應(yīng)急救援中應(yīng)急物資需求緊迫性分級(jí)研究

王 婧，王海軍

華中科技大學(xué) 管理學(xué)院，武漢 430074

1 引言

近年來，各種類型突發(fā)公共事件的頻繁發(fā)生，越來越引起國內(nèi)外學(xué)者對(duì)應(yīng)急管理的關(guān)注。在應(yīng)急管理中應(yīng)急物資的有效保障是決定其成敗的關(guān)鍵因素之一[1]。要使應(yīng)急物資有效地發(fā)揮應(yīng)急救援作用，就必須考慮應(yīng)急救援過程中應(yīng)急物資的不同時(shí)間效用價(jià)值。由于應(yīng)急救援過程中不同時(shí)間階段，對(duì)應(yīng)急物資的需求種類不同，這使得不同應(yīng)急物資時(shí)間效用價(jià)值存在差別；而且應(yīng)急救援中運(yùn)力往往不足，尤其是面向大規(guī)模突發(fā)事件的救援，無法同時(shí)調(diào)配所有需要的應(yīng)急物資，因此必須考慮根據(jù)應(yīng)急物資時(shí)間效用價(jià)值，對(duì)應(yīng)急物資的需求緊迫性分級(jí)，確定應(yīng)急物資的需求緊迫度，以便優(yōu)先調(diào)度具有更高需求緊迫性的物資，使應(yīng)急物資的時(shí)間效用價(jià)值最大化，提高應(yīng)急救援的效率效果。

現(xiàn)有關(guān)于應(yīng)急物資需求緊迫性分級(jí)的研究文獻(xiàn)很少。夏萍和劉凱[2-3]利用概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和支持向量機(jī)建立了應(yīng)急物資分類模型，兩篇文章都是以物資的重要性、時(shí)效性和缺口程度三個(gè)因素作為物資需求分級(jí)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。霍達(dá)和吳耀華[4]指出現(xiàn)有的應(yīng)急物資分類方法的優(yōu)缺點(diǎn)，并根據(jù)應(yīng)急物資在“應(yīng)急”過程中物資的優(yōu)先級(jí)將應(yīng)急物資分為生命救助物資、工程保障物資、工程建設(shè)物資和災(zāi)后重建物資四類，但是分級(jí)原則以主觀判斷為依據(jù)。劉佳等[5]和楊靜等[6]針對(duì)突發(fā)事件的級(jí)別進(jìn)行研究。文獻(xiàn)[7-10]建立應(yīng)急物資調(diào)度模型時(shí)，考慮了應(yīng)急物資需求緊迫度，并直接主觀賦值，而沒有對(duì)應(yīng)急物資需求緊迫度的確定方法進(jìn)行說明和研究。因此，本文提出基于模糊綜合評(píng)判方法的應(yīng)急物資需求緊迫性分級(jí)方法，該方法同時(shí)可確定需求緊迫度的值，方法簡便實(shí)用。

模糊綜合評(píng)判決策方法是一種對(duì)多因素影響的具有模糊性的事物做出全面評(píng)價(jià)的十分有效方法[11]。應(yīng)急物資的需求緊迫性程度受到多個(gè)因素的影響，同時(shí)需求緊迫性程度又具有很大的模糊性。這兩個(gè)特點(diǎn)決定了應(yīng)急物資需求緊迫性分級(jí)問題非常適合用模糊綜合評(píng)判方法處理。現(xiàn)有的相關(guān)研究中，還未見到用該方法來解決應(yīng)急物資分類分級(jí)問題的研究。因此，本文擬采用模糊綜合評(píng)判決策方法，研究應(yīng)急物資的需求緊迫性分級(jí)問題，以便為科學(xué)決策應(yīng)急物資調(diào)配，提高應(yīng)急物資配送救援的效率效果提供決策依據(jù)和支持。

