本文是一篇供应链论文，本文以医院为研究对象考虑了灾害带来的设施失效问题，但此外，灾害带来的道路损坏也对灾后陆路运输主导的应急救援带来负面冲击，由此，后续将道路的失效考虑纳入研究范畴，并开拓其余运输方式如航运也是一个重要的研究方向；
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
地震、战争、台风、洪灾等具不可预估性、强毁灭性的突发性灾害在造成严重经济财产损失的同时也会导致大量人员伤亡。仅自然灾害，每年导致全球约6万人失去生命[1]。在人道主义救援中，救援物资高效及时的供应至关重要。但突发灾害的不可预见性给灾后救援物资的供应匹配带来挑战。
在众多救灾物资中，血液作为一种特殊且极为重要的医疗物资，在危重伤员的救治中扮演着重要角色。由此，无论是在实践，还是理论研究中，应急血液保障都受到了广泛关注[2]。但血液的特性使其显著不同于其它一般物资。具体来说，血液的供应完全依赖于献血者的捐献，难以在短时间内大规模生产，为应对突发灾害的发生，血液的灾前储备变得格外重要。同时，血液制品具有显著的易逝性(以红细胞为例，其生命周期只有短暂的3周)且需要严格且特殊的存储条件，限制了灾前储备量，使得灾后应急采集与运输工作必不可少。应急血液的保障离不开血液供应链的支持，由此，有必要依托于血液供应链，对灾难前后的血液供应进行统筹决策。
在现有考虑灾害的血液供应链研究中，部分学者聚焦灾前血液存储，以保障大规模突发事件下的应急血液供应；部分工作仅关注了灾后救援阶段的决策。由于此时灾害信息已知，面临的优化决策本质上为确定的单阶段问题。注意到防灾救灾协调统一的重要性，近年来，有学者采用两阶段的方法展开对灾害前后血液供应链网络的优化设计研究。其中，灾前部署需要考虑各种灾后的可能，而灾后决策需基于灾前决策，根据具体灾害情况做出有针对性的响应，其中关键是如何描述灾前决策所面临的未知灾害情况。
1.2 研究内容与研究方法
1.2.1 研究内容
本文以生命周期不同的两种主要血液制品即血浆和红细胞为研究对象，以不同视角，建立不同的应急血液供应链网络模型，并将模型运用于我国地震多发区，即龙门山地震带的灾害防治中。
首先，为快速恢复因灾受损的应急供应链的功能，以生命周期(21天)极短的红细胞为例，着眼于灾后应急响应阶段，将影响血液保障诸多实际灾害特征纳入考量的基础上，综合考虑了移动医院等设施的布局，以及外调血、伤员转移等新决策以快速恢复被破坏的供应链结构，构建全方位的应急保障血液供应链网络。
其次，为应对突发性灾害，以管理者提前准备预案以标准化防灾救灾管理的视角，对包括灾前血液储备与运输的防灾预案优化，和包括灾后临时献血点选址、血液转运等在内的两阶段应急血液供应链进行统筹决策，构建了基于最小最大后悔和期望指标的场景鲁棒模型，并根据决策者对经济性、鲁棒性的不同要求，为决策者提供防灾预案的优化设计与选择方案。
最后，在两阶段应急血液供应链网络中考虑关联性的设施失效，在灾前(第一)阶段考虑包括紧急需求和设施失效在内的复杂灾害场景的各种可能并进行血液储备与运输决策，第二阶段针对具体灾害情况进行血液运输及血液、伤员转运决策，通过拉格朗日对偶等数学理论及方法，证明了第二阶段模型的超模性，并利用分布式鲁棒的方法，给出了已知边际概率时最坏情况下的相关中断场景集合，来刻画灾害带来的关联性设施失效的问题，弥补现有应急血液供应链对该领域讨论的空缺。
第2章 相关理论基础研究综述
2.1 血液供应链研究概述
人类血液作为一种极具易腐性的重要医疗资源，其需求和供应都具有随机性。具体来讲，首先，血液主要来自献血者的捐赠，献血人数的不规律、献血者对献血地点和时间的选择以及病毒感染等因素均会造成血液制品的供应不可靠，除此之外，血液由多种成分构成，需求随机且结构复杂[12]，供需的不确定性增加了血液制品供应链网络优化决策的复杂性。因此，如何有效的进行血液供应，合理地规划血液供应链是一个需要高度重视的问题。
血液供应链管理的关键在于保障供应和减少浪费，进而提高供应链系统的绩效。为了更好实现血液的供需匹配，学者胡本勇等[12]针对血液需求的不确定性对供需平衡的不利影响，构建了最小化血液系统期望成本的血液供应链决策模型，减少血液短缺成本及过期损失，以更好实现血液制品的供需匹配，提高血液供应链系统绩效，促进医疗与健康系统服务质量的改进和提升。Dharmaraja等[13]基于印度当前的血液短缺情况，并提出了一个多目标的数学模型，来平衡血库中血液过剩和短缺现象。除了关注成本项，余娟等[14]将供应不匹配代价纳入考量范围，采用多目标规划方法，将最小化血液采集风险成本、系统运作成本、供给不匹配的惩罚成本作为目标，建立了随机需求的四种血型的区域供需网络均衡模型。
