一种考虑需求优先级的应急物流系统动态选址-规划方法

本发明涉及物流配送技术领域，具体是一种考虑需求优先级的应急物流系统动态选址-规划方法。

背景技术：

我国是一个受自然灾害影响较严重的国家，虽然近年来，随着科技水平的不断提高，许多自然灾害逐步可以预防和控制，但一些灾害仍然不可避免且发生的频率较高，比如说地震灾害。我国是地震灾害的多发国家，近几年发生的几起地震灾害给灾区人民群众的人身安全与生活设施等造成了重大的损失，也增加了社会的不安定因素。每一次地震灾害的发生都亟需应急物资的支持，应急物流在其中就承载着至关重要的作用，救援的人力、物力、财力都要通过应急物流通道才能运往灾区，从而第一时间保障灾区的生命和财产安全。

应急物流具有突发性、弱经济性、时效性等特点，大多数情况下通过物流效率实现其物流效益，，这就要求应急物流系统必须在有限的时间、空间和资源约束下尽量满足受灾点的需求。已有研究表明：假设受灾点的需求量较小，只需要一个应急物流中心负责配送，且多以巡回配送的方式进行，但是，在实际救援过程中，受灾点的需求量可能很大，且不同物资的供应量的时空分布通常不均匀。

现有的应急物流系统对于物流中心的选址、规划等方面明显考虑不足，物流中心通常固定设立，无法考虑供需和路网动态变化，在进行物资配送时，常常因距离、路况等因素增加了配送时间，对于灾区的需求信息考虑不到位，无法及时按需进行物资配送，造成救援人员和灾民的双重困难。

技术实现要素：

针对目前应急物流的物流中心选址不当引发的各个问题，本发明提出了一种考虑需求优先级的应急物流系统动态选址-规划方法，实现动态监测灾区需求、路况等信息，全面完善进行规划配送，提高物资配送至需求灾区的精确度，缩短物资配送时间的目的。

本发明提出的技术方案如下：一种考虑需求优先级的应急物流系统动态选址-规划方法，包括如下步骤：

s1：获取信息，建立物资配送中心：获取受灾点信息、受灾点物资需求信息；根据地理位置、物资储备情况确定建立配送中心的备选地址；

s2：受灾点需求更新：根据该阶段的受灾点的位置和数量、各受灾点物资需求信息更新受灾点需求信息；

s3：选取配送方案：在应急物资需求量大、需求不确定情况下，优先考虑受灾点对物资的需求紧迫度选取路径及配送方式；

s4：配送物资：根据实时路况，综合考虑时间最短和总成本最小，进行物资配送并完成配送。

进一步地，在步骤s4中，综合考虑时间最短和总成本最小，可通过建立具有“集散点—应急中心—受灾点”的包含有中转设施的两级应急物资配送网络，构建成本最小时间最短，同时也满足灾民对物资需求时间和需求量的数学模型实现。

进一步地，所述数学模型表示为：

maxz2＝g1*g2

其中:z1表示应急物流系统总成本最小；z2表示所有受灾点的灾民对应急救援满意度之积的最大化，g1表示灾民对时间的满意度,g2表示灾民获得受灾物资的物资量的满意度。

各变量说明如下：i--受灾点集合；s--候选应急物流配送中心集合；r--应急物资集散地集合；k--可派遣车辆集合；m--应急物资种类集合；t--救援阶段集合；lli--为受灾点的最晚容忍时间；

ti^k--车辆k到达i的时间，ti^k＝0表示车辆首次从配送中心出发，否则，ti^k≠0。

qs--应急物流配送中心的最大容量；qr--应急物资集散地r的最大容量，r∈r；um--应急物资m的单位体积，m∈m；qk--车辆k的容量约束；

λit--阶段t时受灾区域点i的物资需求优先级，其中

--车辆k从点g出发为受灾点i配送物资m的量,i∈i,m∈m,g∈s

--表示受灾点i的应急物资m的需求量，i∈i，m∈m

cp--在p点建立应急物资配送中心时的费用。

cr建立应急物资集散地的费用，其值与建设规模有关

vh--卡车集合，车辆1到k1用于连通应急物资集散地到应急配送中心的运任务，车辆k1+1到k1+k2应急物资配送中心到受灾区域和受灾区域间的巡回配送任务，vh＝{1,2,...k1,k1+1,...k1+k2}。