2 應(yīng)急物資分級(jí)的必要性

為提高應(yīng)急救援效率效果，需要根據(jù)應(yīng)急物資的需求緊迫性對(duì)應(yīng)急物資分級(jí)。具體而言，主要有以下4個(gè)方面的原因：（1）應(yīng)急救援的不同相應(yīng)階段，需要的應(yīng)急物資在種類上存在差別。這導(dǎo)致應(yīng)急救援不同階段對(duì)應(yīng)急物資的需求有不同的緊迫程度，這是一個(gè)客觀存在的情況。因此，不能盲目追求所有物資都第一時(shí)間送達(dá)需求點(diǎn)，需要分階段有針對(duì)性地配送應(yīng)急物資。（2）應(yīng)急救援初期，資源是有限的，尤其運(yùn)輸能力是有限的，往往無力將所有需要的應(yīng)急物資都一次送達(dá)需求點(diǎn)，這也要求人們根據(jù)需要將應(yīng)急物資分級(jí)，按優(yōu)先級(jí)實(shí)現(xiàn)應(yīng)急物資的及時(shí)供應(yīng)。（3）防止應(yīng)急救援中資源浪費(fèi)。如果不分先后的調(diào)度應(yīng)急物資，導(dǎo)致某些需要的應(yīng)急物資沒有及時(shí)送達(dá)，而不緊急需要的物資占用了空間時(shí)間等資源，卻沒有更好利用，造成資源浪費(fèi)的問題。（4）充分發(fā)揮應(yīng)急物資時(shí)間效用的差異性，并提高應(yīng)急救援的效率效果，也需要人們根據(jù)需求緊迫性對(duì)應(yīng)急物資進(jìn)行分級(jí)。總而言之，根據(jù)需求緊迫性對(duì)應(yīng)急物資分級(jí)是合理且必要的。

3 基于模糊綜合評(píng)判的應(yīng)急物資分級(jí)

模糊綜合評(píng)判方法以模糊數(shù)學(xué)、模糊線性變換原理為基礎(chǔ)，考慮需要評(píng)價(jià)事物的各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)因素，并確定每個(gè)因素上對(duì)評(píng)價(jià)層級(jí)的歸屬程度，通過模糊合成對(duì)事物做出合理的層級(jí)評(píng)價(jià)。從需求緊迫性角度，應(yīng)用模糊綜合評(píng)判方法進(jìn)行應(yīng)急物資分級(jí)，首先需要確定影響應(yīng)急物資需求緊迫性的因素集。

3.1 確定影響需求緊迫性的因素

突發(fā)事件發(fā)生后的應(yīng)急救援過程中，受災(zāi)點(diǎn)對(duì)應(yīng)急物資的需求是存在輕重緩急的。而影響應(yīng)急物資的需求緊迫性的因素也不是單一的。根據(jù)應(yīng)急物資的特性和突發(fā)事件的特點(diǎn)，影響應(yīng)急物資需求緊迫性的因素包括三個(gè)方面：供應(yīng)不足生命危害程度、應(yīng)急物資缺口程度和不可替代程度，如圖1。

圖1 影響應(yīng)急物資需求緊迫性的因素

供應(yīng)不足生命危害程度是指應(yīng)急物資供應(yīng)不及時(shí)不充分時(shí)，帶來的受災(zāi)人員生命安全的威脅程度。不同的應(yīng)急物資對(duì)人體生命維持的重要性是存在差異的，如食品藥品類物資的缺少可能在很短時(shí)間內(nèi)立刻導(dǎo)致死亡，而建筑生活類物品的缺少對(duì)生命安全的損害就非常微小，如手電筒、收音機(jī)，因此物資在供應(yīng)不足時(shí)對(duì)人體生命安全的危害程度，可以用來判斷該物資的需求緊迫性。供應(yīng)不足包括時(shí)間上的不及時(shí)和數(shù)量上的不充分。物資供應(yīng)不足對(duì)應(yīng)急救援生命救助的危害程度越大，應(yīng)急物資需求緊迫性越高。

