基于AHP层次分析法的冷库选址决策分析

王绍辉，刘丙午，李俊韬

(北京物资学院，北京101149)

冷库建设的第一步是冷库选址。新建一个冷库项目，在做可行性分析报告之前就要考虑到冷库选址。库址选择的合理与否，关系到工程的建设速度、基建投资和投产后的管理及经济效益。因此，选择库址要根据冷库的性质、规模、建设投资、发展规划等条件，结合拟选地点的具体情况，审慎从事，择优确定。

大多数的选址模型都是以一个指标最优为目标，在约束条件下求最优解，这样的模型是针对实际情况抽象出来的理想模型，对于实际选址问题并没有多少指导意义。通过以上模型求解出来的结果很可能不能实现。而对于冷库库址的选择，要先行确定冷库的区域位置，然后才能在这个区域中选择一个冷库的合适位置。区域位置是综合了技术和经济两方面的因素。如果冷库的区域位置选择失当，那么在其中建造的冷库建设得再好，制冷性能再好，冷库也发挥不出效益。

1 冷库选址方法的研究现状

目前，针对于仓库的选址的方法有许多，如模糊评价法、遗传算法和多种方法的综合利用以及针对特殊仓库的特殊用途而采用的选址方法。关联矩阵法在仓库选址中的应用，模拟退火方法在应急物流仓库中的应用，重心法在多个关联仓库选址中的应用较多。

方传伟，王孝义，陈杰(2004年)在考虑规模经济的因素下，基于遗传算法，将仓库选址决策中的总成本进行适当分解和表示，建立了一个离散仓库选址模型，并给出了算法的实现过程，同时进行了实例分析［1］。周大为，赵道致(2005年)针对某公司西南地区增设配送仓库的实际问题，应用关联矩阵法对仓库选址问题进行了评价与决策［2］。宋世强(2009年)利用多重心法对多个仓库进行选址。以各群落中的全部点到它们所在群落重心的距离之和最小为目标［3］。陈果，李夏苗(2008年)在考虑批量订货的因素下，利用分段线性函数表示供货成本，同时以供货成本、运输成本与固定成本之和最小为目标建立了一个多仓库选址模型，并采用遗传算法对该模型进行了求解［4］。万玉成，胡勇，徐启丰(2008年)利用模糊物元分析方法，对航材仓库选址进行了定量分析，通过确定各个备选方案的权重，对备选方案进行了排序［5］。赵振亚，贺国先(2010年)针对应急仓库选址问题，在合理假设的基础上，以配送过程中广义时间费用最小(上层目标)，同时保证满足需要的应急仓库数目最小(下层目标)为目标，建立了集合覆盖双层规划模型，并利用模拟退火算法对模型进行了求解［6］。

定量研究主要是通过回归分析的方法进行研究，但是在运用时间序列对经济活动进行分析时，要求相关经济数据尽量的平稳，否则会出现“伪回归”的现象。然而物流产业在我国是一种蓬勃发展的新兴产业，其发展态势并不是平稳的增长，因此采用回归分析还有待进一步完善。通过层次分析法的定性和定量相结合的优势，对影响冷库选址程度较大的因素赋予相对准确的考量，从而为冷库的选址谋划提供相对优势的方案，发挥层次分析法应有的方法优势。

2 冷库选址的具体条件分析

为了正确地选择地址，一般应考虑以下的具体条件［7］。

2.1 经济依据 首先要考虑当地在原料、材料、能源、用水和其他资源的供应方面，以及在生产协作、货运、销售市场等方面是否具备建库的有利条件。冷库应根据其使用性质、在产地、货源集中地区或主要消费区选址，力求符合商品的合理流向。在总体布局上，不应布置在城镇中心区及其饮水水源的上游，应尽量选在城镇附近。

2.2 地形地质 选址时应对库址的地形、地质、洪水位、低下水位等情况进行认真调查或必要的勘测分析。选址应本着节约用地、少占农田、不占良田的原则，尽可能地利用荒地、瘠地和坡地，不应片面强调库址的平坦。基地面积以能满足使用要求并适当考虑今后扩展余地的原则。

2.3 水源 冷库是用水较多的企业，水源是确定库址的重要条件之一。故库址附近必须保证有充裕的水源。水源一般取用江河水或深井水(应掌握其水量、水质情况)，如库址的水源充沛，冷却水可采用一次用水，但大多数情况下是使用循环用水。