cvhk--车辆k的派遣成本。

cvdk--从应急物资集散地到应急物资配送中心的车辆的单位距离运输成本，k∈vh。

dk--车辆k的单位距离运输成本，k∈vh。

dijt--t阶段从节点i到节点j的道路距离，

zst--t阶段应急物资配送中心s开放时，zst＝1，否则，zst＝0，s∈s。

xijkt--t阶段车辆k在节点i到节点j开展应急救援有xijkt＝1，否则xijkt＝0，其中k∈{k1+1,k1+k2}，t∈t

--如果车辆从点i运输物资到点j，有否则

进一步地，灾民对时间的满意度g1由各受灾点的物资运达时间与该极小值进行比较所得，其表达式为g1＝[min{ti^k}/ti^k]，灾民获得受灾物资的物资量的满意度g2的表达式为

进一步地，在步骤s4中，根据实时路况进行配送，综合考虑时间最短和总成本最小是在资源有限和设施容量限制的情况下，在备选设施中建立若干应急物资配送中心，确定救援车辆运输路线，以满足受灾点需求，且使应急物流系统总时间最短。结合实际道路状况，在灾情刚发生的阶段运用对应模型z1和响应算法求出该阶段从集散点到所有受灾点的最快速的配送路径，即时间最短。在救援的恢复阶段，则会考虑一些成本因素，所以应当成本最低和时间最短两者同时考虑，即可以利用模型z1和z2来进行参考。

进一步地，在步骤s3中，所述需求优先级包括需求紧急度与时间容忍度两方面，受灾点的配送优先级与需求紧急度与时间容忍度之间的关系定义如下：其中λi表示配送优先级，表示需求紧急度，表示时间容忍度。

进一步地，在步骤s3中，所述配送方式包括直接配送和巡回配送；对需求量大、体积较大的应急物资采用直接配送；对另一些紧急需求但体积较小的物资，则采用巡回配送的方式。

进一步地，在步骤s1中，建立配送中心的备选地址具体方法为：通过分析影响应急物流中心选址的定性和定量因素，即包括人口密度、交通情况、时间、距离等在内的地理因素、交通因素和经济因素，以所建立的应急物流配送中心能够覆盖潜在所有救援对象为原则，建立综合考虑覆盖率、时间效率和时间成本的多目标模型。

进一步地，在步骤s4中，实时路况为通过无人机、卫星获取的当前路网的路况信息即每条公路上车辆行驶的平均速度，所述平均速度可由公式计算，其中：v′ij、vij分别为车辆在损坏道路和正常情况下行驶的平均速度。

与现有技术相比，本发明的优势之处为：

1.本发明根据地理位置、路况、物资储备情况合理高效的确定物资集散地和配送中心的位置，根据道路损毁状况和物资需求，快速地从若干候选应急物资配送中心中选出合理的配送中心、确定建设级别进行物资调配可以提升救援效率，减少资源浪费。并在救援过程中根据受灾阶段的不同及时调整救援策略，合理的考虑了受灾初期和恢复阶段的物资运输时间和运输总成本最小化，保证了路况的同时，提升了救援效率，也减少了救援的成本。

2.本发明合理的考虑了受灾点的需求动态变化，由于受灾点受灾程度不同，对物资的需求紧迫度也不同，对于受灾程度严重，对物资需求紧迫度高的受灾点进行优先配送，大大提升了救援的有效性。并根据灾后的不同阶段的对物资的需求量变化及时更新配送策略，极大程度上提高了灾民对物资需求的满意度。

附图说明

图1是本发明的流程示意图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本技术的技术方案，下面结合附图对本技术进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本技术的保护范围有任何的限制作用。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。

如图1所示，本发明提出的一种考虑需求优先级的应急物流系统动态选址-规划方法，包括如下步骤：

s1：获取信息，建立物资配送中心：获取受灾点信息、受灾点物资需求信息；根据地理位置、物资储备情况确定建立配送中心的备选地址；

s2：受灾点需求更新：根据该阶段的受灾点的位置和数量、各受灾点物资需求信息更新受灾点需求信息；

s3：选取配送方案：在应急物资需求量大、需求不确定情况下，优先考虑受灾点对物资的需求紧迫度选取路径及配送方式；

s4：配送物资：根据实时路况，综合考虑时间最短和总成本最小，进行物资配送并完成配送。

优选的，在步骤s4中，综合考虑时间最短和总成本最小，可通过建立具有“集散点—应急中心—受灾点”的包含有中转设施的两级应急物资配送网络，构建成本最小时间最短，同时也满足灾民对物资需求时间和需求量的数学模型实现。

