基于改進FAHP的應急物流運輸方案優化研究

彭 晗，孫永生（華北水利水電學院，河南 鄭州 450045）

應急物流是嚴重自然災害、軍事沖突、突發性公共衛生事件和公共安全事件等突發事件應急救援行動的重要組成部分[1-2]。以災區群眾滿意度及應急物資快速運達為主要目標的應急物流，可實現對突發事件的快速響應，并在盡量短的時間內，以最簡潔的流程，最快捷的方式供應所需應急物資，降低突發事件在廣泛社會范圍內對廣大群眾的影響，最大程度地提高人們的生命財產安全[1-3]。而應急物流運輸問題能否順利解決是應急物流能否成功的重大標志，選擇最佳合理的應急物流運輸方案尤其重要[3-4]。在研究影響應急物流運輸因素的基礎上，建立應急物流運輸方案優化模型，并進行實例驗證，證明該模型的科學性和可操作性。

1 應急物流運輸影響因素

應急物流是一個復雜的系統，一般具有突發性、弱經濟性、不確定性、非常規性、時效性、事后選擇性等特點[1-3]。應急物流運輸與普通運輸相比，具有需求時間急、需求變化大、環境條件差和技術裝備要求高等特點[3-4]。因此，從運輸方案優化角度分析，主要影響因素有以下三個方面。

運輸需求決策是整個應急物流運輸的起點，也是選擇應急物流運輸方案的關鍵性因素。在進行運輸需求決策需根據具體情況，盡量及時準確確定物資需求的種類、數量及時限，以便確定應急物資運輸需求的規模和時間節點，從而完成對應急物流運輸方案的選擇。

運輸環境條件是應急物流運輸的外在條件，也是應急物流運輸方案優化的限制性因素。需根據各種運輸方式的技術經濟特點以及對環境條件要求，在不同階段、不同地區選擇合適的運輸方案。

運輸技術裝備是應急物流運輸能夠順利完成的基本條件，也是應急物流運輸方案優化的保障性因素。需在運輸裝備的功能、數量和質量等方面來進行運輸方案優化。

2 應急物流運輸方案優化模型建立

應急物流運輸方案優化屬于多目標決策問題[3-4]，層次分析法是一種新的、簡潔而實用的，定性與定量分析相結合的多目標決策方法，同時模糊層次分析是一種綜合運用了模糊數學和AHP方法進行的多目標決策的有效算法[5-6]。因此，基于對模糊層次分析法的研究，同時對其改進，解決了判斷矩陣一致性檢驗和計算精度問題，建立了基于改進模糊層次分析法的運輸方案優化模型。

2.1 建立運輸方案優化指標體系層次結構

在充分分析應急物流運輸方案優化影響因素的基礎上，針對應急物流運輸的目的和特點，合理地選取優化指標，并結合層次分析法的特點，應用YAAHP軟件，建立了共有4個層次的應急物流運輸方案優化結構圖，具體內容見圖1所示。

圖1 應急物流運輸方案優化評價指標體系層次結構圖

2.2 建立優先關系矩陣，并改造為模糊一致矩陣和互反型矩陣

根據圖1層次結構，構造優先關系矩陣R=（rij）n×n，采用新的0,0.5,1的三標度法[5-7]對其元素賦值。

2.3 計算各個單層元素的單準則排序向量

首先根據模糊判斷矩陣R'按和行歸一法得到排序向量W（0），并將其作為特征值法的迭代初值V（0），利用迭代公式求得V（k+1）及V（k+1）的無窮范數[5-7]。

令pij為P層次第i個元素對C層次第j個元素的排序值，i=1,2,3;j=1,2,…,8。cij為C層次第i個元素對B層次第j個元素的排序值，i=1,2,…,8;j=1,2,3；若C層次第i個元素對B層次第j個元素的排序值無聯系時，cij=0。bij為B層次第i個元素對目標層A層次第j個元素的排序值，i=1,2,3;j=1。整理得到相鄰層次之間的排序向量矩陣，分別是P=（pij）3×8,C=（cij）8×3,B=（bij）3×1，其中P是P層對C層的排序向量矩陣，C是C層對B層的排序向量矩陣，B是B層對A層的排序向量矩陣。

2.4 計算方案層元素對目標層的合成權重，按照最大原則，選擇最優方案

由層次結構圖和各個單層元素的排序向量，按照W=PCB計算方案層P元素對目標層A的合成權重向量矩陣W，根據最大隸屬度原則，選擇最優運輸方案。

3 實例研究

根據上述的應急物流運輸方案優化模型，結合一地區發生自然災害之后的實際情況，能夠采用的應急物流運輸方案主要有三種，即方案一（公路—公路—公路）、方案二（公路—鐵路—公路）和方案三（公路—航空—公路）。選擇時，須全面了解每個方案的優缺點和適用環境，根據運輸需要、地理環境、技術裝備等條件選擇最佳的運輸方案。

（1）根據圖1的優化指標，邀請數名專家建立各層次的優先關系矩陣，見表1，同時根據上述2.2計算過程將其轉化為模糊一致矩陣和互反型矩陣。

（2）按照2.3所述，計算各層次元素的排序向量，計算結果見表2。

（3）根據2.4所述計算得到W=（0.318 0.283 0.399）T，根據隸屬度最大原則，運輸方案優化結果是P3，即方案三，公路—航空—公路。此結果與該地區此次發生自然災害所選擇的最優運輸方案一致。

4 結 論

應急物流運輸方案優化直接決定著應急物流系統能否高效率的成功運作。綜合運用三標度理論、模糊理論和層次分析法，構造了改進的模糊層次分析法模型，并建立了基于該方法的應急物流運輸方案優化模型。通過實例研究，證明該模型即改善了運輸方案優化時計算精度問題又提高了優化速度，同時驗證了該運輸方案優化方法的有效性、科學性和實用性。

表1 各層次之間的優先關系矩陣

表2 各層次單準則排序向量

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