突發(fā)事件下應(yīng)急食品需求緊迫性分級(jí)研究

陳艷萍,曾小青,周建華

(長(zhǎng)沙理工大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院,湖南 長(zhǎng)沙 410004)

我國(guó)是世界上受突發(fā)事件影響最大的國(guó)家之一,并且突發(fā)事件種類多、頻率高,對(duì)人員生命財(cái)產(chǎn)安全、生態(tài)環(huán)境和社會(huì)穩(wěn)定造成極大威脅。歷次重大突發(fā)事件,如SARS、汶川地震、新冠肺炎疫情等,充分證明了在突發(fā)事件下快速、科學(xué)高效地實(shí)現(xiàn)應(yīng)急管理有助于控制事態(tài)發(fā)展、降低損失,而食品保障作為應(yīng)急管理順利開展的基礎(chǔ),如何及時(shí)有效地做好應(yīng)急食品管理工作是每個(gè)國(guó)家急需解決的問(wèn)題[1-2]。應(yīng)急食品是指突發(fā)緊急情況下用以應(yīng)對(duì)食品供應(yīng)不便或斷供時(shí)使用的食品,具有耐儲(chǔ)存、使用便利等功能性,2020年國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)發(fā)布的《應(yīng)急物資分類及編碼》中將應(yīng)急食品分為糧食、蔬菜、水果、堅(jiān)果、禽蛋、食用鹽、食用油、食糖、肉類及加工食品等十大類。目前,我國(guó)應(yīng)急食品主要由中央及地方應(yīng)急物資儲(chǔ)備庫(kù)供應(yīng),其儲(chǔ)備與調(diào)度管理工作由應(yīng)急管理部門主導(dǎo)、國(guó)家糧食及物資儲(chǔ)備局等部門協(xié)同配合,省、市、縣三級(jí)政府根據(jù)“分級(jí)負(fù)責(zé)、屬地管理”原則完成自身儲(chǔ)備工作,并通過(guò)多部門協(xié)同、軍地聯(lián)動(dòng)保障和社會(huì)力量參與機(jī)制加強(qiáng)物資調(diào)運(yùn)管理,以實(shí)現(xiàn)食品物資應(yīng)急響應(yīng)。然而,突發(fā)事件具有的突發(fā)性、不確定性、危害性及擴(kuò)散性等特性使得緊急事件突發(fā)下應(yīng)急食品需求增加,短時(shí)間內(nèi)籌集食品物資并滿足全部需求的難度大,且僅依靠民政部門的直覺與經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行應(yīng)急食品調(diào)配管理工作缺乏科學(xué)性和合理性,,優(yōu)化應(yīng)急管理工作則是提高應(yīng)急響應(yīng)有效性的關(guān)鍵之一[3]。因此,必須對(duì)應(yīng)急食品需求緊迫性進(jìn)行分級(jí),優(yōu)先保證級(jí)別高的、盡可能保證級(jí)別低的,以此降低管理成本、提高救援效率[4-5]。

關(guān)于突發(fā)事件下需求緊迫性分級(jí)問(wèn)題,目前研究主要分為受災(zāi)點(diǎn)應(yīng)急物資需求緊迫性和應(yīng)急物資需求緊迫性兩方面的研究。王之樂等[6]從事中環(huán)節(jié)的啟動(dòng)期、搜救期、治療期3階段著手,對(duì)地震災(zāi)害鏈應(yīng)急物資需求緊迫性進(jìn)行分級(jí);鄧樹榮等[7]將震后應(yīng)急物資分為基本生活保障類和應(yīng)急裝備與配套類,并利用馬斯洛需求分析法確定需求層次;王偉濤等[8]為提高深遠(yuǎn)海勘探作業(yè)的應(yīng)急保障效率,提出基于模糊支持向量機(jī)的應(yīng)急物資優(yōu)先級(jí)研究方法,并做出了三級(jí)劃分。這些研究大多以全部應(yīng)急物資為研究對(duì)象,關(guān)于單一類別應(yīng)急物資需求緊迫性的探討較少,且少有針對(duì)食品物資展開分析。

