由于暴雨洪灾的恶劣环境,使得本科生无法现实做物资配送的实验。本项目依托江苏省一流本科建设专业进行研发,以突发暴雨洪灾为背景,分阶段展现人员转移安置、需求物资估计、储备库物资拣选、配送工具选择、配送路线设计及应急调整、配送物资交接等场景,突破现实“做不了”的实验。
(1)实验环境极端、危险性高。突发暴雨洪灾,狂风暴雨,洪水肆虐,环境极端,条件复杂,在现实实验中进行物资配送存在高风险性,可能对人身、车辆和货物等安全造成灾难。因此,很有必要进行虚拟仿真。
(2)实验操作不可逆、成本高。突发暴雨洪灾下的物资配送,对人员操作都是极大的挑战。每一次的现实实验并不能保证其成功,不能去假设,而且在操作过程中是不可逆的,消耗成本较高。因此,很有必要进行虚拟仿真。
基于此,本项目利用虚拟技术对暴雨洪灾背景下的应急物资配送进行仿真,将必备的应急物资配送相关理论知识和技能融入模拟的实训情景中,用以培养学生面对暴雨洪灾情形的应急物资配送作业处理和决策能力,保障暴雨洪灾情形下应急物资配送的有序开展。
(一)应急物资估计原理
这是本实验的首要原理。其核心思想是应急物资的需求分级与需求量测算,科学逻辑是基于受灾程度评估,确定应急物资需求等级,计算估计应急物资需求量。需求级别决定物资需求满足率,并最终决定物资需求数量。
依据《国家突发公共事件应急预案》,物资需求分为四级:特急需求级、紧急需求级、较紧急需求级、一般需求级。应急物资需求量=人均需求量×避难所人数×需求量调整系数。
(二)配送工具选择原理
这是本实验的基本原理。其核心思想是体现应急物资配送工具选择的安全性、合理性和经济性,科学逻辑是基于应急物资配送工具选择决定因素的分析,统筹确定配送工具的类型、载重量。配送工具选择的决定因素主要包括:
1.应急物资的种类
应急物资的形状、物理性能、化学性质、价值等均会影响配送工具选择,应根据应急物资的种类及特性选择适合的配送工具。
2.物资配送批量
运输批量大小影响配送工具选择,应根据批量大小选择匹配的配送工具。
3.需求缓急程度
需求缓急程度决定配送工具选择。紧急需求物资常选择较快的配送工具,如小货车直达或直升机配送;一般需求常选择货车配送或多种工具联合配送。
4.灭失与损坏
灭失与损坏是配送中的安全问题。应急配送须保障安全送达。如水位过高,不应选择货车配送,而应选择冲锋舟或直升机配送。
基于上述三个原理,实验系统设计涉及10个知识点:
1.暴雨预警信号等级;
2.应急物资定义;
3.应急物资需求量化标准;
4.应急物资需求估计;
5.配送工具选择的决定因素;
6.节约里程法原理;
7.实载率;
8.配送路线优化中的TSP问题;
9.单车非满载配送路线安排问题求解;
10.多车非满载配送路线安排问题求解。
本实验课程以“7·30徐州特大暴雨洪灾”中发生的城郊应急物资配送事件为背景,设计了“基本知识认知-应急需求认知-应急物资配备-配送方案设计-配送意外应对-配送物资交接”六个环节,构建了接近真实的配送路线虚拟实验环境和实验对象,达到以下目标:
(1)使学生深刻理解应急物资配送操作全过程的知识点
克服极端、高危环境下应急物资配送理论教学难以生动展现各个配送环节知识点的弊端,组织学生利用虚拟仿真实验,系统地学习和深刻地理解应急人员转移、物资需求估计、应急物资分拣、出库操作、运输工具选择、合理路线设计等知识点,满足实践性教学和学生专业素质提升的需要。
(2)使学生切实增强应急物资配送的实践创新能力
克服传统理论教学中不能动手操作,更不能自已设计方案、探索操作的弊端,组织学生根据突发暴雨洪灾情况下应急物资配送的真实参数,自主设计实验方案,自主控制实验条件和实验过程,使学生熟练掌握应急物资配送方案设计方法,切实提高实践创新能力。
(3)使学生有效提高处理应急物资配送的职业素质
克服传统课堂教学模式中教师主动灌输、学生被动接受且缺乏应急物资配送职业感悟的弊端,组织学生围绕教学目标,特别是应急物资配送过程中的意外事件应对,开展自主设计实验内容,大胆进行探索、互动、研讨式学习,激发对于复杂应急管理的学习兴趣,提升学生处理应急物资配送的职业素质。