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基于突发事件的应急物流中资源的配送优化问题研究
来源: 时间:2012/11/2 8:40:28 作者:朱彩虹 计国君
  

:为了响应突发事件快速配送的要求和解决抗灾物资供不应求的问题,综合考虑可重复利用和不可重复利用的抗灾物资,提出了在针对突发事件的应急物流配送系统中实施转运策略,实现受灾点物资一体化协调,构造了纵向的供应链一体化和横向的受灾点物资一体化协调相结合的配送网络,以提高服务水平,加快抗灾速度。同时,由于突发事件具有动态性和极大的不确定性等特征,在制定抗灾物资的调度方案时,综合考虑后续一定时间内系统中灾情的发展状况及对相关抗灾物资的需求情况,利用机会成本的关系,根据抗灾物资是否可以重复利用的特点,为实现应急物流配送系统资源调度的最优方案,建立了一个较容易求解的整数规划模型。最后,数值例子验证了本文的结论。

关键词:应急物流;转运;配送;机会成本

  • 引言

随着全球化经济的到来及Internet的发展,大型企业都致力于国际化运作,商业边界早已扩展到“地球村”,跨国际商业运作的风险早已显现端倪;而自美国“911”恐怖袭击事件以来,世界各国都在关注并制定防御紧急事件战略,例如近年来, 我国每年都不同程度地遭遇了洪水、森林大火、地震、SARS、禽流感和矿难等自然灾害、公共卫生事件和事故灾难等突发性事件,给社会造成了重大经济损失及人身安全危机,正是在这种背景下物流领域中一个新的分支——应急物流应运而生,即将现代物流和应急管理的结合,正是符合了是现代社会发展的必然趋势。

当突发事件发生时,如果不能在短时间内高效地调集相关的抗灾物资到受灾点,不仅人的生命会受到威胁,而且还会给国家的安全和稳定带来巨大的冲击,灾害将会演变成“灾难”,其后果将十分可怕。故在一般的应急物流配送系统中,主要研究通过应急物流中心如何在最短的时间内将抗灾物资传递到各个受灾点。但是,突发事件的突发性和极大的不确定性势必造成抗灾物资在抗灾过程中的紧缺性。鉴于此,本文为了刻画突发事件快速配送的要求和解决抗灾物资紧缺的问题,在利用应急物流中心向各个受灾点进行传统的纵向配送的基础上,建议采用转运可以成为应急物流配送系统中可行而且有效的一种手段。转运是指为了满足一些应急需要,供应链同一层次上的不同机构之间进行的商品调度[1]。即在本文中,我们将在各个受灾点之间实施抗灾物资的转运策略,通过转运实现受灾点物资一体化协调,创造一个覆盖整个系统的库存池,最大程度上满足系统对抗灾物资的需要,通过提高各个受灾点的服务水平来降低风险。这样,就实现了纵向的供应链一体化和横向的受灾点物资一体化协调相结合,使得该应急物流的配送系统对不确定的环境具有更强的应变能力。同时,根据资源是否可以重复利用,本文将考虑的对象分为可重复利用和不可重复利用的抗灾物资这两大类,并综合考虑在一个模型中。

已有文献针对突发事件应急物流中的资源调度问题,包括研究在突发事件的处理过程中,围绕如何选择最优运输路线、运输方式以及如何分配抗灾物资等问题来调度资源,使有限的时间内从救助站到事故发生点调集的资源最多,而消耗的成本最小[2-3]。其中,在一般的物流配送系统中,对于车辆路线问题(VRP),根据顾客需求量的类型,分别对确定性车辆路线问题(DVRP)[4-7]]和随机性车辆路线问题(SVRP)[8-12]进行研究。而实际问题中,在受灾点当前需求量确定,但未来需求量往往具有随机不确定的动态性;另外在供应链中上下级之间涉及到资源的配送,在同一层次的受灾点之间也存在资源的转运;再者,突发事件的动态性决定了制定抗灾物资的调度方案是一个多阶段的复杂过程,但是涉及到这个问题往往会使模型规模过大、决策变量之间的相关性强以及非线性关系,所以在制定资源调度方案时很少考虑多阶段性这个特点。为了体现这种多阶段性,在未来需求量事先估计好的基础上,将规定期限内各个阶段的调度方案都考虑在一个模型中[13]。这样,建立的数学模型就过于复杂,不易求解;而且,突发事件的不确定性会使得事先规定考虑的时间期限和估计整个时间期限内的需求量这两个问题与实际产生较大的偏差。因此,制定抗灾物资的调度方案时,有必要根据当前突发事件的危害程度和抗灾物资的分布情况,估计未来一段时间内的需求变化,建立容易求解的整数规划模型。

