門　紅，王　晶

(1.國家安全生產(chǎn)應(yīng)急救援指揮中心，北京 100713；2.北京工商大學(xué) 商學(xué)院，北京 100048 )

0　引言

近些年，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，生產(chǎn)安全事故時(shí)有發(fā)生，不但造成了嚴(yán)重的人員傷亡，而且?guī)砭薮蟮呢?cái)產(chǎn)損失。2016年，全國發(fā)生各類生產(chǎn)安全事故6萬起、死亡4.1萬人，雖然同比分別下降5.8%和4.1%，但是生產(chǎn)安全事故整體形勢依然十分嚴(yán)峻[1]。在生產(chǎn)安全事故發(fā)生后，良好的救災(zāi)物資供應(yīng)是挽救損失的關(guān)鍵因素之一。因此，眾多學(xué)者針對生產(chǎn)安全事故應(yīng)急物資儲(chǔ)備的優(yōu)化進(jìn)行了研究。鄭宏凱等[2]分析了近年來我國發(fā)生的幾次重大生產(chǎn)安全事故，指出企業(yè)僅靠自身的實(shí)物儲(chǔ)備，遠(yuǎn)不能滿足應(yīng)對嚴(yán)重突發(fā)事件所帶來的應(yīng)急物資需求，并提出必須充分發(fā)動(dòng)社會(huì)力量，建立實(shí)物儲(chǔ)備和生產(chǎn)能力儲(chǔ)備相結(jié)合的應(yīng)急物資儲(chǔ)備體系；馬新等[3]提出建立全社會(huì)應(yīng)急物資儲(chǔ)備體系的若干重要問題，并指出目前定量研究仍舊偏少；盧少平等[4]認(rèn)為生產(chǎn)安全事故應(yīng)急物資儲(chǔ)備的社會(huì)化是對當(dāng)前應(yīng)急物資儲(chǔ)備體系的有益補(bǔ)充，能夠彌補(bǔ)當(dāng)前企業(yè)自身儲(chǔ)備體系中存在的不足；張旭鳳[5]分析了目前應(yīng)急物資分類體系,在應(yīng)急物資分類體系中引入物資采購的優(yōu)先級,確定不同類別應(yīng)急物資的采購策略；張紅[6]從法律、法規(guī)以及應(yīng)急物資管理方面，指出我國生產(chǎn)安全事故應(yīng)急物資儲(chǔ)備管理方面存在的問題，并提出企業(yè)間聯(lián)合儲(chǔ)備的2種方式—實(shí)物儲(chǔ)備與生產(chǎn)能力儲(chǔ)備；M.J.Egan[7]根據(jù)災(zāi)害社會(huì)學(xué)、合同法理學(xué)、組織理論等方面的原理，分析在應(yīng)急資源儲(chǔ)備或救援過程中，國家與企業(yè)聯(lián)合儲(chǔ)備方面的優(yōu)點(diǎn)與風(fēng)險(xiǎn)所在；D.C.Whybark[8]將應(yīng)急物資的生產(chǎn)能力儲(chǔ)備稱為“社會(huì)庫存”，因?yàn)橛行┪镔Y在救災(zāi)時(shí)消耗量巨大且儲(chǔ)存費(fèi)用較高，不宜實(shí)行大規(guī)模的實(shí)物儲(chǔ)備。

