海上应急资源调度多目标模型优化
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第 ４２ 卷 第 １ 期 ２０１９ 年 ３ 月
文章编号:１０００ － ４６５３(２０１９)０１ － ００５６ － ０７
中 国 航 海
ＮＡＶＩＧＡＴＩＯＮ ＯＦ ＣＨＩＮＡ
Ｖｏｌ. ４２ Ｎｏ. １ Ｍａｒ. ２０１９
海上应急资源调度多目标模型优化
朱小林ꎬ 陈昌定
( 上海海事大学 物流研究中心ꎬ上海 ２０１３０６)
陈昌定(１９９３—) ꎬ男ꎬ安徽合肥人ꎬ硕士ꎬ研究方向为应急物流ꎮ Ｅ￣ｍａｉｌ:ｍ１５５３８２２６９６３＠ １６３. ｃｏｍ
朱小林ꎬ等:海上应急资源调度多目标模型优化
５７
将优化建模技术应用到海上灾难领域ꎬ指出研究空 白和未来的研究方向ꎮ ＷＡＧＮＥＲ 等[８] 以优化船舶 供应与站点需求之间的匹配为目标建立整数规划模 型ꎬ利用风险价值和优化思想规避船舶短缺风险ꎮ
Байду номын сангаас
收稿日期:２０１８￣１０￣２０ 基金项目:国家自然科学基金(１１３０１３３４) ꎻ上海市科委科研计划项目( Ｎｏ. １４ＤＺ２２８０２００) ꎻ上海海事大学“ 优化统计与建模实验” 研究生案
例库项目 作者简介:朱小林(１９７５—) ꎬ男ꎬ湖南长沙人ꎬ副教授ꎬ博士ꎬ研究方向为物流网络优化ꎮ Ｅ￣ｍａｉｌ:ｚｈｕｘｌ＠ ｓｈｍｔｕ. ｅｄｕ. ｃｎ
近年来ꎬ国内外相关 学 者[２￣４] 对 应 急 突 发 事 件 的研究主要集中在应急物资分配、车辆路径优化和 人员疏散等方面ꎬ广泛应用于地震、火灾和矿井塌陷 等事故的应急处理中ꎮ 已有的对海上突发事故的应 急资源调度和优化问题的研究多集中在救助资源配 备标 准 和 应 急 船 舶 调 度 路 径 选 择 等 方 面ꎮ 王 军 等[５] 考虑水上事故救援的特殊性ꎬ对水上遇险目标 漂移路径进行预测ꎬ求解满足运力、时间限制的应急 物资需求模型ꎮ 刘保占等[６] 将海上应急救助分为 ２ 个阶段并引入救助资源包ꎬ针对救助点变化分布规 律建立科学合理的资源调度方案ꎮ ＣＡＵＮＨＹＥ 等[７]
摘 要:为优化海上应急救援系统中应急资源位置￣分配问题的决策ꎬ建立基于事件类型的应急物资与船舶分配多 目标模型ꎮ 该模型在综合各项因素的基础上ꎬ以缩短事件响应时间、降低船队运营成本和协调船舶工作量与应急 物资调度之间的不匹配关系为目标ꎬ确定不同目标分量权重下合理的船舶、物资分配计划ꎮ 选取渤海海域内的 ７２６ 个灾难事件点、８ 种灾难事件作为仿真算例进行验证ꎮ 研究结果表明:该模型能有效满足实际配置需求ꎬ可优化海 上应急资源调度计划ꎮ 关键词:海上应急物流ꎻ应急资源调度ꎻ层次分析法ꎻ加权 ｋ￣ｍｅａｎｓ 聚类算法 中图分类号:Ｕ６９２. ４ 文献标志码:Ａ
Ｍｕｌｔｉ￣Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍａｒｉｎｅ Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ
ＺＨＵ Ｘｉａｏｌｉｎꎬ ＣＨＥＮ Ｃｈａｎｇｄｉｎｇ ( Ｌｏｇｉｓｔｉｃｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ＣｅｎｔｅｒꎬＳｈａｎｇｈａｉ Ｍａｒｉｔｉｍｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１３０６ꎬＣｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｉｓ ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ ｂｅｃａｕｓｅ ｔｈｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｂｏａｔ ｄｏｃｋｉｎｇ ｐｌａｃｅｓ ｉｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ ｂｙ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｆａｃｔｏｒｓꎬ ｓｕｃｈ ａｓ ｔｈｅ ｄｅｎｓｉｔｙ ａｎｄ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｉｎｃｉｄｅｎｔｓ ｔｏ ｄｅａｌ ｗｉｔｈ ｉｎ ｔｈｅ ａｒｅａ ｏｆ ｉｎｔｅｒｅｓｔꎬ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓꎬ ｇｅ￣ ｏｇｒａｐｈｉｃａｌ ｆａｃｔｏｒｓ ａｎｄ ｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔｓ’ ｂｕｓｉｎｅｓｓ ｒｕｌｅｓ. Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ￣ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌｓ ｂｕｉｌｔ ｏｎｌｙ ｏｎ ｔｈｅ ｂａ￣ ｓｉｓ ｏｆ ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｓ ａｐｐｅａｒ ｔｏ ｂｅ ｉｎａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ. Ａ ｍｕｌｔｉ￣ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｉｎｃｉｄｅｎｔ￣ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｂｏａｔ ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｆｏｒ ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｔｈｅ ｄｅｃｉｓｉｏｎꎬ ｍｉｎｉｍｉｚｉｎｇ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｉｍｅ ｔｏ ｉｎｃｉｄｅｎｔｓꎬ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｃｏｓｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｃｕｅ ｆｌｅｅｔ ａｎｄ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｗｏｒｋｌｏａｄ ｏｆ ｔｈｅ ｂｏａｔｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ ｏｆ ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｍａｔｅｒｉａｌｓ. Ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ７２６ ｄｉｓａｓｔｅｒ ｅｖｅｎｔｓ ｏｆ ８ ｋｉｎｄｓ ｉｎ Ｂｏｈａｉ Ｓｅａ ａｒｅａ. Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: ｍａｒｉｎｅ ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｌｏｇｉｓｔｉｃｓꎻ ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇꎻ Ａｎａｌｙｔｉｃ Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ Ｐｒｏｃｅｓｓꎻ ｗｅｉｇｈｔｅｄ ｋ￣ｍｅａｎｓ ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ
随着海洋经济的发展和海洋强国战略的推行ꎬ 我国政府为贯彻落实« 全国海洋经济发展“ 十三五” 规划»ꎬ正在逐渐加强国家海上安全体系建设ꎮ 据 国家海洋局发布的 «２０１６ 年中国海洋灾害公报» ꎬ ２０１６ 年我国发生的各类海洋灾害共造成直接经济 损失达 ５０. ００ 亿元ꎬ死亡 / 失踪 ６０ 人[１] ꎬ海上突发重 大事故造成的财产损失和人员伤亡十分严重ꎮ 因 此ꎬ从优化应急资源调度计划、综合考虑救援目标并 提出合理的应急调度决策方面提高我国的海上搜救 能力ꎬ对于降低海上灾害损失、促进海洋经济发展而 言具有重要意义ꎮ
文章编号:１０００ － ４６５３(２０１９)０１ － ００５６ － ０７
中 国 航 海
ＮＡＶＩＧＡＴＩＯＮ ＯＦ ＣＨＩＮＡ
Ｖｏｌ. ４２ Ｎｏ. １ Ｍａｒ. ２０１９
海上应急资源调度多目标模型优化
朱小林ꎬ 陈昌定
( 上海海事大学 物流研究中心ꎬ上海 ２０１３０６)
陈昌定(１９９３—) ꎬ男ꎬ安徽合肥人ꎬ硕士ꎬ研究方向为应急物流ꎮ Ｅ￣ｍａｉｌ:ｍ１５５３８２２６９６３＠ １６３. ｃｏｍ
朱小林ꎬ等:海上应急资源调度多目标模型优化
５７
将优化建模技术应用到海上灾难领域ꎬ指出研究空 白和未来的研究方向ꎮ ＷＡＧＮＥＲ 等[８] 以优化船舶 供应与站点需求之间的匹配为目标建立整数规划模 型ꎬ利用风险价值和优化思想规避船舶短缺风险ꎮ
Байду номын сангаас
收稿日期:２０１８￣１０￣２０ 基金项目:国家自然科学基金(１１３０１３３４) ꎻ上海市科委科研计划项目( Ｎｏ. １４ＤＺ２２８０２００) ꎻ上海海事大学“ 优化统计与建模实验” 研究生案
例库项目 作者简介:朱小林(１９７５—) ꎬ男ꎬ湖南长沙人ꎬ副教授ꎬ博士ꎬ研究方向为物流网络优化ꎮ Ｅ￣ｍａｉｌ:ｚｈｕｘｌ＠ ｓｈｍｔｕ. ｅｄｕ. ｃｎ
近年来ꎬ国内外相关 学 者[２￣４] 对 应 急 突 发 事 件 的研究主要集中在应急物资分配、车辆路径优化和 人员疏散等方面ꎬ广泛应用于地震、火灾和矿井塌陷 等事故的应急处理中ꎮ 已有的对海上突发事故的应 急资源调度和优化问题的研究多集中在救助资源配 备标 准 和 应 急 船 舶 调 度 路 径 选 择 等 方 面ꎮ 王 军 等[５] 考虑水上事故救援的特殊性ꎬ对水上遇险目标 漂移路径进行预测ꎬ求解满足运力、时间限制的应急 物资需求模型ꎮ 刘保占等[６] 将海上应急救助分为 ２ 个阶段并引入救助资源包ꎬ针对救助点变化分布规 律建立科学合理的资源调度方案ꎮ ＣＡＵＮＨＹＥ 等[７]
摘 要:为优化海上应急救援系统中应急资源位置￣分配问题的决策ꎬ建立基于事件类型的应急物资与船舶分配多 目标模型ꎮ 该模型在综合各项因素的基础上ꎬ以缩短事件响应时间、降低船队运营成本和协调船舶工作量与应急 物资调度之间的不匹配关系为目标ꎬ确定不同目标分量权重下合理的船舶、物资分配计划ꎮ 选取渤海海域内的 ７２６ 个灾难事件点、８ 种灾难事件作为仿真算例进行验证ꎮ 研究结果表明:该模型能有效满足实际配置需求ꎬ可优化海 上应急资源调度计划ꎮ 关键词:海上应急物流ꎻ应急资源调度ꎻ层次分析法ꎻ加权 ｋ￣ｍｅａｎｓ 聚类算法 中图分类号:Ｕ６９２. ４ 文献标志码:Ａ
Ｍｕｌｔｉ￣Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍａｒｉｎｅ Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ
