基于現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)急物資動(dòng)態(tài)調(diào)度研究

張玉芹，張 諍（蘭州交通大學(xué) 交通運(yùn)輸學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

近年來(lái)，自然災(zāi)害以及各種事故的發(fā)生頻率較之往年明顯增多，南方暴風(fēng)雪，汶川大地震等災(zāi)害給人類(lèi)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失甚至是毀滅性打擊。如何在事件發(fā)生后進(jìn)行快速的應(yīng)急救援工作是減輕災(zāi)害的關(guān)鍵因素。在目前應(yīng)急物資調(diào)度問(wèn)題方面，很多學(xué)者將此問(wèn)題局限于路徑方面，但是從物資調(diào)度的問(wèn)題來(lái)看，連續(xù)物資的供給也是調(diào)度問(wèn)題需要考慮的重要條件。事實(shí)上應(yīng)急調(diào)度本身就是資源的調(diào)度，如果沒(méi)有足夠的資源，那么快速處置突發(fā)事件也就無(wú)從談起。

為了解決這一問(wèn)題，本文通過(guò)利用當(dāng)今快速發(fā)展的現(xiàn)代信息技術(shù)為我們及時(shí)應(yīng)對(duì)緊急突發(fā)事件，這些技術(shù)手段在相當(dāng)程度上降低了災(zāi)害發(fā)生的損失。虛擬倉(cāng)庫(kù)是指建立在計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)基礎(chǔ)上，進(jìn)行物品存儲(chǔ)，保管和遠(yuǎn)程控制的物流設(shè)施。全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)可以為抗震救災(zāi)提供精確的定位信息。地理信息系統(tǒng)（GIS）可以實(shí)現(xiàn)空間信息及其它各類(lèi)信息的有效管理。盡管虛擬倉(cāng)庫(kù)和GPS與GIS的結(jié)合度并不高，但是筆者嘗試將這三者結(jié)合起來(lái)，使應(yīng)急物資從供給到需求地可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)連續(xù)的供應(yīng)。

1 現(xiàn)有應(yīng)急物資調(diào)度研究

根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外的研究，在應(yīng)急調(diào)度問(wèn)題方面，東南大學(xué)的劉春林教授對(duì)此問(wèn)題研究的比較全面，它主要考慮的是以時(shí)間最短及出救點(diǎn)數(shù)目最少為主要目標(biāo)，而多數(shù)文章涉及到的較多的是最短路徑問(wèn)題。因?yàn)樵谖锪髡{(diào)度中還有很多約束條件，例如地理?xiàng)l件的復(fù)雜性，對(duì)時(shí)間有一定的限制等，對(duì)于怎樣保障物資連續(xù)的供給以及路徑中出現(xiàn)特殊情況等問(wèn)題提及甚少。所以，本文將概述性的討論將現(xiàn)代信息技術(shù)運(yùn)用到應(yīng)急物資動(dòng)態(tài)調(diào)度中用以解決這些問(wèn)題。但是，由于應(yīng)急物流調(diào)度本身的復(fù)雜性，導(dǎo)致當(dāng)前的技術(shù)還無(wú)法全面完善此問(wèn)題，必然會(huì)引發(fā)以下幾點(diǎn)不足之處：

首先，當(dāng)應(yīng)急調(diào)度的任務(wù)開(kāi)始時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生物資消耗，那么物資的連續(xù)性保障就成了應(yīng)急物資調(diào)度的首要問(wèn)題。就目前的調(diào)查研究來(lái)看，救災(zāi)的來(lái)源主要是中央救災(zāi)儲(chǔ)備庫(kù)和未受災(zāi)地區(qū)的社會(huì)捐贈(zèng)，但是在短時(shí)間內(nèi)要保障各種物資調(diào)配并快速地運(yùn)往受災(zāi)地，提高應(yīng)急響應(yīng)能力，除了主要的救災(zāi)來(lái)源，也對(duì)物資的保障組織提出了更高的要求，否則因?yàn)槭転?zāi)地物資供應(yīng)不足或不能及時(shí)補(bǔ)給，就會(huì)出現(xiàn)供需失衡等問(wèn)題。

其次，在應(yīng)急物資調(diào)度過(guò)程中，由于自然災(zāi)害和公共突發(fā)事件的突發(fā)性和規(guī)模都不確定，救援物資種類(lèi)較多，許多意料之外的變數(shù)都可能導(dǎo)致需求物資的種類(lèi)隨著事件的發(fā)展而發(fā)生變化，尤其相對(duì)于稀缺類(lèi)物資，因?yàn)槠綍r(shí)儲(chǔ)存量較少，當(dāng)遇到大范圍的需求時(shí)，可能會(huì)因?yàn)閲?yán)重供應(yīng)不足而造成無(wú)法彌補(bǔ)的損失。