為使分級(jí)結(jié)果更具合理性和科學(xué)性,充分考慮食品屬性及營(yíng)養(yǎng)均衡要求,從食品重要性、可得性和應(yīng)急效果影響程度3個(gè)方面構(gòu)建應(yīng)急食品需求緊迫性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系;運(yùn)用熵權(quán)法賦權(quán),并采用馬氏距離-灰色關(guān)聯(lián)TOPSIS法進(jìn)行排序;結(jié)合層次聚類法,得出應(yīng)急食品需求緊迫性分級(jí)結(jié)果,以期為我國(guó)應(yīng)急管理工作提供依據(jù)。

1 指標(biāo)體系構(gòu)建

在應(yīng)急物資需求分級(jí)問(wèn)題上,文獻(xiàn)[6]采用層次分析法并從應(yīng)急的重要性、可替代性、稀缺性對(duì)災(zāi)區(qū)應(yīng)急物資的需求急迫性等級(jí)進(jìn)行劃分;文獻(xiàn)[8]將時(shí)效性和需求度納入考慮范圍,進(jìn)一步完善了應(yīng)急物資優(yōu)先級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系;倪慧薈等[9]認(rèn)為要優(yōu)化應(yīng)急調(diào)度方案、合理資源配置,必須預(yù)先評(píng)估應(yīng)急影響效果?？紤]到食品特性、突發(fā)事件的不可預(yù)測(cè)性及短期內(nèi)可籌集食品數(shù)量的有限性,從食品的重要性、可得性和應(yīng)急效果影響程度3方面選取需求層次、運(yùn)輸溫濕度指數(shù)、食用天數(shù)等11個(gè)二級(jí)指標(biāo),建立應(yīng)急食品需求緊迫性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,如表1所示。

表1 應(yīng)急食品需求緊迫性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2 需求緊迫性分級(jí)模型

目前,需求緊迫性研究方法主要集中在模糊綜合評(píng)價(jià)、聚類分析方法、TOPSIS方法等,在指標(biāo)權(quán)重的確認(rèn)上主觀性較強(qiáng)。為使結(jié)果更具客觀性,構(gòu)建初始決策矩陣并進(jìn)行預(yù)處理,使用熵權(quán)法賦權(quán),運(yùn)用加權(quán)馬氏距離-灰色關(guān)聯(lián)的TOPSIS法得到評(píng)估結(jié)果,進(jìn)而采用層次聚類法確定需求緊迫性等級(jí)。

2.1 區(qū)間數(shù)型轉(zhuǎn)化

劉宗寶等[10]提出針對(duì)區(qū)間數(shù)型屬性值的轉(zhuǎn)化方法,先將區(qū)間數(shù)轉(zhuǎn)換成二元聯(lián)系數(shù),運(yùn)用相似關(guān)系思路確定二元系數(shù)中不確定示性系數(shù)i的左、右和期望示數(shù)值,一次求得各區(qū)間數(shù)的左、右不確定數(shù)和期望數(shù)。為確?？陀^性,筆者以期望數(shù)表示區(qū)間數(shù)值。設(shè)區(qū)間數(shù)x=[x-,x+],x-,x+∈R,且x-

xie=x-+ie(x+-x-)

(1)

2.2 熵權(quán)法賦權(quán)

熵權(quán)法的原理與變異系數(shù)法相似,都是根據(jù)數(shù)據(jù)差距或數(shù)據(jù)波動(dòng)大小進(jìn)行賦權(quán),該方法適用于同類指標(biāo)評(píng)價(jià)[11]。具體步驟如下:

(1)指標(biāo)值歸一化處理。設(shè)n類食品,對(duì)應(yīng)m個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo),建立初始評(píng)價(jià)指標(biāo)矩陣A=(aij)n×m,其中aij表示第i類食品的第j個(gè)指標(biāo),1≤i≤n,1≤j≤m。通過(guò)式(2)對(duì)矩陣A進(jìn)行歸一化處理,得到矩陣B=(bij)n×m。