ＺＨＵ Ｘｉａｏｌｉｎꎬ ＣＨＥＮ Ｃｈａｎｇｄｉｎｇ ( Ｌｏｇｉｓｔｉｃｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ＣｅｎｔｅｒꎬＳｈａｎｇｈａｉ Ｍａｒｉｔｉｍｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１３０６ꎬＣｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｉｓ ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ ｂｅｃａｕｓｅ ｔｈｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｂｏａｔ ｄｏｃｋｉｎｇ ｐｌａｃｅｓ ｉｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ ｂｙ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｆａｃｔｏｒｓꎬ ｓｕｃｈ ａｓ ｔｈｅ ｄｅｎｓｉｔｙ ａｎｄ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｉｎｃｉｄｅｎｔｓ ｔｏ ｄｅａｌ ｗｉｔｈ ｉｎ ｔｈｅ ａｒｅａ ｏｆ ｉｎｔｅｒｅｓｔꎬ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓꎬ ｇｅ￣ ｏｇｒａｐｈｉｃａｌ ｆａｃｔｏｒｓ ａｎｄ ｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔｓ’ ｂｕｓｉｎｅｓｓ ｒｕｌｅｓ. Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ￣ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌｓ ｂｕｉｌｔ ｏｎｌｙ ｏｎ ｔｈｅ ｂａ￣ ｓｉｓ ｏｆ ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｓ ａｐｐｅａｒ ｔｏ ｂｅ ｉｎａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ. Ａ ｍｕｌｔｉ￣ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｉｎｃｉｄｅｎｔ￣ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｂｏａｔ ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｆｏｒ ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｔｈｅ ｄｅｃｉｓｉｏｎꎬ ｍｉｎｉｍｉｚｉｎｇ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｉｍｅ ｔｏ ｉｎｃｉｄｅｎｔｓꎬ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｃｏｓｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｃｕｅ ｆｌｅｅｔ ａｎｄ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｗｏｒｋｌｏａｄ ｏｆ ｔｈｅ ｂｏａｔｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ ｏｆ ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｍａｔｅｒｉａｌｓ. Ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ７２６ ｄｉｓａｓｔｅｒ ｅｖｅｎｔｓ ｏｆ ８ ｋｉｎｄｓ ｉｎ Ｂｏｈａｉ Ｓｅａ ａｒｅａ. Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: ｍａｒｉｎｅ ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｌｏｇｉｓｔｉｃｓꎻ ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇꎻ Ａｎａｌｙｔｉｃ Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ Ｐｒｏｃｅｓｓꎻ ｗｅｉｇｈｔｅｄ ｋ￣ｍｅａｎｓ ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ
随着海洋经济的发展和海洋强国战略的推行ꎬ 我国政府为贯彻落实« 全国海洋经济发展“ 十三五” 规划»ꎬ正在逐渐加强国家海上安全体系建设ꎮ 据 国家海洋局发布的 «２０１６ 年中国海洋灾害公报» ꎬ ２０１６ 年我国发生的各类海洋灾害共造成直接经济 损失达 ５０. ００ 亿元ꎬ死亡 / 失踪 ６０ 人[１] ꎬ海上突发重 大事故造成的财产损失和人员伤亡十分严重ꎮ 因 此ꎬ从优化应急资源调度计划、综合考虑救援目标并 提出合理的应急调度决策方面提高我国的海上搜救 能力ꎬ对于降低海上灾害损失、促进海洋经济发展而 言具有重要意义ꎮ