基于信息融合的动态结构应急资源整合研究
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摘要：应急决策，尤其是应急资源调度决策是应急管理中的关键问题之一。文章从应急资源的动态性出发，在应急资源的识别、整合基础上给出一种基于两阶段应急救援过程和连续消耗动态结构的应急资源多阶段调度思路。
关键词：突发事件；应急管理；应急决策；资源调度
一、 引言
近年来，各种公共突发应急事件屡屡成为国家、社会关注的焦点，甚至在一定程度上已经成为我国社会经济生活中的阴影。随着人们对应急管理的研究与认识的不断深入和提高，越来越多的国家和地区开始将各类应急资源的优化配置摆在重要的战略地位，以期最大限度地发挥资源的应急救援和保障作用。然而，在当前各种应急资源的既定布局下，面对不确定性的突发事件，如何快速、有效地对各类应急资源进行识别、整合，并进而形成科学的应急救援资源调度方案一直是个难题。
众所周知，应急管理体系是一个开放的复杂巨系统。该系统具有多主体、多因素、多尺度以及多变性等的特征，而在复杂条件下的应急决策，尤其是应急资源调度决策，是应急管理基础研究中的五个关键问题之一。本文从应急资源的动态性出发，阐述应急资源的识别、整合，并给出一种基于两阶段应急救援过程和连续消耗动态结构的应急资源多阶段调度思路。
二、 动态结构应急资源的识别
应急资源，从广义上说，凡是在突发事件应对的过程中所需使用的一切资源都可以称为应急资源，也就是指：在公共突发事件发生后，为了保障应急处置的顺利进行，维持人们正常生产和生活所需要的所有资源。这些资源无论是天然生成的还是被人为创造出来的，无论是现有的还是潜在的，包括人力、物力、财力、信息等等，都可以归结到应急资源的范畴。显然，提高应急资源保障的综合能力，储备品种齐全、数量充足的应急资源是有效应对各种公共突发事件的基础，具有十分重要的意义。由于应急救援通常具有多主体、多因素、多尺度、多变性等的特征，而应急资源的需求又具有突发性、不确定性、时效性、阶段性和强制性等特点，难以对其进行准确预测，因此，人们需要根据突发事件现场情况的改变和应急过程的进行而快速的改变应急资源的调度方案。解决这一问题的有效办法是转变应急资源整合的理念与方法，依靠现代信息融合技术和现代科学管理手段和方法等，使应急资源主体多元化、形式多样化、内容信息化，提高突发事件应对处置中应急资源保障的能力。由于应急资源的时间、空间、数量、质量等属性的差异性会导致其呈现动态多维结构的状态特征，故而需要构建基于信息融合技术的动态结构应急资源识别系统，这是应急救援和资源整合、调度的基础。动态结构应急资源识别系统主要可以从应急资源的来源识别、需求识别、分类分级等方面进行。
1. 来源识别。应急资源按所处状态可分为现时资源和潜在资源两大类，现时资源包括各出救点现有的资源储备、在已知的生产能力下的正常生产产出、可预测的即时筹措量等；潜在资源包括各种潜在的资源供给，如直接征用、紧急扩产、组织捐赠、自发提供的资源等。由于不同的出救点所能提供的具体资源的品种不一、数量不一、时间不一、调运能力不一，因此需要在对各出救点的应急资源进行识别的基础上进行有效地资源整合。应急资源整合的目的就在于：第一，将出救点的现时应急资源根据应急需求进行有效整合，使之在数量、质量和时间上更有效地与资源需求相匹配；第二，对于潜在应急资源能够快速有效地进行确认，制定后续的应急资源补充计划，为应急资源的科学、有效调度提供保障。
在现代信息融合技术条件下，可以从时间、空间、数量等方面对应急资源进行特征识别分析：（1）时间维度。主要指在应急救援中应急资源从动员、筹集到投入应急处置过程的时间特征，包括：资源的生成特征，即某个出救点（资源储备点）的某项资源从无到有的时间；资源的成长特征，即某个出救点的某项资源的数量变化情况；资源的可出救状态，即某个出救点的某项资源能投入应急救援的时间。（2）空间维度。主要指出救点的地理空间分布状态特征，即应急救援实施时某个出救点的应急资源调度到达应急点的路径特征。（3）数量维度。包括某个出救点各项现时资源的总储备量、各项潜在资源数量以及基于最大运输能力的资源一次可输出量。需要注意的是，数量因素是在时间序列上变化的，因此数量因素应结合时间因素考虑。