(2)

式中:bij為aij歸一化處理后的值。

(2)計(jì)算指標(biāo)的信息熵Hj。

(3)

(4)

式中:cij為指標(biāo)特征比重,為避免為零時(shí)出現(xiàn)計(jì)算錯(cuò)誤,令歸一化區(qū)間下限為0.002。

(3)計(jì)算指標(biāo)熵值權(quán)重wj。

(5)

2.3 基于加權(quán)馬氏距離-灰色關(guān)聯(lián)的TOPSIS算法

TOPSIS是一種逼近于理想解、針對(duì)于多指標(biāo)的排序方法。利用獨(dú)立于測(cè)量尺度的馬氏距離替換TOPSIS法中的歐氏距離計(jì)算樣本值到理想解的距離,可以排除指標(biāo)之間的相關(guān)性的干擾,有效表示指標(biāo)之間的相似度。同時(shí),灰色關(guān)聯(lián)分析能從曲線形狀相似性的角度反映各方案的貼近度,可彌補(bǔ)只關(guān)注相對(duì)距離而不能準(zhǔn)確反映現(xiàn)實(shí)情況的缺陷[12-13]。具體步驟如下:

(1)確定正、負(fù)理想解A+、A-。

(6)

(7)

式中:J+、J-分別為效益型和成本型指標(biāo)集。

(8)

(9)

同理,各評(píng)價(jià)方案與負(fù)理想解的無(wú)量綱馬氏距離為:

(10)

(11)

(12)

(13)

同理可得各方案與負(fù)理想解的無(wú)量綱灰色關(guān)聯(lián)度:

(14)

(15)

(16)

(5)計(jì)算貼近度Hi。

(17)

貼近度值越大,需求越急迫,需求緊迫性等級(jí)越高。

2.4 層次聚類法

聚類算法是一種典型的無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí),依靠數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng),適應(yīng)于目前缺少劃分規(guī)則或標(biāo)簽的應(yīng)急食品需求緊迫性分級(jí)研究。而聚類分析技術(shù)中層次聚類算法具有無(wú)需確定集群數(shù)、可識(shí)別各種形狀的聚類簇、控制不同層次水平的聚類簇、適應(yīng)不同顆粒度的應(yīng)用場(chǎng)合的特點(diǎn),與分級(jí)研究對(duì)象數(shù)據(jù)更為契合。因此,采取層次聚類方法算法進(jìn)行分級(jí)研究,并用聚類樹圖表示[14-15]。

3 實(shí)例分析

3.1 實(shí)例概況及數(shù)據(jù)來(lái)源

2021年7月17日至23日,河南省遭遇罕見暴雨,導(dǎo)致城市內(nèi)澇、河流洪水、山洪滑坡等多災(zāi)并發(fā),造成重大人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失,其中20日鄭州市災(zāi)情尤為嚴(yán)重。以河南鄭州“7·20”特大暴雨災(zāi)害為例,探討應(yīng)急食品需求緊迫性分級(jí)問(wèn)題。為使研究結(jié)果更具有用性、實(shí)用性,以《應(yīng)急物資分類及編碼》中應(yīng)急物資中類為研究對(duì)象,即面粉、大米、玉米、大豆、新鮮蔬菜及冷凍蔬菜等23類食品,其中飲料以飲用水為主,根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系收集數(shù)據(jù)并由式(1)進(jìn)行區(qū)間數(shù)型轉(zhuǎn)化后,得到數(shù)據(jù)如表2所示。其中,需求層次、營(yíng)養(yǎng)需求量、頻次及食用天數(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)源于2022版《中國(guó)居民膳食指南》或中國(guó)臨床營(yíng)養(yǎng)網(wǎng);運(yùn)輸溫濕度指數(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)來(lái)于《冷庫(kù)管理規(guī)范》;提前期的指標(biāo)數(shù)據(jù)源于澎湃新聞等各大新聞網(wǎng);需求價(jià)格彈性及自給能力指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)來(lái)于《鄭州統(tǒng)計(jì)年鑒》;食品能量數(shù)據(jù)來(lái)自于薄荷網(wǎng);保質(zhì)期數(shù)據(jù)來(lái)自于《食品保質(zhì)期標(biāo)準(zhǔn)》;便食性數(shù)據(jù)為專家進(jìn)行李克特5級(jí)打分。

