變化條件下應急物資物流方案的動態(tài)可拓決策

周凌云，喻小賢，羅建鋒

(淮陰工學院交通工程學院，江蘇 淮安 223003)

0 引言

近年來，自然災害、公共衛(wèi)生事故災害、公共安全事件等突發(fā)性事件不斷增多，導致地震、水災、颶風、核泄漏、突發(fā)性傳染疾病等惡性事件不斷出現(xiàn)。如何嚴密防范和有效應對各類突發(fā)事件，使損失降到最低，已成為世界各國密切關(guān)注的現(xiàn)實社會問題。突發(fā)事件帶來了對不同類型物資的需求，也更加凸顯應急物流的戰(zhàn)略意義。應急物流是針對突發(fā)事件對各種類型的生活、救災、生產(chǎn)等物資需求進行緊急保障的一種特殊物流活動，為了滿足突發(fā)的物流需求，非正常性地組織物品從供應地到接受地的實體流動過程。應急物流體系涉及政府、行業(yè)組織、物流企業(yè)等不同層次的機構(gòu)，也涉及采購、倉儲、運輸、配送等不同功能的環(huán)節(jié)，還涉及信息、法規(guī)、人才、理論等不同的組成要素。其與普通物流一樣，由流體、載體、流向、流量、流程、流速等要素構(gòu)成，具有空間效用、時間效用和形質(zhì)效用，而應急物流方案是保障應急物流效用實現(xiàn)的重要平臺。加強應急物流組織與管理，科學地對應急物流方案進行選擇與決策，是防范和應對突發(fā)事件的重要保障和有力支撐。然而，應急物資需求的數(shù)量、實效等特性不一，對應急物流方案的要求也不盡相同，并且突發(fā)事件現(xiàn)場隨時會出現(xiàn)新的情況，從而對物流方案產(chǎn)生新的要求。因此，如何在綜合考慮安全、經(jīng)濟、便利、速度等技術(shù)經(jīng)濟參數(shù)特征的條件下，在應急物資供給點與應急物資需求地之間選擇合理的物流通道方案，是一個現(xiàn)實的動態(tài)性多目標決策問題。可拓決策以可拓集合為數(shù)學工具，將物元分析與可拓集合相結(jié)合，用關(guān)聯(lián)函數(shù)分析決策各子系統(tǒng)間的相容性，從而尋求滿意方案，是解決此類多目標決策問題的有力工具和決策方法。本文根據(jù)應急物流方案選擇影響因素，進行可拓決策理論分析，并引入變權(quán)因子，建立應急物流方案的動態(tài)可拓決策模型，進行最優(yōu)物流方案決策。

1 應急物資物流方案選擇的影響因素分析

應急物流具有突發(fā)性、不確定性、非常規(guī)性、弱經(jīng)濟性等特點。應急物流與普通意義上的物流不同，普通物流既強調(diào)物流的效率，又強調(diào)物流的效益，而應急物流在許多情況下是通過物流效率的實現(xiàn)來完成其物流效益的實現(xiàn)。應急救援物資運輸具有弱經(jīng)濟性，它的目標是在盡快、安全、可靠地將救援物資運輸?shù)侥康牡氐那疤嵯聦崿F(xiàn)運輸費用最小化，最大程度地實現(xiàn)物流的時間效益、空間效益和經(jīng)濟效應，因此應急物流通道選擇屬于同時追求貨物運輸時間最小化、物流安全性、物流可靠性與費用最小化的多目標規(guī)劃問題，受多種因素的影響。

1.1 物資送達時間

對于任一物流類型來說，任何物資的物流都有時效性方面的要求，而對于應急物流來說，物資送達時間是物流通道決策的首要影響因素。應急物流運作方需要將應急物資盡快送達目的地，從而滿足事發(fā)地應急物資需求和減少相關(guān)災害損失等。

