不确定条件下应急供应链可靠性评价模型

许振宇， 任世科， 郭雪松， 袁治平

(1.西安交通大学 管理学院,陕西 西安 710049； 2.西安交通大学 公共政策与管理学院,陕西 西安 710049)



不确定条件下应急供应链可靠性评价模型

许振宇1， 任世科1， 郭雪松2， 袁治平1

(1.西安交通大学 管理学院,陕西 西安 710049； 2.西安交通大学 公共政策与管理学院,陕西 西安 710049)

以应急供应链可靠性为评价对象，在对其影响因素进行分析的基础上，从保障机制、信息系统、网络结构、运作流程、资金保障五个方面构建了评价指标体系，考虑应急供应链可靠性评价信息受主客观因素影响难以精确测定，依据指标特点运用语言评价值，区间值，数值多种形式测定指标值，然后将语言评价值和数值转化为区间值，运用层次分析法、熵值法分别计算一、二级指标权重，再运用联系数对指标值和权重进行集结排序。最后设计算例验证了模型的有效性和适用性。

应急供应链；评价模型；层次分析法，熵值；可靠性

0 引言

近年来自然灾害、生产安全事故，公共卫生事件等突发性事件对人民生命财产造成重大损失。在突发事件应急救援中都伴随大量物资的运输调度，需要构建及时、准确、安全的应急供应链。应急供应链是以为自然灾害、公共卫生事件等突发事件提供所需救援物资、信息、服务为目的，以追求时间效益最大化和灾害损失最小化为目标，包括计划、管理、控制等环节的物流活动[1]。应急供应链与传统供应链的区别主要有[1～3]：

(1)存在大量不确定因素。主要包括：不断变化的应急设施能力，需求的不确定性；

(2)政府成为应急物流的管理者，拥有制定预案，指挥决策等重要职责；

(3)复杂的沟通和协调。主要包括：多主体参与需要政府协调，通信线路设施损坏影响信息沟通；

(4)非程序化决策。时间、信息、资源有限，例外事件频发需要采取非程序化决策；

(5)信息流交互量大而频繁，信息网络结构要求精度极高，流向高度集中，信息指令与反馈可越级传递；

(6)紧急性。突发事件具有突然性和极大破坏性需要在第一时间运送救援人员和物资；

(7)资源有限。主要包括：物资，人员，运力，燃料；

(8)传统供应链追求整体效益最大化，应急物流核心目标是实现高效和及时交货。

通过分析可以看出，同传统供应链相比应急供应链是为应对突发事件由政府主导，协调组织各方力量进行应急物资筹集、调度、分配满足应急物资需求，这决定了应急供应链的组成具有一定临时性，事前需要制定物流预案，法规制度、指挥决策机制等措施从而保证其可靠性，同时可靠供应网络结构和信息系统对于应对突发事件来临时时间紧迫，需求动态变化，运输状况不确定等起到重要作用，另外物资的筹备、适时补充、运输及时性等运作流程也构成应急供应链可靠性的重要保障。由于影响应急供应链可靠性的因素众多，且某些因素可能影响到供应链整体的可靠性，因此构建科学的评价指标体系对其进行评价，对于提高应急供应链可靠性，实现应急物资的有效调度，满足应急救援物资需求，具有重要的现实意义。

