应急物资航空运输相机决策与调度虚拟仿真实验

应急物资航空运输相机决策与调度虚拟仿真实验

应急物资航空运输相机决策与调度虚拟仿真 实验指导书 

实验简介 2020 年初爆发的新冠肺炎疫情,对世界各国的经济发展和广大民众的生命财产安全造成严重威胁。尤其是在疫情初期阶段,应急救援物资的高效调配成为抗疫减灾的关键成功因素之一。本实验着眼于重大突发事件发生时,如何判断物资需求、协调物资供给,并借助以直升机为主的航空器将应急物资高效运输到所需地点。 实验教学目标 本实验拟通过提供逼真的教学场景及互动体验,帮助学生理解实验流程和系统机理,从而达成让学生对重大突发公共卫生事件应急物资航空调运的认知学习目的。从而达到以下实验目的:(1)通过突发事件中物资类型和运输模块,帮助学生理解重大突发事件中物资的类别;分析不同类别的物资在后续的预测中的差异;训练学生提炼重大突发事件中物资调度中关键科学问题的能力。(2)通过应急物资的相机决策和调度模块,提升学生系统的掌握数据分析的能力;理解需求预测模型、决策树模型的基本原理;通过虚拟仿真技术,使学生体会不同协调方案在物资协调产生的影响;通过对决策树模型的分析,让学生理解不同物资协调方案的期望值含义,并利用所学知识进行物资协调方案的设计与选择,全面提高相机决策能力。(3)通过设置对事态发展进行风险评估,培养学生学习风险评估方法、理解物资分配和物资运输相关信息、掌握模型求解算法和规划方法以及培养学生处理复杂问题的高阶性系统思维。 实验课时 (1)实验所属课程课时: 《运筹学》64 课时,《系统工程导论》40 课时 (2)该实验所占课时:2 学时 实验原理       根据《运筹学》和《系统工程导论》课程作为工业工程专业核心课程,其教学任务在于培养学生应急管理决策及数据分析的能力。本实验项目作为支撑课程的核心实验,其讲授和考核的知识点及实验原理如下:      应急物资航空运输相机决策与调度仿真实验的理论基础是统计预测与调度优化理论。实验首先从应急事件中的真实数据着手,构建统计预测模型;在对模型预测性能进行分析比较的基础上,根据性能指标,选择有效的模型参数;然“应急物资协调决策”实验模块,根据现有物资数量和物资需求预测结果进行物资协调大、中、小批量的风险决策;最后进入“航空运输方案规划”实验模块,根据物资协调结果和其他相关数据进行航空运输模式(单批次、多批次)选择和具体运输方案的设计。在本实验项目中,主要是通过数据驱动的模型和优化算法,发现应急物资的决策与调度规律,培养学生数据分析的能力。      该实验的核心要素在于将物资需求预测的结果作为前提条件,在运输保障效果和运行成本为目标,由突发事件发展态势->应急物资需求->应急物资协调->运输模式分析->航空运输方案设计,构成一个应急物资航空运输相机决策与调度实验体系。该体系涵盖《运筹学》和《系统工程导论》课程“系统工程方法论”“系统建模”、“系统决策”、“运输规划”等内容,梳理出应急物资需求预测实验、应急物资协调决策实验、航空运输方案规划实验三个典型的探究性实验模块,从而使学生深刻理解系统工程思想,掌握时间序列分析方法、决策树方法和运输规划方法以及它们在应急管理决策中的应用。      本实验项目兼顾普适化和“两性一度”要求,在强调整体简明清晰的同时,设计了个别具有挑战度的环节。本实验项目涵盖了在系统工程思想指导下从问题分析、方案设计到推演评估的应急条件下管理问题决策全过程。本仿真实验中共涉及 5 个知识点: (1)系统工程方法论; (2)系统建模的原理和步骤; (3)预测模型的应用; (4)风险决策方法; (5)运输规划方法。