基于层次分析法的西安市应急物资储备库选址研究

李学兰，王海元

（1.安徽科技学院 管理学院，安徽 凤阳 233100；2.西京学院 管理工程系，西安 710123）

一、研究综述

国内外对于应急物资储备库选址问题的研究相对较少，主要借助普通仓库选址的基本思想结合具体情况开展研究。随着近年来突发灾难事件不断增长，有关应急物资储备库选址的研究逐渐增加。近几年国内针对应急物资储备库的选址问题，利用建模求解进行实例研究的文献相对丰富。王可以利用层次分析法对战时后勤储备仓库的选址进行实例研究[1]。刘湃、史健勇指出经典选址模型结合遗传算法解决新建避难空间的选址问题，建立基于网络模型的避难空间疏散路线规划方法，将实际问题转化为网络模型[2]。李清、胡志华提出应急物资配送中心收集的物资应由临时集中点统一管理并送至汇总点，构建以最小化经济成本、最大化募集物资量为目标的仿真模型[3]。于冬梅、高雷阜等指出为确保应急方案的合理制定和灾后应急物资的高效调度与使用，构建基于时间满意度的需求区域下应急物资储备库选址优化模型[4]。高雷阜、于冬梅指出将人工蜂群算法应用于应急物资储备库选址优化模型的求解中，得到不确定需求下的最优选址方案，提高预防和处置突发事件的能力[5]。郭继坤、穆祥静提出根据应急物资储备的特点，建立应急物资储备点选址目标模型，提出备选储备点综合评价方法，为应急物资储备点选址决策提供定量参考[6]。

在国外期刊中，针对应急物资储备库选址问题的研究多半提出通过优化设计和改变模式来进行管理。Xiangguo Ma提出建立多层次、多模式的存储模式来节约成本、提高效率，通过应急物资储备的多样化和储备方式的丰富化来优化应急反应措施[7]。Jie Liu等指出优化框架适用于应急物资管理系统规划，开发框架不仅可以促进应急物资仓库的选择，也能有效地保障调动应急物资救援的紧急行动[8]。王勇、盛景军等指出利用以最小化使用周期成本为目标函数的遗传算法，构建模型求解的MATLAB程序得到合理的选址方案[9]。

综上所述，利用多种模型和计算方法进行应急物资储备库选址的研究已经成为当前该领域研究的趋势，但是从已有文献来看，结合特定地区的地域特点、应急物资储备库选址的影响因素和约束条件等进行实证的研究还有待补充。

二、西安市应急物资储备库选址问题

（一）西安市应急物资储备库发展存在的问题

西安市的应急物资储备库发展至今体现出几个突出的问题：第一，应急物资储备库布局不合理。虽然西安市应急物资储备网络体系已基本建立，且形成了一个中央级救灾物资储备代储库，但应急物资储备库的整体结构仍存在缺陷和不足。由于布局不合理产生反应迟缓、交通不便、缺少有效的成本约束等系列衍生问题。第二，储备库的应急水平低。应急物资储备库的作用是在突发事故出现时，及时反应、减少损失、提高城市预防和处理各种灾害性突发事件的能力。西安市应急物资储备库的存储物量、专业化程度、有效救援距离等无法及时、快速的满足现实需求。缺失时效性和可靠性使应急物资储备库难以发挥应有的作用和功能。第三，应急物资储备库功能不完善。西安市应急物资储备的功能较为单一，主要防范的应急事件为地震、消防等，在突发事件的多样性预防、处理功能上仍然不足，缺乏针对突发事件的模拟训练与演习。第四，应急物资储备库之间缺乏合作。由于应急救援工作的特殊性和实效性要求，对应急物资储备库的反应能力和能动性具有非常严格的要求。各应急物资储备库之间缺乏联系与合作，欠缺优良的协作能力，单一储备库又不能满足整个地区的需求，一旦公共地域的突发事件产生，单一储备库难以独立抵御损失和伤害。第五，应急物资储备库缺乏专业性。在应急救灾救援中，由于突发事件的属性不同，所需要的应急物资种类自然不同，相应的储备库应该是分类明确、查询简易的。西安市大多数储备库应对突发事件的处理方法相同，缺乏专业性和针对性。

（二）西安市应急物资储备库选址存在的问题

在应急物资储备库的选址问题上，第一，应急物资储备库选址的理念比较薄弱。西安市虽已建设了中央级别的应急救灾物资储备代储库，但是对应急物资储备库选址的研究起步较晚，发展缓慢，缺乏在选址问题上的全面统筹和战略规划，整体布局和系统化发展的观念缺失。应急物资储备库的选址局限在单一的仓库坐落和建设，没有完善的体系化建设方案。第二，应急物资储备库选址信息不充分。西安市运用信息化和网络化的手段进行应急物资储备库选址仍处于起步阶段。信息化水平低，信息分割不完整容易造成重复的应急行动和不必要的损失。第三，应急物资储备库选址布局不合理，存在覆盖盲区。选址时通常将人口稠密的城区作为重点，而对人口密度相对较低的地区欠缺考虑，也缺乏将二者折中考虑的协同选址。