在以上協(xié)議儲(chǔ)備模式研究的基礎(chǔ)上，一些學(xué)者提出了實(shí)現(xiàn)企業(yè)間協(xié)議儲(chǔ)備的具體方式。劉利民[9]提出要實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)備網(wǎng)絡(luò)開放化，建立物資的社會(huì)動(dòng)員機(jī)制，對不易存儲(chǔ)的應(yīng)急物資，可采取與生產(chǎn)廠家簽訂協(xié)議的方式；B. Balcik等[10]分析了物資儲(chǔ)備與供應(yīng)中, 國際救援組織、政府、軍隊(duì)、地方救援組織以及企業(yè)間的合作與協(xié)調(diào)機(jī)制；蒲松林[11]提出，對于不易長期保存或者是需求數(shù)量可能龐大的應(yīng)急物資，與相關(guān)廠商簽訂緊急采購合同，便于突發(fā)事件發(fā)生后的物資生產(chǎn)和調(diào)運(yùn)；李季梅等[12]指出，應(yīng)急物資的保障是應(yīng)對突發(fā)事故的關(guān)鍵所在，隨著應(yīng)急處置的進(jìn)行，大量的應(yīng)急物資不斷消耗，及時(shí)有效的資源補(bǔ)償顯得尤為關(guān)鍵；王建光等[13]根據(jù)應(yīng)急物資供應(yīng)的時(shí)效性、供應(yīng)能力、供應(yīng)來源、占用資金等特點(diǎn)，提出針對于不同類型特點(diǎn)的應(yīng)急物資的儲(chǔ)備對策，即可以實(shí)施實(shí)物儲(chǔ)備和生產(chǎn)能力儲(chǔ)備結(jié)合的策略。同時(shí)，為了解決應(yīng)急物資儲(chǔ)備倉庫的選址問題，A. R. Akkihal[14]考慮了一個(gè)非政府組織的應(yīng)急倉庫選址問題, 利用混合整數(shù)線性規(guī)劃來優(yōu)化最初救援階段所需的非消耗性物資的存儲(chǔ)地點(diǎn)；B.M. Beamon[15]應(yīng)用擴(kuò)展的最大化覆蓋模型，優(yōu)化人道主義救援中應(yīng)對突發(fā)災(zāi)害的設(shè)施選址，滿足災(zāi)害后災(zāi)民的物資需求；S. Duran等[16]假設(shè)在1個(gè)庫存周期內(nèi)，可能發(fā)生多個(gè)災(zāi)害的條件和災(zāi)害類型，并以歷史上發(fā)生的典型災(zāi)害作為實(shí)例,建立混合整數(shù)規(guī)劃模型來求解應(yīng)急倉庫選址問題。綜上所述，以上這些選址模型僅考慮了單一儲(chǔ)備方式，缺少協(xié)調(diào)儲(chǔ)備模型下的選址優(yōu)化研究，本文即是針對此問題，對協(xié)調(diào)儲(chǔ)備應(yīng)對策略進(jìn)行分析，提出一個(gè)具有廣泛應(yīng)用意義的生產(chǎn)安全事故應(yīng)急物資協(xié)調(diào)儲(chǔ)備體系，然后通過對實(shí)物儲(chǔ)備場所和協(xié)議企業(yè)的選址及物資配置進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步完善和優(yōu)化生產(chǎn)安全事故應(yīng)急物資的協(xié)調(diào)儲(chǔ)備設(shè)計(jì)。

1　生產(chǎn)安全事故應(yīng)急物資儲(chǔ)備設(shè)計(jì)

突發(fā)事件的發(fā)生具有突發(fā)性的特征，往往導(dǎo)致應(yīng)急物資的需求不確定，甚至?xí)霈F(xiàn)對應(yīng)急物資需求的短時(shí)間大幅增加。因此，顯而易見的是，事前開展企業(yè)間合作的儲(chǔ)備形式，在應(yīng)急物資需求的數(shù)量、質(zhì)量與結(jié)構(gòu)等方面，均要優(yōu)于事故中緊急采購、緊急組織生產(chǎn)等物資儲(chǔ)備方式。但是，在應(yīng)對突發(fā)事件，尤其是非常規(guī)突發(fā)事件時(shí)，緊急采購依舊起到至關(guān)重要的作用。所以，為了更好地應(yīng)對生產(chǎn)安全事故，需要將事故中的協(xié)議企業(yè)儲(chǔ)備采購和企業(yè)日常應(yīng)急物資實(shí)物儲(chǔ)備相結(jié)合，構(gòu)成生產(chǎn)安全事故應(yīng)急物資的儲(chǔ)備體系，如圖1所示。

圖1　生產(chǎn)安全事故應(yīng)急物資儲(chǔ)備設(shè)計(jì)Fig.1　Reserve system of emergency materials for manufactureacc