1 研究现状

应急供应链可靠性近年成为学术领域关注的热点问题，国内外相关学者从不同角度对影响应急供应链可靠性的因素及评价模型进行了研究，其中，SHEU认为高效率的应急物流对减轻灾害的影响发挥着重要作用，并设计了一个混合模糊聚类应急管理运作优化模型[4]。通过对传统供应链文献的分析，PETTIT研究了应急援助的关键成功因素：战略规划、库存管理、运输和容量规划、信息管理和利用技术、人力资源管理、持续改进和协作，并对应急援助情况下供应链成功因素进行了讨论[5]。OLORUNTOBA基于文件分析和同灾害管理人员的半结构化讨论，分析了气旋“拉里”应急救援链在准备、规划阶段和善后响应阶段的关键成功因素：日常的防灾意识和教育活动、具体的早期预警、事先规划、政府协同、军队参与[6]。SOHN介绍了一种模糊质量功能开发(Fuzzy Quality Function Deployment)方法, 用来分析供应链管理中可靠性因素,并给出一个利用模糊质量功能展开分析阴极射线管制造的需求可靠性实例[7]。郭雪松、孙林岩、徐冕通过随机着色 Petri网对供应链系统在一定需求水平下的绩效及可靠性问题进行了建模与分析[8]。郑哲文从仓储、运输、通信、生产四个子系统和技术设备、流程规范、人员管理三个层次建立了应急物流供应链系统可靠性测度指标体系，并运用模糊层次分析法进行供应链可靠性设计[9]。余德建,周德群运用ANP 理论从指挥调度、处置实施、信息管理三个方面研究了应急物流保障能力评价[10]。邢鑫鑫针对应急物流方案选择的问题，从服务质量、影响度、经济效益三个方面构建了基于数据包络分析的模糊综合评价模型[11]。陈梓杰，徐菱，程园对应急供应链的筹集、运输、分配阶段的物资可得性、物资正确性、物资到达时间、信息因素、管理因素进行了探讨[12]。林远明，卓建仙，杨凯通过对自然灾害应急物流能力要素的分析，从组织协调能力、物流柔性运作能力和信息处理能力三个角度构建了自然灾害应急物流能力的评价指标体系采用 ANP 网络层次分析法对指标体系进行评价分析[13]。邓爱民，张凡，熊剑，吴鹏飞从应急物流指挥、储备、配送、信息四个方面构建了应急物流能力评价指标体系，运用模糊灰色综合进行评价[14]。李志伟从环境、技术、管理、操作四个方面构建应急物流风险评价体系，用AHP和BP神经网络建立了评价模型[15]。另一些学者则针对应急供应链中某一关键要素进行优化研究，主要分为三个方面[2,16]：应急资源的静态配置(设施选址、线路规划、资源存储配置)、动态调度(资源运输，分配)和联动配置与管理。国内学者也对从公平[17]、需求变化[18]、配置效率[19]及网格化[20]角度对应急选址、资源配置、应急联动等问题进行了研究。

从研究的对象看，应急供应链的研究集中在对选址、配置、运输等要素的优化研究，关于供应链整体的评价多从能力、风险角度研究，而应急供应链可靠性的研究还处于探讨阶段，缺乏对应急供应链整体可靠性的研究；从研究的角度看，已有的研究多是在指标值确定的情况下来研究，且数据类型多为单一精确值，实际评价中由于应急供应链可靠性影响因素受到众多不确定因素的影响，且评价主体的知识有限性难以对指标精确测定，因此依据指标特点采用语言评价值，区间值，数值主客观结合的形式则可更真实地描述不确定条件下的应急供应链状况；从研究的方法来看，应急供应链的研究主要运用线性规划、排队论等传统优化模型，和DEA、灰色评价、模糊综合评价等多属性决策模型，多为确定模型较难适应不确定条件下应急供应链研究实际；综上所述，以应急供应链可靠性为评价对象，构建了应急供应链可靠性评价指标体系，研究在信息不确定条件下运用语言评价值，区间值，数值多种形式测定指标值，并综合运用三角模糊数等知识将多种形式指标评价值转化为区间值，而后通过层次分析法和熵值法对区间值赋权，最后采用联系数建立了属性值和权重均为区间数的指标集结和排序模型。

2 指标体系构建

应急供应链以为突发事件提供所需救援物资为目的，以追求时间效益最大化和灾害损失最小化为目标，具有突发性、不确定性、非常规性、弱经济性、资源有限性、灵活性等特点，因此应急供应链可靠性指标体系的建立是一项较复杂的工作, 它要求设计的指标能够准确、全面、有效地反映应急供应链的可靠性。在指标体系构建中遵循的基本原则：

(1)系统性。从应急供应链的信息、组织、物资、资金四个关键要素分析其可靠性，其中物资调度可靠性又分为供应链网络结构可靠性(静态可靠性)和供应链运作流程可靠性(动态可靠性)；

(2)科学性。通过分析国内外相关研究文献[4～25]提取相关指标形成备选指标集，然后采用专家访谈的方式征求相关领域专家意见，最后依据反馈意见建立指标体系并明确内涵；

