基于改進FAHP的應(yīng)急物流運輸方案優(yōu)化研究

彭 晗，孫永生（華北水利水電學(xué)院，河南 鄭州 450045）

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

1 應(yīng)急物流運輸影響因素

應(yīng)急物流是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，一般具有突發(fā)性、弱經(jīng)濟性、不確定性、非常規(guī)性、時效性、事后選擇性等特點[1-3]。應(yīng)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(huán)境條件差和技術(shù)裝備要求高等特點[3-4]。因此，從運輸方案優(yōu)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(yīng)急物流運輸?shù)钠瘘c，也是選擇應(yīng)急物流運輸方案的關(guān)鍵性因素。在進行運輸需求決策需根據(jù)具體情況，盡量及時準確確定物資需求的種類、數(shù)量及時限，以便確定應(yīng)急物資運輸需求的規(guī)模和時間節(jié)點，從而完成對應(yīng)急物流運輸方案的選擇。

運輸環(huán)境條件是應(yīng)急物流運輸?shù)耐庠跅l件，也是應(yīng)急物流運輸方案優(yōu)化的限制性因素。需根據(jù)各種運輸方式的技術(shù)經(jīng)濟特點以及對環(huán)境條件要求，在不同階段、不同地區(qū)選擇合適的運輸方案。

運輸技術(shù)裝備是應(yīng)急物流運輸能夠順利完成的基本條件，也是應(yīng)急物流運輸方案優(yōu)化的保障性因素。需在運輸裝備的功能、數(shù)量和質(zhì)量等方面來進行運輸方案優(yōu)化。

2 應(yīng)急物流運輸方案優(yōu)化模型建立

應(yīng)急物流運輸方案優(yōu)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(jié)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(shù)學(xué)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(yōu)化模型。

2.1 建立運輸方案優(yōu)化指標體系層次結(jié)構(gòu)

在充分分析應(yīng)急物流運輸方案優(yōu)化影響因素的基礎(chǔ)上，針對應(yīng)急物流運輸?shù)哪康暮吞攸c，合理地選取優(yōu)化指標，并結(jié)合層次分析法的特點，應(yīng)用YAAHP軟件，建立了共有4個層次的應(yīng)急物流運輸方案優(yōu)化結(jié)構(gòu)圖，具體內(nèi)容見圖1所示。

圖1 應(yīng)急物流運輸方案優(yōu)化評價指標體系層次結(jié)構(gòu)圖

2.2 建立優(yōu)先關(guān)系矩陣，并改造為模糊一致矩陣和互反型矩陣

根據(jù)圖1層次結(jié)構(gòu)，構(gòu)造優(yōu)先關(guān)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(jù)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(shù)[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(lián)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(quán)重，按照最大原則，選擇最優(yōu)方案

由層次結(jié)構(gòu)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(quán)重向量矩陣W，根據(jù)最大隸屬度原則，選擇最優(yōu)運輸方案。

3 實例研究

根據(jù)上述的應(yīng)急物流運輸方案優(yōu)化模型，結(jié)合一地區(qū)發(fā)生自然災(zāi)害之后的實際情況，能夠采用的應(yīng)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(yōu)缺點和適用環(huán)境，根據(jù)運輸需要、地理環(huán)境、技術(shù)裝備等條件選擇最佳的運輸方案。

（1）根據(jù)圖1的優(yōu)化指標，邀請數(shù)名專家建立各層次的優(yōu)先關(guān)系矩陣，見表1，同時根據(jù)上述2.2計算過程將其轉(zhuǎn)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(jié)果見表2。

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

4 結(jié) 論

應(yīng)急物流運輸方案優(yōu)化直接決定著應(yīng)急物流系統(tǒng)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(gòu)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(yīng)急物流運輸方案優(yōu)化模型。通過實例研究，證明該模型即改善了運輸方案優(yōu)化時計算精度問題又提高了優(yōu)化速度，同時驗證了該運輸方案優(yōu)化方法的有效性、科學(xué)性和實用性。

表1 各層次之間的優(yōu)先關(guān)系矩陣

表2 各層次單準則排序向量

[1]黃潤霞.探析我國應(yīng)急物流現(xiàn)狀及發(fā)展對策[J].物流科技，2011(11):73-75.

[2]魏際剛，張瑗.加快應(yīng)急物流體系建設(shè)增強應(yīng)急物資保障能力[J].現(xiàn)代物流，2009(5):15.

[3]孫慶峰，黨相文，趙建光.應(yīng)急物流運輸方式選擇方法研究[J].綜合運輸，2012(6):36-38.

[4]鐘志新，薛茂炎,等.災(zāi)害情況下應(yīng)急運輸路徑選擇問題研究[J].公路與汽運，2010(4):37-40.

[5]Ercanoglu M,Kasmer O,Temiz N.Adaptation and comparison of expert opinion to analytical hierarchy process for landslide susceptibility mapping[J].Bulletin of Engineering Geology and the Environment,2008,67(4):565-578.

[6]康欽容，唐建新，張衛(wèi)中.改進模糊層次分析法在滑坡治理方案優(yōu)化中的應(yīng)用[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報，2012,33(9):98-103.

[7]李永.多目標決策中目標權(quán)重的確定法[J].甘肅工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2003,29(3):118-119.