科技成果

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成果名称: 突发事件应急救援及处置的前摄性/反应性调度优化研究

成果登记号: 9612020R0012

第一完成单位: 西安交通大学

联 系 人: 刘兴华

成果类型: 软科学

成果体现形式 : 其他

技术领域: 城市建设与社会发展

应用行业: 公共管理、社会保障和社会组织

成果简介:

2008年5月12日下午14时28分,一场以四川汶川为中心的里氏8.0级强烈地震几乎震颤了半个中国,给四川、甘肃、陕西、重庆等地造成了重大人员伤亡和财产损失。面对突如其来的巨大灾难,国务院在第一时间成立了以总理温家宝为总指挥的"抗震救灾指挥部",并启动"国家地震应急预案"一级应急处置响应。从中央到地方,从军队、警察、专业救援队伍到自发民间组织,各方面力量被迅速调动起来,形成了一场全国性的抢险救援、抗震救灾运动。痛定思痛,反思这场罕见的突发地质灾害及其随后的救援工作,它不仅严峻地考验了我国政府面对突发事件的应急反应和应急管理能力,而且也给理论工作和学术研究提出了不少新的课题(徐玖平和郝春杰, 2008)。

突发事件应急救援及处置的调度优化,研究如何合理地安排应急活动并据此有效配置应急资源,以确保应急救援及处置的顺利实施和应急管理目标的实现。本课题基于突发事件应急救援及处置的"项目化"本质属性,针对其"突发性"、"紧迫性"与"动态性"的基本特征,利用不确定型项目前摄性/反应性调度技术解决该问题:首先,构建应急救援及处置的前摄性调度优化模型,设计相应的求解算法,在突发事件发生前生成应急救援及处置的预先性鲁棒应急计划;其次,针对应急救援及处置在实施过程中可能发生的变化,建立反应性调度优化模型并求解,寻求最优(或满意)反应性调度策略,根据现场情形对应急计划进行快速调整;再次,基于前摄性调度与反应性调度在应对不确定因素上的权衡关系,将它们统筹在一起考虑,建立二者的集成优化模型并求解,取得应急救援及处置的全过程综合优化;最后,通过在代表性实际案例中的应用研究,对课题的研究成果进行检验、修正和完善。

具体来讲,课题的主要研究内容及成果如下:(1)在前摄性调度方面,分别建立了应急资源约束、基于活动随机扰动、活动具有多种执行模式、基于时间缓冲、基于资源缓冲的5个前摄性调度优化模型,针对模型的特点设计了相应的求解算法,并在随机生成的算例集合上对算法进行了测试。上述模型及算法可以应用于不同实际场合中,生成鲁棒性的基准应急救援计划,为突发事件应急救援及处置的实施提供定量化决策支持。(2)在反应性调度方面,分别研究了活动执行模式可调整、活动工期随机扰动、应急资源随机中断、活动可被抢先等情形下的突发事件应急救援及处置反应性调度问题,构建了4个反应性调度优化模型并设计、测试了相应的求解算法。借助于这些模型和算法,应急救援指挥者可基于救援过程中的实际变化,实现对基准救援计划的动态最优调整,减轻变化所产生的负面影响,确保应急救援及处置的高效进行。(3)在前摄性调度与反应性调度的集成优化方面,对随机活动工期下的鲁棒性应急救援计划进行了反应性仿真分析。在此基础上,构建并求解了同时考虑救援时间和计划鲁棒性的双目标调度优化模型,以及前摄性调度与反应性调度的集成优化模型,前者可以实现救援时间与计划鲁棒性的最优权衡,而后者可以取得前摄性调度与反应性调度的全局最优。(4)在案例研究方面,先后调查研究了LZSH"1.7"火灾爆炸事故、王家岭煤矿"3.28"透水事故和CQKX"12.23"井喷事故等6个具有代表性的突发事件应急救援及处置实际案例,分析了这些突发事故的救援过程,提炼出应急救援的实际数据,基于事故特点分别建立和求解了相应的调度模型,从而对课题的理论研究结果进行了验证,并同时得到可用于同类事故应急管理的有益启示。除了上述主要研究内容外,项目团队还进行了一些扩展性研究,包括应急救援的经济性调度、多参与主体的协调调度和应急物流调度等,为课题未来进一步研究的展开奠定了基础。

课题团队共发表或录用学术论文20篇(SCI检索4篇,SSCI检索2篇,EI检索9篇,ISTP检索1篇),其中,国际权威学术期刊5篇,国家自然基金委管理科学学部认定的国内权威学术期刊13篇;编写内含课题学术研究成果的著作1部。此外,依托课题研究,培养了多名硕士研究生和本科生。圆满地完成了课题申请书中预定的各项任务。