應急資源配置與調度文獻綜述與思考

摘 要：應急資源是各類事故發生后的支撐要素，其配置與調度效率的大小是應急能力的主要體現之一。本文在界定應急資源和應急物資、應急保障基礎上，從靜態應急資源配置、動態應急資源配置和應急資源的聯動配置與管理對已有的研究進行了分類，分析了研究的特色與缺陷，提出了基于生產-配置-調運一體化的應急資源配置與調度研究思路。

關鍵詞：應急資源;應急資源配置與調度；聯動;一體化

中圖分類號：F253.4 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5192(2011)03-0076-05

Review and Perspective of Emergency Resources Allocation and Scheduling

ZHOU Guang-liang

(College of Public Administration， Huazhong University of Science Technology， Wuhan 430074， China)

Abstract:Emergency resource is the supporting element after the accident， the efficiency of its allocation and scheduling is one of the primary embodiments of emergency response capacity. On the basis of defining emergency resource， emergency supplies and emergency safeguard， the thesis categorises the informed research according as static emergency resource， dynamic emergency resource and the linked allocation and management of emergency resources， and analyzes the characteristic and lack of the informed research. The thesis also proposes the study minds of emergency allocation and scheduling based on the integration of production-allocation-transportation.

Key words:emergency resource; emergency resource allocation and scheduling; linked; integration

1 引言

隨著各種突發事件在全球各地的頻繁爆發，應急管理也吸引了政府、專家學者和全社會的眼球。而應急管理成敗的關鍵在于支撐要素——應急資源，它也是應急能力的主要體現之一。應急資源的配置不是一朝一夕的問題，需要在應急管理的四個階段即應急準備、監測與預警、應急響應、恢復與重建對應急資源進行全程管理，構成一個循環開放系統，確保資源有序生產、合理存儲、優化調運、有效使用、節約環保。

應急資源的配置應包括“大”配置、“小”配置和“細”配置。“大”配置是以方位來界定的，主要指應急點的選取與建設；“小”配置主要指對應急點的內部配置；“細”配置指應急資源通過調度到達現場后的二次配置問題。從應急管理的過程來看，可以分為靜態應急資源配置、動態應急資源配置、聯動管理與配置、一體化應急資源配置四個方面。

2 應急物資、應急保障與應急資源

長期以來，對應急資源的概念沒有形成一個統一的共識，政府、研究人員從實際和自己的研究出發對其內涵和外延進行伸縮，甚至和應急物資等概念進行長期混用。如田依林［1］認為，突發事件應急資源主要分為物資資源及信息資源兩大類。曾敏剛［2］、王蘇生［3］、許建國［4］等雖然在文中提到的均為應急資源，但在實際的模型假設、處理中用到的都是應急物資的概念和內容。在政府的文件中二者亦未進行嚴格區分，如《民政部關于進一步加強救災應急物資儲備工作的通知》（民函［2008］118號）使用的是應急物資的概念；廣西壯族自治區人民政府《關于切實做好突發公共事件風險隱患和應急資源管理工作的通知》（桂政辦發［2007］18）中使用的是應急資源的概念。同濟大學陳桂香［5］等認為廣義的應急資源包括防災、救災、恢復等環節所需要的各種應急保障。

通過對眾多關于此三者概念的表述，可以發現三者在不同的地方交互出現，為對概念的辨析設置了障礙。有些研究者對三者的表述或許體現了其區別。葛春景［6］等將應急資源界定為有效開展應急活動，保障體系正常運行所需的人力、物資、資金、設施、信息、技術等各類資源的綜合，包括所擁有的與公共安全應急活動有關的所有資源。方磊［7］認為廣義的應急資源包括應急信息、應急物資、應急隊伍以及應急科學技術等。這兩個表述與《中華人民共和國突發事件應對法》中要求的應急資源應當包括各種保護居民免受災害與風險危害的防護工程、風險監測與預警信息生成、應急救災裝備與技術的提供、為災害狀態下災民基本生活需要的滿足、災后重建提供必要的物資條件支撐等的論述在內涵上是吻合的。姜玉宏［8］等認為在應急物流的實施和保障中所采用的物資是應急物資，它是應急物流管理的重要內容。劉霞［9］等認為應急保障作為一種應急資源管理活動，既包括物資、資金、信息技術等硬件資源保障，又包括法律法規、預案、人力、政策制度等軟性質資源保障，是軟硬配套相結合的綜合性應急資源管理。

