基于直覺模糊熵權(quán)法的應(yīng)急物資儲備庫選址評價模型

陳孝國CHEN Xiao-guo；肖修鴻XIAO Xiu-hong；楊悅YANG Yue；裴世博PEI Shi-bo；朱偉芬ZHU Wei-fen

（①三明學(xué)院信息工程學(xué)院，三明 365004；②三明學(xué)院建筑工程學(xué)院，三明 365004；③東北大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，沈陽 110819）

0 引言

進入新世紀以來，我國各種突發(fā)事件頻頻發(fā)生，從“非典”到“新冠”，從2008 年冰凍雨雪災(zāi)害到“5·12”汶川特大地震。自然災(zāi)害、事故災(zāi)害、社會安全以及各類突發(fā)事件影響著人們的正常生活和社會穩(wěn)定。僅2014 年我國突發(fā)環(huán)境事件發(fā)生471 次，其中重大環(huán)境事件3 次，較大環(huán)境事件16 次，一般環(huán)境事件452 次。近50 年來，我國每年由各種自然災(zāi)害造成的直接經(jīng)濟損失約占國民生產(chǎn)總值的4%。面對頻發(fā)的突發(fā)事件，人民群眾對公共安全需求日益增長，突發(fā)事件應(yīng)急體系建設(shè)面臨更高的要求[1-3]。為保障公共安全和經(jīng)濟發(fā)展，應(yīng)對突發(fā)事件過程中所需要的各類物資，如何合理確定應(yīng)急物資儲備庫地址是成功應(yīng)對突發(fā)事件的重要前提和基本保障，在救援中發(fā)揮著極其重要的作用。劉晉等[4]提出基于自適應(yīng)遺傳算法的應(yīng)急物資儲備庫選址模型。郭換換等[5]利用區(qū)間規(guī)劃模型對化工園區(qū)應(yīng)急設(shè)施選址進行研究。張波等[6]采用統(tǒng)計分析的方法對應(yīng)急物資分級儲備進行研究。叢雯婧等[7]借助多目標優(yōu)化方法構(gòu)建了全局最優(yōu)物資點選址模型。張聆曄等[8]構(gòu)建了儲備庫選址評價指標體系并進行魯棒性研究。上述成果從構(gòu)建選址體系和決策方法上進行了廣泛研究，但在指標取值及權(quán)重確定的合理性方面仍然不夠完善，一是指標體系構(gòu)建完成后指標權(quán)重往往直接給定或通過簡單運算獲得，誤差較大且主觀性強；二是指標取值隨意性大，由于儲備庫選址相關(guān)指標參數(shù)取值無法精確獲得，同時數(shù)據(jù)也是動態(tài)變化的，因此直接選用實數(shù)值不夠合理。本文首先針對儲備庫選址的合理性構(gòu)建了多層次指標評價體系，然后針對現(xiàn)有的儲備庫相關(guān)數(shù)據(jù)采用熵權(quán)法確定各指標權(quán)重，最后以福建省的物資儲備庫選址為例進行研究。

1 應(yīng)急物資儲備庫選址評價模型

1.1 指標體系構(gòu)建

V3={v31，v32，v33} 應(yīng)急物資儲備庫地址的合理確定是順利開展應(yīng)急救援的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[9，10]。本文在綜合考慮已有成果的基礎(chǔ)上，以交通條件、社會環(huán)境、公共設(shè)施、經(jīng)濟因素、自然因素為一級指標，以進出路線數(shù)量、通路質(zhì)量、人口密度、區(qū)域覆蓋率、干線通路數(shù)量、供水條件、供電條件、通訊條件、建設(shè)成本、管理費用、采購價格、地質(zhì)條件、水文條件、地形條件為二級指標建立評價體系。

應(yīng)急物資儲備庫選址指標體系V={V1，V2，V3，V4,V5}，V1={v11，v12，v13}，V2={v21，v22，v23}，V3={v31，v32，v33}，V4={v41，v42，v43}，V5={v51，v52，v53}，其中：V1—交通條件；V2—社會環(huán)境；V3—公共設(shè)施；V4—經(jīng)濟因素；V5—自然因素。v11—進出路線數(shù)量；v12—通路質(zhì)量；v13—規(guī)劃管理處。v21—人口密度；v22—地區(qū)經(jīng)濟實力；v23—區(qū)域覆蓋率。v31—供電條件；v32—供水條件；v33—通訊條件。v41—建設(shè)成本；v42—管理費用；v43—采購價格。v51—地質(zhì)條件；v52—水文條件；v53—地形條件。

