基于有限理性及公平偏好的应急物流选址—路径优化与应急响应决策方法研究

Bounded rationality is more aligned with people's behavior relative to complete rationality, and the fairness of emergency rescue is becoming more and more concerned. In view of this, we focus on the key issues of emergency logistics system optimization and emergency response decision method, and carry out the research about LRP (location-routing problem) and decision method based on bounded rationality and fairness preference by combining theoretical model and behavior experiment. Firstly, a suitable behavior model for depicting victims bounded rationality will be determined by experiments, a multi-objective LRP model considering victims psychological perception will be established, and the corresponding multi-objective evolutionary algorithm will be proposed. Secondly, regarded the social welfare function as the objective function, a LRP model considering both fairness and efficiency will be established, and an effective hybrid intelligent algorithm will be proposed to solve the model. Thirdly, a value function for depicting bounded rationality of decision-makers will be put forward after a series of experiments, and an emergency response decision making method based on prospect theory will be presented. Lastly, a multi-objective emergency decision-making method considering fairness preference will be put forward, and the technique for order preference by similarity to ideal solution will be improved to solve the decision-making model. This project combines the behavioral science, operational research and management science, and aim to provide scientific theory and method for emergency logistics management, and improve the operation efficiency of emergency rescue.

相对于完全理性，有限理性与现实中人们的行为更为一致，且应急救援的公平性也越来越受到关注。鉴于此，本项目将针对应急物流系统优化与应急响应决策方法中的关键问题，采用理论模型与行为实验相结合的方法从有限理性LRP、公平偏好LRP、有限理性决策方法、公平偏好决策方法四个方面开展研究。首先，通过行为实验确定适合刻画受灾者有限理性的行为模型，构建考虑受灾者心理感知的多目标LRP模型，设计相应的多目标进化算法；其次，结合社会福利函数构建兼顾公平与效率的LRP模型，设计有效的混合智能算法；再次，通过行为实验提出刻画决策者有限理性的价值函数，设计基于前景理论的应急响应决策方法；最后，提出考虑决策者公平偏好的多目标应急决策方法，设计改进的逼近理想解排序法进行求解。将行为学、运筹学与管理学相结合，形成较为系统的理论模型与技术方法，为应急物流管理中急需解决的实际问题提供科学的解决方案，提高应急救援的运作效率。

本项目将行为科学引入应急管理优化理论中，研究了基于有限理性及公平偏好的应急设施选址、应急物资分配、应急决策方法三个方面的内容，提出了一系列新模型、新理论和新方法。(1)从应急避难场所、应急移动医院、应急方舱医院等多个角度，研究了不同应急设施的选址特点及受灾者的有限理性行为，并将其转化为相应的数学模型，设计有效地求解算法。(2)结合目前主流的描述公平的社会福利函数，构造公平目标函数(如基尼系数最小、嫉妒最小、字典序最大等)，并结合经典理论中的效率目标(如救援总成本最小、总时间最短、满足率最大等)，构建兼顾公平与效率的应急物资分配模型，并设计相应地求解算法。(3)从个体决策、群决策、两阶段决策等多个角度，研究了不同决策情景下的应急决策方法，决策者的有限理性分别用前景理论、信任度及指标偏好、风险规避及后悔规避等行为描述，并将其转化为可量化的数学模型纳入决策方法。. 通过研究表明：(1)所构建的应急设施选址模型，能够较好地刻画受灾者的有限理性，且考虑了模型的鲁棒性，使模型更加符合实际；所设计的模拟退火算法、遗传算法等求解算法，能够提高解的质量和求解效率。(2)所构建的兼顾公平与效率的多目标应急物资分配模型，能够较好地刻画受灾者的公平感知以及应急物资的配送效率；所设计的多目标求解算法能够较好地求解出问题的帕累托前沿。(3)所提出的应急决策方法，能够描述决策者的有限理性行为，符合决策者针对现实应急决策问题的心理感知，可为应急管理部门的决策提供辅助支持。. 本项目在理论上丰富了行为运筹学的研究工作，在实践上缩小了当前研究与应急管理优化现实的差距。本项目成果发表在《中国管理科学》、《运筹与管理》、《管理学报》、《系统工程》等管理学权威期刊上。依托项目培养了6名硕士研究生，项目成员中的4名讲师全部晋升为副教授。