1.2 物流安全性

在不同的氣候條件下，保證應急物流過程中物資安全是應急物流運作的基本要求，也是在擬定各備選物流通道方案時必須考慮的基本條件。氣候條件狀況會影響不同物流方式、物流通道的安全性，從而影響應急物流運作方對物流方案的選擇。

1.3 物流可靠性

它是指應急物流方案選擇過程中及時獲得輸送大規(guī)模應急物資所需物流供給能力的可靠性和按時按要求送達目的地的準時性。

1.4 物流費用

對于任一物流運作決策者來說，物流費用都是選擇物流方案的關(guān)鍵因素之一。盡管應急物資流通具有弱經(jīng)濟性，但應急物流運作方仍然需要在保障應急物資需求及時供給的前提下盡可能降低應急物資流通費用的支出。

2 基于變權(quán)的應急物資物流通道方案可拓決策模型構(gòu)建

2.1 問題的描述

設A為應急物資供給地，B為應急物資需求，它們之間有m個由運輸方式組成的物流通道方案。這m個物流通道形式構(gòu)成了備選方案b1，b2，…，bm，它們分別有n個評價因素(如物流時間、安全性、可靠性、便捷性、物流成本等)x1，x2，…，xn，其對應的因素權(quán)重分別為w1，w2，…，wn，權(quán)重值會受應急事件等級、物資需求強度、自然天氣、物流市場供需等因素而變化。每一個應急物流通道方案bi(i=1，2，…，m)對應n個評價因素xj(j=1，2，…，n) 有一個指標特征值向量fij(i=1，2，…，m;j=1，2，…，n)，該指標特征值對于單個評價因素為“優(yōu)”的隸屬度為rij。現(xiàn)需要在綜合考慮應急事件、應急物流供需地實際物流狀況以及應急物流決策者主管偏好和要求的基礎上對最優(yōu)的物流通道方案進行決策。

2.2 建立可拓決策數(shù)學模型

利用可拓決策理論解決應急物流通道方案選擇問題，需要在分析并確定應急物流通道選擇影響因素的基礎上，并由此給出諸因素的取值范圍和具體取值，從而建立各應急物流通道方案的可拓決策數(shù)學模型:

其中，Ki為現(xiàn)實中應急物流通道方案i的可拓決策模型，bi為實際應急物流通道方案i，因素xj為影響因素，其對應急物流通道方案bi的評價值為fij。

2.3 計算影響因素的隸屬度

2.3.1 確定各影響因素的值

當xi是定量影響因素時，直接根據(jù)歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)和當前狀況調(diào)查得出;如果是定性影響因素時，其隸屬度需采用定性指標綜合決策法評定，如根據(jù)專家等級評分法確定各因素的隸屬度，具體方法是將因素指標分成7個等級(很差、差、較差、一般、較好、好、很好)，可按表1所賦值標準給出評定值。當因素指標隸屬度的實際判斷評語介于兩個相鄰等級之間時，可取其評定值之間的值。

表1 賦值標準表

2.3.2 計算影響因素的隸屬度

采用指標綜合決策法確定因素指標的隸屬度，令:

其中，rij表示因素j對應于應急物流通道方案i的隸屬度，正指標表示其值越大越好，負指標表示其值越小越好。

2.4 確定隸屬度矩陣

分別確定應急物流通道方案定量影響因素和定性影響的隸屬度后，就可得出各評價指標構(gòu)成m×n維隸屬度矩陣R:

2.5 確定影響因素的權(quán)重值

在應用可拓決策方法進行決策時，必須要確定各因素對備選方案的重要程度，即n個評價因素對應的因素權(quán)重值 w1，w2，…，wn。但是，由于應急物流通道方案的各影響因素指標隨應急物資需求時空距離、應急物資特性、自然天氣和決策者主觀要求等因素影響而變化，因而具有動態(tài)性，故需引入變權(quán)因子 ε1，ε2，…，εn，來表征評判因素的動態(tài)特征，那么各因素帶變權(quán)的權(quán)重集為:

其中εw為變權(quán)項，w為常權(quán)項，如果xj不隨著時空和條件變化，那么εj取0。此時，帶變權(quán)的權(quán)重已經(jīng)不再是一般意義上的權(quán)重，而是表征應急事件發(fā)展的動態(tài)變化和決策者的選擇偏好。

2.6 確定最優(yōu)應急物流方案

備選的應急物流通道方案i的特征向量表示為:

設應急物流通道方案和理想物流通道方案的距離表示為:

其中:L1(bi，φ)表示應急物流通道方案i和正理想物流通道方案的正理想距離，L2(bi，φ)表示應急物流通道方案i和負理想物流通道方案的負理想距離，如果μi為所有備選物流通道方案對應的正理想特征向量的隸屬度，vi為所有備選物流通道方案對應的負理想特征向量的隸屬度，那么有:

備選應急物流通道方案對應于正理想方案i和負理想方案的正、負理想度分別表示為:

采用最小二乘法優(yōu)選準則，計算評價向量M和N，即對所有備選應急物流通道方案，求式(10)和式(11)的廣義距離平方和，即根據(jù)這一優(yōu)選準則，可以建立應急物流通道優(yōu)先決策的目標函數(shù):

通過計算和推導，備選物流通道方案的正理想特征向量的隸屬度為:

通過對所有備選物流通道方案的正理想特征向量的隸屬度的計算處理，比較各隸屬度大小，根據(jù)正隸屬度極大原則確定應急物資供需地A和B之間現(xiàn)實中最優(yōu)的物流通道方案的隸屬度為:

如果備選物流通道方案k的正理想隸屬最大，對于現(xiàn)實條件和決策的主管決策偏好和要求來說，物流通道方案k是應急物資供需地A和B之間最優(yōu)的物流方案。

3 案例研究

一批應急物資從供給地A運往事件發(fā)生地B，它們之間有多種運輸方式相連，因而有多種物流方案。根據(jù)對各物流通道技術(shù)經(jīng)濟特征分析，經(jīng)初步的判斷得到物流方案。根據(jù)應急物資物流方案選擇的影響因素分析，確定各主要影響因素參數(shù)值，見表2。

表2 備選方案的指標值

根據(jù)定量與定性因素隸屬度計算方法，得到評價方案各指標構(gòu)成的隸屬度矩陣R為:

運用層次分析法和專家判斷，確定各影響因素的權(quán)重，進而引入變權(quán)因子得:

根據(jù)公式(8)得備選方案的正理想特征向量和負理想特征向量分別為:

在不考慮變權(quán)因子情況下，根據(jù)公式(6)得到方案i和正理想方案之間的正理想距離的平方值為:

根據(jù)公式(7)得到方案i和負理想方案之間的負理想距離的平方值為:

物流方案i的正理想特征向量的隸屬度為:

同理可求得其他方案正理想特征向量的隸屬度分別為:

4 結(jié)論

本文在描述應急物流方案選擇問題基礎上，分析了應急物流方案的主要影響因素。然后，根據(jù)應急物流的運作流程，應用“可拓學”的理論和方法，從物元的基本要素入手，尋找關(guān)鍵事物、關(guān)鍵特征和關(guān)鍵量值，將決策對象包含的靜態(tài)和動態(tài)因素用變權(quán)這一概念進行描述，來構(gòu)造應急物流供給地和需求地兩物流節(jié)點間基于變權(quán)的可拓決策模型，動態(tài)地反映應急物流方案中影響因素的重要度。采用最小二乘法優(yōu)選準則，計算備選方案的正隸屬度來確定最優(yōu)方案，并以案例論證了該模型的可操作性、科學性和應用性。該模型對提高決策者對應急物流方案設計與選擇的科學性和合理性具有十分重要的意義，為應急物流業(yè)務運作與管理提供決策支持。

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