基于ｈｏｌｏｎ的應(yīng)急物流系統(tǒng)控制模型

黃運(yùn)夏　吳廣謀　李　驥

摘要：文章在介紹holon的基本特征、holonic系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征以及應(yīng)急物流基本概念的基礎(chǔ)上，根據(jù)應(yīng)急物流系統(tǒng)的特點(diǎn)和功能要求，對應(yīng)急物流系統(tǒng)的基本框架進(jìn)行分析，采用holon結(jié)構(gòu)，建立基于holon的應(yīng)急物流系統(tǒng)控制模型。

關(guān)鍵詞：應(yīng)急物流；系統(tǒng)；holon

中圖分類號: F252文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A

Abstract：This paper introduces the attributes and architecture of holon system, the concepts of emergency logistics, according to characteristics of emergency logistics systems, analyzes the architecture of emergency logistics, adopted holarchy and founded the emergency logistics system based on holon.

Key words：emergency logistics; system; holon

0引言

突發(fā)性公共事件對人類的生存與發(fā)展提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。應(yīng)急物資需求的巨大波動，交通設(shè)施的延遲使用或不可用，以及信息通道的不暢通或中斷等，可能導(dǎo)致應(yīng)急物流系統(tǒng)的效率低下或完全失效。因此，在應(yīng)急物流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，根據(jù)突發(fā)事件的地點(diǎn)、性質(zhì)、規(guī)模，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急物流系統(tǒng)的快速反應(yīng)機(jī)制，對應(yīng)急物流提高應(yīng)對突發(fā)事件的保障能力，有著重大意義。

應(yīng)急物流系統(tǒng)的復(fù)雜性源于其構(gòu)成的要素多且具有各不相同的獨(dú)特能力，并且這些要素間表現(xiàn)出非線性的、動態(tài)而密切的聯(lián)系[1]。基于holon的應(yīng)急物流系統(tǒng)設(shè)計(jì)是從系統(tǒng)的全局著眼，根據(jù)整體與部分以及部分與部分之間的關(guān)系，將復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)成由若干復(fù)雜程度相對較低的、自主運(yùn)作但具有“自相似”性的低層級系統(tǒng)構(gòu)成的協(xié)作系統(tǒng)，由此促使部分與系統(tǒng)之間以及部分與部分之間的關(guān)系得到快速的重構(gòu)。

1 holon系統(tǒng)簡介

Koestler(1967年)在他的題為《機(jī)器里的靈魂》一書中首次提出了新詞“holon”。holon是由希臘文holos(whole)加后綴-on組合而成， 可以解釋為“同時(shí)為一整體且為一整體的一部分”。holon的概念是用來描繪現(xiàn)實(shí)生活系統(tǒng)中的子-整體(sub-whole)這一混合性質(zhì)，指出了整體和部分在絕對意義下是不存在的。

Koestler提出的holon概念具有兩個基本特征。一是holon是自治的整體，能夠不經(jīng)上級授權(quán)與指導(dǎo)，自主響應(yīng)和應(yīng)對干擾，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和適應(yīng)性。二是holon是整體的有機(jī)組成部分，受一個或多個上層holon的控制，holon之間具有合作性，在上層holon的控制下，保證全局的最優(yōu)性。holon通過它們的功能或任務(wù)而定義其組織結(jié)構(gòu)，即holonic系統(tǒng)，見圖1。holon內(nèi)所屬組成部分(sub whole-parts)之間的結(jié)合與相互作用比與其它holon之間的結(jié)合相互作用更緊密。

holon理論最初應(yīng)用于社會、生物系統(tǒng)的有關(guān)研究領(lǐng)域。目前，holonic控制機(jī)制已經(jīng)廣泛應(yīng)用于IMS（智能制造系統(tǒng)）系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并開始應(yīng)用于物流系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。

2應(yīng)急物流與應(yīng)急物流系統(tǒng)

2.1應(yīng)急物流

應(yīng)急物流是指危機(jī)發(fā)生時(shí)對物資、人員、資金等需求進(jìn)行緊急保障的一種特殊物流活動[2]，其運(yùn)作流程如圖2所示。應(yīng)急物流是一般物流的一個特例，它具有突發(fā)性、不確定性、需求的緊迫性、多主體參與性、弱經(jīng)濟(jì)性、非常規(guī)性、社會公益性等特點(diǎn)[3-4]。

