基于ANP理論的應急物流風險評價模型

祝廣志，卜 雷（同濟大學 交通運輸工程學院，上海 201804）

0 引言

近年來，地震、海嘯、雪災等各類非常規突發事件頻發，造成了重大人員傷亡和財產損失。非常規突發事件的因素幾乎全部是不同于常態的、超乎尋常的，是常規應急措施難以預防、控制及消除的，因此對應急管理提出了更高的要求。

應急物流是指在應對突發性事件中所采取的一種物流運作模式，具有時間緊、任務重、協調難、風險大等特點。這里的突發事件包括了自然災害、事故災害、公共衛生事件、社會安全事件及其它緊急事件。從近年來應對各種突發事件中的物流運作情況看，有效地實施應急物流運作過程中的風險管理已成為應急物流成功運作的關鍵之一[1]。

隨著國內外對突發應急事件處置的逐漸重視，國內外在應急物流風險評價領域的研究成果也逐漸豐富。國外研究如Philip T.Evers（1999年）對突發物流（emergency transshipments）與訂單分割（order splitting）對物流風險的影響進行了比較研究[2]。S．M．Hong-Minh等[3]（2000年）運用仿真的方法對供應鏈中的突發性物流風險進行了研究。LINET ZDAMAR等[4]（2004年）提出將一種計劃模型加入因自然災害引起的緊急物流決策系統。在國內，趙勇，封少娟等[5]提出了應急物流風險分析的框架模型，包括應急物流風險辨識、風險評估和風險等級劃分三個過程。李志偉[6]從AHP法和BP神經網絡技術縱向相結合的角度構建了應急物流風險評估與預測模型，確立改進的神經網絡模型評價體系。付潮淵[7]從風險識別體系的建立、風險估算和風險對策等三個方面構建應急物流風險評估體系。王楊，楊佳[8]通過建立應急物流保障能力指標體系及ANP網絡模型，并得出各影響指標因素的權重，并以此作為依據確定各指標對于整體能力的重要程度。趙玉忠，宋揚等[9]構建了應急物流方案的評價維度，并使用熵度量值對應急物流方案的總體風險程度進行分析。

然而，現有研究并沒有系統地對應急物流風險評價的影響因素進行研究。同時，現有的應急物流風險的評價方法也沒有建立相對完整的評價指標體系，也沒有考慮各指標因素間的相互影響，對評價結果的準確性造成了很大的影響。本文在已有研究的基礎上，通過對應急物流風險的主要影響因素進行歸納，建立基于網絡分析法的評價模型來對應急物流系統風險進行評價，將各因素間的相互影響納入考慮范疇，能更系統、更準確地分析出所有因素對風險的重要程度，有利于發現實際中的問題，促進應急物流風險評價體系的建設和改善。

1 ANP理論介紹

1.1 網絡分析法簡介。網絡分析法（ANP）與層次分析法（AHP）的決策原理基本相同，不同的是前者建立的是網絡結構模型，而后者建立的是層次結構模型。層次分析法是非常實用的多準則決策方法，可以將問題分為不同的層次結構依次分析，且只考慮上層元素對下層元素的支配作用，同一層次中的元素被認為是彼此獨立的，并對不同的元素進行重要性的主觀比較，又運用一致性檢驗來解決主觀判斷不一致的問題。層次分析法最大的缺點就是沒有考慮元素之間可能出現的相互影響，事實上同一層次結構里面的元素很可能存在不同程度的影響和反饋作用，因此AHP法在處理復雜元素之間的影響時顯然是不夠準確的。為了解決AHP法的不足，匹茲堡大學的Thomas.L.Saaty教授在層次分析法的基礎上于1996年提出了一種相似的用于評價帶反饋的多屬性網絡的方法，稱為網絡分析法（Analytic Network Process，ANP）[10]。ANP法能夠更準確地描述客觀事物之間的聯系，它是一種由AHP法延伸發展得到的適用范圍更廣、準確性和真實性更高的決策方法。傳統的層析分析（AHP）法只是網絡分析（ANP）法的一個特例。由于網絡結構模型要遠比層次結構模型復雜，因此在權重合成方面，網絡分析（ANP）法應用到了更加復雜的數學知識，其中比較重要的概念是超矩陣的應用和分析。網絡分析法中最重要的兩個方面是網絡模型的表示以及權重的合成。

