【《X大型活动概况及应急指派问题建模及指派方案设计》19000字】

I4X大型活动应急处置指派建模4.1大型活动应急指派模型描述4.1.1问题描述突发事件发生后，各个备勤点的应急队伍在指挥部的指令下前往现场执行处置任务。指挥部对应急队伍的指派，需要考虑事件发生后应急队伍的到达时间和处置任务的胜任能力。例如医疗救治类型，需要委派医疗救护人员，而不是普通的民警；现场发生坍塌、火灾事件，那么除了指派消防救援队伍，还需要指派医疗救护队伍前往。因此，X大型活动应急处置指派，应以兼顾应急处置队伍胜任度能力最优和应急处置时间满意度最大为目标，本文研究的应急指派问题描述如图4-1所示，基于此问题建立X大型活动应急处置指派的优化模型。图4-SEQ图\*ARABIC\s11X大型活动应急处置队伍指派问题示意图资料来源：根据相关资料，由作者绘制得出对X大型活动的应急队伍指派问题进行研究，需要结合应急处置理论、线性规划理论等理论基础，构建多目标的应急指派模型。建模之前，对模型的应用做如下假设：（1）各类处置任务之间相互独立；（2）应急队伍只参与处置一类任务；如消防官兵不能同时指派参与医疗救治；（3）队伍的数量能够覆盖全部处置任务的需求；（4）每支队伍的全部队员能够同时抵达。4.1.2参数和变量定义为了清晰地描述X大型活动应急处置指派问题中的集合向量，用下列数学符号来表示模型的各个变量。：应急执勤点的集合，其中表示第i个执勤点，i=1,2,...,m。：应急执勤点所具有的队伍数量，其中表示执勤点中可供指派的队伍数量，i=1,2,...,m。：应急执勤点中的队伍集合，其中表示执勤出发点中的第支应急处置队伍，j=1,2,...,。：X大型活动现场。：应急处置任务集合，k=1,2,...,n。：任务的处置队伍需求。：任务处置成功概率为0.5时的时间点。：应急队伍从出发到应急事件现场的到达时间。：处置任务对应急队伍需求能力评价指标体系，表示第g个能力评价指标，g=1,2,...,n。：是在指标所呈现的矩阵体系。：任务在队伍能力特征评价指标集中的下标呈现。：应急处置任务的指标对的权重，满足，且。：表示0-1型整数规划约束，即是否指派中的第支队伍执行负责执行任务。4.2考虑特征评价指标的应急队伍胜任能力分析胜任能力反映了应急队伍处理不同任务能力水平之间的差异，指在特定组织环境和职位中表现良好的个人所具有的某些特征，可以是个人特征或行为特征。这些特征应当是显著的、客观的，且能够被预测、提炼并对其进行量化测量，个体的任务胜任能力可以通过在岗学习、实战演练等方式不断地提高。队伍对所分配任务的胜任能力大小，将直接影响到突发事件的处置效率。胜任度是指应急队伍对处置任务的胜任程度。为了确定各个队伍对任务的胜任度，需要计算队伍对该任务的胜任能力。考虑应急队伍对任务的胜任能力的指派过程如图4-2所示。图4-SEQ图\*ARABIC\s12X大型活动应急队伍对任务胜任能力指派示意图资料来源：根据相关资料，由作者绘制得出考虑特征评价指标的应急队伍胜任能力分析指派决策步骤如下：（1）确定处置任务大型活动公共突发事件发生后，现场一片混乱、还可能夹杂着非法暴力行为，局势复杂。现场存在哪些处置任务，由派驻现场的民警负责向市大型活动应急指挥部反馈，由指挥部根据实际情况、活动预案来确定。为了实现更好的处置效果，应当按实际需求分派任务。（2）评价队伍的任务胜任能力指标集指挥部根据现场实际情况，通过专家评价确定应急处置任务需求集合，然后明确处置这些任务所需要的队伍胜任能力特征评价指标的集合。这些参数也可以参考大型活动专项应急预案来进行确定。通过各支队伍的胜任能力进行评价，得到队伍的评价指标集合。本文以1-5分为区间，评价每支队伍的应急处置能力，得分越高，表示任务处置胜任能力越强，反之则越差。（3）数值规范化处理规范化处理也称标准化处理，主要目的是消除误差，其核心是通过数学变换，将量纲、属性不同的评价指标转换成可以进行比较的指标，从而对数据进行标准化处理。评价指标的标准化处理有多种方法，最为常见的指标类型包括效益型指标和成本型指标，二者在数值上呈现相反的趋势。同时，数值变换的方式有很多，常见的变换方式例如初始值变换、均值变换等，本文采用极差变换法。