表2 應(yīng)急食品需求緊迫性分級(jí)研究數(shù)據(jù)表

3.2 結(jié)果分析

根據(jù)式(2)～式(17)運(yùn)用Matlab計(jì)算綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)參數(shù),得到貼近度,并根據(jù)貼近度得到食品需求緊迫性排序結(jié)果,如表3所示。此外,運(yùn)用SPSS將貼近度進(jìn)行層次聚類,得到聚類樹,如圖1所示。我國(guó)對(duì)突發(fā)事件應(yīng)急響應(yīng)做出了四級(jí)劃分,進(jìn)而也將應(yīng)急食品需求緊迫性分為四級(jí)。

圖1 應(yīng)急食品需求緊迫性層次聚類樹圖

表3 應(yīng)急食品需求緊迫性評(píng)價(jià)綜合參數(shù)表

由上述結(jié)果可得,Ⅰ級(jí)應(yīng)急食品為飲料(主要為飲用水);Ⅱ級(jí)應(yīng)急食品為方便食品、乳制品、堅(jiān)果等;Ⅲ級(jí)應(yīng)急食品為大米、面粉、新鮮蔬菜等;Ⅳ級(jí)為水產(chǎn)加工品、家禽肉、家畜肉等食品。此外,經(jīng)類比發(fā)現(xiàn),相同需求緊迫性等級(jí)的應(yīng)急食品屬性具有一致性。Ⅰ級(jí)應(yīng)急食品是人類賴以生存和發(fā)展的不可缺少的、最重要的物質(zhì)資源之一,是生命之源;Ⅱ級(jí)應(yīng)急食品充分反映了應(yīng)急的特點(diǎn),具有運(yùn)輸溫濕度要求低、保質(zhì)期長(zhǎng)、即食性高等特性;Ⅲ級(jí)應(yīng)急食品具有需求層次高、營(yíng)養(yǎng)需求量高、頻次高等特點(diǎn),但其便食性表現(xiàn)較差,適用于具有一定炊事條件的場(chǎng)景;Ⅳ級(jí)應(yīng)急食品多為必要性低且可替代性高的食品,即營(yíng)養(yǎng)需求量低、需求價(jià)格彈性高。

3.3 敏感性分析

評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中“提前期”指標(biāo)與其他指標(biāo)具有一定差異,提前期的指標(biāo)值與食品物資供應(yīng)點(diǎn)的情況具有密切關(guān)系,即在突發(fā)情況下應(yīng)急食品供應(yīng)的地點(diǎn)、物資集散與裝卸時(shí)間、運(yùn)輸與配送時(shí)間具有不確定性,致使提前期的指標(biāo)值隨機(jī)性與波動(dòng)性較大。為確保分級(jí)結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性,以新鮮蔬菜為對(duì)象,對(duì)其提前期的指標(biāo)進(jìn)行敏感性分析,結(jié)果如圖2所示。由圖2可知,隨著提前期的延長(zhǎng),新鮮蔬菜需求緊迫性排名上升,兩者呈正比關(guān)系,符合效益型指標(biāo)的表現(xiàn)。此外,據(jù)以往經(jīng)驗(yàn),應(yīng)急食品提前期通常為1～4 d,在該時(shí)段內(nèi)新鮮蔬菜的排名基本穩(wěn)定在10名左右,說(shuō)明在一段提前期間隔內(nèi),需求緊迫性等級(jí)具有穩(wěn)定性,進(jìn)一步證實(shí)了分級(jí)結(jié)果的可靠性。綜上,該分級(jí)模型在一定程度上可以避免不確定性指標(biāo)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)、保證需求緊迫性排名穩(wěn)定、確保正確評(píng)判等級(jí),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)食品物資高效率、及時(shí)地供應(yīng)。

