基于TOPSIS法的應急物流保障系統綜合評價模型研究

（南京交通職業技術學院 運輸管理學院，江蘇 南京 211188）

1 引言

對應急物流保障系統進行綜合評價是比較困難的一項工作，主要原因在于這是一個復雜系統問題，追尋的目標很多，需要研究的內容十分豐富，系統的性質或特性具有很多不確定性，很難建立綜合評價指標體系并設計能對各項指標進行比較判斷的評價準則。盡管如此，對應急物流保障系統進行綜合評價還是十分必要的，因為無論是針對現有方案存在問題的探究，還是使決策制定者所依靠的決策依據更加準確而科學，皆離不開對各種備選方案的性質和價值進行準確和直觀的判斷。

2 應急物流保障系統綜合評價指標的層次結構模型

2.1 評價指標體系的建立

對應急物流保障系統進行綜合評價的總體目標是通過系統綜合評價，分析系統方案的總體發展水平，形成優化的體系或能力。這個總體目標由完備性、合理性、有效性、可行性、先進性、經濟性、實用性和可信性共八個分目標綜合而成（如圖1所示），其總體水平表示了各分目標的綜合水平。分目標描述了系統應有的各種主要性質或特征，并采用不同的尺度對不同的目標進行衡量。

圖1展示的是三階遞階層次結構模型，可以這樣解釋其各階層目標的含義和內容：

圖1 應急物流保障系統綜合評價指標體系

第1層為總目標層，給出系統基本方案綜合評價的總體目標：使應急物流保障系統得到優化。

第2層為分目標層，給出對應急物流保障系統進行綜合評價的8項準則：A1是完備性，亦稱完善性；A2是合理性，體現系統規模、種類、要素結構關系是否合理；A3是有效性，體現系統的效能能否有效適應應急物流需求以及系統的結構能否適應應急保障隊伍配置；A4為可行性，體現方案實現的幾率與風險大小；A5為先進性，體現系統的技術領先程度；A6為經濟性，體現方案所需費用的多少；A7為適用性，體現系統結構是否適用于未來的應急物流保障需求；A8為可信性，即應急物流保障系統能夠完成規定功能的能力。

第3層為指標層，共有20項具體的評價指標。

完備性的評價指標是：A11配套齊全，即方案中裝備配套的齊全程度；A12功能完備，即方案保障功能的完備程度。

合理性的評價指標是：A21規模適度，即方案的裝備總體數量的合理性；A22結構合理，即各類別和品種裝備比例的合理性。

有效性的評價指標是：A31任務可靠度，即方案落實在實際應急物流中的保障效果；A32整體保障效能，即裝備個體效能和組配效能。

可行性的評價指標是：A41技術可行性，即實現方案的技術風險；A42經濟可行性，即方案的經濟風險；A43生產可行性，即實現系統形成規模生產的風險。

先進性的評價指標是：A51三化水平，即裝備通用化、系列化和組合化的程度，并由此帶來的裝備互換性；A52戰技性能，即方案裝備的戰術技術性能。

經濟性的評價指標是：A61裝備科研費用、A62裝備采購費用和A63使用和維護費用，即結構方案對這三項發展投入的需求。

適用性的評價指標是：A71保障方向、A72保障樣式和A73保障環境，即方案對保障方向、保障樣式的適用性，以及對各種保障環境的適用性。

可信性的評價指標是：A81可靠性、A82維修性和A83保障性。

圖1中的評價目標可根據具體的應急物流保障系統增減，現實操作時可能會覺得有些指標只設1層欠缺完備，建議可就此類指標進行分解，得出第2層，構建其下一級評價指標，成為遞階層次結構的第4層。例如：A22結構合理指標分解為在用裝備與備用裝備的比例，主要裝備與配套裝備的比例等。

2.2 評價指標的量化

（1）指標值的確定。評價指標實際上是對應急物流保障系統結構各種屬性的描述，對系統基本方案進行綜合評價的難點之一就是大多是對屬性進行定性描述，而嚴謹、具體的量化標準不易給出。針對上述評價指標體系，可采用不同的方法為不同的指標描述對象確定指標值。①純定量指標，以數量等級標準替代度量的數據；②半定量和半定性指標，應將定量與定性的方法結合起來使用；③灰色指標或模糊指標，此類指標多以專家的主觀經驗判斷為主，建議以模糊評價的辦法予以確定，用指標向量度量標值，再將指標轉化為數量等級。

（2）多指標歸一化。標值的處理方法因各項指標的內涵不同而不同，各指標的數量級、量綱以及指標優劣的趨向也因此各異，同時即便各項指標皆進行了定量化也是不可以直接相加或相乘的。所以，在對指標展開合并運算處理前，必須進行歸一化處理指標操作[1]，實現指標數量、量綱及優劣趨勢上的一致性。

（3）指標賦權重。相關目標的重要程度在指標體系中不盡相同，各項指標對其相關目標的貢獻在被衡量時，應該賦以不同的權重。權重的確定采用層次分析法（AHP），用以元素為代表的有序的層次結構替代復雜的指標系統，用構造判斷矩陣的方法把專家的主觀經驗判斷和數學運算有機結合起來，從而完成指標各自權重的確定。

2.3 綜合評價方法的選擇

應急物流保障系統綜合評價指標體系的指標集由定量的、定性的和既定量又定性的指標集組成，根據這一特點，建議技術途徑的選擇以適用于混合型指標體系和評價模型為主要依據。由于應急物流保障系統綜合評價的復雜性，需要綜合運用多種評價方法進行綜合權衡。