2.2應(yīng)急物流系統(tǒng)

物流系統(tǒng)是指在一定的時(shí)間和空間里，由所需位移的物資、包裝設(shè)備、裝卸搬運(yùn)機(jī)械、運(yùn)輸工具、倉儲設(shè)備、人員和通信聯(lián)系等若干相互制約的動態(tài)要素所構(gòu)成的具有特定功能的有機(jī)整體。應(yīng)急物流系統(tǒng)是指為了完成突發(fā)性的物流需求，由各個物流元素、物流環(huán)節(jié)和物流實(shí)體組成的相互聯(lián)系、相互協(xié)調(diào)、相互作用的有機(jī)整體。應(yīng)急物流系統(tǒng)應(yīng)具有“時(shí)間”要素特點(diǎn)，快速反應(yīng)能力，開放性和可擴(kuò)展性。應(yīng)急物流系統(tǒng)的構(gòu)建過程如圖3所示。

3 基于holon的應(yīng)急物流系統(tǒng)基本模型[5-7]

應(yīng)急物流是用于應(yīng)對突發(fā)事件的物流活動，“急”是其最大特點(diǎn)，因此應(yīng)急物流系統(tǒng)設(shè)計(jì)首先要考慮時(shí)間要素，要求應(yīng)急物流系統(tǒng)應(yīng)具有快速反應(yīng)能力和臨時(shí)性的特點(diǎn)。在holonic系統(tǒng)中，holon的相對自治和系統(tǒng)的協(xié)調(diào)機(jī)制保證了系統(tǒng)具有敏捷性和可重構(gòu)性，如圖4所示。

根據(jù)應(yīng)急物流系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，可認(rèn)為應(yīng)急物流系統(tǒng)由三個基本holon組成：應(yīng)急物流組織holon，應(yīng)急物流資源holon，應(yīng)急物流任務(wù)holon。另外還可以引入應(yīng)急物流決策輔助holon以協(xié)助和指導(dǎo)基本holon的運(yùn)作。

3.1應(yīng)急物流組織holon

應(yīng)急物流組織holon的主要功能是決定應(yīng)急物流組織體系的構(gòu)成，完成組織成員的評價(jià)與選擇決策，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急物流系統(tǒng)實(shí)體要素與功能要素的調(diào)整。應(yīng)急物流活動涉及各級政府、民政部門、衛(wèi)生部門、公安（消防）、交通部門甚至軍事單位等眾多部門，因而建立有效的協(xié)調(diào)機(jī)制是保障救災(zāi)工作高效進(jìn)行的必要條件。應(yīng)急物流組織holon實(shí)際對應(yīng)于應(yīng)急物流指揮中心，軍隊(duì)、警察和武警等專業(yè)救援隊(duì)伍，加盟物流中心等。

3.2應(yīng)急物流資源holon

應(yīng)急物流資源holon的主要功能是根據(jù)應(yīng)急物流的需求(預(yù)測)計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急資源的優(yōu)化整合。應(yīng)急物流資源holon包括為完成應(yīng)急物流任務(wù)而使用的設(shè)備、設(shè)施以及職能機(jī)構(gòu)，如圖5所示。應(yīng)急物流資源holon有以下幾類：

(1)倉儲類應(yīng)急物流資源holon：指用于應(yīng)急物流業(yè)務(wù)中必要的存儲、包裝、物料信息處理以及管理工作。這類holon對應(yīng)于實(shí)際應(yīng)急物流物資的庫存管理部門，可以被實(shí)例化為民政部救災(zāi)物資儲備庫、區(qū)域物資倉儲中心、企業(yè)庫存部門。

(2)基礎(chǔ)設(shè)施類應(yīng)急物流資源holon：指用于應(yīng)急活動中的運(yùn)輸設(shè)施?？梢员粚?shí)例化為鐵路、公路、機(jī)場以及管道運(yùn)輸?shù)然A(chǔ)設(shè)施。

