变化条件下应急物资物流方案的动态可拓决策

周凌云，喻小贤，罗建锋

(淮阴工学院交通工程学院，江苏 淮安 223003)

0 引言

近年来，自然灾害、公共卫生事故灾害、公共安全事件等突发性事件不断增多，导致地震、水灾、飓风、核泄漏、突发性传染疾病等恶性事件不断出现。如何严密防范和有效应对各类突发事件，使损失降到最低，已成为世界各国密切关注的现实社会问题。突发事件带来了对不同类型物资的需求，也更加凸显应急物流的战略意义。应急物流是针对突发事件对各种类型的生活、救灾、生产等物资需求进行紧急保障的一种特殊物流活动，为了满足突发的物流需求，非正常性地组织物品从供应地到接受地的实体流动过程。应急物流体系涉及政府、行业组织、物流企业等不同层次的机构，也涉及采购、仓储、运输、配送等不同功能的环节，还涉及信息、法规、人才、理论等不同的组成要素。其与普通物流一样，由流体、载体、流向、流量、流程、流速等要素构成，具有空间效用、时间效用和形质效用，而应急物流方案是保障应急物流效用实现的重要平台。加强应急物流组织与管理，科学地对应急物流方案进行选择与决策，是防范和应对突发事件的重要保障和有力支撑。然而，应急物资需求的数量、实效等特性不一，对应急物流方案的要求也不尽相同，并且突发事件现场随时会出现新的情况，从而对物流方案产生新的要求。因此，如何在综合考虑安全、经济、便利、速度等技术经济参数特征的条件下，在应急物资供给点与应急物资需求地之间选择合理的物流通道方案，是一个现实的动态性多目标决策问题。可拓决策以可拓集合为数学工具，将物元分析与可拓集合相结合，用关联函数分析决策各子系统间的相容性，从而寻求满意方案，是解决此类多目标决策问题的有力工具和决策方法。本文根据应急物流方案选择影响因素，进行可拓决策理论分析，并引入变权因子，建立应急物流方案的动态可拓决策模型，进行最优物流方案决策。

1 应急物资物流方案选择的影响因素分析

应急物流具有突发性、不确定性、非常规性、弱经济性等特点。应急物流与普通意义上的物流不同，普通物流既强调物流的效率，又强调物流的效益，而应急物流在许多情况下是通过物流效率的实现来完成其物流效益的实现。应急救援物资运输具有弱经济性，它的目标是在尽快、安全、可靠地将救援物资运输到目的地的前提下实现运输费用最小化，最大程度地实现物流的时间效益、空间效益和经济效应，因此应急物流通道选择属于同时追求货物运输时间最小化、物流安全性、物流可靠性与费用最小化的多目标规划问题，受多种因素的影响。

1.1 物资送达时间

对于任一物流类型来说，任何物资的物流都有时效性方面的要求，而对于应急物流来说，物资送达时间是物流通道决策的首要影响因素。应急物流运作方需要将应急物资尽快送达目的地，从而满足事发地应急物资需求和减少相关灾害损失等。

1.2 物流安全性

在不同的气候条件下，保证应急物流过程中物资安全是应急物流运作的基本要求，也是在拟定各备选物流通道方案时必须考虑的基本条件。气候条件状况会影响不同物流方式、物流通道的安全性，从而影响应急物流运作方对物流方案的选择。

1.3 物流可靠性

它是指应急物流方案选择过程中及时获得输送大规模应急物资所需物流供给能力的可靠性和按时按要求送达目的地的准时性。

1.4 物流费用

对于任一物流运作决策者来说，物流费用都是选择物流方案的关键因素之一。尽管应急物资流通具有弱经济性，但应急物流运作方仍然需要在保障应急物资需求及时供给的前提下尽可能降低应急物资流通费用的支出。

2 基于变权的应急物资物流通道方案可拓决策模型构建

2.1 问题的描述

设A为应急物资供给地，B为应急物资需求，它们之间有m个由运输方式组成的物流通道方案。这m个物流通道形式构成了备选方案b1，b2，…，bm，它们分别有n个评价因素(如物流时间、安全性、可靠性、便捷性、物流成本等)x1，x2，…，xn，其对应的因素权重分别为w1，w2，…，wn，权重值会受应急事件等级、物资需求强度、自然天气、物流市场供需等因素而变化。每一个应急物流通道方案bi(i=1，2，…，m)对应n个评价因素xj(j=1，2，…，n) 有一个指标特征值向量fij(i=1，2，…，m;j=1，2，…，n)，该指标特征值对于单个评价因素为“优”的隶属度为rij。现需要在综合考虑应急事件、应急物流供需地实际物流状况以及应急物流决策者主管偏好和要求的基础上对最优的物流通道方案进行决策。

2.2 建立可拓决策数学模型

利用可拓决策理论解决应急物流通道方案选择问题，需要在分析并确定应急物流通道选择影响因素的基础上，并由此给出诸因素的取值范围和具体取值，从而建立各应急物流通道方案的可拓决策数学模型:

其中，Ki为现实中应急物流通道方案i的可拓决策模型，bi为实际应急物流通道方案i，因素xj为影响因素，其对应急物流通道方案bi的评价值为fij。

2.3 计算影响因素的隶属度

2.3.1 确定各影响因素的值

当xi是定量影响因素时，直接根据历史统计数据和当前状况调查得出;如果是定性影响因素时，其隶属度需采用定性指标综合决策法评定，如根据专家等级评分法确定各因素的隶属度，具体方法是将因素指标分成7个等级(很差、差、较差、一般、较好、好、很好)，可按表1所赋值标准给出评定值。当因素指标隶属度的实际判断评语介于两个相邻等级之间时，可取其评定值之间的值。

