1、基于分形理論的應(yīng)急物流系統(tǒng)研究        內(nèi)容摘要：本文以分形理論為基礎(chǔ)，介紹了應(yīng)急物流的自相似嵌套式分形結(jié)構(gòu)，給出分形應(yīng)急物流系統(tǒng)的構(gòu)建過程。文章根據(jù)分形系統(tǒng)層次性、自相似和自優(yōu)化的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，重點(diǎn)研究分形應(yīng)急物流系統(tǒng)在突發(fā)事件多變環(huán)境下的快速重構(gòu)問題。 關(guān)鍵詞：應(yīng)急物流 系統(tǒng) 分形 自優(yōu)化 分形應(yīng)急物流系統(tǒng)是為了解決復(fù)雜的應(yīng)急物流問題，在分形理論的基礎(chǔ)上提出來的，其核心思想在于增加應(yīng)急物流系統(tǒng)應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的快速反應(yīng)能力，實(shí)現(xiàn)資源的最優(yōu)化配置，增強(qiáng)救援保障能力。分形應(yīng)急物流由不同層次上的相對(duì)獨(dú)立的分形單元構(gòu)成，

2、它們具有一定的相似性并能夠根據(jù)應(yīng)急物流的總體目標(biāo)進(jìn)行自組織、自優(yōu)化、自設(shè)計(jì)。 分形理論 分形（Fractal）該詞是Mandlebrot為了表征復(fù)雜圖形和復(fù)雜過程將拉丁文fractus轉(zhuǎn)化后引入領(lǐng)域的，其原意具有不規(guī)則、支離破碎的物體。Mandlebrot對(duì)分形給出了兩個(gè)定義：定義1：如果一個(gè)集合在歐氏空間中的Hausdoff維數(shù)DH恒大于其拓?fù)渚S數(shù)DT，即DH>DT，則稱這個(gè)集合為分形集，簡(jiǎn)稱為分形。定義2：組成部分以某種方式與整體相似的形體叫分形。分形特性中，最重要的一個(gè)特征是它具有自相似性。所謂自相似，是指系統(tǒng)的總體和部分之間，這部分和那部分之間具有的相似性。英國(guó)數(shù)學(xué)家Falcon

3、er列出了分形集合的五條非確定性的特性：精細(xì)結(jié)構(gòu)，非常不規(guī)則，具有某種形式的自相似性，其“分形維數(shù)”常大于拓?fù)渚S數(shù)，一般可以簡(jiǎn)單地遞歸定義。 應(yīng)急物流的分形結(jié)構(gòu) 物流的性質(zhì)可以劃分為固有性質(zhì)和非固有性質(zhì)兩類。物流的固有性質(zhì)是指物的實(shí)體（Party）性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)（Flow）性質(zhì)；物流的非固有性質(zhì)包括物流服務(wù)（Service）、管理（Management）、技術(shù)（Technology）和（Economy）四個(gè)方面。物流固有性質(zhì)是物流非固有性質(zhì)選擇優(yōu)化的客觀對(duì)象，而非固有性質(zhì)揭示了固有性質(zhì)效率改善的本質(zhì)，提供了其選擇優(yōu)化的途徑和方法。從物流的性質(zhì)來看，物流中的任何物流活動(dòng)都應(yīng)包括主體（Party）、物

4、質(zhì)（Material）、運(yùn)動(dòng)（Flow）三部分，且在物流中存在以PMF為分形單元的自相似嵌套式結(jié)構(gòu)。應(yīng)急物流是為應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的特殊物流，同樣具有一般物流的固有和非固有性質(zhì)。 應(yīng)急物流系統(tǒng)具有一次性和臨時(shí)性的特點(diǎn)，應(yīng)急物流需求和供給在突發(fā)事件發(fā)生前是不確定的，其組織構(gòu)成如軍隊(duì)、商業(yè)物流中心、等，必須在突發(fā)事件發(fā)生后才納入應(yīng)急物流系統(tǒng)中，各層應(yīng)急物流活動(dòng)都擁有物流的一般PMF結(jié)構(gòu)。因此，應(yīng)急物流系統(tǒng)及其子系統(tǒng)存在多層PMF，可以有更低層次的自治PMF結(jié)構(gòu)。用嵌套形式來表示應(yīng)急物流的分形結(jié)構(gòu)體系，如圖1所示。 由此可見，應(yīng)急物流整體與部分以及各部分之間存在結(jié)構(gòu)和功能上的自相似，即每一層次的應(yīng)急物流活

5、動(dòng)都包括人、物和運(yùn)動(dòng)。除了在功能結(jié)構(gòu)上自相似，各應(yīng)急物流分形在目標(biāo)方面也是自相似的，每一個(gè)應(yīng)急物流子塊單元都是上一層單元的一個(gè)分形，因此其目標(biāo)與整體應(yīng)急物流目標(biāo)是一致的，就是要實(shí)現(xiàn)對(duì)突發(fā)事件的應(yīng)急物資保障。除此之外，還有應(yīng)急物流分形行為規(guī)范的自相似，雖然不同的應(yīng)急物流分形單元有著不同的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和業(yè)務(wù)流程，尤其是擁有不同核心能力的加盟物流企業(yè)，其行為規(guī)范難以形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，但隨著物流和應(yīng)急物流的需要，將會(huì)逐漸形成統(tǒng)一規(guī)范的物流標(biāo)準(zhǔn)，包括物流基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)、物流設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)、物流信息交換標(biāo)準(zhǔn)、物流作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和物流管理標(biāo)準(zhǔn)等。應(yīng)急物流結(jié)構(gòu)的自相似性強(qiáng)調(diào)自治，目標(biāo)的自相似性強(qiáng)調(diào)自律，行為規(guī)范的自相似性強(qiáng)調(diào)協(xié)同。