(3)設(shè)備類應(yīng)急物流資源holon 用于應(yīng)急物流活動中物料的移動及其相關(guān)控制。這類holon 對應(yīng)于實(shí)際應(yīng)急物流活動中的運(yùn)輸職能部門，可以被實(shí)例化為運(yùn)輸中心、車隊(duì)或者獨(dú)立的水運(yùn)、航空、陸地運(yùn)輸工具，自動化裝卸等設(shè)備。

3.3應(yīng)急物流任務(wù)holon

應(yīng)急物流任務(wù)holon的主要功能是收集應(yīng)急物流系統(tǒng)的物流任務(wù)，確定任務(wù)的屬性(數(shù)量、質(zhì)量要求等)；定義任務(wù)的服務(wù)等級；結(jié)合應(yīng)急物流系統(tǒng)和應(yīng)急物流資源制定資源調(diào)度規(guī)劃，并負(fù)責(zé)監(jiān)控整個物流服務(wù)的執(zhí)行過程，是短期物流執(zhí)行調(diào)度器。通常的應(yīng)急物流任務(wù)是指將特定的應(yīng)急救援物品快速保質(zhì)地移送到特定的地點(diǎn)，如圖6所示。

3.4應(yīng)急物流決策輔助holon

應(yīng)急物流決策輔助holon的功能是提供外部專家知識，為整個應(yīng)急物流系統(tǒng)提供方法支持和決策建議，協(xié)助物流任務(wù)高效調(diào)度物流資源，保證高質(zhì)量低成本地完成物流任務(wù)。應(yīng)急物流決策輔助holon的建設(shè)主要靠一些軟科學(xué)方法，一般需要豐富的研究成果作為基礎(chǔ)。物流決策輔助holon提供的外部專家知識只是對基本holon 的建議，最終的決策依然取決于基本holon。

3.5應(yīng)急物流系統(tǒng)中holon的基本操作

基于holon的應(yīng)急物流系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是其快速重構(gòu)性，在各層次的holon中進(jìn)行操作，可以有效應(yīng)對環(huán)境變化和系統(tǒng)異常情況，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的快速動態(tài)重組。holon的基本操作有以下5種：

增加augment：增加原先沒有的holon，擴(kuò)大系統(tǒng)。隨著突發(fā)事件的進(jìn)展，增加應(yīng)急物流任務(wù)，相應(yīng)增加更多的單位及資源加入。

刪除exclude：去除某個holon。當(dāng)突發(fā)事件事態(tài)得到控制，應(yīng)急物流系統(tǒng)也逐漸由戰(zhàn)時(shí)狀態(tài)轉(zhuǎn)為平時(shí)狀態(tài)，這時(shí)物流任務(wù)減少，臨時(shí)構(gòu)建的一些組織也被解散，恢復(fù)日常運(yùn)作。

歸納inversion：從多個holon中歸納出共同的要素，然后將它們組織起來，形成一個新的holon。

分離split：把一個holon分解成兩個或多個。

替代substitute：用更新的 holon替代舊的holon。

對不同的子holon分別進(jìn)行5種操作，如圖7所示?？梢钥闯?，初始holon由H1、H2、H3、H4、H5等5個子holon組成，經(jīng)過5個基本操作后，被H1、H2、H5、H6、H7、H8、H9等7個子holon代替，其中H1、H2、H5內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化：H6是新增加到系統(tǒng)中去的holon；H3被去除；在某種設(shè)計(jì)規(guī)則下歸納出的共同因素H11和H21被組織起來，成為H7；H4被分離為H8和H9；H5被更新。當(dāng)然，這5種操作并非操作的全部，只是有效分類的第一步。

4結(jié)論

在holonic應(yīng)急物流系統(tǒng)的構(gòu)建中，要求各基本holon及其子holon具備三類管理機(jī)能：第一類是對holon內(nèi)部的管理，第二類是跨holon間的通信協(xié)調(diào)，第三類是holon對整個系統(tǒng)的管理。一般的子系統(tǒng)只具有第一類管理機(jī)制，而在具有第一類管理機(jī)能的同時(shí)還具有第二、第三類管理機(jī)能的holon，使得holonic應(yīng)急物流系統(tǒng)的管理不是由某種中央集權(quán)結(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)，而是把管理任務(wù)釋放于各holon，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在遞階控制與分形控制之間的轉(zhuǎn)換。

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