表1 赋值标准表

2.3.2 计算影响因素的隶属度

采用指标综合决策法确定因素指标的隶属度，令:

其中，rij表示因素j对应于应急物流通道方案i的隶属度，正指标表示其值越大越好，负指标表示其值越小越好。

2.4 确定隶属度矩阵

分别确定应急物流通道方案定量影响因素和定性影响的隶属度后，就可得出各评价指标构成m×n维隶属度矩阵R:

2.5 确定影响因素的权重值

在应用可拓决策方法进行决策时，必须要确定各因素对备选方案的重要程度，即n个评价因素对应的因素权重值 w1，w2，…，wn。但是，由于应急物流通道方案的各影响因素指标随应急物资需求时空距离、应急物资特性、自然天气和决策者主观要求等因素影响而变化，因而具有动态性，故需引入变权因子 ε1，ε2，…，εn，来表征评判因素的动态特征，那么各因素带变权的权重集为:

其中εw为变权项，w为常权项，如果xj不随着时空和条件变化，那么εj取0。此时，带变权的权重已经不再是一般意义上的权重，而是表征应急事件发展的动态变化和决策者的选择偏好。

2.6 确定最优应急物流方案

备选的应急物流通道方案i的特征向量表示为:

设应急物流通道方案和理想物流通道方案的距离表示为:

其中:L1(bi，φ)表示应急物流通道方案i和正理想物流通道方案的正理想距离，L2(bi，φ)表示应急物流通道方案i和负理想物流通道方案的负理想距离，如果μi为所有备选物流通道方案对应的正理想特征向量的隶属度，vi为所有备选物流通道方案对应的负理想特征向量的隶属度，那么有:

备选应急物流通道方案对应于正理想方案i和负理想方案的正、负理想度分别表示为:

采用最小二乘法优选准则，计算评价向量M和N，即对所有备选应急物流通道方案，求式(10)和式(11)的广义距离平方和，即根据这一优选准则，可以建立应急物流通道优先决策的目标函数:

通过计算和推导，备选物流通道方案的正理想特征向量的隶属度为:

通过对所有备选物流通道方案的正理想特征向量的隶属度的计算处理，比较各隶属度大小，根据正隶属度极大原则确定应急物资供需地A和B之间现实中最优的物流通道方案的隶属度为:

如果备选物流通道方案k的正理想隶属最大，对于现实条件和决策的主管决策偏好和要求来说，物流通道方案k是应急物资供需地A和B之间最优的物流方案。

3 案例研究

一批应急物资从供给地A运往事件发生地B，它们之间有多种运输方式相连，因而有多种物流方案。根据对各物流通道技术经济特征分析，经初步的判断得到物流方案。根据应急物资物流方案选择的影响因素分析，确定各主要影响因素参数值，见表2。

表2 备选方案的指标值

根据定量与定性因素隶属度计算方法，得到评价方案各指标构成的隶属度矩阵R为:

运用层次分析法和专家判断，确定各影响因素的权重，进而引入变权因子得:

根据公式(8)得备选方案的正理想特征向量和负理想特征向量分别为:

在不考虑变权因子情况下，根据公式(6)得到方案i和正理想方案之间的正理想距离的平方值为:

根据公式(7)得到方案i和负理想方案之间的负理想距离的平方值为:

物流方案i的正理想特征向量的隶属度为:

同理可求得其他方案正理想特征向量的隶属度分别为:

4 结论

本文在描述应急物流方案选择问题基础上，分析了应急物流方案的主要影响因素。然后，根据应急物流的运作流程，应用“可拓学”的理论和方法，从物元的基本要素入手，寻找关键事物、关键特征和关键量值，将决策对象包含的静态和动态因素用变权这一概念进行描述，来构造应急物流供给地和需求地两物流节点间基于变权的可拓决策模型，动态地反映应急物流方案中影响因素的重要度。采用最小二乘法优选准则，计算备选方案的正隶属度来确定最优方案，并以案例论证了该模型的可操作性、科学性和应用性。该模型对提高决策者对应急物流方案设计与选择的科学性和合理性具有十分重要的意义，为应急物流业务运作与管理提供决策支持。

［1］王旭坪，傅克俊，胡祥培.应急物流系统及其快速反应机制研究［J］.中国软科学，2005(6):127－131.

［2］欧忠文，王会云，姜大立，等.应急物流［J］.重庆大学学报，2004，27(3):164－167.

［3］王宗喜.关于应急物流建设的若干问题［J］.中国流通经济，2009(3):20－22.

［4］朱佳俊，郑建国，覃朝勇.不完备信息下可拓群决策粗糙分类研究［J］.统计与决策，2010(1):49－50.

［5］王敏晰.基于供应链思想的应急物流体系的构建及管理［J］.铁路运输与经济，2010，31(12):61－65.

［6］周凌云，穆东.基于变权的物流通道方案模糊决策模型［J］.武汉理工大学学报:交通科学与工程版，2010，34(5):1061－1064.

［7］蔡文，杨春燕，林伟初.可拓工程方法［M］.北京:科学出版社，1997.

［8］李文华，施浩，何亚群.基于变权的航材调运模糊决策分析［J］.物流技术，2004(2):44－46.

［9］张毅，余梁蜀，马斌，等.可拓决策方法应用研究［J］.陕西工学院学报，2002，18(2):46－50.