应急物资混合储备决策研究

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确保充足的应急物资供应是有效应对各类突发事件的关键,许多国家的应急管理机构都有可直接获取的实物储备,然而由于应急物资具有保质期及突发事件发生的不确定性等客观因素,单独的实物储备并不适合应对突发事件,实践中储备过多导致的物资过期或储备不足导致的物资短缺成为各国政府面临的巨大挑战。虽然构建应急物资多种储备方式相结合的储备体系已经成为学术界、业界和政府主管部门共识,但现有研究仍然主要围绕应急物资的实物储备展开,忽略了对多种储备方式相结合的混合储备决策问题的研究。因此,研究应急物资的混合储备决策具有重要的理论意义和实践价值。本文针对多种情景下的应急物资混合储备决策展开研究,首先考虑到目前对混合储备决策的研究主要集中在单产品实物和生产能力,而实际应急管理工作中往往会牵涉到多种物资联合储备,研究了“应急物资实物和生产能力混合储备决策”;然后基于当前我国应急物资储备以实物和资金两种储备方式为主的现实背景,研究了“应急物资实物和资金混合储备决策”;接下来为解决三种储备方式各自的弊端,研究了“应急物资实物、生产能力和资金混合储备决策”;最后考虑到社会捐赠作为应急物资的重要供应来源,研究了“考虑社会捐赠的应急物资混合储备决策”,进而为各级政府科学确定应急物资混合储备方案提供理论支撑和决策工具。具体而言,本文的主要研究内容和成果如下:(1)首先,本文考虑多种应急物资联合储备的情景,构建了实物和生产能力混合储备模型,得出每种物资的最优储备策略及其解析解。进一步,考虑到实践中实物储备往往会受到预算约束的限制,构建了实物储备具有预算约束的混合储备模型,得到多种物资的策略组合,并运用二分法思想提出了该模型的求解算法。通过比较实物储备有无预算约束情形下最优储备策略发现,一旦实物储备预算超过了某一阈值后将不再发挥作用,此时最优解与实物储备无预算约束情形相同。研究还发现,实物储备预算约束的存在会抑制成本参数对于最优实物储备水平的影响,放大了对最优储备能力生产速率的影响,但同时也放大了对预期长期平均成本的影响,适当增加实物储备预算有利于提高应急储备效率。(2)然后,本文基于我国应急储备管理现实,以实物和资金储备为研究对象,主要围绕以下问题展开研究:1)突发事件发生前最优实物和资金混合储备策略是什么?2)在应急救援阶段如何部署实物储备和资金储备?3)如何在关键因素发生变化时合理调整混合储备策略?为此,本文构建了实物和资金混合储备模型及应急救援阶段的采购和部署模型,得出最优实物和资金混合储备策略及部署策略。通过敏感性分析发现,最优资金储备水平随需求量不确定性的增大而增大,但最优实物储备水平可能随需求量不确定性的增大而减小。还通过数值研究发现,当惩罚成本超过某一阈值时,持有资金储备比持有实物储备更具成本优势。此外,引入资金储备方式稳定且有效地降低了应急物资储备成本。(3)接下来,考虑到实践中仅依靠单一的储备方式或两两结合的储备方式难以有效满足政府的救灾需求,进一步研究了三种储备方式的混合储备决策,并以解析解形式给出了最优储备策略及其边界条件。针对不同种类应急物资特性,通过敏感性分析给出相应储备策略建议:对于食品、矿泉水等饮食保障物资,为应对应急采购价格上涨应适当增加生产能力储备;对于保质期较短、适用范围较窄的药品,应优先增加资金储备;对于口罩、防护服和帐篷等卫生及生活保障物资,实物储备重要程度要优于生产能力储备和资金储备。此外,数值研究还发现,只要政府持有应急物资储备,那么总储备水平就会随突发事件发生概率的增大而增大,但最优生产能力及资金储备水平可能随发生概率的增大而减小。(4)最后,进一步考虑到在实际救援过程中社会捐赠是应急物资的重要来源,构建了考虑社会捐赠的三种储备方式混合储备模型,并在模型中通过突发事件发生概率、物资需求分布和社会捐赠数量等刻画了不同种类的突发事件。经理论和数值研究发现,提升捐赠物资的处理能力和社会动员能力,不仅将提高应急响应的及时性,同时对降低应急储备成本至关重要,特别是在应对较高强度突发事件时更加明显。之后,考虑到捐赠物资数量具有较大不确定性,建立了考虑随机捐赠的应急物资混合储备模型,并给出了最优解的隐函数组。通过数值研究进一步发现,应急物资总储备水平随着捐赠数量不确定的增大而小幅增加,政府将主要通过增加资金储备来抵消捐赠数量不确定性的影响。本文的主要创新之处在于:(1)提出多种物资联合储备的实物和生产能力混合储备模型,弥补当前仅针对单产品混合储备研究的不足,并通过储备能力生产速率刻画生产能力储备,丰富了应急管理领域生产能力储备相关研究;(2)综合考虑应急物资储备、采购和部署阶段,提出实物和资金混合储备模型,以及应急救援阶段的采购和部署模型,克服了当前对资金储备缺乏科学估算基础的局限;(3)提出应急物资三种储备方式的混合储备模型,弥补当前研究仅定性化描述或只定量化研究一种或两种储备方式的不足,拓展了应急物资储备领域量化研究边界;(4)考虑社会捐赠物资和储备周期内面临多种可能突发事件,提出考虑社会捐赠的应急物资三种储备方式混合储备模型,弥补了当前对社会捐赠量化研究的不足,尤其是尚缺乏关于社会捐赠如何影响混合储备决策的研究。本文研究成果可为各级政府部门更好地做好应急物资储备管理,提供决策参考。
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