三、西安市应急物资储备库选址实证分析

（一）西安市应急物资储备库选址的现实意义和约束条件

1.西安市应急物资储备库选址的现实意义

西安是陕西省会城市，属于西北外来人口最多的城市之一。伴随着流动人口的不断增加，严峻的安全生产形势、易滋生的公共卫生事件和复杂的社会安全形势对应急管理体系建设工作提出了新的挑战。通过应急物资储备库的建设，可以提高预防和处理各类灾害性突发事件的能力[10]。合理的应急物资储备库选址能够综合考虑应急物资储备自身的特点和地区应急的差异性，为应急物资储备规划提供有效参考。

2.应急物资储备库选址的约束条件

应急物资储备库的选址是由多方面因素决定的，但时效性和经济性是选择的首要考虑原则，因此，选址受以下四个具体条件约束：一是响应距离最短。在满足物资保障要求的前提下，储备点至最远需求点的距离越短越优，优化目标是找出距需求点距离最短的储备点。二是响应时间最短，即储备点到最远需求点的时间越短越好。如果存在多点储备，同时多点保障的情况，优化目标是找出到需求点时间最短的储备点。三是建设能耗最低。即满足规定时限内持续消耗要求的最低应急物资储备数量，多则浪费，少则不能达到保障要求。四是建设成本最低。应急物资储备点选址的成本主要包括土地、建筑物、设备、应急物资采购和运输的距离、人力资源等相关费用[20]。

（二）西安市应急物资储备库选址模型构建

1.准则层的影响因素

建立层次分析结构，首先需要研究的是应急物资储备库选址的影响因素。设置选址模型的基本参数时，级别不同，具体的参数也不相同。本文的研究对象是市区级别而非中央级别，目标层是解决西安市应急物资储备库选址问题，而准则层的各个准则和子准则也应当符合以目标层为中心的内容。西安市交通系统复杂，人口流动量较大，属于经济较发达地区。应急物资储备库选址的影响因素大致分为：交通条件、人口密度、医疗水平、经济水平、物资供应水平、区域特性。

2.方案层的选址目标

方案层是按照准则层的要求来确定西安市中适合应急物资储备库选址的地区。西安市主要分为新城、碑林、莲湖、灞桥、未央、雁塔、阎良、临潼、长安等9个区和蓝田、户县、高陵、周至4个县。应急物资储备库的设置应当位于区域核心位置，保证迅速实时反应。根据选址的约束条件要求，将西安市应急物资储备库的选址区域圈定在五大城市核心区，分别为：新城区、碑林区、莲湖区、雁塔区、未央区，如图1所示。

图1 西安市各区县分布图

3.层次模型参数设置

通过层次分析法构建模型，首先将实际问题数据化。设置目标层为A、准则层为B、方案层为C；准则层具体设置为：交通条件B1、人口密度B2、医疗水平B3、经济水平B4、物资供应水平B5、区域特性B6；方案层具体设置为新城区C1、碑林区C2、莲湖区C3、雁塔区C4、未央区C5。

（三）西安市应急物资储备库选址模型的建立和求解

1.建立层次结构模型

通过构建层次结构模型并进行仿真模拟来解决西安市应急物资储备库的选址问题。通过调查并整合已有信息得出影响因素、选址目标、参数设置等，建立层次结构模型，如图2所示。

图2 层次结构模型（以B3为例）

2.计算相互因子权重

在计算相互因子权重时，主要通过调查问卷的形式采集相关数据，结合专家意见设定目标层：西安市应急物资储备库选址A、准则层：交通条件B1、人口密度B2、医疗水平B3、经济水平B4、物资供应水平B5和区域特性B6相互之间的权重，具体权重分配如表1所示。