1.1　生產(chǎn)安全事故應(yīng)急物資儲(chǔ)備方式的適用性分析

根據(jù)各種應(yīng)急物資生產(chǎn)、儲(chǔ)備、消耗、需求等特征，對本文提出的生產(chǎn)安全事故應(yīng)急物資儲(chǔ)備方式適用性進(jìn)行如下分析。

1)對于時(shí)效性要求高的應(yīng)急物資，以及需求量大而市場保有量少、非消耗性的應(yīng)急物資，企業(yè)應(yīng)采用實(shí)物儲(chǔ)備的方式進(jìn)行儲(chǔ)備。

2)對于時(shí)效性要求不高且供應(yīng)周期較短、市場供應(yīng)充足的應(yīng)急物資，可以采用協(xié)議生產(chǎn)企業(yè)實(shí)物儲(chǔ)備以及銷售企業(yè)的實(shí)物儲(chǔ)備為主，緊急采購、緊急組織生產(chǎn)方式為補(bǔ)充的方式進(jìn)行儲(chǔ)備。

3)對于價(jià)格高、使用頻率低、有特定供應(yīng)來源的應(yīng)急物資，可采用事前登記、事后再根據(jù)登記記錄，以借用方式進(jìn)行儲(chǔ)備，此種形式的應(yīng)急物資儲(chǔ)備可看作廣義的協(xié)議企業(yè)實(shí)物儲(chǔ)備形式。

4)對于需求量大、消耗快、保質(zhì)期長的消耗物資，應(yīng)采取實(shí)物儲(chǔ)備形式為主要形式的儲(chǔ)備策略。

1.2　生產(chǎn)安全事故應(yīng)急資源儲(chǔ)備模式分析

為了滿足生產(chǎn)安全事故的應(yīng)急物資需求，企業(yè)應(yīng)與其他企業(yè)簽訂合作協(xié)議，而將協(xié)議企業(yè)納入到自身應(yīng)急資源儲(chǔ)備體系中。其中，協(xié)議企業(yè)包括：應(yīng)急資源的生產(chǎn)企業(yè)和銷售企業(yè)，協(xié)議生產(chǎn)企業(yè)可以進(jìn)行應(yīng)急物資的緊急生產(chǎn)，協(xié)議銷售型企業(yè)可以對需求方緊急補(bǔ)充物資。

在這樣的條件下，應(yīng)急資源可以通過以下2兩種方式進(jìn)行存儲(chǔ)：

1)實(shí)物儲(chǔ)備

實(shí)物儲(chǔ)備是指在企業(yè)內(nèi)部的儲(chǔ)備場所中，進(jìn)行實(shí)物儲(chǔ)備存儲(chǔ)，儲(chǔ)備場所包括：大型應(yīng)急資源儲(chǔ)備庫和小型應(yīng)急資源儲(chǔ)備站點(diǎn)，對于常備事故應(yīng)急物資(如火災(zāi)事故中使用的消防用水、消防沙等)多采用實(shí)物儲(chǔ)備方式存儲(chǔ)。

2)生產(chǎn)能力儲(chǔ)備

生產(chǎn)能力儲(chǔ)備是指與外部協(xié)議企業(yè)合作，在事故后進(jìn)行應(yīng)急物資緊急生產(chǎn)，這樣使應(yīng)急資源的儲(chǔ)備更為分散，減輕了企業(yè)自身的物資儲(chǔ)備成本壓力，一般對于臨時(shí)事故應(yīng)急物資(如飲用水、食品等)多采用生產(chǎn)能力儲(chǔ)備方式存儲(chǔ)。

總結(jié)以上2種不同的儲(chǔ)備方式，其各有特點(diǎn)，對比分析如下：

1)從物資響應(yīng)速度來看，實(shí)物儲(chǔ)備為企業(yè)管理部門直接管轄，便于管理和調(diào)動(dòng)，響應(yīng)速度較快；相反，由協(xié)議企業(yè)緊急生產(chǎn)出的應(yīng)急物資需要一段時(shí)間后才能投入救災(zāi)，相比實(shí)物儲(chǔ)備物資其響應(yīng)速度則較慢。