在同一组指标下标准化处理每个执勤点中的不同队伍的能力评价信息，依据队伍初始特征评价矩阵，得到规划化的评价矩阵，其中的计算公式如(4-1)所示。(4-1)其中，，，。标准化评价矩阵之后，根据各类处置任务的应急队伍特征评价指标的权重，构建应急队伍的综合表现评价矩阵，其计算公式如(4-2)所示。(4-2)=，，，。因为工作胜任能力的不同，各支队伍完成任务的效能必然存在一定的差异，考虑队伍对任务的胜任能力的指派，如公式(4-3)所示。(4-3)(4-4)(4-5)(4-6)目标函数(4-3)表示负责各类处置任务时间的队伍胜任度能力最优约束条件(4-4)表示一支应急队伍只处理一项任务；约束条件(4-5)表示应急队伍的总数量能够满足全部处置任务所需的应急队伍数量；约束条件(4-6)表示0-1型整数规划约束，即是否指派中的第支队伍执行负责执行任务。4.3考虑处置成功概率的应急任务处置时间满意度分析大型活动应急处置成功概率是指突发事件发生后，某单位（如事故现场的非法暴力行为、坍塌等）开始时为非受控状态，一般来说，越早介入处置，该单位受控的概率越大，越迟介入处置，该单位越可能失控，并随着介入时间的变化趋向更加复杂的态势。基于宋叶、张玲、Fiedrich等众多学者的研究，本文给出应急处置成功概率随时间变化的大致形态如图4-3所示，假设可以估算出当突发事件发生后处置成功平均概率为0.5时对应的时间点T，则概率函数在[0-T]时间段内的呈现趋向幂函数，在[0−∞]区间内趋向指数函数图4-SEQ图\*ARABIC\s13X大型活动应急处置成功概率形态示意图资料来源：根据相关资料，由作者绘制得出图4-SEQ图\*ARABIC\s14X大型活动应急处置成功概率函数示意图资料来源：根据相关资料，由作者绘制得出构建不同时间区间的应急处置成功概率函数，如公式(4-7)所示。(4-7)式中，为第类任务处置成功的概率。处置成功概率为0表示该任务执行失败，处置成功概率为1表示任务能够顺利执行，现场非法行为得以控制或者受伤人员得到及时的医疗救治。处置成功概率为0.5，即有一半的概率能够将该任务妥善处置完毕。这里现场处置任务在时间点时的平均处置成功概率为0.5。图4-4给出了当分别为5、10、30（分钟）所对应的处置成功概率图形，用不同的值来表示该任务的严重程度，越小表明该任务的处置要求越紧迫。本文参考相关研究成果，结合大型活动应急处置任务的多样性，考虑不同任务对队伍到达并开展应急处置的时间紧迫性需求的差异，建立一个数学函数如公式(4-8)所示，反映出执勤点中的应急队伍完成第类任务的处置成功概率。根据应急处置理论指出，时间紧迫性需求越高，该任务处置成功的概率也就越大，因此，需要根据队伍所在的位置测算出到达现场的时间，然后指派到达时间最早的队伍赶往现场，在最佳处置时机开展应急处置。(4-8)式中，表示应急队伍处置第类任务成功概率为0.5的时间。不同的值大小，直观地体现了不同任务对到达时间需求的紧迫程度，越小表示该处置任务对时间的需求越紧迫，需要越早的时间内到达，反之则越大。的值可通过调查文件、专家评价、历史数据统计等方式确定。公式(4-8)表明，在大型活动应急处置中，处置成功概率的大小与任务的时间紧迫程度，以及队伍到达时间具有一定内在联系。实际的应急处置活动中，到达时间存在诸多不确定性，例如发生骚乱活动后，会导致交通拥堵、出入口封闭等情况，常规下使用导航系统提供的到达时间预测只能作为参考，无法准确估算，因此，假设t在时间区间内服从均匀分布，指最短可能到达时间，指最长可能到达时间，且：。到达时间区间内，任务处置成功概率结果的期望值用表示，因此值越大，表明处置成功概率越高，处置效果越理想。的模型如公式4-9所示。(4-9)应急队伍到达事故现场的时间估计得越准确，应急事件的最终处置效果估算也就越准确。而两个关键到达时间和的值，对于大型活动应急处置成功概率函数中的关键转折点在数值上会有三种不同的分布区间，在时间估算区间内，至多包含一个关键时间转折点，故可以根据式(4-7)和式(4-8)，得出3种时间区间分布下的应急处置时间满意度的计算公式如式(4-10)所示。(4-10)受交通等多个客观因素的影响，不同执勤点到事故现场的时间可能存在差异，而且不同处置任务对到达时间的需求，即时间紧迫度也存在差异，即不同，这些因素对完成处置任务的成功概率也会产生一定的影响，构建一个考虑时间满意度（时间紧迫性）的大型活动应急处置队伍指派模型，如公式(4-11)所示。