一种应急供应链网络设计方法、系统和电子设备

本技术涉及应急物流与供应链管理，更具体地说，涉及一种应急供应链网络设计方法、系统和电子设备。

背景技术：

1、应急供应链是灾害发生后开展生命救援和基本生活保障的重要物质基础。地震、洪涝、台风、突发公共卫生事件等重大突发事件发生后，受灾区域往往会在短时间内形成大量饮用水、方便食品、帐篷等应急物资需求。与此同时，灾害可能造成供应点受损、道路中断、仓储能力下降或配送响应延迟，使应急物资供应链处于高度不确定和高时效要求的运行环境中。

2、现有应急供应链网络设计通常关注设施选址、物资储备和配送路径安排等问题，能够在一定程度上提高灾后物资调配效率。然而，现有设计方法对灾害场景中供应点的供应能力信息和空间分布信息的利用不够充分，从而导致现有方法生成的应急供应链网络设计方案在实际灾害场景中的适配性较差。

技术实现思路

1、针对现有方法生成的应急供应链网络设计方案在实际灾害场景中的适配性较差的问题，本技术提出一种应急供应链网络设计方法、系统和电子设备。

2、根据本技术的一方面，提供一种应急供应链网络设计方法，包括以下步骤：获取灾害区域内各节点的参数数据，所述节点包括常规供应点、临时分销中心、受灾点和备用供应点；所述参数数据包括：各节点的位置、各类应急物资的供应能力或仓储容量、各节点间的运输距离和运输时间，以及受灾点的应急物资需求量；基于所述参数数据构建初始应急供应链网络，所述初始应急供应链网络包括常规供应点至临时分销中心的常规供应物流连接、临时分销中心至受灾点的配送物流连接，以及备用供应点至受灾点的直接补充配送物流连接；根据常规供应点的中断数量，生成所有原始常规供应点中断场景，并对所有所述原始常规供应点中断场景进行聚类缩减，得到代表性常规供应点中断场景集合；基于所述代表性常规供应点中断场景集合和所述初始应急供应链网络，对灾前资源配置决策和灾后各代表性常规供应点中断场景下的应急物资调配决策进行优化，得到所述灾害区域对应的应急供应链网络设计方案。

3、根据上述方面，在一个实施例中，基于所述代表性常规供应点中断场景集合和所述初始应急供应链网络，对灾前资源配置决策和灾后各代表性常规供应点中断场景下的应急物资调配决策进行优化，得到所述灾害区域对应的应急供应链网络设计方案，包括：基于所述代表性常规供应点中断场景集合和所述初始应急供应链网络，对双目标两阶段随机混合整数规划模型进行求解，得到决策变量最优解；所述双目标两阶段随机混合整数规划模型具有用于表征灾前资源配置决策的第一阶段变量，和用于表征灾后各代表性常规供应点中断场景下的应急物资调配决策的第二阶段变量；所述双目标两阶段随机混合整数规划模型以经济成本最小化和综合剥夺成本最小化为双优化目标；其中，所述灾前资源配置决策包括常规供应点、临时分销中心和备用供应点的启用决策，常规供应点与临时分销中心之间、临时分销中心与受灾点之间以及备用供应点与受灾点之间的合作关系建立决策，以及临时分销中心内各类应急物资的安全库存配置量决策；基于决策变量最优解，确定所述应急供应链网络设计方案。

4、根据上述方面，在一个实施例中，所述基于所述代表性常规供应点中断场景集合和所述初始应急供应链网络，对双目标两阶段随机混合整数规划模型进行求解，得到决策变量最优解，包括：s1、分别以经济成本最小化和综合剥夺成本最小化为单一目标求解所述模型，得到两个锚点解，并根据所述两个锚点解确定综合剥夺成本目标的取值范围；s2、在所述取值范围内设置多个ε取值点，将综合剥夺成本目标转化为ε约束，并在各ε取值点下以经济成本最小化作为主目标进行求解，得到对应的候选解；s3、对所有所述候选解进行非支配筛选，删除被支配解，形成初始pareto非支配解集；s4、根据所述初始pareto非支配解集中相邻解在目标空间中的间距分布情况，识别分布稀疏的目标空间区域，并在该目标空间区域对应的ε区间内插入新的ε取值点，重新求解对应的ε约束子问题，将所得新解加入所述候选解中；s5、对加入新解后的候选解再次进行非支配筛选，更新pareto非支配解集；s6、重复步骤s4至s5，直至满足预设终止条件，得到目标pareto非支配解集作为所述决策变量最优解。

5、根据上述方面，在一个实施例中，所述基于决策变量最优解，确定所述应急供应链网络设计方案，包括：对所述目标pareto非支配解集中各非支配解对应的经济成本和综合剥夺成本进行归一化处理，得到各非支配解对应的归一化后经济成本和归一化后综合剥夺成本；获取各种决策偏好对应的决策权重组合，所述决策偏好包括最低经济成本偏好、偏经济成本偏好、均衡折中偏好、偏剥夺成本偏好和最低剥夺成本偏好；针对每种决策偏好，基于对应的决策权重组合、各非支配解对应的归一化后经济成本和归一化后综合剥夺成本，计算所述决策偏好对应的各非支配解的综合评价值；针对每种决策偏好，将所述决策偏好对应的各非支配解中综合评价值最小的非支配解确定为所述决策偏好对应的最优解；基于各种决策偏好对应的最优解，确定所述应急供应链网络设计方案；所述应急供应链网络设计方案包括最低经济成本解、偏经济成本解、均衡折中解、偏剥夺成本解和最低剥夺成本解中的一种或多种。

