基于ANP理论的应急物流风险评价模型

祝广志，卜 雷（同济大学 交通运输工程学院，上海 201804）

0 引言

近年来，地震、海啸、雪灾等各类非常规突发事件频发，造成了重大人员伤亡和财产损失。非常规突发事件的因素几乎全部是不同于常态的、超乎寻常的，是常规应急措施难以预防、控制及消除的，因此对应急管理提出了更高的要求。

应急物流是指在应对突发性事件中所采取的一种物流运作模式，具有时间紧、任务重、协调难、风险大等特点。这里的突发事件包括了自然灾害、事故灾害、公共卫生事件、社会安全事件及其它紧急事件。从近年来应对各种突发事件中的物流运作情况看，有效地实施应急物流运作过程中的风险管理已成为应急物流成功运作的关键之一[1]。

随着国内外对突发应急事件处置的逐渐重视，国内外在应急物流风险评价领域的研究成果也逐渐丰富。国外研究如Philip T.Evers（1999年）对突发物流（emergency transshipments）与订单分割（order splitting）对物流风险的影响进行了比较研究[2]。S．M．Hong-Minh等[3]（2000年）运用仿真的方法对供应链中的突发性物流风险进行了研究。LINET ZDAMAR等[4]（2004年）提出将一种计划模型加入因自然灾害引起的紧急物流决策系统。在国内，赵勇，封少娟等[5]提出了应急物流风险分析的框架模型，包括应急物流风险辨识、风险评估和风险等级划分三个过程。李志伟[6]从AHP法和BP神经网络技术纵向相结合的角度构建了应急物流风险评估与预测模型，确立改进的神经网络模型评价体系。付潮渊[7]从风险识别体系的建立、风险估算和风险对策等三个方面构建应急物流风险评估体系。王杨，杨佳[8]通过建立应急物流保障能力指标体系及ANP网络模型，并得出各影响指标因素的权重，并以此作为依据确定各指标对于整体能力的重要程度。赵玉忠，宋扬等[9]构建了应急物流方案的评价维度，并使用熵度量值对应急物流方案的总体风险程度进行分析。

然而，现有研究并没有系统地对应急物流风险评价的影响因素进行研究。同时，现有的应急物流风险的评价方法也没有建立相对完整的评价指标体系，也没有考虑各指标因素间的相互影响，对评价结果的准确性造成了很大的影响。本文在已有研究的基础上，通过对应急物流风险的主要影响因素进行归纳，建立基于网络分析法的评价模型来对应急物流系统风险进行评价，将各因素间的相互影响纳入考虑范畴，能更系统、更准确地分析出所有因素对风险的重要程度，有利于发现实际中的问题，促进应急物流风险评价体系的建设和改善。

1 ANP理论介绍

1.1 网络分析法简介。网络分析法（ANP）与层次分析法（AHP）的决策原理基本相同，不同的是前者建立的是网络结构模型，而后者建立的是层次结构模型。层次分析法是非常实用的多准则决策方法，可以将问题分为不同的层次结构依次分析，且只考虑上层元素对下层元素的支配作用，同一层次中的元素被认为是彼此独立的，并对不同的元素进行重要性的主观比较，又运用一致性检验来解决主观判断不一致的问题。层次分析法最大的缺点就是没有考虑元素之间可能出现的相互影响，事实上同一层次结构里面的元素很可能存在不同程度的影响和反馈作用，因此AHP法在处理复杂元素之间的影响时显然是不够准确的。为了解决AHP法的不足，匹兹堡大学的Thomas.L.Saaty教授在层次分析法的基础上于1996年提出了一种相似的用于评价带反馈的多属性网络的方法，称为网络分析法（Analytic Network Process，ANP）[10]。ANP法能够更准确地描述客观事物之间的联系，它是一种由AHP法延伸发展得到的适用范围更广、准确性和真实性更高的决策方法。传统的层析分析（AHP）法只是网络分析（ANP）法的一个特例。由于网络结构模型要远比层次结构模型复杂，因此在权重合成方面，网络分析（ANP）法应用到了更加复杂的数学知识，其中比较重要的概念是超矩阵的应用和分析。网络分析法中最重要的两个方面是网络模型的表示以及权重的合成。