(4-11)(5-12)(5-13)(5-14)目标函数(4-11)表示使得各类应急处置任务时间满意度最大，该函数共有3个约束条件：约束条件(4-12)表示一支应急队伍只处理一项任务；约束条件(4-13)表示应急队伍的总数量能够满足全部处置任务所需的应急队伍数量；约束条件(4-14)表示0-1整数规划，即是否指派中的第支队伍执行负责执行任务。4.4大型活动应急处置指派模型分析大多数应急处置指派问题地研究，以总时间最小为目标函数构建模型，而总时间最小这一目标，其实是将现场所有处置的紧迫度等同同质化处理，忽略了不同类型的任务在队伍都能同时到达时产生差异。不同的到达时间对于不同任务的处置需求效果来说，二者并非简单地线性关系。将处置成功概率和处置时间联系起来，并通过数学符号量化应急处置时间满意度的大小，从而更加直观地体现了应急处置指派决策的成效。即应急处置的关键词是“应急”，而后才是“处置”，最大化时间满意度并不是简单地要求时间最短，还应当适度考虑应急处置的效果。同时，现有的大型活动应急指派研究大多将需求点作为一个整体，这恰恰是大型活动应急处置中的难点。在实际的警务应急处置过程中，紧急事件通常会面临多种处理需求。应急队伍处理不同任务的胜任能力是不同的。将处理效率与应急队伍的任务能力相关联，并通过整体能力评估应急事件的处理效率是应急分配决策的关键因素之一，可以更好地反映应急的高效率处理大型事件。（1）确立目标函数大型活动应急队伍指派模型的首要目标是现场非法暴力违法行为，这一特征要求实现时间满意度最高。与仅以最短到达时间为目标的现有研究不同，本文中使用的处置成功概率函数同时考虑了不同现场处置任务的时间紧迫性。通过资料搜集能够赋予现场不同处置任务不同的值。处置的成功概率函数用于描述不同任务的成功率随时间的变化，量化了任务是否被成功处理并反映了处置任务时间满意，即在紧急情况发生后，应急处置的基本目的不是最快到达的就是最好的，而是使时间满意度最大化，人员伤亡和非法现场行为最小化。同时，最终现场处置效果不仅与各种处置任务的时间满意度有关，而且还受队伍对处置任务胜任能力的影响。时间满意度可以反映完成任务的可能性，而能力会影响任务的处理效率。（2）约束条件在应急处置队伍指派模型中，由于讨论的情形是可供指派的应急队伍数量能够满足现场各类处置任务的需求，所以该模型至少有三个约束条件。第一个约束条件表示一支应急队伍只处理一项任务；第二个约束条件表示应急队伍的总数量能够满足全部处置任务所需的应急队伍数量；第三个约束条件表示0-1型整数规划约束，即是否指派队伍执行负责执行某项任务。（3）模型建立根据模型构建思路，建立X大型活动应急处置队伍指派模型I为：(4-15)(4-16)(4-17)(4-18)(4-19)目标函数(4-15)表示应急队伍对任务对处置能力最佳，即指派与任务处置需求匹配度最高的应急队伍；目标函数(4-16)表示应急队伍到达现场并迅速开展应急处置工作所获得的时间满意度最大，即指派最为临近的对应急队伍开展应急处置；约束条件(4-17)表示一支应急队伍只处理一项任务；约束条件(4-18)表示应急队伍的总数量能够满足全部处置任务所需的应急队伍数量；约束条件(4-19)表示0-1型整数规划约束，即是否指派中的第支队伍执行负责执行任务。（4）模型转换由于目标函数和目标函数有不同的量级、量纲，故对这两个目标函数进行规范化处理。而两个目标函数（和）中的两个关键参数：任务胜任能力系数、时间满意度系数、都是效益型指标，因此，规范化处理目标函数系数可用以下公式计算：(4-20)(4-21)从第二章关于多目标优化理论的阐述中可知，利用线性加权法将多个目标赋予相应的权重，目标函数系数化之后，可将多目标模型转换为单目标模型并求解，如公式(4-22)所示。(4-22)两个模型的约束条件均保持不变，用数学符号和表示应急队伍对处置任务的胜任能力的权重，表示时间满意度的权重，且，，。公式(4-22)是一个最优指派问题，本文使用Python线性规划工具包等工具均可用来对模型进行求解。