2. 需求识别。应急资源需求是有效应对突发事件时的最低资源要求。所谓有效，既指应对突发事件时的效益要好、损失要低，也指应急资源的使用效率要高。因此，应急资源需求是在成功应对突发事件的条件下，各类应急资源的最小数量需求组合。由于应急资源的需求具有突发性、不确定性、时效性、阶段性和强制性等特点，故而这一需求组合应当是随着突发事件的发展和应急救援的实施动态变化的。
应急资源需求可以用资源的数量、质量、结构等方面的属性来描述。（1）数量需求。应急资源的数量需求大小通常与突发事件的规模和烈度以及突发事件的发生环境等因素有关，在一般情况下，突发事件级别越高、影响范围越大、突发事件地点周围人口密度越大，造成的经济社会损失就越大，应急资源需求的数量也就越大。（2）质量需求。一定量的资源数量需求总是建立在一定的质量保障要求基础上的。资源的质量需求包括资源的时效性、可靠性以及成本等方面的要求。公共突发事件的性质、可能造成的危害、发生的规模及其应对方式等都会影响到资源的质量需求。（3）结构需求。所谓资源的结构需求主要是指应急救援和处置过程中各类资源需求量之间的结构比例关系。突发事件的类型、级别等通常决定着资源的结构需求，不同类型、级别的突发事件有着不同的应急资源需求组合。
3. 分级识别。基于应急资源的来源和需求识别研究，如何对各类应急资源加以分类分级管理，对于有效整合、充分利用应急资源具有重要意义。常见的应急资源分类主要从资源的使用范围、紧急程度、用途、需求诱因等方面进行划分，如《应急物资分类及产品目录》即是国家发改委公布的按照用途进行分类的一个应急物资分类办法，是目前我国最为全面和最具权威性的一种。在应急资源分类的基础上，结合突发事件对应急资源需求的具体情况和资源本身的特性，对实际需要的各类应急资源进行分级管理极为重要。事实上，应急资源的分级要依据资源本身特性以及突发事件的类型、级别、对资源的需求特征动态确定。
常用的分级方法有模糊聚类分析、模糊综合评判法、神经网络分级法等。这些方法目前在应急资源分级研究中应用还较少，主要是因为突发事件具有非例行性，缺少科学评价应急资源需求等级的综合指标体系，而且评估指标上的数据也难以采集或者由于数据的来源和性质方面原因难以有效处理。一种较为可行的应急资源分级方法是，在应急资源来源和需求识别的基础上，从资源的时效性、资源的缺口度、资源的可替代性、资源的可靠性等指标进行评价，基于动态信息的融合，运用证据推理、模糊推理逻辑和相关管理决策方法对应急资源进行分级决策，从而实现对各项应急资源的动态分级管理和资源保障。
三、 动态结构应急资源的整合
在应急救援中，资源调度的有效性和经济性是应急决策的核心问题。在应急资源识别的基础上，接下来要考虑的问题是如何保证各项资源能在应急救援中被有效利用。事实上，应急救援中为了保证应急处置不发生中断，就要保证应急资源消耗的连续性。依据突发事件中应急点对资源的需求特征以及出救点资源的供应状态信息，可以获得各项应急资源的即时消耗速率（单位时间内资源的消耗数量），它规定了下一批应急资源必须到达的时间。另外，为了有效进行应急资源的调度，就需要对各出救点的应急资源布局进行动态整合，这里也需要考虑各项资源的消耗、调度时间和速率问题。
事实上，当我们掌握了资源的消耗速率、潜在资源的生成特征后，还可以有效降低各出救点的资源储备量；也可以根据现时资源的储备量来确定各出救点的资源补充计划。这实际上是一种基于需求的流程管理和速率管理的思想，将关注的焦点放在需求上以及如何最终满足需求的过程上，通过优化流程，以速率代替数量，达到提高应急救援的效率和效益。