综上可知,我们是从系统的角度,综合考虑可重复利用和不可重复利用的抗灾物资,提出了在针对突发事件的应急物流配送系统中实施转运策略,实现受灾点物资一体化协调,以提高服务水平,加快抗灾速度。同时,由于突发事件的动态性和不确定性,在制定抗灾物资的调度方案时,综合考虑后续一定时间内系统中灾情的发展状况及对抗灾物资的需求情况,利用机会成本的关系,按照时间最短的原则寻求各个受灾点之间的转运以及应急物流中心向各个受灾点配送抗灾物资的最优方案,以达到最快处理灾情的最终目的。

  •  针对突发事件的应急物流中资源的配送战略问题

2.1  突发事件对抗灾物资在需求和供应层面上的影响

对于一些大型的突发事件,如SARS、禽流感等,由于其突发性和极大的破坏性,造成了社会上对一些特殊抗灾物资在短期内的大量需求。但是针对特定的(如某一传染病的专科医生、专用的药物等)资源,平时的储备根本难以满足抗灾的需要,而且在较短的时间内从供应链上一级增强其供应能力也是非常有限的。这就造成了供不应求的严重局面。

2.2  抗灾物资在应急物流一般配送系统中的特点及启示

突发事件的不确定性和抗灾物资供不应求的特点,在抗灾的过程中容易产生抗灾物资在各个受灾点分布不均衡的现象:即当某些受灾点的抗灾物资仍然供不应求时,有些受灾点的灾情已经逐渐被控制,其抗灾物资的需求量超过了所拥有的量。特别地,在实施由应急物流中心向受灾点进行资源的配送策略中,对于可重复利用的抗灾物资而言,在各个受灾点,其资源总量都是单调上升的;但是突发事件的不确定性和动态性使得灾情的连带危害程度不断发生变化,即各个受灾点对抗灾物资的需求量并不是单调的。故可重复利用的抗灾物资更容易导致供需关系的不协调,使得在处理灾情的过程中,造成抗灾物资在各个受灾点分布不均衡。同时,由可重复利用的特点决定了其利用率的提高并不会影响整个系统内资源的总量。所以,这种不均衡的状态可以通过转运处于库存状态的抗灾物资,提高可重复利用资源的利用率和不可重复利用资源的服务水平加以协调。

2.3  制定针对突发事件的应急物流中资源的配送战略

通过上述分析可见,为了减少在抗灾过程中由于缺少抗灾物资而引起的风险,针对突发事件的应急物流在利用现有配送系统的基础上,根据抗灾物资的特性,保证抗灾物资的快速流转就显得非常重要。因此在应急物流的配送系统中,应急物流中心不仅是承担着一般配送中心的作用,更重要的是要协调各个受灾点之间抗灾物资的转运问题,它是整个应急管理系统的“中枢”。即当某一受灾点的灾情突然加重,而该地区的抗灾物资无法从库存中得到满足或病人需要一些有特殊技能的医生或医疗器具进行诊治时,通过应急物流中心及时协调各个受灾点,使得位于某个受灾点库存中的抗灾物资可以被其他受灾点所共享。这种在各个受灾点之间建立风险共担的受灾点物资一体化协调与供应链一体化相结合的应急物流配送系统,正符合了全社会齐心协力共同抗灾的思想,在一定程度上缓解了抗灾物资严重供不应求的困境,从整体上提高了服务水平。同时,为了易于协调和指挥受灾点之间资源的转运及突发事件的处理,这里建议由若干个受灾点组成的系统内只设置一个应急物流中心,即一个受灾点只接受一个应急物流中心的资源递送。由此可以得到本文提出的针对突发事件的应急物流的配送网络如图1所示。

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