4.5本章小结本章研究了X大型活动应急处置的指派决策模型，将处置成功概率和处置时间联系起来，并通过数学符号量化应急处置时间满意度的大小，从而更加直观地体现了应急处置指派决策的成效。即应急处置的关键词是“应急”，而后才是“处置”，最大化时间满意度并不是简单地要求时间最短，还应当适度考虑应急处置的效果，从应急指派理论角度出发，模型考虑了队伍胜任能力和处置时间满意度，与前人工作相比，综合考虑了两种情况下的权重建立的X大型活动的多目标优化指派模型，更贴近警务实战应用。5X大型活动应急处置指派方案5.1X大型活动应急处置指派概况根据大型活动管控相关预案的要求，为了评估公安部门对X大型活动应急处置能力，在X大型活动正式举办前，主管部门对X大型活动突发事件应急处置进行演练，演练方案以指挥部某活动实际案例的处置总结报告为模拟对象，进行实战模拟：在X大型活动进行期间，临时搭建的看台突然倒塌，现场群众受到挤压受伤。安保人员以及执勤民警迅速投入维持秩序并疏散人群，但未能完全控制，局势逐渐失控。X大型活动应急指挥部收到报告后立即启动应急处置预案，从邻近应急执勤点紧急指派应急队伍前往事故发生地开展应急处置任务。5.2X大型活动应急处置关键问题X大型活动应急指挥部通过调取现场视频监控画面、与现场民警的沟通后，经专家评估认为，应急处置任务中有3类需要完成的紧急处置工作，分别为现场被困人员搜救任务（），现场受伤群众医疗救治任务（），以及现场人群疏散（），三类任务刻画如表5-1所示。表STYLEREF1\s5-SEQ表\*ARABIC\s11X大型活动应急处置任务表任务编号任务内容搜救现场被困人员现场受伤群众医疗救治现场人群疏散资料来源：根据相关资料，由作者绘制得出应急管理专家评估3类应急处置任务所需要的应急处置能力如表5-2所示。表STYLEREF1\s5-SEQ表\*ARABIC\s12X大型活动应急处置任务考虑的队伍特征评价表评价指标指标说明医疗救治能力紧急救援能力信息沟通与情报研判能力协同与指挥能力紧急疏散能力危险物品处置能力身体抗压能力资料来源：根据相关资料，由作者绘制得出5.2.1X大型活动应急处置任务胜任能力需求指挥部根据现场实际情况，指定临近15支应急队伍参与应急值班，于临近执勤点待命，这15支应急队伍的集中点如表5-3所示。表STYLEREF1\s5-SEQ表\*ARABIC\s13X大型活动应急队伍胜任能力评价表执勤点应急队伍名称南宁市蟠龙派出所南宁市蟠龙派出所南宁市消防支队良庆大队广西国际壮锦医院广西消防救援总队广西消防救援总队南宁市良庆消防大队良庆中队南宁市良庆消防大队良庆中队南宁市良庆区人民医院南宁市良庆区人民医院南宁市广西玉洞医院南宁市金象派出所表5-3（续）执勤点应急队伍名称南宁市公安局良庆分局南宁市公安局良庆分局南宁市大沙田派出所南宁市公安局青秀分局南宁市公安局青秀分局南宁市河堤派出所南宁市青秀消防大队凤岭中队南宁市柳沙消防中队南宁市广西江滨医院资料来源：根据相关资料，由作者绘制得出经文献调研，参考郜杨、邵峰[50,51]等学者对应急处置能力的评价，表5-4给出了专家评估后的应急队伍任务胜任能力评价。表STYLEREF1\s5-SEQ表\*ARABIC\s14X大型活动应急队伍胜任能力评价表序号应急队伍名称1南宁市蟠龙派出所00424142南宁市消防支队良庆大队02231343广西国际壮锦医院31000024广西消防救援总队05222555南宁市良庆消防大队良庆中队02213436南宁市良庆区人民医院40000017南宁市广西玉洞医院20000018南宁市金象派出所03335159南宁市公安局良庆分局024542310南宁市大沙头派出所211241211南宁市公安局青秀分局034533312南宁市河堤派出所4122521表STYLEREF1\s5-4（续）序号应急队伍名称13南宁市青秀消防大队凤岭中队031013314南宁市柳沙消防中队031113215南宁市广西江滨医院5201001资料来源：根据相关资料，由作者绘制得出5.2.2X大型活动应急处置时间满意度需求各类处置任务考虑队伍的特征评价指标分别如表5-5。表STYLEREF1\s5-SEQ表\*ARABIC\s15X大型活动应急处置任务考虑的评价指标及指标权重表-0.50.3-0.2-0.2资料来源：根据相关资料，由作者绘制得出假设有一半的概率所有的应急任务能够处置成功，即为（单位：分钟）时，获得现场对应急队伍的需求数量（单位：支）如表5-6所示。