学术讨论20090604

HUST基于复杂任务协作规划的应急决策研究工作汇报唐攀二○○九年六月HUST2问题提出应急决策的核心的问题是突发事件出现征兆或已经发生后,快速搜集事件相关信息,识别应急处置目标,拟定可行应对方案,组织实施，在实施应对方案的过程中，根据应急态势进行动态调整,直至应急处置问题彻底解决的动态过程。开展基于复杂任务规划的应急决策方法的研究的目的是在分析应急决策过程特点的基础上，揭示应急决策问题的内涵，为应急决策者有效开展应急决策工作提供决策支持手段。HUST3问题提出突发事件应急态势的快速变化和多部门应急响应的环境决定了应急决策问题的复杂性。一般应急决策过程包括根据应急态势通过规划推理形成应急任务视图，构建应急决策方案。同时，基于应急资源的状态建立应急任务视图到应急资源的映射关系。HUST4问题提出应急决策过程中所涉及的核心决策问题包括：（1）应急任务规划问题是根据应急态势的变化基于应急领域知识规划推理应急行动方案，构建应急任务视图；（2）基于应急视图中应急任务的复杂关系，建立应急任务视图与应急队伍的关系，实现应急任务分配过程；应急态势应急任务规划应急资源模型应急任务视图应急任务分配5报告提纲1应急决策问题的特点3应急系统任务规划应急系统任务分配问题42一个应急决策过程实例6应急决策问题的特点（1）应急决策问题的复杂性非常规突发事件应急决策问题涉及的对象众多，需要收集和处理分布在不同地理位置的多个不同单位的信息。其应急响应需要政府、社会等多方参与，各单位需要相互协作、合理调度现有资源，共同制定和实施突发事件应对方案。各因素相互关联和耦合决定了应急决策问题的复杂性。应急决策问题的复杂性导致应急决策问题的建模和求解困难。7应急决策问题的特点（2）应急决策组织的层次性突发事件应急决策问题包括战略层、操作层和战术层等三个层次的决策问题。战略层应急决策是根据应急态势评估识别应急目标，确定应急处置战略，在抽象层次上制定应急计划；操作层应急决策是根据应急目标、战略和抽象的应急计划，通过任务规划和资源调度制定具体的应对方案；战术层应急决策是在收集应急现场的相关信息的基础上，处理应对方案执行过程中出现的问题。三个层次的应急决策问题互为补充，相互衔接，根据不同的信息在不同的层次上支持应急处置工作的开展。应急决策是应急组织为实现对突发事件的干预和控制而实施的决策活动。根据应急组织的层次性特点，应急决策过程是有限集中控制下的分布式决策，具有明显的层次性特征。8应急决策问题的特点（3）基于预案的决策是开展应急决策的主要方式应急预案是突发事件发生前集中专家的智慧，根据对突发事件的预想，科学制定的在特定应急态势下的应急成员行动方案，具有较强的指导性和科学性。应急预案是一系列计划片段的集合，规定了突发事件应急态势在不同条件下应采取的应急行动。由于应急决策是在时间紧迫的条件下开展，根据应急决策过程的特点，应急决策工作一般是根据应急预案进行的。9应急决策问题的特点（4）应急决策问题具有强烈的时效性特征非常规突发事件是突然发生和难以预料的，未及时和有效地对非常规突发事件实施干预和抑止会造成严重甚至灾难性后果。应急决策活动具有强烈时效性特征，应急决策工作的开展和应对方案的执行必须在有限时间内完成。10报告提纲1应急决策问题的特点3应急系统任务规划应急系统任务分配问题42一个应急决策过程实例11一个应急决策过程实例12一个应急决策过程实例以下通过某水电站防洪应急管理的实例反应应急决策问题的以上特点，并为一下研究内容提供背景知识。应急情景：某河流上建有水电站，某时刻发生超标准洪水，经过巡查发生堤坝和水工建筑物发生险情，处置崩塌险情需要筹集防汛抢险物料石块、铁丝和编制袋。在运输物料抢险的过程中发现道路被洪水损毁，需要开展道路抢修。13一个应急决策过程实例在这个复杂的应急情景中包括的任务包括：1）巡查任务：假设需要巡查的水工建筑物、堤坝分为10段，发生超标准洪水后需要开展巡查工作；2）堤坝崩塌抢险任务：防汛抢险过程中各堤坝发生的险情包括：崩塌、管涌等险情，需要在时限条件下开展抢险工作，完成险情处置，防止灾情扩大。堤坝等险情抢险任务是一个复杂任务，该任务执行的能力无法描述，需要对任务进行分解成应急队伍能够执行的简单任务，才能实现应急任务分配，实现应急队伍调度。