表1 准则层B相互因子权重

对于准则层B而言，交通条件B1、人口密度B2、医疗水平B3、经济水平B4、物资供应水平B5和区域特性B6对方案层C的影响权重如表2所示。

3.软件程序仿真求解

基于层次分析法的基本原理与建模步骤，编写MATLAB程序，运行程序进行计算，整理计算结果，如表8所示。

通过软件仿真计算，可以看出西安市五大核心区域中新城区在总排序中的所得值是最大的，同时满足条件CR=0.0093＜0.1，可以确定结果满足层次分析法要求。

表2 方案C对准则层B1相互因子权重

表3 方案C对准则层B2相互因子权重

表4 方案C对准则层B3相互因子权重

表5 方案C对准则层B4相互因子权重

表6 方案C对准则层B5相互因子权重

表7 方案C对准则层B6相互因子权重

表8 层次总排序

（四）西安市应急物资储备库选址模型综合评价分析

1.选址影响因素结果

西安市应急物资储备库的影响因素包括交通条件、人口密度、医疗水平、经济水平、物资供应水平和区域特性等。其中人口密度和交通条件是最为重要的影响因素。在人口密度高和交通条件好的地区发生突发事件或自然灾害时，应急物资储备库发挥的作用是巨大的，这符合应急物资储备库设置的基本原则。因此，对于西安市应急物资储备库选址的影响因素排序结果较为合理。

2.选址目标区域结果分析

将西安市应急物资储备库的选址目标确定为市内五大核心区域，分别是新城区、碑林区、莲湖区、雁塔区、未央区。这五个区域在交通条件、人口密度、医疗水平、经济水平、物资供应水平和区域特性等影响因素上最具有象征意义。考虑到应急物资储备库的特性，选址目标必须具有突发公共事件的可能性。从西安市的发展与建设角度出发，应急物资储备库的选址必须保障人民和政府利益，以全局利益（包括经济性、可执行性、时效性等）最大化为基准，西安市五大核心区域符合应急物资储备库的选址要求。

3.选址结果合理性

通过建立层次结构模型并结合西安市应急物资储备实际情况进行实证分析，得出应急物资储备库选址的最优结果为新城区。新城区位于西安市中心东北，跨越城墙内外，是西安市三个老城区之一，面积31平方千米，人口64万。在新城区建立应急物资储备库，符合应急物资储备库选址的影响因素要求和选址目标合理性的要求。同时，对于西安市突发公共事件的应急救援能够保证救援的时效性、经济性和可执行性等多方面要求，且地理位置优越性不言而喻。

四、结论与展望

（一）两个重要结论

根据对西安市应急物资储备现状的调查与分析，基于层次分析法建立西安市应急物资储备库选址模型并求解，具体得到以下结论：（1）西安市应急物资储备库选址的首要影响因素为人口密度和交通条件。应急救援的时效性和有效性在交通条件便利和人口密度高的地区能够得到最大程度实现。（2）西安市五大核心区域在应急物资储备库选址上均具有代表意义，其中新城区作为陕西省政府和省市机关的所在地，其地理位置优越，交通发达，是省内重要的交通枢纽。在新城区建立应急物资储备库，符合应急救援标准，可以实现全局利益最大化的要求。

（二）展望

由于层次分析法中选址目标、影响因素的确定和权重的分配受主观因素影响较大，因此在决策理性和客观性方面仍有很大改进空间；在应急物资储备库选址问题上，应该充分考虑各区域之间应急物资储备的协同作用和网络化、信息化技术支持；在未来研究应急物资储备库选址时，研究重点应该追求细分和具体，实现应急物资储备库选址研究的系统化。

[1]王可以.层次分析法在战时后勤仓库选址中的应用[J].物流工程与管理，2016（7）:100-102.

[2]刘湃，史健勇.基于GIS路网可达性的城市避难空间选址与疏散规划[J].消防科学与技术，2016（3）:324-328.

[3]李清，胡志华.网络情感传播下的社会救灾物资选址问题研究[J].华中师范大学学报（自然科学版），2015（6）:883-889.

[4]高雷阜，于冬梅，赵世杰.不确定需求下应急物资储备库选址鲁棒优化模型[J].中国安全科学学报，2015（12）:170-176.

[5]于冬梅，高雷阜，赵世杰.给定需求区域应急物资储备库选址模型及其解法[J].中国安全科学学报，2015（11）:170-176.

[6]郭继坤，穆祥静.应急物资储备点选址问题研究[J].军事运筹与系统工程，2015（4）:46-50+79.

[7]Xiangguo Ma.The Cooperative Game Research of Emergency Material Reserve in Beijing City[J].Open Journal of Social Sciences，2016（04）:7.

[8]Jie Liu，Liang Guo，Jiping Jiang，Dexun Jiang，Rentao Liu，Peng Wang.A two-stage optimization model for emergency material reserve layout planning under uncertainty in response to environmental accidents[J].Journal of Hazardous Materials，2016.

[9]王勇，盛景军，王晴，高崇阳.基于遗传算法的联勤仓库选址模型研究[J].物流技术，2014（7）:364-366.

[10]张超，陈淑珍，傅培华.基于层次分析法的应急物资储备点选址研究——以浙江省为例[J].物流科技，2014（3）:32-36+39.