基于熵權(quán)-TOPSIS法的應(yīng)急物資儲(chǔ)備庫選址評價(jià)研究

舒智慧

摘 要：應(yīng)急物資儲(chǔ)備庫選址決策是關(guān)系整個(gè)救援效率的重要因素，是突發(fā)自然災(zāi)害事件應(yīng)急管理中的重要決策之一。考慮應(yīng)急物資儲(chǔ)備庫的特征、功能以及影響其選址的各方因素，全面系統(tǒng)構(gòu)建應(yīng)急儲(chǔ)備庫選址評價(jià)體系，使用熵權(quán)法對指標(biāo)進(jìn)行客觀賦權(quán)，然后運(yùn)用TOPSIS決策方法對選址方案進(jìn)行綜合評價(jià)及排序，最后通過實(shí)例分析驗(yàn)證該方法的有效性。

關(guān)鍵詞：應(yīng)急物資儲(chǔ)備庫；選址；熵權(quán)-TOPSIS法

中圖分類號：F274文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2024.08.040

Abstract： The decision on the location of emergency material storages is an important factor affecting the overall rescue efficiency and is one of the important decisions in emergency management of sudden natural disasters. Considering the characteristics， functions， and various factors that affect the location of emergency material storages， this paper comprehensively and systematically constructs an evaluation system for the location of emergency reserve storages， and uses the entropy weight method to objectively weight the indicators. Then， the paper uses the TOPSIS decision-making method to comprehensively evaluate and rank the site selection schemes， and finally verifies the effectiveness of this method through case analysis.

Key words： emergency material storages; site selection; entropy weight-TOPSIS method

0 ? ?引 ? ?言

我國是自然災(zāi)害頻繁發(fā)生的國家之一，以洪澇、干旱、地震和地質(zhì)災(zāi)害為主，臺風(fēng)、低溫冷凍和森林草原火災(zāi)等也不同程度地發(fā)生。2022年，我國各種自然災(zāi)害共造成1.12億人次受災(zāi)，直接經(jīng)濟(jì)損失2 386.5億元。當(dāng)面臨大規(guī)模自然災(zāi)害事件時(shí)，做好應(yīng)急物資準(zhǔn)備是提高應(yīng)急能力的重要保障，而救災(zāi)物資類儲(chǔ)備庫用于救助受災(zāi)緊急轉(zhuǎn)移安置人口，對滿足其基本生存需要具有重要作用。所以，科學(xué)合理的救災(zāi)物資儲(chǔ)備庫選址，可以在災(zāi)害發(fā)生之前為應(yīng)急救援工作提供強(qiáng)有力的物資保障，在災(zāi)害發(fā)生后提高應(yīng)急救援的效率。因此，研究救災(zāi)物資類應(yīng)急儲(chǔ)備庫選址理論與方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和理論價(jià)值。

當(dāng)前，眾多學(xué)者從多個(gè)方面對應(yīng)急物資儲(chǔ)備問題進(jìn)行探討，其中大部分學(xué)者認(rèn)為解決設(shè)施選址問題主要有兩種方法：其一，采用綜合因素評價(jià)法，對選址方案進(jìn)行定性與定量分析，主要研究方法有因子分析法[1]、層次分析法（AHP）[2]、數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法（DEA）[3]、模糊綜合評價(jià)法[4]、熵權(quán)法[5]、TOPSIS方法[6]；其二，采用運(yùn)籌學(xué)理論方法，研究構(gòu)建設(shè)施選址的組合優(yōu)化模型，如p-中值模型、p-中心模型、覆蓋選址模型、多目標(biāo)選址模型以及基于上述模型的優(yōu)化模型等。周娟娟等[7]采用AHP模糊綜合評價(jià)法，建立了京東物流南陽中轉(zhuǎn)場選址數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行選址研究。蔡世遠(yuǎn)[8]從物流綜合能力、應(yīng)急供給能力、物流環(huán)境和應(yīng)急需求方面構(gòu)建綜合指標(biāo)體系，通過熵權(quán)法初步選取儲(chǔ)備庫備選點(diǎn)，然后構(gòu)建帶容量及時(shí)間窗約束的選址-分配模型，最終確定選址方案。劉成龍[9]通過熵權(quán)法和TOPSIS法測算山東省各地市應(yīng)急物資儲(chǔ)備能力，在此基礎(chǔ)上從物資流通能力、應(yīng)急物資儲(chǔ)備能力和應(yīng)急救援及物資供應(yīng)三個(gè)方面構(gòu)建引力模型，優(yōu)化山東省應(yīng)急儲(chǔ)備庫的布局。王滄海等[10]將熵權(quán)TOPSIS法應(yīng)用于航空兵保障基地優(yōu)選的實(shí)例中，構(gòu)建包括保障能力、地理位置、交通條件和社會(huì)資源四個(gè)方面的選址評價(jià)指標(biāo)體系。