14一个应急决策过程实例在这个复杂的应急情景中包括的任务包括：3）物料筹集任务：物料筹集任务为堤坝抢险任务提供防汛抢险物料，一般防汛抢险过程中所需要的物料包括石头、编织袋、铁丝等。一般汛期抢险的过程中需要的物资的量特别大，需要对物资筹集任务进行分解，从各个物料储备点供应物资；4）道路抢修任务：防汛抢险一般发生在阴雨天，道路交通状况的好坏直接决定了，应急物资的送达情况和抢险的成功。物料筹集任务与道路抢修任务之间存在复杂关系。15一个应急决策过程实例在这个复杂的应急情景中包括的任务包括：5）应急疏散任务：汛期险情发生后，需要迅速将险情影响区域内人员疏散至安全是安置点。应急任务包括：T1准备安置点T2组织安排受灾人员T3实施应急疏散;T4准备临时避难所T5派遣先遣疏散队T6预备疏散T7派遣主力疏散队T2组织安排受灾人员T3实施应急疏散;16一个应急决策过程实例该应急情景中涉及的多项应急任务之间具有以下特点：1）以上巡查任务、堤坝险情抢护任务、物料筹集任务和道路抢修任务等不同任务之间存在复杂因果关系，一项任务的执行触发另一项任务的执行。2）应急任务之间的关系复杂，需要提供应急任务复杂关系的描述手段和推理规则；17一个应急决策过程实例该应急情景中涉及的多项应急任务之间具有以下特点：3）应急响应过程中涉及到应急任务包括复杂应急任务，无法为该任务制定具体的执行单元，需要进行分解为简单的任务；4）应急抢险过程中一项任务的完成需要调度来至不同单位和部门的多个应急队伍完成，在应急任务完成的过程中多个不同单位的应急队伍组成动态联盟，形成临时的指挥控制系统共同完成该应急任务。18报告提纲1应急决策问题的特点3应急系统任务规划应急系统任务分配问题42一个应急决策过程实例19应急系统任务规划应急决策的核心问题是合理和有效的制定应急行动方案。由于应急决策问题的复杂性，建立应急决策问题描述模型，并基于问题描述模型实现应急决策问题求解是开展应急决策的核心工作。任务规划利用任务模型描述应急决策问题，并利用任务规划算法实现应急决策问题求解，所以应急系统任务规划为开展应急决策工作提供了一种有效手段。20应急系统任务规划（1）应急决策过程中涉及到应急任务种类多，描述模型复杂，具有高度的复杂性，应急任务包括同构任务和异构任务。异构任务是任务属性及其描述模型不同的任务，同构任务是任务属性相同的任务。应急系统任务规划的特点21应急系统任务规划（2）根据应急决策过程的特点，从任务维度对复杂任务进行分解是构建应急决策方案的主要方法。任务分解首先需要将一个复杂的任务转化为简单任务，即原始任务，然后再将具体的原始子任务分配到具体的任务执行体。原始任务通常是指一个已确定了任务类型、任务集结地位置、任务数量、开始时间、截止时间、执行时间、资源特征、质量要求、难度标准等特征的任务。应急系统任务规划的特点22应急系统任务规划（3）应急决策过程中涉及的不同类型的任务之间复杂关系的推理。任务规划过程包括两个推理过程，即任务之间分解关系的推理过程和因果关系的推理过程。因果关系表示一个任务的完成可以完成另一项任务。分解关系关系刻画了任务之间的层次性。应急系统任务规划的特点23应急系统任务规划（1）异构任务因果关系推理根据任务执行的前提条件和效果，推理任务执行的前项任务和后项任务，可以选择任务执行的序列。（2）异构任务分解关系的推理HTN规划是异构任务分解的有效手段，根据任务分解方法将复杂任务进行分解，最终得到具有复杂关系的原子任务集合。基于逻辑规划的异构任务关系推理24应急系统任务规划同构任务是应急决策过程中任务属性相同的任务。应急决策过程中涉及大量的同构任务。数学规划是解决通过任务之间规划的一种有效手段。任务实例：对物资筹集任务进行分解是典型的同构任务分解。动员的物资储备点，各物资储备点供应一部分应急物资。不同的应急实体分配的应急任务的任务属性相同，成为同构的应急任务。基于数学规划的同构任务规划25应急系统任务规划介绍文章《基于复杂任务规划的应急决策问题求解模型》文章介绍26应急系统任务规划将基于任务模型的逻辑规划和数学规划相结合，在开源HTN规划器SHOP2的基础上，以应急抢险为业务背景，研究存在逻辑规划和数学规划条件下的应急领域复杂任务规划系统。下一步研究工作27报告提纲1应急决策问题的特点3应急系统任务规划应急系统任务分配问题42一个应急决策过程实例28应急系统任务分配具体内容见另一PPT。29谢谢！