1.2 ANP的结构原理。ANP的结构包括控制层与网络层这两个主要的部分。控制层一般分为总目标与决策准则两个层级，决策准则直接由总目标支配，它们之间是彼此独立不相关的，但有时控制层也可以没有决策准则，但至少有一个目标。对于网络层，由所有受控制层支配的元素组组成，而且里面的元素相互依存、相互影响，元素和层次之间内部并不是独立的，而是相互依存反馈的网络结构，一般在控制层中会有一个总目标G和P1,P2,…,Pm这m条准则，在网络层中会有Cl,C2,…,Cn这n个元素组，而且元素组与元素组之间会相互影响，元素组内部元素之间也会相互影响，图1所示的就是一个典型的网络结构。

图1 典型的ANP结构

一般使用ANP模型的基本步骤如下：（1）分析问题。将决策问题进行系统的分析、组合，形成元素和元素组，这是非常重要的一步，归类要正确，主要分析判断元素层次是否内部独立，是否存在依存和反馈，可用会议讨论、专家填表等形式和方法进行。（2）构造典型的ANP结构。首先是构造控制层次（Control Hierarchy），先确定决策目标，再确定决策准则，各个准则相对决策目标的权重用AHP法得到。（3）构造ANP超矩阵计算权重LANP赋权的核心工作，即解超矩阵。这是一种非常复杂的计算过程，手工运算几乎不可能，实际应用中一般都用计算机软件进行，如Super Decision软件。

2 基于ANP理论的应急物流系统风险评价模型构建

2.1 应急物流系统风险特征。应急物流风险是指应急物流运作过程中在规定的费用、进度和技术等约束条件下的实际结果与预期结果的偏离，包括所有风险事件及其相互关系，是风险性事件发生的概率及其后果的函数：R=f（ P,C ）。式中，R为风险，P为风险事件发生的概率，C为风险事件发生后的后果。应急物流中的风险具有以下特征：（1）关联性。应急物流中诸多风险本身及它们之间的相互关系可能模糊不清，并且可存在于整个应急活动中的各个环节、各个层面中。例如，由于气候风险的存在，可能导致运输、配送过程难以实施快速作业，进而引发进度风险。（2）动态性。应急物流中的风险不是一成不变的，它具有较强的动态性，主要体现在以下两个方面：一是随着时间的变化，应急物流中的风险会呈现各种不同的具体状态；二是在实施应急物流风险处理的过程中，利用资源、风险处理方法及风险构成因素的变化会相应地引起风险状态呈现阶段性的变化。（3）时效性。应急物流风险显现突然、节奏变化快，要求在应急物流风险管理中做到：风险辨识快速、风险评估准确、风险处理及时、风险监控实时。此外，应急物流风险的动态性特征也进一步决定了其时效性特征。（4）隐蔽性。由应急物流的本质特性决定，应急物流风险并非都十分明显，反而非常隐蔽、难于辨识，并且有些风险的寿命周期非常短，出现跳跃式发展，一旦为人们所注视，已难以对其进行有效控制。

2.2 ANP理论对应急物流系统风险评价的适用性分析。处理多指标综合评价问题，传统上最常用的方法是层次分析法（AHP）。但是层次分析法处理的是元素内部独立的递阶层次结构，任意一个元素隶属于一个层次；同一层次中任意两个元素之间不存在支配和从属的关系，且层次的内部独立；不相邻的两个层次的任意两个元素之间不存在支配关系。事实上，这个假设过于严格，实际中往往难以满足。在实际研究中，我们发现所选取的指标之间常常会存在一定的关联性，因此指标之间的关联性成为选择评价方法的一个重要原则。Thomas L.Saaty教授在层次分析法的基础上于1996年提出的网络分析法能更准确地描述客观事物之间的联系，比AHP法适用更广泛、更有效。

基于上文分析的应急物流中诸多风险本身及它们之间的相互关系可能模糊不清，并且可存在于整个应急活动中的各个环节、各个层面中，各个风险因素之间也存在着互相影响。ANP法除了考虑了不同的层次之间的从属和支配关系外，还考虑了同层元素之间的相互依存关系。在应急物流风险评价指标体系中，最突出的特点就是同级指标之间存在众多相互影响，如风险可存在于应急物流管理中心，也可存在于某单个配送、仓储或运输操作作业中，同时由于气候风险的存在，可能导致运输、配送过程难以实施快速作业，进而引发进度风险。因此，运用ANP法建立应急物流风险评价模型，能充分考虑各指标因素间的相互影响，利用超矩阵对各相互影响的因素进行综合分析得出其混合权重，所得到的评价结果也更符合实际。