1.2 直覺模糊集

定義1 設(shè)U 為論域，則該論域上的一個直覺模糊集A 為

μA和νA分別表示A 的隸屬函數(shù)和非隸屬函數(shù)，且滿足

πA是x 對A 的猶豫程度的一種測度。顯然，對于任意

定義2 設(shè)U 為論域，A 和B 是U 上的兩個直覺模糊集，實數(shù)λ＞0，則

④交運算：

⑤并運算：

⑥和運算：

⑦積運算：

⑧與數(shù)的積運算：

⑨乘方運算：

1.3 熵權(quán)法確定權(quán)重

按照熵大權(quán)小的原則確定權(quán)重

1.4 TOPSIS 法直覺模糊綜合評價

利用基于得分函數(shù)的方法進行排序，本質(zhì)是將直覺模糊數(shù)的排序轉(zhuǎn)化為實數(shù)，這樣會丟失指標值的大量信息，從而造成排序結(jié)果不合理。TOPSIS 方法選擇的方案不僅能保證既接近正理想方案，同時又遠離負理想方案。

正理想解A+和負理想A-分別如下：

設(shè)因素指標Uij對應(yīng)權(quán)重為，按照直覺模糊集理論可得Ai和A+的綜合賦權(quán)距離公式為：

Ai和A-的綜合賦權(quán)距離公式為：

綜合決策指數(shù)值。根據(jù)式（5）和式（6），確定各儲備庫選址地點的綜合決策指數(shù)值，并按大小擇優(yōu)排序。

2 實例分析

福建省坐落在東南沿海一帶，地方經(jīng)濟活躍，是海西經(jīng)濟區(qū)主要構(gòu)成部分。特殊地理位置使其具備了較快發(fā)展優(yōu)勢，但同時地處沿海也使福建成為自然災(zāi)害較為嚴重的省份之一，風(fēng)、洪、暴潮、澇災(zāi)害時有發(fā)生。自然災(zāi)害近些年制約著福建經(jīng)濟的快速發(fā)展，自然災(zāi)害很難消除，如何在災(zāi)害發(fā)生前做好應(yīng)急物資儲備、調(diào)度和發(fā)放，對縮短物資運輸響應(yīng)時間、合理分配、提高效率降低死傷率意義重大。通過專家對福建省福州、三明、南平、寧德、泉州的市級儲備庫選址各項指進行分析，得到直覺模糊評價值匯總表如表1。

表1 應(yīng)急救援物資儲備點直覺模糊評價值

利用熵權(quán)法計算得到各指標權(quán)重如下：一級指標權(quán)重ω1=（0.2038，0.1917，0.2362，0.1976，0.1708）；二級指標權(quán)重ω2=（0.3155，0.3395，0.3449；0.3532，0.3020，0.3448；0.3103，0.3582，0.3315；0.3279，0.3305，0.3416；0.3448，0.3484，0.3068）；總 權(quán) 重ω=（0.0643，0.0692，0.0703；0.0677，0.579，0.0661；0.0733，0.0846，0.078；0.0648，0.0653，0.0675；0.0589，0.0595，0.0524）。按照公式（7）計算得到福建省各個相關(guān)地級市綜合評價指數(shù)值，見表2。

表2 計算所得各地級市的市級應(yīng)急救援物資儲備點選址得分值

3 結(jié)語

災(zāi)害應(yīng)急救援物資儲備庫選址影響因素較為復(fù)雜，本文以交通條件、社會環(huán)境和公共設(shè)施等5 個因素為一級指標，以進出路線數(shù)量、通路質(zhì)量和干線通路數(shù)量等15 個因素為二級指標構(gòu)建評價指標體系，相對全面合理。將全部指標對應(yīng)的直覺模糊數(shù)進行熵權(quán)法確權(quán)后，借助TOPSIS法確定正負理想解，通過綜合評價指數(shù)值得到關(guān)于寧德的應(yīng)急物資儲備點選址較低于其它地級市的選址得分，泉州作為待選儲備點得分值最高。