2.4 区域环境 冷库库址周围应有良好的卫生环境，故选址时应考虑当地城市建设的远期发展规划，了解库址周围环境的卫生情况及今后污染的可能趋势。库址应远离产生有害气体、烟雾、放射物质、粉尘、臭气或对地下水有严重污染的厂矿企业。尽量选择在工业区的上风地带，并宜位于污水处理厂的上游。

2.5 交通条件 必须考虑选址附近具有便利的水陆交通运输条件，以利货源调入和调出。对于大中型冷库要求附近有船舶码头或有铁路通过，并且接轨方便或可与附近企业接轨，力求缩短铁路专用线的长度。选址时应向有关部门了解修建专用线的可能性，并取得可以接轨的证明。

2.6 基础设施建设 冷库供电属于第2类负荷，需要有一个可靠的、电压较稳定的电源。应力求缩短新建高压输电线路至电源接头点的距离。如果附近没有电源，一般应另选库址，不考虑自设发电设备供电(边远地区除外)。因此，选址时应对当地电源及其线路供电量作详细了解，并应与当地电业部门联系，取得供电证明。

此外，还要了解附近有无热电厂和其他热源可以利用;附近有无居民点，公用生活设施、中小学，工人上下班交通是否方便。

3 层次分析法在冷库选址中的应用

层次分析法(Analytic Hierarchy Process简称AHP)是将与决策总是有关的元素分解成目标、准则、方案等层次，在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法。利用较少的定量信息使决策的思维过程数学化，从而为多目标、多准则或无结构特性的复杂决策问题提供简便的决策方法。尤其适合于对决策结果难于直接准确计量的场合。

3.1 建立层次结构模型 可以根据多年从事冷库运营的决策者经验或者利用数据仓库和数据挖掘的方法找出影响冷库选址的因素。按照上面的参考资料可以考虑冷库选址的影响因素:经济依据、地形地质、水源、区域环境、电源、交通条件、基础设施建设等7大因素。

现在需要对7大影响因素的权重进行分析(划分权重)，确定优先级。传统的做法是对所有的指标因素按照主观想法对其按照重要性程度赋予一定的量化数值，量化级别由具体情况确定。在层次分析法中，利用成对相比法，即通过影响目标两因素之间的相对重要比率(可以通过专家经验或从历史数据中通过数据挖掘的方法求出)，然后将元素指标的重要程度的比较结果综合起来，得出元素的综合权重，给每一个元素标出重要性等级。

选用“X、Y、Z、H、I、G”分别代表“经济依据、地形地质、水源、区域环境、交通条件、基础设施建设”等6大因素。

3.2 构造成对比较矩阵 从层次结构模型的第2层开始，对于从属于(或影响)上一层每个因素的同一层诸因素，用成对比较法和1～9比较尺度构造成对比较阵，直到最下层。

按照重要度等级逐对比较第2层中的6个元素(表1)，构造他们的逐对比较矩阵。

表1 比较矩阵A

下一步将逐对比较矩阵A的转化成均一化矩阵B(表3)，其中由 A 矩阵各元素除以它的列和得到的(j=1，2，……n)。

3.3 计算权向量及归一化处理 对于每一个成对比较阵计算最大特征根及对应特征向量，利用一致性指标、随机一致性指标和一致性比率做一致性检验。若检验通过，特征向量(归一化后)即为权向量:若不通过，需重新构造成对比较阵。

下面计算出重要性向量(权重向量)、它是由B矩阵中的每一行均值得到。

表2 均一化矩阵后的逐对比较矩阵B

为了判断以上6个元素的逐对比较结果是否符合一致性，需要查平均随机一致性表(表3)，得出RI系数。

以下采用和积法求Wi:

计算一致性指数CI=(λmax-n)/(n-1)=0.045

表3 平均一致性

CR=CI/RI=0.036

再根据一致性辨别公式:CR=CI/RI＜0.1，作出判断［8］。

由以上数据得出CR=0.036＜0.1，符合一致性判断，所以认为该判断矩阵具有满意的一致性。然后，就经济依据、地形地质、水源、区域环境、交通运输、基础设施建设等6个因素分别展开层次化判别。

3.4 根据权向量求出理想度 有些情况无序继续分层，那么决策层可以直接将各个备选仓库地址就这6个指标评判出其综合得分，具体操作可以将各个仓库地址两两对比生成逐对比较矩阵，然后分别就这6个元素得出各个仓库地址的优先级排序，将优先级排序的结果量化，再分别乘以此元素在总目标中的权重系数，综合得到每个备选仓库地址的综合得分，决策者就可以选择得分高的备选仓库地址作为优先考虑的对象(图1)。