2.3 应急物流风险评价指标辨识。影响应急物流运作的风险因素很多，各因素之间的关系错综复杂，且各风险因素所引起的后果严重程度也不同。风险辨识指对应急物流运作各个方面和各个关键性技术过程进行考察研究，从而辨识并记录所有风险，以及做出对其后果的定性估量的过程。它是进行风险分析前要首先进行的重要工作，其主要确定有哪些风险应当考虑，引起这些风险的主要因素是什么以及这些风险所引起的后果的严重程度如何。传统风险辨识的主要方法有结构分解法、故障树法、头脑风暴法、德尔菲法及幕景分析法等。在进行风险辨识时，风险辨识的参与者应尽可能的包括：应急物流管理队伍、风险管理小组及来自风险领域的专家。

应急物流中的风险很多，为了便于识别和控制，本文将应急物流中的风险分为四大类：技术风险、环境风险、管理风险及操作风险。在此主要从技术、环境、管理、操作四个方面对应急物流运作的风险因素进行辨识，得出各风险如表1所示。

表1 应急物流风险指标体系

2.4 基于ANP的应急物流风险评价模型构建。本文以应急物流风险评价作为总目标，通过对影响应急物流系统各影响因素的衡量，构建应急物流系统的风险评价模型。应急物流系统风险既是评价的目标，又是唯一的评价准则，G代表应急物流风险评价。网络层是由各类风险因素组成的。

基于前一节构建的应急物流风险评价指标体系，结合在1.1节介绍的基于网络分析理论的评价方法，构建应急物流风险评价ANP网络如图2所示。

建立应急物流ANP模型网络结构图后，要确定各风险的重要性程度，即风险因素排序。确定各风险的重要性，即确定权重，首先要做的是对指标的相对重要性进行比较，建立判断矩阵。本文建立的应急物流风险ANP模型中，控制层只有一个元素，也就是说所有的判断矩阵都是在一个总准则下，以各成分各元素为次准则进行比较的。

由于ANP的计算极为复杂，必须借助计算软件完成。上述模型的求解过程可以计算机上实现,可采用Thomas L.Saaty教授编制的Super Decision软件，完成从模型的构建到权重向量的最终获得的所有计算任务。

图2 基于ANP的应急物流风险评价模型网络结构

3 结论与展望

我国是一个自然灾害多发的国家，灾害的到来会给国家经济建设和社会发展带来许多不利影响，同时也给受灾民众生活带来痛苦。通过对应急物流风险评价方法的研究，可有效促进应急物流的顺利实现，从而有效减轻灾害程度、减少灾害影响范围、缩短灾害持续时间。随着我国社会经济的发展，抗灾救灾要求会越来越高，对应急物流的研究会越来越深入，应急物流的应用也会越来越广。

基于网络分析法理论的应急物流风险评价首先需要对各风险因素进行筛选、归类和分析，建立完备的评价指标体系，通过对专家咨询和问卷调查的形式确定各指标因素的重要度和相互影响关系及相对重要程度，利用超矩阵进行综合分析，从而得到应急物流风险体系中各指标的相对优先度和排序，并以此确立新的应急物流风险评价体系。但是不可否认，对于应急物流风险评价指标体系设立的合理性以及部分指标量化困难等方面，值得在未来研究中进一步探讨。能够客观地、大幅度地提高应急物流风险评估与预测系统的精度。

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

[2] Philip T Evers.Filling Customer Orders from Multiple Locations:A Comparison of Pooling Methods[J].Journal of Business Logistics,1999,20(1):121-140.

[3] S.M.Hong-Minh,S.M.Disney&M.M.Naim.The Dynamics of Emergency Transshipment Supply Chains[J].International Journal of Physical Distribution&Logistics Management,2000,30(9):788.

[4] LINET,EDIZ,BESTE.Emergency logistics planning in natural disasters[M].Annals of operations research,2004:217-245.

[5] 赵勇，封少娟，刘佳.应急物流风险分析研究[J].物流科技，2006,29(133):9-13.

[6] 李志伟.基于AHP法与BP神经网络的应急物流风险评估与预测模型[J].物流技术，2008(29):75-77.

[7] 付朝渊.应急物流风险评估体系构建研究[J].商业现代化，2011(16):38-39.

[8] 王杨，杨佳.突发事件应急物流保障能力评价研究[J].物流工程与管理，2011,33(10):105-108.

[9] 赵玉忠，宋扬，陈业华,等.应急物流方案风险评价研究[J].物流技术，2012,31(11):248-250.

[10] Saaty,Thomas L.Decision making with dependence and feedback:The analytic network process:the organization and prioritization of complexity[M].RWS Publications,1996.