從上述的文獻中能發現，應急物資是應急資源的子集，應急資源又是應急保障的子集。即應急物資只是一種實體的物質形態，在應急管理中有易消耗的特點；應急資源囊括了人、財、物、信息、技術；應急保障在應急資源的基礎上加上管理、軟支撐要素等，是一個大的系統概念。

3 靜態應急資源配置

這是平時資源配置的一種狀態。其考慮的出發點有三：該區域發生過災情，根據以往的需求數據預置相應的資源；二是未來某個時期發生災情的幾率較大，通過對需求的預測而在選定的儲備點配置一定種類和數量的資源；三是該區域適合資源儲備點的建設，政府部門通過行政手段進行適量的資源配置。

在應急點即資源的方向性確定上，分為隨機和確定兩種情況。確定性模型研究方面主要有兩類：一是Sylvester［10］提出的P-center問題，確定的模型目標是最小化需求點與其最近設施點之間距離的最大值。Hakini［11］提出的P-median，主要思想是使確定的設施建造地點滿足需求點與資源供給點之間平均距離或時間之和最小的要求。ReVelle和Swain［12］建立線性整數規劃模型，并用分支界定法來求解P-median問題；Rahman and Smith［13］、Zografos［14］和Berlin and Liebman［15］從不同的角度對P-median問題進行了論述。二是覆蓋選址問題。主要由Toregas［16］等發表的集覆蓋選址模型（LSCP），使在覆蓋所有需求點的前提下所投入的車輛數最少；ReVelle［17］發表的最大覆蓋選址模型（MCLP），在車輛數量一定時，使需求點的覆蓋率達到最大；Hogan和ReVelle［18］提出的兩個備份覆蓋模型，分別是在所有需求點都被一次覆蓋的條件下，使需求點被二次覆蓋的需求量最大；最大化需求點被一次覆蓋和二次覆蓋的需求量加權值。隨機性模型研究方面，也主要存在兩種情況：一是排隊問題。Larson［19］以及Benveniste［20］應用超立方排隊模型解決了緊急醫療服務系統的選址問題；D’Amico［21］用超立方排隊模型來解決警察的巡邏區域設計問題并對主要要素進行了分析。二是隨機覆蓋問題。主要有Daskin［22］的最大期望覆蓋模型（MEXCLP）；ReVelle和Hogan［23］的最大可利用選址模型（MALP）和隨機集覆蓋選址模型（PLSCP）等。

在應急點的資源配置是關鍵環節，亦是研究比較深入的環節。如許建國［4］等以滿足受災點的周期性需求變化為目標，選取合適的應急點并配置相應的資源，在所有需求點一定比例需求量均被滿足的前提下，使一個周期內需求點被滿足的總需求量最大化。需要注意的是該模型的周期性需求造成的時間段變化是模擬出的，不是真實的災情需求變化，否則沒有時間進行這樣的規劃。方磊［7］等研究了在應急資源總量受控的條件下，通過應急資源的優化重組，提高其整體素質和利用效率，建立DEA模型，解決了應急資源的合理配置問題。

在應急資源的配置模式和優化策略方面，朱慶林［24］從經濟區位指向和國家安全區位指向提出了我國的區域應急資源配置有重心前置型、重心居中型、重心后置型和啞鈴型四種區域應急資源配置模式。張志勇［25］等根據美軍物流資源配置的有效方式，論述了戰略預置資源的可行性和重要性。王芳［26］等提出在保障安全經濟效益不變和安全投入量已知情況下，設計了“資源共享”的城市重大危險源安全應急網絡策略。王晶［27］等利用空間聚類方法來解決一體化區域的應急物資儲備問題，通過算例研究達到了救援效率高、儲備成本低的雙重效果。

4 動態應急資源配置與調運

在災情發生時，靜態情境上升為動態情境，現場對應急資源的需求由潛在、預測變成了現實和評估，并隨著災情的不斷變化產生對資源的變化需求，形成了動態的供給-需求關系，其中調運方案和過程受供給和需求的影響又主動影響兩端的節點，形成了一個較為復雜的為滿足應急目標的資源配置與調運系統。需要說明的是，這里的配置包含從應急點中選取需要的資源組合運往受災點和對消耗的應急點資源進行連續重新配置。其中對前者的研究比較成熟，后者重視不夠。

