面向應(yīng)急行動方案制定的分布式協(xié)作規(guī)劃方法.pdf

1、近年來，突發(fā)事件的發(fā)生呈上升趨勢，對我國經(jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定產(chǎn)生了較大沖擊，成為我國完善國民公共安全管理、實現(xiàn)社會和諧穩(wěn)步發(fā)展的瓶頸。應(yīng)急決策是應(yīng)對突發(fā)事件的核心手段，需要多個部門參與應(yīng)急響應(yīng)，協(xié)調(diào)彼此關(guān)系，協(xié)同制定處置突發(fā)事件應(yīng)急任務(wù)的行動方案，以期共同開展有效的應(yīng)急處置。傳統(tǒng)的分布式規(guī)劃方法構(gòu)建于多主體系統(tǒng)環(huán)境之下，主體首先通過判斷系統(tǒng)環(huán)境狀態(tài)，對需要執(zhí)行的動作進行推理與規(guī)劃，從而生成包含實現(xiàn)應(yīng)急任務(wù)的動作序列作為行動方案；其次通過交

2、互手段與其它主體進行方案整合，確保整體方案能夠執(zhí)行。此過程與應(yīng)急決策中多個參與部門感應(yīng)應(yīng)急態(tài)勢繼而協(xié)同制定應(yīng)急行動方案的過程具有相似性。分布式應(yīng)急行動方案制定是一個多部門參與的非線性規(guī)劃過程，往往需要考慮應(yīng)急資源的協(xié)同使用以及行動方案時間的管理等問題。然而，現(xiàn)有的分布式規(guī)劃方法并沒有考慮和處理這些要素，尚不能為這些問題的協(xié)調(diào)提供有效的決策支持。此外，傳統(tǒng)應(yīng)急方案制定的方法均屬于集中式規(guī)劃，其理論與方法在多部門分布式應(yīng)急方案協(xié)同制定的應(yīng)用

3、中受到限制。因此，迫切需要進一步研究新的分布式協(xié)作規(guī)劃方法，以解決多部門應(yīng)急行動方案制定過程中存在的難點和問題。
　　本文圍繞應(yīng)急響應(yīng)中多部門協(xié)同制定應(yīng)急行動方案決策過程涉及資源使用沖突以及任務(wù)時間限制等問題，以多主體協(xié)調(diào)和多主體規(guī)劃理論為基礎(chǔ)，研究面向應(yīng)急行動方案制定的分布式協(xié)作規(guī)劃方法。主要創(chuàng)新性研究成果如下：
　　（1）針對多部門應(yīng)急行動方案協(xié)同制定，結(jié)合其決策過程，對多主體系統(tǒng)環(huán)境下的分布式協(xié)作規(guī)劃問題進行科學(xué)界定，

4、同時對協(xié)作規(guī)劃的主體、協(xié)調(diào)機制進行分析，在此基礎(chǔ)上提出了基本的分布式協(xié)作規(guī)劃過程，并論述了協(xié)作規(guī)劃設(shè)計的相關(guān)基本原理和方法，為后續(xù)研究奠定理論基礎(chǔ)。
　　（2）在協(xié)作規(guī)劃過程中，協(xié)同使用應(yīng)急資源是不同部門間應(yīng)急行動方案制定的關(guān)鍵。為處理規(guī)劃過程實時產(chǎn)生的資源沖突，將規(guī)劃與協(xié)調(diào)過程相結(jié)合，提出了一種能夠處理應(yīng)急資源沖突的分布式協(xié)作規(guī)劃方法。首先，設(shè)計基于層次任務(wù)網(wǎng)絡(luò)（HTN）規(guī)劃過程的多主體分布式協(xié)作規(guī)劃框架，將規(guī)劃方案行動的生成過

5、程作為需要考慮的協(xié)作問題，并通過協(xié)作過程與規(guī)劃過程的嵌套，減少規(guī)劃無效方案，提高協(xié)作效率。其次，探究并設(shè)計處理重用性資源的協(xié)調(diào)機制，使用多種優(yōu)先級判斷規(guī)則消解資源使用沖突。進一步，在建立的協(xié)作框架和資源協(xié)調(diào)機制的基礎(chǔ)上，提出基于HTN的協(xié)作規(guī)劃算法。
　?。?）由于各應(yīng)急部門的行動方案必須滿足應(yīng)急任務(wù)執(zhí)行截止時間的約束，因此有必要研究考慮截止時間協(xié)同的分布式協(xié)作規(guī)劃方法。重點針對多部門合作應(yīng)對帶有截止時間限制應(yīng)急任務(wù)的復(fù)雜情景以及

6、多部門任務(wù)依賴關(guān)系處理、全局時間約束協(xié)調(diào)等關(guān)鍵問題，提出了一種結(jié)合行動生成與調(diào)度以及方案優(yōu)化的協(xié)作規(guī)劃方法。首先，研究并設(shè)計支持任務(wù)合作的本地啟發(fā)式搜索算法，其次使用基于行動優(yōu)先序關(guān)系的分布式方案調(diào)度方法，為行動分配執(zhí)行時間以獲取全局候選方案。在此基礎(chǔ)上，為避免不必要的全局重規(guī)劃，提出了多部門協(xié)調(diào)優(yōu)化策略，建立了一種基于全局信息判斷和重規(guī)劃的主體方案調(diào)整方法，實現(xiàn)對全局方案時間性能的逐步優(yōu)化。
　?。?）為解決多部門協(xié)作規(guī)劃的效率