1.2 ANP的結構原理。ANP的結構包括控制層與網絡層這兩個主要的部分。控制層一般分為總目標與決策準則兩個層級，決策準則直接由總目標支配，它們之間是彼此獨立不相關的，但有時控制層也可以沒有決策準則，但至少有一個目標。對于網絡層，由所有受控制層支配的元素組組成，而且里面的元素相互依存、相互影響，元素和層次之間內部并不是獨立的，而是相互依存反饋的網絡結構，一般在控制層中會有一個總目標G和P1,P2,…,Pm這m條準則，在網絡層中會有Cl,C2,…,Cn這n個元素組，而且元素組與元素組之間會相互影響，元素組內部元素之間也會相互影響，圖1所示的就是一個典型的網絡結構。

圖1 典型的ANP結構

一般使用ANP模型的基本步驟如下：（1）分析問題。將決策問題進行系統的分析、組合，形成元素和元素組，這是非常重要的一步，歸類要正確，主要分析判斷元素層次是否內部獨立，是否存在依存和反饋，可用會議討論、專家填表等形式和方法進行。（2）構造典型的ANP結構。首先是構造控制層次（Control Hierarchy），先確定決策目標，再確定決策準則，各個準則相對決策目標的權重用AHP法得到。（3）構造ANP超矩陣計算權重LANP賦權的核心工作，即解超矩陣。這是一種非常復雜的計算過程，手工運算幾乎不可能，實際應用中一般都用計算機軟件進行，如Super Decision軟件。

2 基于ANP理論的應急物流系統風險評價模型構建

2.1 應急物流系統風險特征。應急物流風險是指應急物流運作過程中在規定的費用、進度和技術等約束條件下的實際結果與預期結果的偏離，包括所有風險事件及其相互關系，是風險性事件發生的概率及其后果的函數：R=f（ P,C ）。式中，R為風險，P為風險事件發生的概率，C為風險事件發生后的后果。應急物流中的風險具有以下特征：（1）關聯性。應急物流中諸多風險本身及它們之間的相互關系可能模糊不清，并且可存在于整個應急活動中的各個環節、各個層面中。例如，由于氣候風險的存在，可能導致運輸、配送過程難以實施快速作業，進而引發進度風險。（2）動態性。應急物流中的風險不是一成不變的，它具有較強的動態性，主要體現在以下兩個方面：一是隨著時間的變化，應急物流中的風險會呈現各種不同的具體狀態；二是在實施應急物流風險處理的過程中，利用資源、風險處理方法及風險構成因素的變化會相應地引起風險狀態呈現階段性的變化。（3）時效性。應急物流風險顯現突然、節奏變化快，要求在應急物流風險管理中做到：風險辨識快速、風險評估準確、風險處理及時、風險監控實時。此外，應急物流風險的動態性特征也進一步決定了其時效性特征。（4）隱蔽性。由應急物流的本質特性決定，應急物流風險并非都十分明顯，反而非常隱蔽、難于辨識，并且有些風險的壽命周期非常短，出現跳躍式發展，一旦為人們所注視，已難以對其進行有效控制。

2.2 ANP理論對應急物流系統風險評價的適用性分析。處理多指標綜合評價問題，傳統上最常用的方法是層次分析法（AHP）。但是層次分析法處理的是元素內部獨立的遞階層次結構，任意一個元素隸屬于一個層次；同一層次中任意兩個元素之間不存在支配和從屬的關系，且層次的內部獨立；不相鄰的兩個層次的任意兩個元素之間不存在支配關系。事實上，這個假設過于嚴格，實際中往往難以滿足。在實際研究中，我們發現所選取的指標之間常常會存在一定的關聯性，因此指標之間的關聯性成為選擇評價方法的一個重要原則。Thomas L.Saaty教授在層次分析法的基礎上于1996年提出的網絡分析法能更準確地描述客觀事物之間的聯系，比AHP法適用更廣泛、更有效。

基于上文分析的應急物流中諸多風險本身及它們之間的相互關系可能模糊不清，并且可存在于整個應急活動中的各個環節、各個層面中，各個風險因素之間也存在著互相影響。ANP法除了考慮了不同的層次之間的從屬和支配關系外，還考慮了同層元素之間的相互依存關系。在應急物流風險評價指標體系中，最突出的特點就是同級指標之間存在眾多相互影響，如風險可存在于應急物流管理中心，也可存在于某單個配送、倉儲或運輸操作作業中，同時由于氣候風險的存在，可能導致運輸、配送過程難以實施快速作業，進而引發進度風險。因此，運用ANP法建立應急物流風險評價模型，能充分考慮各指標因素間的相互影響，利用超矩陣對各相互影響的因素進行綜合分析得出其混合權重，所得到的評價結果也更符合實際。