(3)可操作性。针对指标特点应采用定性分析与定量分析结合原则, 采用语言评价值、区间值、数值等形式对指标进行测定；

(4)层次性。将应急供应链可靠性评价指标体系分为 4项一级指标和30项二级指标；

(5)差异性。指标体系应能反映上文所述应急供应链与传统供应链的区别。

表1 应急供应链可靠性评价指标体系

3 评价模型研究

3.1 模型构建

定义2 语言评价信息[26],记语言评价集为s={si|i∈{0,1,…,(T/2)-1,T/2,(T/2)+1,…,T}},其中Si表示S中的第i个语言短语，T一般为偶数。如T=6时，S={s0,s1,s2,s3,s4,s5,s6}={VP(Verypoor),P(Poor),MP(MiddlePoor),M(Middle),MG(MiddleGood),G(Good),VG(Very Good)}。评价专家从事先定义好的语言评价集中选择一个语言短语表示他对评价对象的偏好判断。

(1)

其中，x∈R，dL

定义4 联系数[27],设R为实数集，0

(2)

(1)语言评价集转化为三角模糊数[26]

(3)

(2)三角模糊数转化为区间数[28]

(4)

(5)

(6)

(3)区间型数据转换为误差表示形式[28]

(7)

(8)

(4)中心值权重的计算[28]

其计算公式为：

当Pj为效益型指标时

(9)

(10)

(11)

其中，常数k=(lnm)-1。

(12)

(5)误差权重的计算[28]

当Pj为效益型指标时

(13)

当Pj为成本型指标时

(14)

(15)

进一步

(16)

可以导出

(17)

进一步

(18)

(19)

(6)区间数转化为联系数[27]

a=rL，b=rU-rL

(20)

(7)联系数运算法则[27]

设μ1=a1+b1i，μ2=a2+b2i为两个联系数，定义两个联系数之和为：

μ1+μ2=a1+a2+(b1+b2)i

(21)

两个联系数之积为： μ1×μ2=a1a2+(a1b2+a2b1+b1b2)i

(22)

3.2 模型计算步骤

步骤1 运用式(3)将语言评价值矩阵转化成三角模糊数矩阵；

步骤2 运用定义1的区间数性质和式(6)将步骤一得到的三角模糊数矩阵，及数值矩阵转化为区间值矩阵；

步骤3 对区间值矩阵进行规范化，运用式(7),(8)将规范化的区间值矩阵转化为误差表示形式；

步骤4 计算步骤三得到误差矩阵中各二级指标关于相应一级指标的权重；运用AHP计算一级指标对于评价目标(应急供应链可靠性)的权重，并将一级指标权重与二级指标权重综合加权得出二级指标关于目标的综合权重。

步骤5 将二级指标区间值和二级指标综合权重区间值转化为联系数，根据联系数运算规则公式21,22对指标值和权重进行集结。

步骤6 为综合评价值联系数中的i赋值，对信息集结的结果进行排序。

4 算例

可靠性评价对于分析应急供应链薄弱环节，科学调整未来改进方向具有重要作用，因此对某五地区的应急供应链进行评价研究，由于评价对象的客观不确定性及主体获取信息不完全等因素影响难于对指标精确测定，所以采用上文构建的应急供应链可靠性评价模型。

(1)数据的选取

通过邀请领域专家(专家通常对待评价应急供应链和地区应急状况有较好的把握和理解)对五个地区应急供应链可靠性评价得到的原始矩阵如表2所示。其中语言评价集采用7粒度进行评价S={VP(VeryPoor),P(Poor),MP(MddlePoor),M(Mddle),MG(MddleGood),G(Good),VG(VeryGood)}。区间值型和数值型指标评价值由专家运用德尔菲法给出。

表2 应急供应链可靠性评价原始数据

(2)原始数据归一化，计算权重

首先依据步骤1、2和式(3～6)将语言评价值转化为区间值形式，然后依据步骤3根据式(7),(8)将区间值统一转化为误差形式如表3第2～6列所示，最后运用权重计算式(9～19)计算二级指标关于相应一级指标的权重如表3第7列所示。

