基于现代信息技术的应急物资动态调度研究

张玉芹，张 诤（兰州交通大学 交通运输学院，甘肃 兰州 730070）

近年来，自然灾害以及各种事故的发生频率较之往年明显增多，南方暴风雪，汶川大地震等灾害给人类造成重大的经济损失甚至是毁灭性打击。如何在事件发生后进行快速的应急救援工作是减轻灾害的关键因素。在目前应急物资调度问题方面，很多学者将此问题局限于路径方面，但是从物资调度的问题来看，连续物资的供给也是调度问题需要考虑的重要条件。事实上应急调度本身就是资源的调度，如果没有足够的资源，那么快速处置突发事件也就无从谈起。

为了解决这一问题，本文通过利用当今快速发展的现代信息技术为我们及时应对紧急突发事件，这些技术手段在相当程度上降低了灾害发生的损失。虚拟仓库是指建立在计算机和网络通讯技术基础上，进行物品存储，保管和远程控制的物流设施。全球定位系统（GPS）技术可以为抗震救灾提供精确的定位信息。地理信息系统（GIS）可以实现空间信息及其它各类信息的有效管理。尽管虚拟仓库和GPS与GIS的结合度并不高，但是笔者尝试将这三者结合起来，使应急物资从供给到需求地可以实现动态连续的供应。

1 现有应急物资调度研究

根据目前国内外的研究，在应急调度问题方面，东南大学的刘春林教授对此问题研究的比较全面，它主要考虑的是以时间最短及出救点数目最少为主要目标，而多数文章涉及到的较多的是最短路径问题。因为在物流调度中还有很多约束条件，例如地理条件的复杂性，对时间有一定的限制等，对于怎样保障物资连续的供给以及路径中出现特殊情况等问题提及甚少。所以，本文将概述性的讨论将现代信息技术运用到应急物资动态调度中用以解决这些问题。但是，由于应急物流调度本身的复杂性，导致当前的技术还无法全面完善此问题，必然会引发以下几点不足之处：

首先，当应急调度的任务开始时，就会产生物资消耗，那么物资的连续性保障就成了应急物资调度的首要问题。就目前的调查研究来看，救灾的来源主要是中央救灾储备库和未受灾地区的社会捐赠，但是在短时间内要保障各种物资调配并快速地运往受灾地，提高应急响应能力，除了主要的救灾来源，也对物资的保障组织提出了更高的要求，否则因为受灾地物资供应不足或不能及时补给，就会出现供需失衡等问题。

其次，在应急物资调度过程中，由于自然灾害和公共突发事件的突发性和规模都不确定，救援物资种类较多，许多意料之外的变数都可能导致需求物资的种类随着事件的发展而发生变化，尤其相对于稀缺类物资，因为平时储存量较少，当遇到大范围的需求时，可能会因为严重供应不足而造成无法弥补的损失。

因此，本文尝试通过利用虚拟仓库通过网络可以得到运程存货信息并且获得分散库存和储备物数量的特点，使救灾物资满足一定量的持续供应，并结合GPS、GIS的地理监控优势使系统更加完善。

2 技术介绍及其作用

GPS:（Global Positioning System），即全球定位系统。它是美国国防部为军事应用而开发的一套基于卫星的无线导航系统，在准确定位、精确制导、导航追踪等军事用途方面发挥出了极其重要的作用。它具有定位精确高，全天候作业等特点。

GPS已经广泛用于我国的灾害应急救援工作中，它具有定位，定时，追踪等功能，它的定位跟踪功能，不仅能提供直观的动态信息，实时准确地确定出车辆当前位置，行驶速度以及行驶方向，而且为任务车辆进行适时监控和路径引导，为争取挽救更多的生命取得了宝贵的时间。

GIS:（Geographic Information System），即地理信息系统，它是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件技术的支持下，用于对地理空间数据的获取、存储、管理、传输、检索、分析和显示，以提供对空间对象进行决策和研究的人—机系统。

GIS在应急调度中的主要作用在于可视化的显示功能和空间数据管理功能，能够直观的将受灾地区信息及周围环境，如地形、人口、区域、资源、设施等以图形方式显示在屏幕上，并通过数据分析和共享来提高响应速度。

虚拟仓库：（Virtual Warehouse）也叫网络仓库，它是建立在计算机和网络通讯技术基础上，能够远程控制和随时调动需要及满足需要的物资的仓库的总和。它是以仓库群的形式存在，实体组织内仍然各自管理，它存在的意义在于为应急事件的物资保障提供服务。

虚拟仓库利用网络可以得到远程存货信息，并通过控制和组织获得分散的库存和储备物资的数量。它强大的信息系统，可以查看是否满足应急的需求，并能够选择离受灾最近的足额库存的仓库运送物资，实现对物资需求的敏捷响应。

在应急物资调度中，GPS，GIS和虚拟仓库发挥自身的效用和功能，使其互补和衔接，高效的处理应急问题，极大地提高了资源整合的效率。借助于虚拟仓技术，可以在现有文章的基础上增加对应急调度物资保障问题的研究。