6、 應(yīng)急物流系統(tǒng)內(nèi)包含若干相對(duì)獨(dú)立的物流子塊單元，這些子塊單元在結(jié)構(gòu)、目標(biāo)、行為規(guī)范等方面的一定程度上是包含著整體的信息，是整體的縮影，這種應(yīng)急物流自相似嵌套式結(jié)構(gòu)體系可以稱為應(yīng)急物流分形，應(yīng)急物流分形體系內(nèi)子塊單元稱為應(yīng)急物流分形單元。每個(gè)應(yīng)急物流分形單元的活動(dòng)空間是由目標(biāo)、資源、約束三個(gè)坐標(biāo)軸組成的三維空間，如圖2所示。 圖2中表示應(yīng)急物流分形單元有兩種位置，“”表示應(yīng)急物流活動(dòng)的合法位置，在此范圍內(nèi)可執(zhí)行應(yīng)急物流任務(wù)；“”表示物流活動(dòng)的非法位置，超出了執(zhí)行范圍。活動(dòng)空間表示應(yīng)急物流分形單元的自治權(quán)，自治權(quán)大小隨活動(dòng)空間的變化而變化。其中，目標(biāo)坐標(biāo)軸表示應(yīng)急物流的運(yùn)作策略，通過定義總體目標(biāo)和

7、分形單元目標(biāo)自相似，全部分形單元具有共同的總目標(biāo)，使得各分形單元在高度自治的基礎(chǔ)上又具有從屬性，保證分形單元的協(xié)調(diào)運(yùn)作；應(yīng)急物流以提供突發(fā)性自然災(zāi)害、突發(fā)性公共衛(wèi)生事件等突發(fā)性事件所需應(yīng)急物資為目的，以追求時(shí)間效益最大化和災(zāi)害損失最小化為目標(biāo)。資源坐標(biāo)軸表示應(yīng)急物流能力，即應(yīng)急物流實(shí)體能提供的應(yīng)急物流服務(wù)的能力，分形單元只有在一定的資源基礎(chǔ)上才能執(zhí)行應(yīng)急物流任務(wù)，可以自組織和自優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)資源最佳配置。約束坐標(biāo)軸表示限制應(yīng)急物流系統(tǒng)的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的各種客觀條件，如信息約束、時(shí)間約束、運(yùn)載能力約束等，表示分形單元實(shí)現(xiàn)應(yīng)急物流目標(biāo)和能力上的可能性大小。 分形應(yīng)急物流系統(tǒng) （一）分形應(yīng)急物流系統(tǒng)的構(gòu)建 分

8、形應(yīng)急物流系統(tǒng)是以應(yīng)急物流目標(biāo)為驅(qū)動(dòng)，以分形理論為指導(dǎo)，針對(duì)突發(fā)事件復(fù)雜環(huán)境下應(yīng)急物流資源協(xié)調(diào)的要求，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急物流組織體系中各成員的協(xié)作持續(xù)優(yōu)化的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的構(gòu)建主要有以下幾個(gè)步驟： 1.確定分形單元的活動(dòng)空間。即確定目標(biāo)、資源與約束。根據(jù)突發(fā)事件的危害程度、范圍等因素，確定應(yīng)急事故等級(jí)，由責(zé)任區(qū)低等級(jí)指揮部先響應(yīng)，責(zé)任區(qū)應(yīng)急物流能力不足，則請(qǐng)求上一級(jí)應(yīng)急物流指揮部開展應(yīng)急響應(yīng)，逐級(jí)響應(yīng)，確定應(yīng)急物流響應(yīng)最高級(jí)別。將整體目標(biāo)逐一分解，形成不同層次的子目標(biāo)，啟動(dòng)相關(guān)層級(jí)和相關(guān)部門應(yīng)急預(yù)案，確定應(yīng)急物流的任務(wù)。應(yīng)急物流系統(tǒng)的構(gòu)建和運(yùn)作始終圍繞應(yīng)急物流的目標(biāo)展開。 2.構(gòu)建應(yīng)急物流分形單元。

9、分形的一個(gè)重要特征是自相似性，在分形單元的構(gòu)建中，通常把所有分形單元胞看成一個(gè)個(gè)節(jié)點(diǎn)，任意兩個(gè)分形單元的相似度用兩節(jié)點(diǎn)間的距離L表示，定義類與類之間的距離lB，要求某一類中任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的距離都小于lB，把所有節(jié)點(diǎn)不重復(fù)地放在不同類中；所有的節(jié)點(diǎn)都分配到其中一類之后，再把每個(gè)類用單個(gè)節(jié)點(diǎn)來表示，稱為重構(gòu)節(jié)點(diǎn)，這就得到了一個(gè)新的，這種重構(gòu)過程一直進(jìn)行下去，直到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)被歸約為單個(gè)節(jié)點(diǎn)。 應(yīng)急物流分形單元的重構(gòu)過程要求首先根據(jù)應(yīng)急物流的整體目標(biāo)和子目標(biāo)確定應(yīng)急物流分形單元重構(gòu)規(guī)則，重構(gòu)規(guī)則可以按物資種類、按應(yīng)急響應(yīng)的服務(wù)等級(jí)、按應(yīng)急響應(yīng)組織的等級(jí)結(jié)構(gòu)、按突發(fā)事件區(qū)域等進(jìn)行選擇，前提是與應(yīng)急物流總體目標(biāo)相適應(yīng)；然后按照重構(gòu)規(guī)則，建立分形單元相似度