了生活和救灾的正常运转。行业物流应该可以结合自己的配送网络做些实际的救援工作。,五、2008暴雪灾害的警示和启迪,1、暴风雪的成因及灾害回顾 2、暴露出的主要问题 3、解决问题的措施,暴风雪的成因及灾害回顾,形成
30、这次冻雨、暴雪灾害的原因：今年处在拉尼娜的状态下，赤道东太平洋地区的海温要比常年偏低负0.5度以下，造成东亚地区经向环流异常，这样一个环流形势非常有利于我国北方冷空气的南下。,从民政部获悉，截至2月12日，此次低温雨雪冰冻灾害已造成1111亿元直接经济损失。 民政部资料显示低温雨雪冰冻灾害已造成上海、江苏、浙江、安徽、福建、江西、河南、湖北、湖南、广东、广西、重庆、四川、贵州、云南、陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆和新疆生产建设兵团等不同程度受灾，因灾死亡107人，失踪8人，紧急转移安置151.2万人，累计救助铁路公路滞留人员192.7万人；农作物受灾面积1.77亿亩，绝收2530亩；森林受损面积
31、近2.6亿亩；倒塌房屋35.4万间。,据统计，此次南方地区长时间大范围的强降雪天气，共导致公路铁路滞留旅客将近400万人次。截至2月5日，因地方高压线断落和地方电网断电，相继造成京广线南段近400公里、沪昆线600多公里的牵引供电和通信信号两套供电系统断电。受此影响，全路累计始发终到晚点客车3100多列，停运客车639列，影响货物列车8000多列，最严重时，京广线滞留客车247列，沪昆线滞留客车近140列，最高时的1月30日全国铁路滞留旅客182.7万人。,问 题,1、这场突如其来的大雪灾暴露出我国应急物流体系中还存在哪些问题和不足？ 2、应该采取那些措施？,？,暴露出的主要问题,电网中断,电
32、气化铁路中断,电煤运输中断,部分地区供电中断,经济、生活受威胁,暴露出的问题,1、我国应急物流能力水平亟待提升（城市）； 2、抗灾意识薄弱及应急协同水平较低（城际）； 3、应急物流预警能力有待提升； 4、对历史上发生的重大事件应急物流缺乏很好的经验总结； 5、中国经济的“煤电油”资源依赖型经济弱点、及对于铁路网的严重依赖性； 6、亟需建立、完善国家应急物流机制。 ,解决问题的措施,国务院：成立煤电油运和抢险抗灾应急指挥中心 交通部：紧急部署，确保重点物资运输 发改委：要求两个石油公司最大限度供油 邮政局：鼓励重点快递企业为抗灾做贡献 中铁快运：保障救灾应急物资运输 航空：全力保障旅客出行，优先
33、免费运输救灾物资,煤电油运和抢险 抗灾应急指挥中心,国家电网公司、南方电网公司 中石油集团、中石化集团 煤炭运销协会,国务院新闻办、气象局 电监会、总参 武警、国务院应急办,中宣部、国家发改委 公安部、民政部 财政部、铁道部,交通部、信息产业部 商务部、卫生部 民航总局、安全监管总局,政府部门的协同行动,在进行抗震和抗击雨雪冰冻灾害的宣传教育时，要重视群众的心理变化。由于信息不对称，一些受灾程度轻的地区的民众，对灾害信息熟悉程度差，产生的恐惧程度更大。在灾害产生的中心地区，由于恶性情境的反复刺激，人们的抑郁状态更可能导致心理麻木、自救意识薄弱，一旦灾情加剧，会造成更大的损失。要充分利用电视、广播、自救手册等形式，在加强物质救助的同时，强化救灾的正面宣传。这对于稳定社会秩序，调动全社会力量战胜灾害也是非常必要的。,东南大学系统工程研究所,谢 谢！,