在現有的應急點提取資源組合以滿足災情需要方面，一般將配置方案、調運進行整體考慮。存在多供應點-單需求點和多供應點-多需求點的情形。前者如Fiorucci［28］通過建立動態模型，針對火災發生前后的應急資源配置和調度進行了研究；劉北林［29］等針對真實災害發生的情況進行了模擬，建立了以時間最短、成本最小的多目標數學模型，利用理想點法對多供應點-單需求點的應急資源配置進行了模擬。后者如Fiedrich［30］等針對不同救災任務同時進行資源配置時，建立了動態規劃模型進行資源的分配和調度。周曉猛［31］等針對災害應急管理的特點，運用動態規劃方法，依據應急點的數目，將應急資源配置過程劃分為相應的階段，構造模型，對不同階段的需求進行配置和調運。王蘇生［3］等通過采用雙層決策方法建立了多受災點應急資源配置模型，選取動態優選策略的全局優化方法，解決了多出救點-多受災點的全局最優資源配置方案。劉向東［32］等考慮了路徑、運輸費用、物品完好率、道路擁堵率等多目標條件下，采用APH（層次分析法）、PCA（主成分分析法）和經典的Dijkstra算法求解應急資源調度的最優路徑。王煒［33］提出了基于馬爾科夫決策過程的應急資源調度方案的動態優化。王波［34］在非合作博弈的基礎上，建立了多階段應急物資調度動態決策模型，并引入懲罰系數解決前決策階段對下階段決策產生的影響。

對消耗的資源進行再配置的研究相對比較薄弱，設定的限制條件也比較多。如于瑛瑛［35］等考慮了在不同級別的事件發生后，通過評估對目前已經存在的應急點的數量進行增加和減少，或對單個應急點的儲備資源進行變動以最小的損失和成本滿足現場需要。建立資源調整模型，用禁忌搜索算法求解。周慶忠［36］描述了應急狀態下，油料的供應和配置問題。從高保障能力來看，需要將應急點或應急點的油料儲備量進行調整，建立OECD并用改進的微粒群優化算法一次性求解模型的離散優化問題。

特殊情境下的應急資源配置與調度。對于消防和衛生防疫方面的應急資源配置與調度研究比較早，成果多，是研究的主要方向之一。而對于水上和森林防火救援方面的研究則較少。崔國山［37］等以Agent理論為基礎，以時間最短、出救點充足為條件，建立了基于MAS的資源動態調配組織結構模型。姜麗珍［38］等對森林火災應急資源的需求進行預測，提出了以過火面積最小為目標函數的森林火災滅火物資優化配置模型。

5 應急資源的聯動管理與配置

在資源的聯動供給與配置方面，葛春景［6］等針對城市應急管理的需要，提出了基于MultiHub的都市圈應急資源聯動網絡方式，從供給、運輸、資源儲備、調用、資源需求等節點對應急管理的每一個環節都配置了相應的縱向與橫向資源保障，實現了分散資源的有效整合。田依林［1］將網格技術引入到應急資源管理中，利用網格化管理實現資源共享、信息開放、運作效率高等優勢，打造了一個全方位、立體化、多層次和綜合性的應急資源管理網絡系統。王青［39］針對自然災害設計了基于網格技術的應急資源管理平臺，積極協調各類資源的有效調度。滕五曉［40］等提出了依托現有區域合作資源，構建多層次、網絡狀區域應急聯動模式和運行機制。

6 對目前應急資源配置與調度評析

現有的應急資源配置與調度文獻體現了下列研究特色：

（1）對單種應急資源的配置研究較多。這是應急資源配置研究的必經階段，國內外的研究都不易跨越的一個過程。如救護車、運輸車輛、帳篷等資源的儲備體現在較早的很多文獻中。

（2）對某一特定狀態的應急資源配置研究比較成熟。應急管理一般有四個不同的階段，每一階段都要有相應的資源做保證。現有文獻對應急資源的方向或區域性配置——選址；應急點的資源配置；現場或模擬的應急資源調運；應急資源的回收均做了大量研究。

（3）多供給點-單需求點的應急資源配置關注度高。在某一區域，由某一特定事件引起的單需求點在現實中是比較多的，對于大的災情而言，一個應急點的資源儲備和調運量是不能滿足救援需要的，需要相關應急點的支援，從不同的庫存中調取相關的資源組合滿足現場需要。現有文獻對從不同應急點的資源調取種類、數量，配送方案和路線均進行了探討。