因此，本文嘗試通過(guò)利用虛擬倉(cāng)庫(kù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可以得到運(yùn)程存貨信息并且獲得分散庫(kù)存和儲(chǔ)備物數(shù)量的特點(diǎn)，使救災(zāi)物資滿(mǎn)足一定量的持續(xù)供應(yīng)，并結(jié)合GPS、GIS的地理監(jiān)控優(yōu)勢(shì)使系統(tǒng)更加完善。

2 技術(shù)介紹及其作用

GPS:（Global Positioning System），即全球定位系統(tǒng)。它是美國(guó)國(guó)防部為軍事應(yīng)用而開(kāi)發(fā)的一套基于衛(wèi)星的無(wú)線(xiàn)導(dǎo)航系統(tǒng)，在準(zhǔn)確定位、精確制導(dǎo)、導(dǎo)航追蹤等軍事用途方面發(fā)揮出了極其重要的作用。它具有定位精確高，全天候作業(yè)等特點(diǎn)。

GPS已經(jīng)廣泛用于我國(guó)的災(zāi)害應(yīng)急救援工作中，它具有定位，定時(shí)，追蹤等功能，它的定位跟蹤功能，不僅能提供直觀(guān)的動(dòng)態(tài)信息，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地確定出車(chē)輛當(dāng)前位置，行駛速度以及行駛方向，而且為任務(wù)車(chē)輛進(jìn)行適時(shí)監(jiān)控和路徑引導(dǎo)，為爭(zhēng)取挽救更多的生命取得了寶貴的時(shí)間。

GIS:（Geographic Information System），即地理信息系統(tǒng)，它是以地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的支持下，用于對(duì)地理空間數(shù)據(jù)的獲取、存儲(chǔ)、管理、傳輸、檢索、分析和顯示，以提供對(duì)空間對(duì)象進(jìn)行決策和研究的人—機(jī)系統(tǒng)。

GIS在應(yīng)急調(diào)度中的主要作用在于可視化的顯示功能和空間數(shù)據(jù)管理功能，能夠直觀(guān)的將受災(zāi)地區(qū)信息及周?chē)h(huán)境，如地形、人口、區(qū)域、資源、設(shè)施等以圖形方式顯示在屏幕上，并通過(guò)數(shù)據(jù)分析和共享來(lái)提高響應(yīng)速度。

虛擬倉(cāng)庫(kù)：（Virtual Warehouse）也叫網(wǎng)絡(luò)倉(cāng)庫(kù)，它是建立在計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)基礎(chǔ)上，能夠遠(yuǎn)程控制和隨時(shí)調(diào)動(dòng)需要及滿(mǎn)足需要的物資的倉(cāng)庫(kù)的總和。它是以倉(cāng)庫(kù)群的形式存在，實(shí)體組織內(nèi)仍然各自管理，它存在的意義在于為應(yīng)急事件的物資保障提供服務(wù)。

虛擬倉(cāng)庫(kù)利用網(wǎng)絡(luò)可以得到遠(yuǎn)程存貨信息，并通過(guò)控制和組織獲得分散的庫(kù)存和儲(chǔ)備物資的數(shù)量。它強(qiáng)大的信息系統(tǒng)，可以查看是否滿(mǎn)足應(yīng)急的需求，并能夠選擇離受災(zāi)最近的足額庫(kù)存的倉(cāng)庫(kù)運(yùn)送物資，實(shí)現(xiàn)對(duì)物資需求的敏捷響應(yīng)。

在應(yīng)急物資調(diào)度中，GPS，GIS和虛擬倉(cāng)庫(kù)發(fā)揮自身的效用和功能，使其互補(bǔ)和銜接，高效的處理應(yīng)急問(wèn)題，極大地提高了資源整合的效率。借助于虛擬倉(cāng)技術(shù)，可以在現(xiàn)有文章的基礎(chǔ)上增加對(duì)應(yīng)急調(diào)度物資保障問(wèn)題的研究。

