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基于holon的应急物流系统控制模型

减小字体 增大字体 作者:黄运夏 吴广谋 李 骥  来源:www.bob123.com  发布时间:最新发布
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  摘要:文章在介绍holon的基本特征、holonic系统结构特征以及应急物流基本概念的基础上,根据应急物流系统的特点和功能要求,对应急物流系统的基本框架进行分析,采用holon结构,建立基于holon的应急物流系统控制模型。
  关键词:应急物流;系统;holon
  中图分类号: F252文献标识码: A
  
  Abstract:This paper introduces the attributes and architecture of holon system, the concepts of emergency logistics, according to characteristics of emergency logistics systems, analyzes the architecture of emergency logistics, adopted holarchy and founded the emergency logistics system based on holon.
  Key words:emergency logistics; system; holon
  
  0引言
  
  突发性公共事件对人类的生存与发展提出了严峻挑战。应急物资需求的巨大波动,交通设施的延迟使用或不可用,以及信息通道的不畅通或中断等,可能导致应急物流系统的效率低下或完全失效。因此,在应急物流系统的设计中,根据突发事件的地点、性质、规模,实现应急物流系统的快速反应机制,对应急物流提高应对突发事件的保障能力,有着重大意义。
  
  应急物流系统的复杂性源于其构成的要素多且具有各不相同的独特能力,并且这些要素间表现出非线性的、动态而密切的联系[1]。基于holon的应急物流系统设计是从系统的全局着眼,根据整体与部分以及部分与部分之间的关系,将复杂系统设计成由若干复杂程度相对较低的、自主运作但具有“自相似”性的低层级系统构成的协作系统,由此促使部分与系统之间以及部分与部分之间的关系得到快速的重构。
  
  1holon系统简介
  
  Koestler(1967年)在他的题为《机器里的灵魂》一书中首次提出了新词“holon”。holon是由希腊文holos(whole)加后缀-on组合而成, 可以解释为“同时为一整体且为一整体的一部分”。holon的概念是用来描绘现实生活系统中的子-整体(sub-whole)这一混合性质,指出了整体和部分在绝对意义下是不存在的。
  Koestler提出的holon概念具有两个基本特征。一是holon是自治的整体,能够不经上级授权与指导,自主响应和应对干扰,具有较强的稳定性和适应性。二是holon是整体的有机组成部分,受一个或多个上层holon的控制,holon之间具有合作性,在上层holon的控制下,保证全局的最优性。holon通过它们的功能或任务而定义其组织结构,即holonic系统,见图1。holon内所属组成部分(sub whole-parts)之间的结合与相互作用比与其它holon之间的结合相互作用更紧密。
  
  holon理论最初应用于社会、生物系统的有关研究领域。目前,holonic控制机制已经广泛应用于IMS(智能制造系统)系统设计,并开始应用于物流系统设计中。
  
  2应急物流与应急物流系统
  
  2.1应急物流
  应急物流是指危机发生时对物资、人员、资金等需求进行紧急保障的一种特殊物流活动[2],其运作流程如图2所示。应急物流是一般物流的一个特例,它具有突发性、不确定性、需求的紧迫性、多主体参与性、弱经济性、非常规性、社会公益性等特点[3-4]。
  
  2.2应急物流系统
  物流系统是指在一定的时间和空间里,由所需位移的物资、包装设备、装卸搬运机械、运输工具、仓储设备、人员和通信联系等若干相互制约的动态要素所构成的具有特定功能的有机整体。应急物流系统是指为了完成突发性的物流需求,由各个物流元素、物流环节和物流实体组成的相互联系、相互协调、相互作用的有机整体。应急物流系统应具有“时间”要素特点,快速反应能力,开放性和可扩展性。应急物流系统的构建过程如图3所示。
  
  3基于holon的应急物流系统基本模型[5-7]
  
  应急物流是用于应对突发事件的物流活动,“急”是其最大特点,因此应急物流系统设计首先要考虑时间要素,要求应急物流系统应具有快速反应能力和临时性的特点。在holonic系统中,holon的相对自治和系统的协调机制保证了系统具有敏捷性和可重构性,如图4所示。
  根据应急物流系统设计的要求,可认为应急物流系统由三个基本holon组成:应急物流组织holon,应急物流资源holon,应急物流任务holon。另外还可以引入应急物流决策辅助holon以协助和指导基本holon的运作。
  3.1应急物流组织holon
  应急物流组织holon的主要功能是决定应急物流组织体系的构成,完成组织成员的评价与选择决策,实现应急物流系统实体要素与功能要素的调整。应急物流活动涉及各级政府、民政部门、卫生部门、公安(消防)、交通部门甚至军事单位等众多部门,因而建立有效的协调机制是保障救灾工作高效进行的必要条件。应急物流组织holon实际对应于应急物流指挥中心,军队、警察和武警等专业救援队伍,加盟物流中心等。
  3.2应急物流资源holon
  应急物流资源holon的主要功能是根据应急物流的需求(预测)计划,实现应急资源的优化整合。应急物流资源holon包括为完成应急物流任务而使用的设备、设施以及职能机构,如图5所示。应急物流资源holon有以下几类:
  (1)仓储类应急物流资源holon:指用于应急物流业务中必要的存储、包装、物料信息处理以及管理工作。这类holon对应于实际应急物流物资的库存管理部门,可以被实例化为民政部救灾物资储备库、区域物资仓储中心、企业库存部门。
  (2)基础设施类应急物流资源holon:指用于应急活动中的运输设施。可以被实例化为铁路、公路、机场以及管道运输等基础设施。
  (3)设备类应急物流资源holon 用于应急物流活动中物料的移动及其相关控制。这类holon 对应于实际应急物流活动中的运输职能部门,可以被实例化为运输中心、车队或者独立的水运、航空、陆地运输工具,自动化装卸等设备。
  3.3应急物流任务holon
  应急物流任务holon的主要功能是收集应急物流系统的物流任务,确定任务的属性(数量、质量要求等);定义任务的服务等级;结合应急物流系统和应急物流资源制定资源调度规划,并负责监控整个物流服务的执行过程,是短期物流执行调度器。通常的应急物流任务是指将特定的应急救援物品快速保质地移送到特定的地点,如图6所示。
  3.4应急物流决策辅助holon
  应急物流决策辅助holon的功能是提供外部专家知识,为整个应急物流系统提供方法支持和决策建议,协助物流任务高效调度物流资源,保证高质量低成本地完成物流任务。应急物流决策辅助holon的建设主要靠一些软科学方法,一般需要丰富的研究成果作为基础。物流决策辅助holon提供的外部专家知识只是对基本holon 的建议,最终的决策依然取决于基本holon。
  
  3.5应急物流系统中holon的基本操作
  基于holon的应急物流系统的最大特点是其快速重构性,在各层次的holon中进行操作,可以有效应对环境变化和系统异常情况,实现系统的快速动态重组。holon的基本操作有以下5种:
  增加augment:增加原先没有的holon,扩大系统。随着突发事件的进展,增加应急物流任务,相应增加更多的单位及资源加入。
  删除exclude:去除某个holon。当突发事件事态得到控制,应急物流系统也逐渐由战时状态转为平时状态,这时物流任务减少,临时构建的一些组织也被解散,恢复日常运作。
  归纳inversion:从多个holon中归纳出共同的要素,然后将它们组织起来,形成一个新的holon。
  分离split:把一个holon分解成两个或多个。
  替代substitute:用更新的 holon替代旧的holon。
  对不同的子holon分别进行5种操作,如图7所示。可以看出,初始holon由H1、H

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