應(yīng)急物資缺口程度是指災(zāi)害發(fā)生后的應(yīng)急救援當(dāng)下，災(zāi)區(qū)對(duì)某種應(yīng)急物資的需求的綜合缺口程度。該因素可以從兩方面來綜合判定，即物資未滿足量和未滿足率。有時(shí)有些物資的未滿足量比較小，但是它的未滿足率很高；有時(shí)物資的未滿足量比較大，而由于該物資總的需求量也比較大，使得它的未滿足率不是那么高。這表明未滿足率和未滿足量之間不存在直接的正負(fù)相關(guān)性，因此需要專家決策時(shí)根據(jù)具體物資對(duì)兩方面進(jìn)行綜合，以判定該應(yīng)急物資的缺口程度。一般而言，應(yīng)急物資的缺口程度越大，該應(yīng)急物資的需求越緊迫。

不可替代程度是指應(yīng)急救援中，某應(yīng)急物資不能用具有同等救援功能或效果的應(yīng)急物資替代的程度。應(yīng)急物資不可替代的原因包括兩個(gè)方面：一是該物資的作用或者功能獨(dú)一無二，無法用其他物資替代，如某些特定作用的藥品；二是災(zāi)區(qū)已有可用于替代該物資的物品的數(shù)量和比率也影響應(yīng)急物資的不可替代程度。因此決策專家在確定某種應(yīng)急物資的不可替代程度時(shí)，也需要綜合上面兩個(gè)方面的原因，以便綜合評(píng)定。應(yīng)急物資不可替代程度越大，其需求緊迫性也越大。

上面三個(gè)因素形成一個(gè)因素集，它們共同決定了應(yīng)急物資的需求緊迫性程度。在應(yīng)急物資需求緊迫性決策時(shí)需要綜合考慮這三個(gè)因素，但是各個(gè)因素對(duì)需求緊迫性程度貢獻(xiàn)上可能不一樣，也就是說，具有不同等的權(quán)重。因此，需要進(jìn)一步確定各影響因素的權(quán)重的計(jì)算方法。

3.2 確定影響因素權(quán)重的方法

影響應(yīng)急物資需求緊迫性的因素集有三個(gè)因素。本文采用最小平方和法確定各因素的權(quán)重。最小平方和法以決策者的判斷矩陣為基礎(chǔ)，簡便實(shí)用。

確定影響因素權(quán)重具體有兩步：

（1）決策者按照Saaty標(biāo)度兩兩比較各屬性的重要性關(guān)系，建立判斷矩陣A。

其中aij表示第i個(gè)因素與第 j個(gè)因素的相對(duì)重要程度；wi表示第i個(gè)因素的權(quán)重。它們之間具有如下關(guān)系：aij≈wi/wj。因素間兩兩比較的Saaty標(biāo)度表，見表1。

由上述公式可知判斷矩陣具有互反性，即：aij=1/aji。

（2）利用誤差平方和最小，求出權(quán)重(w1,w2,w3)，即建立如式（2）的優(yōu)化模型：

表1 兩兩比較的Saaty標(biāo)度表

通過構(gòu)造拉格朗日函數(shù)L來求解這個(gè)優(yōu)化問題。構(gòu)造的函數(shù)如下：

其中，λ是拉格朗日乘子。

L對(duì)wl求偏導(dǎo)數(shù)，并令其為0，其中l(wèi)=1,2,3，得到四個(gè)代數(shù)方程，其表達(dá)式如下：

3.3 應(yīng)急物資需求緊迫性分級(jí)的步驟

模糊綜合評(píng)判應(yīng)急物資分級(jí)包括以下6個(gè)步驟：

步驟1確定影響應(yīng)急物資需求緊迫性的因素集U=(u1,u2,…,un)。根據(jù)2.1節(jié)的內(nèi)容，本文的影響因素包括三個(gè)，分別是供應(yīng)不足生命危害程度、應(yīng)急物資缺口程度和不可替代程度。所以n=3。

步驟2確定評(píng)判應(yīng)急物資的層級(jí)標(biāo)準(zhǔn)集合V=(v1,v2,…,vm)。m表示應(yīng)急物資分成的層級(jí)數(shù)，即分級(jí)數(shù)。本文確定 m=3，即采用3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：I級(jí)（緊急）、II級(jí)（嚴(yán)重）、III級(jí)（一般）。這三個(gè)層級(jí)都是模糊集。體現(xiàn)了模糊評(píng)判的模糊性，也是區(qū)別與其他分類方法的顯著標(biāo)志。

