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随着经济全球化的迅猛发展,社会的复杂性和不确定性因素不断增加,环境结构也不断地向多样化发展。在这个不断变化的过程中,各种生物恐怖袭击事件也时有发生。在建立生物反恐预警防御系统的过程中,必须了解危险源扩散的规律,以及危险源扩散网络和应急物流网络之间的协同关系。本文依托国家自然科学基金.生物反恐体系中应急物流网络优化与仿真研究(70671021),首先,研究了一种常用的生物危险源-炭疽的演化规律和控制策略；再次,分别从信息、资源和组织共享三个方面研究了应急物流网络的协同模式；最后,研究了应急物流网络的弹性机制。具体的研究内容如下:
(1)建立了带有预防接种和考虑时滞的炭疽演化动力学模型。以常被用于生物恐怖袭击武器的炭疽作为研究对象,考虑了炭疽的控制策略-预防和治疗在演化过程中的作用,使用传染病动力学的相关理论,分别建立了带有预防接种和考虑时滞的炭疽演化动力学模型,并分别对这两种模型进行了理论分析。通过动力学仿真,分析了影响炭疽演化的因素。同时,提出了应急物资需求量的计算方法,拟合出随着时间的变化,灾区对应急物资(主要是医药)的需求量的变化曲线,并分析了各个阶段应急物资需求的特点,为应急管理组织者制订与之相对应的物流策略提供参考。
(2)建立了由危险源扩散驱动的应急物流网络协同模型。考虑到应急物流网络中的信息对称、各地区应急资源共享和应急组织之间协同等因素的影响,使用物流网络库存协同和系统动力学的相关理论,分别建立了应急物流网络的信息、资源和组织协同模型。在建立的应急物流网络模型的基础上,考虑了危险源(炭疽)的扩散过程,建立了应急物流网络和危险源扩散协同性的绩效指标模型。利用系统动力学中的系统分析的实验方法,分析了影响应急物流网络和危险源扩散协同性的一些重要控制参量,并进一步研究了如何通过调节这些参量达到应急物流网络和危险源扩散的协同过程。
(3)建立了应急物流网络的弹性演化模型。考虑到应急物流网络协同的目的是能够使应急物流网络更加有弹性,能够在遭到中断的风险后能够快速地恢复,协同是实现弹性的途径,弹性是实现协同的目的,在建立的应急物流网络协同模型的基础上,使用网络弹性理论对应急物流网络弹性进行了度量,使用系统动力学理论建立了应急物流网络弹性演化模型。通过模型仿真,对应急物流网络弹性的演化机制进行了分析,同时,分析了应急物流网络的弹性塑造策略以及在发生中断后应急物流网络弹性的恢复策略。
本项研究的意义在于:一方面通过吸收西方发达国家在生物反恐体系下应急管理机制方面的先进经验,进一步缩短我国与西方发达国家在应急管理方面的差距,同时通过建立的应急物流网络模型对当前的应急物流网络状况进行分析,找出其中的薄弱环节,将有利于提高我国的应急反应决策能力,因此,有着广泛的应用前景；另一方面,通过研究危险源扩散网络预测与控制、危险源扩散网络和应急物流网络协同性,以及应急物流网络优化与仿真的理论方法,对于解决管理系统工程领域中的优化与仿真、网络协同性问题,有着非常广泛的借鉴价值。