表3 应急供应链可靠性评价原始数据归一化及二级指标权重计算

通过调查研究，征求决策部门和领域专家意见结合评价对象实际情况构造一级指标判断矩阵，计算得应急供应链保障机制、信息系统、网络结构、运作流程、资金保障对于可靠性的权重分别为0.088，0.196， 0.196， 0.362，0.158如表4所示。

表4 应急供应链可靠性一级指标判断矩阵及权重计算结果

(3)综合评价结果

运用区间数与联系数转化式(19)，依据表3第7列，表4第7列的权重结果，依据步骤四将一级指标权重与二级指标权重综合加权求得二级指标对于目标的综合权重，再依据步骤五运用式(20～22)和表3二级指标值计算样本二级指标加权评价值(联系数形式)如表5第2～31行所示，各样本综合评价值(联系数形式)如表5第32行所示。

表5 应急供应链可靠性综合评价结果

表6 应急供应链可靠性综合评价值及排序

(4)排序

计算样本1～5的的综合评价值分别为0.679,0.602,0.570,0.494,0.585。应急供应链可靠性的排序为样本1样本2样本5样本3样本4。

从综合评价结果来看，样本1的供应链可靠性程度最高，样本4的可靠性程度最差，从表5可以看出样本4表现较差的指标有人财物的动员协调能力、信息获取传递准确性、信息资源整合能力、信息协同能力、信息传输系统可靠性、信息存储系统可靠性、供应链网络结构的连接水平、保障持续时间、适时补给率、物资到达的完好率、物资运输管理能力、物资运输安全性、生产资金保障率下一步应加强这些方面应急供应链建设。可见，模型既可以对评价对象进行综合评价和排序，还可以分析导致评价对象综合评价值较低的相关薄弱环节，为评价后改进提高提供了参考。

5 结论

针对目前应急供应链可靠性相关文献多从选址、配置、运输、能力、风险等角度进行优化和评价研究，缺乏应急供应链整体可靠性研究的现状，以应急供应链可靠性为研究对象，在相关研究文献的分析和调研的基础上从保障机制、信息系统、网络结构、运作流程、资金保障五个方面构建了评价指标体系；考虑实际评价中应急供应链可靠性受到众多不确定因素影响，且评价主体的知识有限性难以对指标精确测定，结合指标特点提出用语言评价值，区间值，数值对指标进行测定；而后综合运用三角模糊数，熵值，联系数等理论方法研究了多种形式指标值的综合评价模型。算例说明该模型可以在评价信息不完全确定情况下对应急供应链可靠性指标进行有效测定和综合评价且能识别薄弱环节利于其改进。

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Evaluation of Emergency Supply Chain Reliability UnderUncertain Information

XU Zhen-yu1, REN Shi-ke1, GUO Xue-song2, YUAN Zhi-ping1

(1.School of Management, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, China; 2.School of Public Policy and Administration, Xi’an Jiaotong Univ, Xi’an 710049, China)

The paper discusses the reliability of the emergency supply chain. Emergency supply chain is a powerful tool for dealing with emergencies. The evaluation of emergency supply chain reliability has a crucial significance to meet the resource needs of affected people and relief organizations. Based on the conclusion of the historical achievement and implementation experience of emergency supply chain, first, we analyze the elements of emergency supply chain reliability from the protection mechanism, information system, network structure, operation of the process. Second, the evaluating marks of the elements are described as interval, linguistic assessment information, number. Then, we aculeate the evaluation result using triangular fuzzy number, entropy, analytic hierarchy process, and contact number. Last of all, an example is designed and it shows the feasibility and applicability of this model.

emergency supply chain; evaluation model; analytic hierarchy process; entropy; reliability

2011-12-31

国家社会科学基金项目“我国城市应急管理中的组织协调与联动机制研究”(10CZZ036)

许振宇(1982-)，男，山东潍坊人，博士研究生，软件设计师，研究方向为综合评价与应急管理；任世科(1969-),男, 宁夏彭阳人, 博士后,研究方向为突发事件应急管理；郭雪松(1978-)，男，河北保定人，博士，副教授，研究方向为公共应急管理；袁治平(1962-)，男，宁夏固原人，教授，博士生导师，研究方向为管理系统工程。

F272.5

A

1007-3221(2015)03- 0035-10