步驟3確定影響因素的權(quán)重系數(shù)W=(w1,w2,…,wl)。本文中l(wèi)=3按照3.2節(jié)中的方法確定三個(gè)影響因素的權(quán)重。

步驟4計(jì)算單因素評(píng)判矩陣（隸屬關(guān)系矩陣）R。

本文中矩陣R有三行三列。rij表示U中因素ui對(duì)應(yīng)于V中的vj的隸屬度，即某種應(yīng)急物資在ui這個(gè)因素上能被評(píng)為vj層級(jí)的隸屬度。因此，單因素評(píng)判矩陣的確定構(gòu)成了模糊綜合評(píng)判決策的基礎(chǔ)。

步驟5通過合成算子，將W與R模糊合成，從而得到每種應(yīng)急物資K的評(píng)價(jià)向量Bk，其中Bk=(b1,b2,…,bj)，j=1,2,…,m，然后確定應(yīng)急物資K的模糊類別。

本文的合成算子見公式（6）所示。運(yùn)用公式（6）來進(jìn)行模糊合成，可以得到每種應(yīng)急物資的評(píng)價(jià)向量Bk=(b1,b2,…,bj)，j=1,2,…,m。然后，從評(píng)價(jià)向量Bk=(b1,b2,…,bj)中，找出最大的bj，該最大值對(duì)應(yīng)的層級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，即為該應(yīng)急物資的所屬的模糊層級(jí)。本方法既考慮了多因素修正作用，也兼顧了主要因素的主導(dǎo)，從而得到應(yīng)急物資與各評(píng)判集的模糊關(guān)系，并確定應(yīng)急物資所屬的模糊層級(jí)。

步驟6給定每個(gè)層級(jí)標(biāo)準(zhǔn)vj一個(gè)緊急度分值qj，利用公式（7）得到每種應(yīng)急物資k的需求緊迫度 pk的值。

通過本方法既得到了每種應(yīng)急物資的需求緊迫性層級(jí)，也得到了每種應(yīng)急物資的需求緊迫度，真正為應(yīng)急調(diào)度科學(xué)決策提供技術(shù)支持。

4 算例分析

某地突發(fā)地震，需要緊急供應(yīng)所需應(yīng)急物資，包括食品、瓶裝水、醫(yī)用藥品、液壓剪、棉衣、帳篷、挖掘機(jī)、五金器具、水泥、鐵鍬10類物資。因運(yùn)力受限，同時(shí)為提高應(yīng)急救援的效率，需要對(duì)應(yīng)急物資分類分級(jí)，優(yōu)先配送高級(jí)別應(yīng)急物資。應(yīng)急專家對(duì)影響應(yīng)急物資需求緊迫性的因素（供應(yīng)不足生命危害程度、應(yīng)急物資缺口程度和不可替代程度）依據(jù)Saaty標(biāo)度進(jìn)行兩兩比較，得到判斷矩陣A，再利用最小平方和法求得，各因素的權(quán)重w=(0.54,0.28,0.18)。

決策者根據(jù)突發(fā)事件的實(shí)際情況，確定每種應(yīng)急物資的單因素評(píng)判矩陣（見表2），與各因素的權(quán)重進(jìn)行合成運(yùn)算后，得到每種應(yīng)急物資的評(píng)價(jià)向量，如表3。從表3看出，食品、瓶裝水、醫(yī)用藥品、液壓剪和挖掘機(jī)屬于緊急類；棉衣和帳篷屬于嚴(yán)重類，五金器具、水泥和鐵鍬屬于一般類。設(shè)決策者給定三個(gè)緊迫層級(jí)的緊急度分值，分別為緊急級(jí)為30、嚴(yán)重級(jí)為20和一般級(jí)為10。經(jīng)計(jì)算得到每種應(yīng)急物資的需求緊迫度：食品為26.06、瓶裝水為29.44、醫(yī)用藥品為30、液壓剪為29.44、棉衣為19.82、帳篷為18.26、挖掘機(jī)為24.08、五金器具為12、水泥為15.1、鐵鍬為10.64。