2)從適用的應(yīng)急物資類型來看，實(shí)物儲(chǔ)備適用于可長時(shí)間保存，且儲(chǔ)存成本較低的物資；而生產(chǎn)能力儲(chǔ)備適用于保質(zhì)期較短，儲(chǔ)存成本很高，但社會(huì)生產(chǎn)能力大的物資。

3)從物資管理的角度看，實(shí)物儲(chǔ)備管理成本高，資源輪轉(zhuǎn)率低，部分資源容易過期從而造成浪費(fèi)；而生產(chǎn)能力儲(chǔ)備能夠降低企業(yè)自身對物資的管理壓力，節(jié)省前期儲(chǔ)備投資，保征生產(chǎn)安全事故發(fā)生時(shí)物資的新鮮度。

綜上，實(shí)物儲(chǔ)備和生產(chǎn)能力儲(chǔ)備各有其優(yōu)點(diǎn)和適用條件，在實(shí)際情況下，企業(yè)應(yīng)考慮對2者進(jìn)行選址與配置的集成優(yōu)化，以便更好應(yīng)對生產(chǎn)安全事故。

2　應(yīng)急物資儲(chǔ)備的選址與配置集成優(yōu)化模型

在已構(gòu)建的應(yīng)急物資協(xié)調(diào)儲(chǔ)備體系基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究2種儲(chǔ)備方式的協(xié)調(diào)優(yōu)化方法，以火災(zāi)撲救為例，利用離散情景表示生產(chǎn)安全事故發(fā)生的不確定性，分析解決生產(chǎn)安全事故應(yīng)急物資社會(huì)化儲(chǔ)備中的選址與配置問題。模型假設(shè)有2種物資，即突發(fā)事故應(yīng)急物資和常備事故應(yīng)急物資，使用情景生成方法，生成大量的事故情景，并通過數(shù)學(xué)模型求解，對2種物資的儲(chǔ)備選址與配置進(jìn)行決策優(yōu)化。假設(shè)存在2種生產(chǎn)安全事故應(yīng)急物資，即物資1和物資2，分別代表高時(shí)效性物資和低時(shí)效性物資，企業(yè)對其實(shí)行實(shí)物儲(chǔ)備和生產(chǎn)能力儲(chǔ)備相結(jié)合的方式進(jìn)行存儲(chǔ)。

(1)

s.t.

IGj·vol1≤capj·Zj,?j∈P∪Q

(2)

ICj·vol2≤capj·Yj, ?j∈M

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

Zj∈{0,1}, ?j∈P∪Q

(8)

Yj∈{0,1}, ?j∈P∪Q

(9)

IGj≥0, ?j∈P∪Q

(10)

ICj≥0, ?j∈P∪Q

(11)

式(1)為目標(biāo)函數(shù)，優(yōu)化目標(biāo)為應(yīng)急物資存儲(chǔ)總費(fèi)用最低，其中總費(fèi)用包括：場地建設(shè)固定費(fèi)用和存儲(chǔ)成本2部分；式(2)和式(3)分別為實(shí)物儲(chǔ)備庫(站)容量和協(xié)議企業(yè)物資生產(chǎn)能力的上限約束；式(4)和式(5)分別為2種物資的實(shí)物儲(chǔ)備量的需求約束，即實(shí)物儲(chǔ)備量至少大于協(xié)議企業(yè)新生產(chǎn)物資到來前的物資需求量，進(jìn)而保證物資供應(yīng)的持續(xù)性；式(6)和式(7)為2種物資的總需求量約束，總需求由實(shí)物儲(chǔ)備物資和生產(chǎn)能力儲(chǔ)備物資共同滿足；式(8)和式(9)為0-1變量約束；式(10)和式(11)為非負(fù)性約束。