3 結(jié)合幾種技術(shù)產(chǎn)生的概述

3.1 現(xiàn)代信息技術(shù)的作用

將虛擬倉(cāng)庫(kù)、GPS、GIS應(yīng)用于應(yīng)急物流中，利用GPS的定位導(dǎo)航技術(shù)，可以對(duì)災(zāi)區(qū)建筑物破壞的地方進(jìn)行位置定位，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查人員與救援指揮中心的信息獲取。采用GIS的空間分析和可視化功能，能夠方便地分析任何區(qū)域的宏觀(guān)社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、人口分布和密度以及醫(yī)療衛(wèi)生、警力、道路交通燈的分布情況。GPS與GIS的技術(shù)結(jié)合正在被應(yīng)用于應(yīng)急物資調(diào)度中，主要是采用GIS電子地圖與GPS的實(shí)時(shí)定位技術(shù)，對(duì)配送路網(wǎng)、車(chē)輛所在位置和存在狀態(tài)實(shí)時(shí)地顯示在電子地圖上，進(jìn)行分析和管理。利用虛擬倉(cāng)庫(kù)借助于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，通過(guò)Internet可以遠(yuǎn)程得到存貨信息，并對(duì)需求地所需物資進(jìn)行快速的整合，最大效率的利用資源，以國(guó)家儲(chǔ)備庫(kù)的資源為主，將擁有實(shí)現(xiàn)各種突發(fā)事件的資源的若干企業(yè)集結(jié)形成動(dòng)態(tài)組織，當(dāng)機(jī)會(huì)不存在時(shí)，虛擬倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)解體。

虛擬倉(cāng)庫(kù)保障了基本的物資供給，GPS、GIS實(shí)現(xiàn)了車(chē)輛監(jiān)控和行駛路徑的最短路問(wèn)題。這三者結(jié)合不僅減少了籌備物資的時(shí)間，提高了整個(gè)調(diào)度的效率，同時(shí)也彌補(bǔ)了以往因?yàn)槲镔Y供給不足而造成的重大損失。

3.2 可行性分析

根據(jù)上述對(duì)現(xiàn)有應(yīng)急調(diào)度的分析，考慮到當(dāng)應(yīng)急調(diào)度問(wèn)題開(kāi)始時(shí)，產(chǎn)生的應(yīng)急物資消耗是不能間斷的，但是就目前來(lái)說(shuō)，還未達(dá)到連續(xù)保障的程度，所以，就此問(wèn)題的缺失點(diǎn)，提出了基于現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)急物資調(diào)度，主要是在調(diào)度問(wèn)題的最優(yōu)路徑保障基礎(chǔ)上，追求更高的目標(biāo)，即，使需求物資可以在短時(shí)間內(nèi)快速的運(yùn)往受災(zāi)地，減少災(zāi)害損失。

首先，將貨物從庫(kù)存地運(yùn)往救援地，主要采用GPS的衛(wèi)星定位導(dǎo)航監(jiān)控車(chē)輛行駛路線(xiàn)功能和GIS的電子地圖功能，GPS與GIS技術(shù)的結(jié)合已經(jīng)運(yùn)用較為成熟，但是，對(duì)于高效配置物資的保障系統(tǒng)就較為欠佳。主要原因在于救災(zāi)主要來(lái)源是國(guó)家物資儲(chǔ)備庫(kù)和社會(huì)人士的捐贈(zèng)，種類(lèi)繁多，但救援地的物資需求較為集中，數(shù)量不能完全滿(mǎn)足，所以，本文提出在應(yīng)急物資調(diào)度中采用虛擬倉(cāng)庫(kù)，它是專(zhuān)門(mén)針對(duì)實(shí)體組織外部資源來(lái)迎合這類(lèi)快速出現(xiàn)的事件或機(jī)遇，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)可以看到資源的存貨信息，提高需求的快速響應(yīng)。

其次，由于災(zāi)害發(fā)生的突發(fā)性和規(guī)模的不確定行，以及波及時(shí)間的未知性，都可能導(dǎo)致物資種類(lèi)隨著事態(tài)發(fā)展而發(fā)生變化，像對(duì)于稀缺類(lèi)物資，國(guó)家儲(chǔ)備數(shù)量的限制，當(dāng)遇到大范圍需求時(shí)，會(huì)產(chǎn)生意想不到的后果。而虛擬倉(cāng)庫(kù)的作用就在于當(dāng)災(zāi)害未發(fā)生時(shí)，虛擬倉(cāng)庫(kù)是處于關(guān)閉狀態(tài)，一旦需要，除了國(guó)家儲(chǔ)備庫(kù)的應(yīng)對(duì)之外，虛擬倉(cāng)庫(kù)就會(huì)提供災(zāi)害所需的一切物資，包括稀缺類(lèi)物資，減少了因?yàn)檎{(diào)配時(shí)間而造成的損失。