2.4 評價的實施及要點

在進行綜合評價時，一般都要經過三個步驟：

步驟1 按照應急物流保障需求，集合組織系統分析、組織發展規劃等領域專家的經驗和知識，分析指標體系中評價目標和具體指標，以能夠反映結構屬性和描述各種屬性對方案的貢獻程度為指標體系構建的目標。當然，這項工作很可能要經過多次討論才能得以完成。

步驟2 確定指標度量標準的依據應來源于研究單位和相關部門提供有關數據，注意必須包括指標定量化和指標歸一化。度量分級的標準應充分利用已有的描述屬性性質的數據作為依據。例如規模適度，可以根據已有規模優化的成果，確定評價方案的指標值要以優化規模數作為參照標準。

步驟3 各備選方案采用多種方法進行評價，并相互印證評價的結果，同時比較各種綜合評價結果與決策制定者的主觀判斷，使評價的可信性得以提高。

2.5 提出決策建議

根據分析和綜合評價的結果，向決策者提出方案選擇建議和實現該方案應當采取的對策與策略。包括：一是對應急物流保障系統的總體構成提出意見；二是對應急物流保障系統裝備體系的裝備種類和數量提出意見；三是從總體上對系統優化的政策、策略和措施提出意見。

3 基于TOPSIS法的應急物流保障系統綜合評價模型

3.1 TOPSIS基本原理

TOPSIS方法提出了“理想解”和“負理想解”兩個概念：理想解（記為x*）是一種設想的最優解（方案），其各個屬性值都達到各個備選方案中的最好值；負理想解（記為x-）是一種設想的最劣解，其各屬性值都達到各個備選方案中的最差值[2]。明顯的，在原方案集R中一般并沒有這種x*和x-存在。但是，當我們把R中的每個方案與x*和x-作比較，如果其中有一個最接近x*，同時又偏離x-最遠，則這個方案應當是R中最佳的方案。即對R中n個方案進行排序是利用x∈R與x*和x-的距離信息來作為標準的，TOPSIS法的基本原理就是如此[3]。

為了方便地獲取他們之間的距離信息，應該將x∈R和x*,x-放到屬性空間Em中去考察。此時，x是Em中的一個點，其m個分量即為x在m個屬性下的取值fj(x)（j∈M）（基于可比性要求，需要對這m個屬性做規范化處理并加權）。一種直接的做法是用歐幾里德距離去衡量x靠近x*和遠離x-的程度。可是，經常會出現這樣的狀況，即某點x雖距x*最近，但卻不是離x-最遠的（如圖2中所示的x1和x2），因此這樣就很難比較出相應方案的優劣。針對這種情況，TOPSIS方法采用了稱為對理想解相對接近度的測度去判斷方案的優劣，因而產生了n個方案的完全序的偏好排序[3]。

3.2 算法

步驟1 對于應急物流保障系統優選這一多目標決策問題，其決策矩陣A為：

圖2 兩維屬性空間中的歐幾里德距離

式中aij=fj(xi)(i∈N,j∈M)。由該矩陣構成規范化決策矩陣，其中的元素rij為：

式中wj(j∈M)是第j個屬性的權值。

步驟3 確定理想解x*和負理想解x-。

式中的J是效益型屬性的下標值，J′是成本型屬性的下標值，有J?J′={1,2,…,m}。

步驟4 計算距離。每個方案到“理想解”的距離為：

到“負理想解”的距離為：

步驟5 計算每個方案對理想解的相對接近度指數Ci：

顯見，0≤Ci≤1，且如某方案xi=x*，則Ci=1；若xi=x-，則Ci=0 ；若xi與x*愈接近，則Ci愈接近于1。

步驟6 按照Ci由大到小的順序排列方案的優先次序，排在最前面的方案應優先采用。

4 實例驗證

現根據某次應急物流保障系統研究的方案和數據進行實例分析，選其中的四個應急保障裝備體系基礎方案x1、x2、x3、x4，運用TOPSIS進行綜合評價。通過指標權重計算模塊得到屬性權重矩陣為：

規范化決策矩陣為：

計算機輸出結果為：

（2）理想解x*和負理想解x-見表1。

表1 理想解x*和負理想解x-

（3）各方案距x*和x-的距離，以及對理想解的相對接近度指數Ci見表2。

表2 各方案距x*和x-的距離以及對理想解的相對接近度指數

（4）方案排序：按照Ci的大小對四個應急物流保障系統方案進行排序，結果是x1＞x3＞x4＞x2。系統方案x1雖然在完備性和合理性兩個決策屬性的評定值不是很高，但是在其它六個決策屬性的評定值相對較高，所以其綜合價值（體現為相對接近度指數）最大，為優先考慮選擇的應急物流保障系統方案，方案x3可以作為第二備選應急物流保障系統方案，方案x2無疑是所有方案中最劣的。

5 結束語

通過應用實例研究可以發現，運用TOPSIS法進行應急物流保障系統綜合評價具有以下三個顯著特點：（1）對原始數據進行同趨勢和歸一化處理，消除了不同屬性量綱的影響；（2）在運算過程中對數據分布、樣本含量無嚴格限制，且運算比較簡便，適用于像應急物流保障系統綜合評價這樣的多決策單元、多決策屬性的大體系；（3）信息損失少，而對原始數據的信息利用較充分，且決策結果對反映各個評價方案之間的差距比較精確。TOPSIS法是一種較為有效的實現應急物流保障系統綜合評價的方法，通過分析綜合評價指標從而比較系統方案的優劣程度，有效地成為決策制定者做出決策的參考依據。