（4）多供給點-多需求點的研究少見或實現難度大。該研究是資源供給的高級狀態，亦是情境最為復雜的狀態。多種需求表現為同一時期可能存在不同的災情，或同一災情分布在不同的區域，或原先由單一的災情引發了多個次生需求等。王蘇生等在“基于公平優先原則的多災點應急資源配置算法”中用動態優選策略建立模型較好地解決了此類問題。

（5）應急資源配置的模型、算法多，求解難。縱觀上述文獻涉及的應急資源配置與調度問題，幾乎所有的定量分析中都建立了相關模型。由于變量設置、目標、決策策略不同，采用的解決方案、算法差異很大。絕大部分都利用了計算軟件或計算機仿真，過程復雜，計算量大，有的在實際中的可應用性差。

（6）將涉及的應急資源各節點進行一體化設計是研究的短缺。應急管理是一個復雜的時間性很強的過程，需要不同的節點和諧運作、統一協調才能達到預案設定的效果。在現有的文獻中，能將所有的核心環節均考慮在內的太少或只有理念而沒有可操作性，只能達到局部最優而非整體最優。

7 研究新思考——基于生產-配置-調運一體化的應急資源配置與調度

在以往的文獻中，將生產與配置調度聯系起來進行考慮的研究很少，將配置和調度綜合進行考慮的相對較多，是模型研究的主要焦點；該類研究存在一個非常遺憾的前提是往往假定應急點配置的資源種類和數量是充足的，或從供給地運送的資源均為充分的，不考慮過程和銜接問題。而將生產、配置與調運進行一體化考慮的研究幾乎沒有，只有個別文獻中提到了這種思想，如同濟大學的葛春景等在“應對城市重大安全事件的應急資源聯動研究”中提到應將供給（生產）-配置-調度-使用聯動起來進行思考，形成一個動態循環。但該研究在定性方面進行了探討，缺少定量模型研究。對三者進行一體化研究的思路是：

（1）對應急資源的需求進行預測或評估。需求預測是在事件發生以前，針對特定的目標區域，依據風險分析的結果，明確目標區域的災害程度，并利用多米諾效應分析過程，構建基于分析結果的動態資源需求預測模型［41］。需求評估是災情發生后，根據災種、環境、地面人員和設施及災情的進一步發展帶來的次生災害情況產生損失的期望極值。評估的方法可以利用模糊綜合評價法、動態規劃法、線性規劃法和多指標綜合評價法等。

（2）基于生產和需求的應急點資源配置。該環節將終點的需求與起點的生產一并考慮到應急點的資源配置中去，保證了配置的有效性和經濟性。建立靜態和動態相結合的規劃模型進行求解，確定符合要求的配置水平。

（3）基于需求、調運與生產的動態應急資源調度。該步驟涉及到幾個節點需要處理好：目標是為確定的需求極值m1配置供給極值m2，考慮到在途損耗、現場損耗和匹配問題，m2>m1。節點1是應急資源的起點即生產點的供應；節點2是應急點的資源配置；節點3是需求點的資源接受；節點4是回收點的資源處理。在節點1、節點2、節點3兩兩之間均存在運輸的問題，需要將路權情況考慮在內，即路線選擇和車輛選擇是重要內容。核心是資源在現場的消耗速率、應急點的調運速率、資源的入庫速率、資源的生產速率協調一致，實現動態的綜合平衡。建立多供應點-單需求點、單供應點-多需求點、多供應點-多需求點的規劃模型，確定優化方案。

（4）有效性評價。確定的一體化資源配置能否達到救援的效果，需要對其效果進行綜合評價，可以通過模糊評價法、層次分析法等來解決。

（5）應急資源優化配置的數值仿真模擬。針對特定區域的災害需求，在充分考慮生產點的位置、應急點的選址、可獲得的應急資源種類與數量、道路與車輛情況、現場需求等眾多數據的基礎上，通過業已建立的模型，借助計算機等計算工具確定應對需求的資源種類與數量。

基于災害環境下的應急資源配置和調運是一個復雜的過程，涉及生產、庫存、調運和需求的平衡；配置速率、調運速率和消耗速率的動態平衡；資源、路權、車輛的協調等諸多問題。通過模型的確立來選擇優化的配置與調運方案不能設立過多、苛刻的假設條件，否則可實施性會打折扣。通過對生產點、應急點與需求點的一體化考慮確立的優化方案能在災情發生前最大限度實現應急資源的經濟性，災情發生后，高效實現應急資源的應急性。

參 考 文 獻：

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