表STYLEREF1\s5-SEQ表\*ARABIC\s16X大型活动应急事件所需的应急处置时间和应急队伍数量表204306305资料来源：根据相关资料，由作者绘制得出5.3X大型活动应急处置指派方案通过地图导航系统提供的路径规划功能，估算得到临近执勤点到应急处置点的距离和时间如图5-5所示。图STYLEREF1\s5-SEQ图\*ARABIC\s11X大型活动应急队伍前往现场的路线示意图资料来源：根据附注B，由作者绘制得出因部分应急队伍的执勤点位置较近，将该执勤点做合并处理，合并后的应急执勤点到处置现场的距离和时间估算如表5-7所示。表STYLEREF1\s5-SEQ表\*ARABIC\s17X大型活动应急执勤点到处置现场的距离和时间估算结果序号执勤出发点应急处置点时间距离1南宁市蟠龙派出所广西体育中心7-10分钟2.7公里3广西消防救援总队广西体育中心8-10分钟3.8公里5南宁市良庆消防大队良庆中队广西体育中心14-17分钟6.1公里6南宁市良庆区人民医院广西体育中心16-20分钟8.9公里6南宁市公安局良庆分局广西体育中心12-15分钟6.5公里6南宁市公安局青秀分局广西体育中心13-17分钟6.9公里资料来源：根据附注B，由作者绘制得出本文使用Python编写程序来调用Python的PuLP线性规划库进行求解，求解过程如图5-6所示。图5-SEQ图\*ARABIC\s12X大型活动应急处置模型求解流程示意图资料来源：根据相关资料，由作者绘制得出考虑到应急事件发生后，第一时间维持现场秩序、进行人群疏导是首要任务，指挥部考虑应急处置时间的权重要高于队伍的胜任能力权重，因此，令队伍胜任能力权重，处置时间权重。通过计算机模拟求解模型II，得到应急队伍指派方案如表5-8所示。表STYLEREF1\s5-SEQ表\*ARABIC\s18X大型活动基于应急处置时间满意度的应急队伍指派方案序号队伍名称综合决策方案指派结果（Z）考虑队伍胜任能力指派结果（目标）考虑时间满意度指派结果（目标）1南宁市蟠龙派出所112南宁市消防支队良庆大队1113广西国际壮锦医院2214广西消防救援总队1125南宁市良庆消防大队良庆中队6南宁市良庆区人民医院227南宁市广西玉洞医院8南宁市金象派出所339南宁市公安局良庆分局33210南宁市大沙头派出所22211南宁市公安局青秀分局33212南宁市河堤派出所22213南宁市青秀消防大队凤岭中队1314南宁市柳沙消防中队315南宁市广西江滨医院223资料来源：根据附注A计算结果，由作者绘制得出从给出应用模型中，通过计算机仿真获得的多目标指派方案（Z）与仅考虑队伍胜任能力最佳（目标）或应急处置时间满意度方案（目标）的比对结果如表5-9所示。表STYLEREF1\s5-SEQ表\*ARABIC\s19X大型活动考虑不同决策目标的应急处置指派评价得分表方案编号处置目标队伍胜任能力时间满意度综合评价16.858.0914.9427.157.5314.6933.118.4411.55资料来源：根据附注A计算结果，由作者绘制得出从上表可得出，如果考虑时间满意度，则选择方案3，综合评价得分11.55分；如果选择队伍胜任能力，则应当选择方案2，综合评价得分为14.69分；如果在时间满意度和队伍胜任能力中间取最优方案，则应当选择方案1，综合评价得分14.94分。X大型活动应急处置指派仿真结果如图5-3所示。图5-SEQ图\*ARABIC\s13X大型活动应急队伍指派仿真示意图资料来源：根据相关资料，由作者绘制得出5.4本章小结本章以X大型活动作为实际研究对象，在该实例中，考虑队伍胜任能力和应急队伍到达时间，构建应急队伍指派模型中，在多目标模型决策方案下科学地安排应急队伍指派工作。通过综合考虑多支专业应急队伍对不同类型处置任务的胜任能力、各类任务处置时间紧迫程度、到达处置点的时间等不确定因素，更加贴近大型活动应急处置的实际情况，适用于指导大型活动应急队伍的指派工作。

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