由本算例可見，通過模糊綜合評(píng)判方法，有效地將應(yīng)急物資按照需求的緊迫性進(jìn)行了分級(jí)，并給出每種應(yīng)急物資的需求緊迫度的值，從而，在運(yùn)力有限情況下，決策者可以根據(jù)應(yīng)急物資的需求緊迫性層級(jí)和需求緊迫度的值，充分利用有限資源，科學(xué)統(tǒng)籌調(diào)度每種應(yīng)急物資，提高應(yīng)急救援的效率效果，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急資源效用最大化。

表2 10種應(yīng)急物資的單因素評(píng)判矩陣

表3 應(yīng)急物資的評(píng)價(jià)向量

5 結(jié)束語

突發(fā)事件發(fā)生后同一和不同應(yīng)急時(shí)期，同一和不同需求點(diǎn)對(duì)應(yīng)急物資的需求都存在輕重緩急之分。特別是當(dāng)應(yīng)急資源有限，應(yīng)急運(yùn)輸能力受約束時(shí)，尤其需要確定應(yīng)急物資的需求緊迫性程度，對(duì)應(yīng)急物資的需求緊迫性進(jìn)行分級(jí)，以便合理安排應(yīng)急物資調(diào)度，提高應(yīng)急救援效率。抓住應(yīng)急物資需求緊迫性的模糊特性和受多因素影響的特性，提出了基于模糊綜合評(píng)判的應(yīng)急物資需求緊迫性分級(jí)方法，將應(yīng)急物資緊迫性分為三個(gè)層級(jí)：緊急、嚴(yán)重和一般，同時(shí)，可以計(jì)算應(yīng)急物資緊迫度的值。從而決策者可根據(jù)具體應(yīng)急情況，有選擇性地先后調(diào)度應(yīng)急物資，提高應(yīng)急救援效率效果，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急物資時(shí)間效用最大化。仿真算例表明了方法的可行性和有效性。

[1]祁明亮，池宏，趙紅，等.突發(fā)公共事件應(yīng)急管理研究現(xiàn)狀與展望[J].管理評(píng)論，2006，18（4）：35-46.

[2]夏萍，劉凱.應(yīng)急物流中基于PPSVM的應(yīng)急物資分類研究[J].交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程與信息，2010，10（2）：174-177.

[3]夏萍，劉凱.基于概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)急物資分類研究[J].物流技術(shù)，2010（5）：93-95.

[4]霍達(dá)，吳耀華.基于地區(qū)特性的應(yīng)急物資分類研究[J].物流技術(shù)，2010（16）：11-12.

[5]劉佳，陳建明，陳安.應(yīng)急管理中的動(dòng)態(tài)模糊分類分級(jí)算法研究[J].管理評(píng)論，2007，19（3）：38-43.

[6]楊靜，陳建明，趙紅.應(yīng)急管理中的突發(fā)事件分類分級(jí)研究[J].管理評(píng)論，2005，17（4）：37-42.

[7]甘勇，呂書林，李金旭，等.考慮成本的多出救點(diǎn)多物資應(yīng)急調(diào)度研究[J].中國安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2011，21（9）：172-176.

[8]Sheu J.An emergency logistics distribution approach for quick response to urgent relief demand in disasters[J].Transportation Research Part E：Logistics and Transportation Review Challenges of Emergency Logistics Management，2007，43（6）：687-709.

[9]Tzeng G，Cheng H，Huang T D.Multi-objective optimal planning for designing relief delivery systems[J].Transportation Research Part E：Logistics and Transportation Review，2007，43（6）：673-686.

[10]陳雷雷，王海燕.大規(guī)模突發(fā)事件中基于滿意度的應(yīng)急物資優(yōu)化調(diào)度模型[J].中國安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2010，20（5）：46-52.

[11]謝季堅(jiān)，劉承平.模糊數(shù)學(xué)方法及其應(yīng)用[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006：148-162.