除了关注血液存储系统，诸多研究者同时考虑献血者、需求中心以及采血中心等，以供应链一体化的角度对血液供应进行网络建模。Cheraghi等[15]以最小化成本为目标，在需求不确定下构建带整数线性规划的，以临时血液设施、固定血液中心和医院为主要组成部分的血液供应链网络的混合模型，在多个规划周期内做出战略和战术决策。Arvan等[16]考虑了血液浪费、血液制品分解、需求点产品转运等复杂问题，构建由捐赠中心、血液实验室、血库和需求点组成的四层供应链网络，提出了一种混合整数线性规划方法来求解血液供应链设备的位置和分配问题。
2.2 灾难背景下血液供应链优化
随着输血医学的发展，输血已成为医疗救护中不可缺少的手段，许多国家在关注血液安全的同时，还考虑在紧急情况下如何保证安全血液的供应[22]。突发性灾害是指突然发生并造成巨大损失或人员伤亡的自然或人为事件，包括地震、洪水、龙卷风和战争等[23]，其在造成严重经济财产损失的同时，也会导致大量人员伤亡。为挽救生命，救援物资的供应至关重要。在众多救灾物资中，血液作为一种极为重要的资源，在危重伤员的救治中扮演着重要角色Osorio等 [3]。但严重的灾害会导致血液需求的突然增加，灾害背景下有效地管理血液供应链是灾后救援的主要挑战。
2.2.1 只考虑灾后救援
现有应急血液供应链研究中部分工作仅关注灾后救援，此时灾害信息已知，优化决策本质上为确定的单阶段问题。如为了在短时间内满足医院的血液需求，Sharma等[24]聚焦于灾害期间和灾害发生后临时血库的选址问题，做出最优的临时血液设施定位及分配决策，旨在以最短的时间为医院服务。在此基础上，秦晓燕等[25]针对血液的易腐性，考虑血液应急调度的特点，以实现血液应急保障系统响应时间和调度总成本最小化目标进行建模。同时考虑到灾害情况下用血品类的不同，王恪铭等[26]为了提高应急血液保障效率，考虑运输方式对血液质量的影响，建立了一种解决多灾点、多品种的应急血液调剂问题优化模型。Yaghoubi等[27]针对灾后随机需求性、血液易腐蚀性以及需求多样性，基于血产品分类和患者输血优先级的两大特征，在供应链网络成本和血小板新鲜度之间进行权衡，对多品类血小板衍生品供应链网络的有效设计和规划进行建模。
第3章 突发灾害下考虑移动医院的受损血液供应链网络重设计 ......................... 16
3.1 背景介绍与问题描述.................... 16
3.2 考虑移动医院的受损血液供应链网络重设计优化模型.................... 17
第4章 面向防灾预案的两阶段应急血液供应链鲁棒优化 ...................... 27
4.1 背景介绍与问题描述..................... 27
4.2 基于场景鲁棒的应急血液供应链网络模型构建................................ 27
第5章 考虑医院不确定关联中断下的应急血液供应链网络优化 ......................... 38
5.1 背景介绍与问题描述........................... 38
5.2 模型构建...................................... 39
第5章 考虑医院不确定关联中断下的应急血液供应链网络优化
5.1 背景介绍与问题描述
在血液应急供应链中，救援设施的中断发生的概率很小，但通常会导致严重后果[6]。例如，作为医疗物资储存点及应急血液供应链网络中的重要节点，灾害中医院的损坏会导致预先配置的血液库存丢失，导致供应链网络的功能障碍，从而阻碍救援工作的有序进行。因此，在应急血液供应链中考虑救援设施的中断风险是非常重要的。近年来，考虑灾害的血液供应链网络设计吸引了大量学者关注研究，但当前文献对设施中断的关注较少[8]。因此，如何针对不可预测的突发性灾害，设计可靠的血液供应链网络以克服相关的设施中断风险，是一个重要而有趣的问题。
因此，本章研究了灾害背景下考虑需求不确定性和医院中断不确定性下的血液供应链网络的可靠设计。并采取两阶段统筹规划综合的方式来考虑积极有效的决策：首先，灾前准备阶段考虑血液预库存和灾前血液供应相关决策；灾难发生后，医院可能会遭到破坏，由此造成的污染和冷藏条件的丧失将导致部分库存血液失效而无法使用，基于此，灾后响应阶段的决策包括血液采集、运输、转运和伤员转运的决策。值得注意的是，所有这些决定都直接受到医院损坏的影响。因此，本章首先建立了一个两阶段随机规划模型来综合确定两阶段决策。为了处理医院的不确定相关中断，采用分布式鲁棒的方法给出最严重中断下的封闭形式联合分布，关键是分析第二阶段成本最小化问题的超模性质，由此，获得可由现成求解器优化求解的易于处理的新公式。此外，为了对模型性质进行讨论，我们以中国龙门山断裂带为例进行了实际案例研究