考虑两阶段应急救援过程。第一阶段，当突发事件发生后，根据对应急点所掌握的有限信息，按最小应急响应时间和最大运载资源量的决策规则，选择若干出救点向应急点调运相关应急资源，并将第一批应急资源到达应急点且正好被消耗完的时刻记为t0时刻（即第二批资源应当运达的时刻）。第二阶段，考虑应急点对各种应急资源的消耗速率以及最大运载量约束，基于第一批资源恰好消耗完的时刻t0，可确定第二批资源恰好被消耗完的时刻记为t1。记以后每批应急资源恰好被消耗完的时刻依次为t2，…，tn。这里需要保证在任何时刻已到达资源量能够满足应急救援中的资源消耗，不能出现因资源供应不足引起的应急活动的停止问题，也就是需要保证每两次资源调度的运达时间间隔ti'不大于前一次调度资源的消耗时间ti=ti-ti-1。显然，第二阶段应急点对各批应急资源恰好消耗完的时刻点之间的差值ti=ti'时，可以保证应急资源的利用效率最大化。特别地，当ti为定值t，可以保障应急处置的连续性和稳定性。为保证这一点，就必须利用对每批次运输应急资源量的动态整合以及出救点的动态整合来平衡应急点对每批次资源消耗的实际时间差异。对应急资源的有效整合主要从以下方面进行。
1. 出救点的动态整合。出救点动态整合主要是确定每次调度的备选出救点集合。基于两阶段应急救援过程，第一阶段只涉及到一次资源调度，而第二阶段则涉及到多次资源调度。
第一阶段，综合考虑各出救点现时应急资源状态信息、运输能力和出救点与应急点之间的距离，以最小应急响应时间和最大运载资源量为目标，通过建立一定的数学规划模型，并通过设计相应的算法选择相应的出救点方案。
第二阶段出救点的选择，主要是依据第一阶段出救点、各出救点资源储备（剩余）量、应急点对各种资源的消耗速率、潜在出救点的资源储备（剩余）量、各出救点及潜在出救点的运输能力、出救点及潜在出救点与应急点距离等因素来决定，主要有以下几个研究内容：①应急点资源消耗速率的动态融合。主要考虑应急点对各种资源的动态需求、消耗速率，整体上把握应急点消耗资源情况。②备选出救点集合的确定。以第一阶段出救点为依据，在保证ti≦ti'的前提下，首先根据应急点随时间动态变化的需求量、应急点对各种资源的消耗速率和出救点的资源剩余情况确定各出救点资源是否足够。如足够，则前述出救点继续作为备选出救点；如不足，则考虑出救点与应急点距离、各出救点运载能力、潜在出救点与出救点和应急点的距离以及潜在出救点的运载能力，确定潜在出救点对出救点的资源补充计划及是否加入下一批次的备选出救点集合。总的来说，从时间（调度时间）、数量（应急资源量和结构）和成本（出救点数量及运输能力）三个目标来动态确定出救点与潜在出救点。
2. 出救点资源动态整合。从调度应急资源数量动态变化的角度，来平衡实际的应急点消耗资源时间的不一致性，从而可以保证时间t的一致性。为此，确定出救点每次出救的各种资源量是资源整合部分的核心研究内容，主要需要考虑：①出救点储备（剩余）资源。考虑各出救点储备（剩余）资源量与应急资源需求的结构特性，对各出救点的资源从类别、数量和地点三个角度进行整合，整体把握出救点储备（剩余）资源状况。②出救点出救资源。基于应急资源需求与储备（剩余）资源的比对，结合运载能力和运输时间等因素，确定出救资源数量。
四、 结语
上述基于信息融合与连续消耗的动态结构应急资源调度过程如图1所示。该思路的特点是：每一批次的资源调度从资源的需求结构保证了各项资源的消耗时间是一致的，或者说假设了各出救点到达应急点的时间是一致的。在实际中，若选中多个出救点的出救方案，由于各出救点到达应急点的距离、路径不一致，各出救点到达应急点的时间点也是不一致的，这一问题实际上是一次性调度模型保证资源消耗的连续性问题。该问题可以通过对调度决策模型的细化或者对应急工作流的优化设计得到很好的解决。应急救援实践中，应急处置还需要考虑到对资源调度路径的随机破坏性（调运效率）、容量限制以及应急点资源处置能力等多个方面，另外，提高应急系统的灵活性、可靠性、适用性也是需要考虑的一个重要问题。
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基金项目：国家自然科学基金资助项目（项目号：71101076）；国家社会科学基金资助项目（项目号：10CGL025）；教育部人文社会科学规划基金项目（项目号：10YJA630147）；南通大学自然科学基金项目（项目号：10ZY002）。
作者简介：梁樑，中国科学技术大学管理学院执行院长、教授、博士生导师；王国华，南通大学商学院副教授，中国科学技术大学管理学博士；崔哲，硕士，南通大学商学院讲师；陈敬贤，中国科学技术大学博士生，南通大学商学院讲师。
收稿日期：2013-08-08。