6、根据上述方面，在一个实施例中，基于所述参数数据构建初始应急供应链网络，包括：按照韧性策略组合和所述参数数据，构建所述初始应急供应链网络，所述韧性策略组合包括：所述临时分销中心在启用时至少与两个常规供应点建立所述常规供应物流连接；在各所述临时分销中心预置各类应急物资的安全库存，所述安全库存的配置量由所述第一阶段变量中的安全库存配置量决策表征；所述备用供应点在灾前与受灾点建立合作关系，并在灾后常规供应能力不足时被触发启用，直接向受灾点配送应急物资。

7、根据上述方面，在一个实施例中，所述代表性常规供应点中断场景集合包括至少一个所述代表性常规供应点中断场景；所述对所有所述原始常规供应点中断场景进行聚类缩减，得到代表性常规供应点中断场景集合，包括：针对每个原始常规供应点中断场景，构造用于表征该原始常规供应点中断场景的特征向量；对各原始常规供应点中断场景的特征向量进行标准化处理，并采用聚类算法将所有原始常规供应点中断场景划分为若干类；选取各类的聚类中心对应的原始常规供应点中断场景作为候选常规供应点中断场景；将归属于同一候选常规供应点中断场景的原始常规供应点中断场景进行合并，得到至少一个代表性常规供应点中断场景。

8、根据上述方面，在一个实施例中，所述针对每个原始常规供应点中断场景，构造用于表征该原始常规供应点中断场景的特征向量，包括：根据每个原始常规供应点中断场景下各类应急物资的供应能力损失量和预设的物资重要度权重，计算综合损失分数；根据每个原始常规供应点中断场景下所有中断常规供应点的地理坐标，计算空间重心坐标，以及各中断常规供应点相对于所述空间重心坐标的平均离散距离；将所述综合损失分数、空间重心坐标和平均离散距离进行组合，构成所述空间-容量联合特征向量。

9、根据上述方面，在一个实施例中，所述经济成本包括灾前成本和灾后期望成本；所述灾前成本包括常规供应点固定启用成本、临时分销中心固定启用成本、备用供应点固定启用成本、节点间合作关系建立成本、安全库存合约成本、安全库存采购成本、安全库存运输成本和安全库存持有成本；所述灾后期望成本包括不同代表性常规供应点中断场景下常规供应渠道和备用供应渠道的应急物资采购成本，以及常规供应、安全库存调用和备用供应过程中的运输成本；且/或，所述综合剥夺成本包括受灾点绝对剥夺成本和受灾点之间由于保障水平差异导致的相对剥夺成本；其中，所述绝对剥夺成本是基于受灾点的未满足需求量和最大匮乏时间，通过指数型单位剥夺成本函数计算得到；所述最大匮乏时间是根据应急供应链网络中所有可行运输路径的最大运输时间确定。

10、根据本技术的另一方面，提供一种应急供应链网络设计系统，包括：数据获取模块，用于获取灾害区域内各节点的参数数据，所述节点包括常规供应点、临时分销中心、受灾点和备用供应点；所述参数数据包括：各节点的位置、各类应急物资的供应能力或仓储容量、各节点间的运输距离和运输时间，以及受灾点的应急物资需求量；网络构建模块，用于基于所述参数数据构建初始应急供应链网络，所述初始应急供应链网络包括常规供应点至临时分销中心的常规供应物流连接、临时分销中心至受灾点的配送物流连接，以及备用供应点至受灾点的直接补充配送物流连接；场景生成与缩减模块，用于根据常规供应点的中断数量，生成所有原始常规供应点中断场景，并对所有所述原始常规供应点中断场景进行聚类缩减，得到代表性常规供应点中断场景集合；优化求解模块，用于基于所述代表性常规供应点中断场景集合和所述初始应急供应链网络，对灾前资源配置决策和灾后各代表性常规供应点中断场景下的应急物资调配决策进行优化，得到所述灾害区域对应的应急供应链网络设计方案。

11、根据本技术的又一方面，提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并能够由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现上述方法。

12、本技术基于灾害区域内常规供应点、临时分销中心、受灾点和备用供应点的参数数据而构建包含三类物流连接的初始应急供应链网络，通过生成所有原始常规供应点中断场景并进行聚类缩减，使聚类过程同时基于常规供应点的供应能力损失信息和空间分布信息进行场景合并，得到的代表性场景集合既保留了不同中断情形的供应能力差异，也保留了中断点的空间分布特征，从而使最终输出的网络设计方案能够适配实际灾害中供应能力与空间分布的变化，有效提升了方案的适配性。