3 结合几种技术产生的概述

3.1 现代信息技术的作用

将虚拟仓库、GPS、GIS应用于应急物流中，利用GPS的定位导航技术，可以对灾区建筑物破坏的地方进行位置定位，实现现场调查人员与救援指挥中心的信息获取。采用GIS的空间分析和可视化功能，能够方便地分析任何区域的宏观社会经济数据、人口分布和密度以及医疗卫生、警力、道路交通灯的分布情况。GPS与GIS的技术结合正在被应用于应急物资调度中，主要是采用GIS电子地图与GPS的实时定位技术，对配送路网、车辆所在位置和存在状态实时地显示在电子地图上，进行分析和管理。利用虚拟仓库借助于计算机网络的特点，通过Internet可以远程得到存货信息，并对需求地所需物资进行快速的整合，最大效率的利用资源，以国家储备库的资源为主，将拥有实现各种突发事件的资源的若干企业集结形成动态组织，当机会不存在时，虚拟仓库自动解体。

虚拟仓库保障了基本的物资供给，GPS、GIS实现了车辆监控和行驶路径的最短路问题。这三者结合不仅减少了筹备物资的时间，提高了整个调度的效率，同时也弥补了以往因为物资供给不足而造成的重大损失。

3.2 可行性分析

根据上述对现有应急调度的分析，考虑到当应急调度问题开始时，产生的应急物资消耗是不能间断的，但是就目前来说，还未达到连续保障的程度，所以，就此问题的缺失点，提出了基于现代信息技术的应急物资调度，主要是在调度问题的最优路径保障基础上，追求更高的目标，即，使需求物资可以在短时间内快速的运往受灾地，减少灾害损失。

首先，将货物从库存地运往救援地，主要采用GPS的卫星定位导航监控车辆行驶路线功能和GIS的电子地图功能，GPS与GIS技术的结合已经运用较为成熟，但是，对于高效配置物资的保障系统就较为欠佳。主要原因在于救灾主要来源是国家物资储备库和社会人士的捐赠，种类繁多，但救援地的物资需求较为集中，数量不能完全满足，所以，本文提出在应急物资调度中采用虚拟仓库，它是专门针对实体组织外部资源来迎合这类快速出现的事件或机遇，通过网络信息技术可以看到资源的存货信息，提高需求的快速响应。

其次，由于灾害发生的突发性和规模的不确定行，以及波及时间的未知性，都可能导致物资种类随着事态发展而发生变化，像对于稀缺类物资，国家储备数量的限制，当遇到大范围需求时，会产生意想不到的后果。而虚拟仓库的作用就在于当灾害未发生时，虚拟仓库是处于关闭状态，一旦需要，除了国家储备库的应对之外，虚拟仓库就会提供灾害所需的一切物资，包括稀缺类物资，减少了因为调配时间而造成的损失。

所以，在应急调度问题中采用3种技术，不仅可以满足救灾物资的持续供应，而且可以保证路径的动态观测。

3.3 系统模块分析

系统主要分为三个模块，如上图所示：第一部分，在GIS的分析模块中，灾害应急指挥中心会根据告警信息，在电子地图上定位出地点，并做明显的标注。通过GIS，可在地图上标明受灾区域的范围、机场、道路塌方等地，利用GIS的空间分析功能，可以根据空间信息进行估计救灾需求，分配救灾资源，并通过GIS路网分析进行准确定位，决定救援。第二部分，在虚拟仓库准备模块中，利用GIS的空间分析功能，估计出需求物资后，准备向受灾区供应。首先，在国家储备库中查找最近点以及满足足够数量的物资并调运到需求地，当储备库中数量不足时，将启动虚拟仓库，并查找较近的库存准备调运。第三部分，在GPS与GIS模块结合中，通过在第二部分介绍的内容，根据储备的物资量满足及其需求量的最近物资来源地，若线路的运输时间符合时间约束则确定配送路线。首先执行应急配送任务的车辆通过车载终端的GPS接收机进行自身定位，然后在车载显示器上显示出车辆在电子地图上的位置，应急监控中心根据车辆的位置信息与GIS地图数据库进行匹配，并通过显示终端在屏幕上显示出车辆的位置。此时，监控中心即可实时、动态的掌握车辆的状况。因为在很多未知的情况下，突发灾害往往会改变原有的配送区域的道路通行能力，所以必须及时更新GIS地图数据库，快速的确定出车辆的配送路径方案，并传给车载终端，车载终端经过处理后，在车载显示器上显示出新的配送路径，从而为任务车辆进行导航。GPS与GIS的结合模块，应用于应急指挥调度工作后，能够全面地了解现场的交通路线，救援实力的具体位置，从而有选择地处置车辆和人员的安排，缩短救援时间。

4 总结与展望

本文的创新点是将虚拟仓库运用到应急物资调度中，虚拟仓库是一种新型的组织模式，通过强调实体组织对外部资源整合来快速响应出现的灾害，它不仅打破了传统仓库组织的限制，同时减轻了应急事件所带来的人员伤亡和财产损失。通过对3个技术结合的应用，为救灾后的物资调度提供了一定的借鉴。笔者讨论了基本的概述，还存在具体算法分析等问题，会在以后的研究中加以改进。

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