2.3 應急物流風險評價指標辨識。影響應急物流運作的風險因素很多，各因素之間的關系錯綜復雜，且各風險因素所引起的后果嚴重程度也不同。風險辨識指對應急物流運作各個方面和各個關鍵性技術過程進行考察研究，從而辨識并記錄所有風險，以及做出對其后果的定性估量的過程。它是進行風險分析前要首先進行的重要工作，其主要確定有哪些風險應當考慮，引起這些風險的主要因素是什么以及這些風險所引起的后果的嚴重程度如何。傳統風險辨識的主要方法有結構分解法、故障樹法、頭腦風暴法、德爾菲法及幕景分析法等。在進行風險辨識時，風險辨識的參與者應盡可能的包括：應急物流管理隊伍、風險管理小組及來自風險領域的專家。

應急物流中的風險很多，為了便于識別和控制，本文將應急物流中的風險分為四大類：技術風險、環境風險、管理風險及操作風險。在此主要從技術、環境、管理、操作四個方面對應急物流運作的風險因素進行辨識，得出各風險如表1所示。

表1 應急物流風險指標體系

2.4 基于ANP的應急物流風險評價模型構建。本文以應急物流風險評價作為總目標，通過對影響應急物流系統各影響因素的衡量，構建應急物流系統的風險評價模型。應急物流系統風險既是評價的目標，又是唯一的評價準則，G代表應急物流風險評價。網絡層是由各類風險因素組成的。

基于前一節構建的應急物流風險評價指標體系，結合在1.1節介紹的基于網絡分析理論的評價方法，構建應急物流風險評價ANP網絡如圖2所示。

建立應急物流ANP模型網絡結構圖后，要確定各風險的重要性程度，即風險因素排序。確定各風險的重要性，即確定權重，首先要做的是對指標的相對重要性進行比較，建立判斷矩陣。本文建立的應急物流風險ANP模型中，控制層只有一個元素，也就是說所有的判斷矩陣都是在一個總準則下，以各成分各元素為次準則進行比較的。

由于ANP的計算極為復雜，必須借助計算軟件完成。上述模型的求解過程可以計算機上實現,可采用Thomas L.Saaty教授編制的Super Decision軟件，完成從模型的構建到權重向量的最終獲得的所有計算任務。

圖2 基于ANP的應急物流風險評價模型網絡結構

3 結論與展望

我國是一個自然災害多發的國家，災害的到來會給國家經濟建設和社會發展帶來許多不利影響，同時也給受災民眾生活帶來痛苦。通過對應急物流風險評價方法的研究，可有效促進應急物流的順利實現，從而有效減輕災害程度、減少災害影響范圍、縮短災害持續時間。隨著我國社會經濟的發展，抗災救災要求會越來越高，對應急物流的研究會越來越深入，應急物流的應用也會越來越廣。

基于網絡分析法理論的應急物流風險評價首先需要對各風險因素進行篩選、歸類和分析，建立完備的評價指標體系，通過對專家咨詢和問卷調查的形式確定各指標因素的重要度和相互影響關系及相對重要程度，利用超矩陣進行綜合分析，從而得到應急物流風險體系中各指標的相對優先度和排序，并以此確立新的應急物流風險評價體系。但是不可否認，對于應急物流風險評價指標體系設立的合理性以及部分指標量化困難等方面，值得在未來研究中進一步探討。能夠客觀地、大幅度地提高應急物流風險評估與預測系統的精度。

[1] 歐忠文，王會云，姜大立,等.應急物流[J].重慶大學學報（自然科學版），2004,27(3):164-167.

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[3] S.M.Hong-Minh,S.M.Disney&M.M.Naim.The Dynamics of Emergency Transshipment Supply Chains[J].International Journal of Physical Distribution&Logistics Management,2000,30(9):788.

[4] LINET,EDIZ,BESTE.Emergency logistics planning in natural disasters[M].Annals of operations research,2004:217-245.

[5] 趙勇，封少娟，劉佳.應急物流風險分析研究[J].物流科技，2006,29(133):9-13.

[6] 李志偉.基于AHP法與BP神經網絡的應急物流風險評估與預測模型[J].物流技術，2008(29):75-77.

[7] 付朝淵.應急物流風險評估體系構建研究[J].商業現代化，2011(16):38-39.

[8] 王楊，楊佳.突發事件應急物流保障能力評價研究[J].物流工程與管理，2011,33(10):105-108.

[9] 趙玉忠，宋揚，陳業華,等.應急物流方案風險評價研究[J].物流技術，2012,31(11):248-250.

[10] Saaty,Thomas L.Decision making with dependence and feedback:The analytic network process:the organization and prioritization of complexity[M].RWS Publications,1996.