圖2 新鮮蔬菜提前期-緊迫性排名趨勢(shì)圖

3.4 方法驗(yàn)證

為進(jìn)一步驗(yàn)證研究方法的有效性,將上述研究結(jié)果與傳統(tǒng)TOPSIS法、熵權(quán)-TOPSIS法、灰色關(guān)聯(lián)法及熵權(quán)-灰色關(guān)聯(lián)法4種方法評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果如表4所示。從表4可以看出,在不同評(píng)價(jià)方法下,應(yīng)急食品需求緊迫性排名在總體上基本保持一致,尤其是飲料、堅(jiān)果、家禽肉等食品在各評(píng)價(jià)方法下的排名幾近相同,但部分品類食物的排名存在差異,說(shuō)明所提出的改進(jìn)TOPSIS方法與傳統(tǒng)方法既具有一致性又具有差異性。關(guān)于形成差異性的原因,不同評(píng)價(jià)方法有所區(qū)別。傳統(tǒng)TOPSIS法過(guò)于注重?cái)?shù)據(jù)本身,忽視指標(biāo)權(quán)重的差異,并對(duì)量化指標(biāo)和不確定指標(biāo)選取的控制難度較高,如該方法下大米的需求緊迫性最高,這與實(shí)際情況是相悖的;熵權(quán)-TOPSIS法雖避免了權(quán)重相同所帶來(lái)的問(wèn)題,但仍有缺陷,如食用鹽的需求緊迫性為最高,而方便食品卻為第十名;灰色關(guān)聯(lián)法和熵權(quán)-灰色關(guān)聯(lián)法通過(guò)序列曲線幾何形狀的相似性判斷聯(lián)系的緊密程度,對(duì)樣本分布要求低,較前兩種方法更能貼近實(shí)際,但不能較好表現(xiàn)出災(zāi)情環(huán)境下炊事困難的特點(diǎn)。因此,綜合來(lái)看,熵權(quán)-馬氏距離-灰色關(guān)聯(lián)TOPSIS法所得評(píng)價(jià)結(jié)果能夠很好地反映現(xiàn)實(shí)情況,與實(shí)際相符,具有一定的有效性和合理性。

表4 不同方法評(píng)價(jià)結(jié)果比較

綜上所述,需求緊迫性分級(jí)結(jié)果充分反映了應(yīng)急食品本身屬性及差異,說(shuō)明所提出的指標(biāo)體系與分級(jí)方法具有合理性和科學(xué)性,在有限時(shí)間、有限資源的約束下,有助于應(yīng)急食品管理中心快速、有效地制定應(yīng)急管理實(shí)施方案,優(yōu)先籌備需求緊迫性高的食品,并向受災(zāi)地區(qū)輸送,實(shí)現(xiàn)效用最大化。此外,需求緊迫性同級(jí)的應(yīng)急食品所具有的共性,可為突發(fā)事件下應(yīng)急物資籌措、調(diào)度等工作提供參考。

4 結(jié)論

(1)應(yīng)急食品需求緊迫性指標(biāo)體系將食品屬性與居民營(yíng)養(yǎng)均衡問(wèn)題納入考慮范圍,并建立分級(jí)模型,提高了評(píng)價(jià)結(jié)果的合理性、科學(xué)性。

(2)分析結(jié)果充分反映了應(yīng)急食品之間的屬性差異,且應(yīng)急食品的需求緊迫性等級(jí)分為四級(jí),Ⅰ級(jí)有1類,Ⅱ級(jí)有5類,Ⅲ級(jí)有12類,Ⅳ級(jí)有5類。

(3)需求緊迫性等級(jí)相同的應(yīng)急食品之間,其屬性具有一致性。