所以，在應(yīng)急調(diào)度問(wèn)題中采用3種技術(shù)，不僅可以滿(mǎn)足救災(zāi)物資的持續(xù)供應(yīng)，而且可以保證路徑的動(dòng)態(tài)觀(guān)測(cè)。

3.3 系統(tǒng)模塊分析

系統(tǒng)主要分為三個(gè)模塊，如上圖所示：第一部分，在GIS的分析模塊中，災(zāi)害應(yīng)急指揮中心會(huì)根據(jù)告警信息，在電子地圖上定位出地點(diǎn)，并做明顯的標(biāo)注。通過(guò)GIS，可在地圖上標(biāo)明受災(zāi)區(qū)域的范圍、機(jī)場(chǎng)、道路塌方等地，利用GIS的空間分析功能，可以根據(jù)空間信息進(jìn)行估計(jì)救災(zāi)需求，分配救災(zāi)資源，并通過(guò)GIS路網(wǎng)分析進(jìn)行準(zhǔn)確定位，決定救援。第二部分，在虛擬倉(cāng)庫(kù)準(zhǔn)備模塊中，利用GIS的空間分析功能，估計(jì)出需求物資后，準(zhǔn)備向受災(zāi)區(qū)供應(yīng)。首先，在國(guó)家儲(chǔ)備庫(kù)中查找最近點(diǎn)以及滿(mǎn)足足夠數(shù)量的物資并調(diào)運(yùn)到需求地，當(dāng)儲(chǔ)備庫(kù)中數(shù)量不足時(shí)，將啟動(dòng)虛擬倉(cāng)庫(kù)，并查找較近的庫(kù)存準(zhǔn)備調(diào)運(yùn)。第三部分，在GPS與GIS模塊結(jié)合中，通過(guò)在第二部分介紹的內(nèi)容，根據(jù)儲(chǔ)備的物資量滿(mǎn)足及其需求量的最近物資來(lái)源地，若線(xiàn)路的運(yùn)輸時(shí)間符合時(shí)間約束則確定配送路線(xiàn)。首先執(zhí)行應(yīng)急配送任務(wù)的車(chē)輛通過(guò)車(chē)載終端的GPS接收機(jī)進(jìn)行自身定位，然后在車(chē)載顯示器上顯示出車(chē)輛在電子地圖上的位置，應(yīng)急監(jiān)控中心根據(jù)車(chē)輛的位置信息與GIS地圖數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行匹配，并通過(guò)顯示終端在屏幕上顯示出車(chē)輛的位置。此時(shí)，監(jiān)控中心即可實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的掌握車(chē)輛的狀況。因?yàn)樵诤芏辔粗那闆r下，突發(fā)災(zāi)害往往會(huì)改變?cè)械呐渌蛥^(qū)域的道路通行能力，所以必須及時(shí)更新GIS地圖數(shù)據(jù)庫(kù)，快速的確定出車(chē)輛的配送路徑方案，并傳給車(chē)載終端，車(chē)載終端經(jīng)過(guò)處理后，在車(chē)載顯示器上顯示出新的配送路徑，從而為任務(wù)車(chē)輛進(jìn)行導(dǎo)航。GPS與GIS的結(jié)合模塊，應(yīng)用于應(yīng)急指揮調(diào)度工作后，能夠全面地了解現(xiàn)場(chǎng)的交通路線(xiàn)，救援實(shí)力的具體位置，從而有選擇地處置車(chē)輛和人員的安排，縮短救援時(shí)間。

4 總結(jié)與展望

本文的創(chuàng)新點(diǎn)是將虛擬倉(cāng)庫(kù)運(yùn)用到應(yīng)急物資調(diào)度中，虛擬倉(cāng)庫(kù)是一種新型的組織模式，通過(guò)強(qiáng)調(diào)實(shí)體組織對(duì)外部資源整合來(lái)快速響應(yīng)出現(xiàn)的災(zāi)害，它不僅打破了傳統(tǒng)倉(cāng)庫(kù)組織的限制，同時(shí)減輕了應(yīng)急事件所帶來(lái)的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。通過(guò)對(duì)3個(gè)技術(shù)結(jié)合的應(yīng)用，為救災(zāi)后的物資調(diào)度提供了一定的借鑒。筆者討論了基本的概述，還存在具體算法分析等問(wèn)題，會(huì)在以后的研究中加以改進(jìn)。

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