优选的，所述数学模型表示为：

maxz2＝g1*g2

其中:z1表示应急物流系统总成本最小；z2表示所有受灾点的灾民对应急救援满意度之积的最大化，g1表示灾民对时间的满意度,g2表示灾民获得受灾物资的物资量的满意度。

各变量说明如下：i--受灾点集合；s--候选应急物流配送中心集合；r--应急物资集散地集合；k--可派遣车辆集合；m--应急物资种类集合；t--救援阶段集合；lli--为受灾点的最晚容忍时间；

ti^k--车辆k到达i的时间，ti^k＝0表示车辆首次从配送中心出发，否则，ti^k≠0。

qs--应急物流配送中心的最大容量；qr--应急物资集散地r的最大容量，r∈r；um--应急物资m的单位体积，m∈m；qk--车辆k的容量约束；

λit--阶段t时受灾区域点i的物资需求优先级，其中

--车辆k从点g出发为受灾点i配送物资m的量,i∈i,m∈m,g∈s

--表示受灾点i的应急物资m的需求量，i∈i，m∈m

cp--在p点建立应急物资配送中心时的费用。

cr建立应急物资集散地的费用，其值与建设规模有关

vh--卡车集合，车辆1到k1用于连通应急物资集散地到应急配送中心的运任务，车辆k1+1到k1+k2应急物资配送中心到受灾区域和受灾区域间的巡回配送任务，vh＝{1,2,...k1,k1+1,...k1+k2}。

cvhk--车辆k的派遣成本。

cvdk--从应急物资集散地到应急物资配送中心的车辆的单位距离运输成本，k∈vh。

dk--车辆k的单位距离运输成本，k∈vh。

dijt--t阶段从节点i到节点j的道路距离，

zst--t阶段应急物资配送中心s开放时，zst＝1，否则，zst＝0，s∈s。

xijkt--t阶段车辆k在节点i到节点j开展应急救援有xijkt＝1，否则xijkt＝0，其中k∈{k1+1,k1+k2}，t∈t

--如果车辆从点i运输物资到点j，有否则

优选的，灾民对时间的满意度g1由各受灾点的物资运达时间与该极小值进行比较所得，其表达式为g1＝[min{ti^k}/tik]，灾民获得受灾物资的物资量的满意度g2的表达式为

优选的，在步骤s4中，根据实时路况进行配送，综合考虑时间最短和总成本最小是在资源有限和设施容量限制的情况下，在备选设施中建立若干应急物资配送中心，确定救援车辆运输路线，以满足受灾点需求，且使应急物流系统总时间最短。结合实际道路状况，在灾情刚发生的阶段运用对应模型z1和响应算法求出该阶段从集散点到所有受灾点的最快速的配送路径，即时间最短。在救援的恢复阶段，则会考虑一些成本因素，所以应当成本最低和时间最短两者同时考虑，即可以利用模型z1和z2来进行参考。

优选的，在步骤s3中，所述需求优先级包括需求紧急度与时间容忍度两方面，受灾点的配送优先级与需求紧急度与时间容忍度之间的关系定义如下：其中λi表示配送优先级，表示需求紧急度，表示时间容忍度。

优选的，在步骤s3中，所述配送方式包括直接配送和巡回配送；对需求量大、体积较大的应急物资采用直接配送；对另一些紧急需求但体积较小的物资，则采用巡回配送的方式。

优选的，在步骤s1中，建立配送中心的备选地址具体方法为：通过分析影响应急物流中心选址的定性和定量因素，即包括人口密度、交通情况、时间、距离等在内的地理因素、交通因素和经济因素，以所建立的应急物流配送中心能够覆盖潜在所有救援对象为原则，建立综合考虑覆盖率、时间效率和时间成本的多目标模型。

优选的，在步骤s4中，实时路况为通过无人机、卫星获取的当前路网的路况信息即每条公路上车辆行驶的平均速度，所述平均速度可由公式计算，其中：v′ij、vij分别为车辆在损坏道路和正常情况下行驶的平均速度。

以上仅是本技术的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将技术的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本技术的保护范围。