3　算例分析

圖2　儲(chǔ)油罐數(shù)量及位置示意Fig.2　The number and position of oil tank

以某大型企業(yè)對火災(zāi)的事故應(yīng)急物資儲(chǔ)備為背景設(shè)計(jì)算例。如圖2所示，假設(shè)某區(qū)域內(nèi)有3個(gè)石油儲(chǔ)罐存儲(chǔ)地點(diǎn)A，B，C。其中，A地設(shè)有1個(gè)10 000 m3的儲(chǔ)油罐，B地設(shè)有1個(gè)100 000 m3的儲(chǔ)油罐，C地設(shè)有10個(gè)100 000 m3的儲(chǔ)油罐。儲(chǔ)油罐易發(fā)生火災(zāi)，需要儲(chǔ)備消防水和消防泡沫2種應(yīng)急物資。根據(jù)此情況，生成10個(gè)生產(chǎn)安全事故情景，建立情景庫。每種情景下A，B，C 3地的失火儲(chǔ)油罐數(shù)量不同，用以模擬可能發(fā)生的不同規(guī)?；虿煌攸c(diǎn)的生產(chǎn)安全事故。其中部分情景信息如表1所示。

為了應(yīng)對可能發(fā)生的火災(zāi)，該企業(yè)需要在該區(qū)域內(nèi)進(jìn)行救災(zāi)物資儲(chǔ)備，其中包括：企業(yè)內(nèi)部實(shí)物儲(chǔ)備和協(xié)議企業(yè)生產(chǎn)能力儲(chǔ)備2種方式。救災(zāi)物資1為消防用水，物資2為泡沫液。在實(shí)物儲(chǔ)備方面，該企業(yè)內(nèi)部有甲、乙、丙3處儲(chǔ)備站(庫)；在生產(chǎn)能力儲(chǔ)備方面，該區(qū)域內(nèi)共有丁、戊、己3家協(xié)議企業(yè)，每家企業(yè)各有1處備選實(shí)物儲(chǔ)備場所。相關(guān)存儲(chǔ)費(fèi)用信息如表2中所示。

表1　事故情景庫中的部分情景信息

表2　不同情景下各項(xiàng)儲(chǔ)備費(fèi)用信息

通過表3，可以估算各儲(chǔ)油點(diǎn)對2種救災(zāi)物資的需求量，使用Lingo軟件求解應(yīng)急物資社會(huì)化儲(chǔ)備中的選址與配置集成優(yōu)化模型，最終物資儲(chǔ)備選址和配置方案如表4所示，最低儲(chǔ)存費(fèi)用為116.84萬元。

表3　儲(chǔ)罐火災(zāi)撲救物資需求計(jì)算

表4　消防應(yīng)急物資布局方案

4　結(jié)論

1)考慮到突發(fā)生產(chǎn)安全事故的特點(diǎn)，對救災(zāi)物資采用實(shí)物與生產(chǎn)能力相結(jié)合的儲(chǔ)備方式更能滿足企業(yè)對成本和效率方面的要求。

2)對于時(shí)效性要求高、非損耗性的應(yīng)急物資應(yīng)以實(shí)物儲(chǔ)備方式為主；對于時(shí)效性較低，損耗性較大的應(yīng)急物資應(yīng)以生產(chǎn)能力儲(chǔ)備方式為主。

3)建立多情景生產(chǎn)安全事故下的企業(yè)應(yīng)急物資實(shí)物儲(chǔ)備場所和協(xié)議儲(chǔ)備企業(yè)選址的協(xié)調(diào)優(yōu)化模型，利用Lingo軟件進(jìn)行求解，并以石油儲(chǔ)罐火災(zāi)的應(yīng)急物資儲(chǔ)備為背景設(shè)計(jì)算例，驗(yàn)證相關(guān)模型及方法的有效性。

4)在企業(yè)應(yīng)急物資儲(chǔ)備體系優(yōu)化的問題中，很多問題還需要繼續(xù)深入研究，如：將社會(huì)捐贈(zèng)納入到企業(yè)生產(chǎn)安全事故應(yīng)急物資儲(chǔ)備的協(xié)調(diào)優(yōu)化中，并細(xì)化不同類型事故下的情景信息庫，繼續(xù)補(bǔ)充完善該體系，為企業(yè)管理層制定相關(guān)的物資儲(chǔ)備政策提供科學(xué)、合理的建議。

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