图1 影响冷库选址的6个因素的优先级权重

假设有甲、乙两地作为公司冷库的备选地址(这里为简化期间只假设甲乙两地)。

在进行仓库可选地址的比较、判断时，一般是依靠专家的经验。为了充分利用专家经验和避免人为的随机失误，可以用基于知识数据库的决策系统。首先利用现有的数据库工具建立数据仓库，并结合现有的数据库技术提供的ETL(数据抽取、转换、加载)工具，多维数据库引擎，OLAP(online analytical processing)查询工具以及数据挖掘工具(如Oracle的Darwin)。

有了以上的技术条件，决策层可以先利用当地的信息建立数据库，然后用OLAP(联机处理方法)通过代数运算将有关数据提取出来作为回答某些问题的答案。比如某时刻通过某个路口的车辆流量，或者直接可以作为AHP中的要素间两两对比的判据;再用数据挖掘技术发现数据的内在逻辑，比如影响某个仓库周围交通状况的主要因素;从而发现影响目标的潜在因素［9］。

假设通过专家对比或者其他决策系统得出了甲地和乙地就同一影响因素所占的比重为:如下表4所示:针对甲地:

甲地对「经济依据」的贡献度为0.543，而「经济依据」对总目标(即冷库的最优选址)的贡献度为0.292，所以甲地透过「经济依据」对总目标的贡献度为 :0.543×0.292=0.158 6。甲地对「地形地质」的贡献度为0.516，而「地形地质」对总目标的贡献度为0.036，所以甲地通过「事少」对总目标的贡献度为:0.516×0.036=0.018 7。依次类推分别算出甲地通过以上6种因素对总目标的贡献率，然后将算出的数据相加，最后可算出甲地所表现的理想度为:0.631 82，如表5所示。针对乙地:

表4 各影响因素的权重比例

表5 甲地影响因素的理想度

乙地对「经济依据」的贡献度为0.457，而「经济依据」对总目标(即冷库的最优选址)的贡献度为0.292，所以乙地透过「经济依据」对总目标的贡献度为 :0.457×0.292=0.133 5。乙地对「地形地质」的贡献度为0.484，而「地形地质」对总目标的贡献度为0.036，所以乙地通过「事少」对总目标的贡献度为:0.484×0.036=0.017 5。依次类推分别算出乙地通过以上6种因素对总目标的贡献率，然后将算出的数据相加，最后可算出乙地所表现的理想度为0.368 18(表6)。

表6 甲地影响因素的理想度

从上述的分析中得出:

甲地的理想度=0.631 820

乙地的理想度=0.368 180

综上所述，作为冷库的选址，甲地优于乙地。

4 总结

根据影响冷库选址的不同影响因素，利用AHP层次分析法先定性后定量的分析方法，针对具有不同特点的冷库备选地址，选择出最优的地址。但是该研究不足之处在于，影响因素的权重是针对于普通型冷库的要求而言的，冷库按照使用性质分类，分为生产性冷库、零售型冷库、中转型冷库、分配型冷库和综合型冷库等5大类。每种特定用途的冷库都有各自的特点，影响其因素的权重也会有所不同，因此，可以根据冷库的不同使用用途调整其影响因素的权重，从而得出较为准确的结果。

［1］方传伟，王孝义，陈杰.基于遗传算法的离散仓库选址研究［J］.深圳职业技术学院学报，2004(3):37-40.

［2］周大为，赵道致.关联矩阵法在企业配送仓库选址中的应用研究［J］.物流技术，2005(7):33-34.

［3］宋世强.多重心法下的多个仓库选址模型研究及应用［J］.科技和产业，2009(4):61-65

［4］陈果，李夏苗.考虑分段线性成本函数的多仓库选址模型及求解算法［J］.物流技术，2008(8):73-77.

［5］万玉成，胡勇，徐启丰.基于模糊物元分析的航材仓库选址决策［J］.价值工程，2008(11):76-80.

［6］赵振亚，贺国先.基于模拟退火算法的应急物流仓库选址优化［J］.大连交通大学学报，2010(3):14-18.

［7］邓汝春.冷链物流运营事务［M］.北京:中国物资出版社，2007:62-64.

［8］常建娥，蒋太立.层次分析法确定权重的研究［J］.武汉理工大学学报，2007，29(1):153.

［9］陈炜，奚立峰.层次分析法在物流企业仓库选址中的运用［J］.上海海运学院学报，2002，23(3):57.