以上研究廣泛運(yùn)用不同構(gòu)建選址體系和決策的方法，但有些方法，如層次分析法、模糊綜合評價(jià)法需主觀賦權(quán)，因此得出的結(jié)果存在較大的主觀性。不同學(xué)者對應(yīng)急儲(chǔ)備庫選址評價(jià)體系的構(gòu)建各不相同，大多圍繞經(jīng)濟(jì)、交通、環(huán)境、自然等層面。本文在已有的研究基礎(chǔ)上，首先針對應(yīng)急儲(chǔ)備庫的特殊性，構(gòu)建應(yīng)急物資儲(chǔ)備庫選址評價(jià)指標(biāo)體系，然后搜集指標(biāo)相關(guān)數(shù)據(jù)并采用熵權(quán)法確定各指標(biāo)權(quán)重，最后用TOPSIS決策法對選址方案進(jìn)行綜合排序。

1 ? ?應(yīng)急物資儲(chǔ)備庫選址評價(jià)模型

1.1 ? ?指標(biāo)體系構(gòu)建

從指標(biāo)體系選取原則和目的出發(fā)，考慮應(yīng)急物資儲(chǔ)備庫的特點(diǎn)、功能以及應(yīng)急儲(chǔ)備庫選址影響因素，再綜合《中國物流統(tǒng)計(jì)年鑒》中的部分指標(biāo)以及李忠強(qiáng)等[11]、劉成龍等學(xué)者的研究成果，最終確定評價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建由5個(gè)一級指標(biāo)和14個(gè)二級指標(biāo)組成的應(yīng)急物資儲(chǔ)備庫選址評價(jià)體系，如表1所示。

在確定評價(jià)指標(biāo)時(shí)，需考慮各種因素的影響、指標(biāo)所提供的信息量以及其是否具有代表性，以確保評估結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。本文將指標(biāo)層分為五級，分別是經(jīng)濟(jì)條件、交通條件、服務(wù)水平、災(zāi)害情況與潛在風(fēng)險(xiǎn)。

1.1.1 ? ?經(jīng)濟(jì)條件

經(jīng)濟(jì)條件是影響選址的重要指標(biāo)，密切關(guān)系到應(yīng)急物資儲(chǔ)備庫的建設(shè)規(guī)模、設(shè)施配置的完備程度、災(zāi)害時(shí)的抗壓能力以及災(zāi)后的恢復(fù)速度。地區(qū)生產(chǎn)總值是評估地區(qū)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的主要參考指標(biāo)。同時(shí)，本文以全市居民可支配收入為評估指標(biāo)，以反映地區(qū)居民的經(jīng)濟(jì)狀況和購買能力。

1.1.2 ? ?交通條件

交通條件是影響應(yīng)急物資運(yùn)輸效率的關(guān)鍵因素。高速公路運(yùn)營里程在一定程度上反映公路建設(shè)發(fā)展水平。面對突發(fā)自然災(zāi)害事件，公路運(yùn)輸靈活性強(qiáng)，對中短距離運(yùn)輸能發(fā)揮較強(qiáng)的作用。在應(yīng)急救援過程中，貨車可作為應(yīng)急資源使用，貨運(yùn)汽車擁有量則可以反映該地區(qū)在應(yīng)急狀態(tài)下的公路運(yùn)輸能力。旅客周轉(zhuǎn)量反映突發(fā)自然災(zāi)害事件后的人員轉(zhuǎn)移能力，從而影響應(yīng)急物資的需求和分配。貨物周轉(zhuǎn)量則反映應(yīng)急物資的調(diào)撥和配送能力，對保障應(yīng)急物資的供給發(fā)揮重要作用。

1.1.3 ? ?服務(wù)水平

服務(wù)水平的高低是保障應(yīng)急救援的重要因素。衛(wèi)生事業(yè)床位數(shù)是指一個(gè)地區(qū)醫(yī)院、衛(wèi)生院、社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心等機(jī)構(gòu)的床位數(shù)總和，該指標(biāo)能夠反映地區(qū)的醫(yī)療保障能力。一般公共預(yù)算支出是包括地方一般公共服務(wù)、醫(yī)療衛(wèi)生、交通運(yùn)輸?shù)阮A(yù)算支出，這些支出能夠保障公共基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)完善，進(jìn)而提高地區(qū)的應(yīng)急供給能力。而郵政業(yè)務(wù)總量可以近似估計(jì)一個(gè)地區(qū)的救援能力可覆蓋的最大區(qū)域。

1.1.4 ? ?災(zāi)害情況

以經(jīng)濟(jì)損失和受災(zāi)人數(shù)為主要參考指標(biāo)，指標(biāo)越大，表示該地區(qū)對突發(fā)災(zāi)害事件后的應(yīng)急需求越大。同時(shí)，考慮到不同的地區(qū)經(jīng)濟(jì)水平和人口存在差異，選取受災(zāi)人數(shù)占總?cè)藬?shù)比反映災(zāi)害情況。

1.1.5 ? ?潛在風(fēng)險(xiǎn)

歷史自然災(zāi)害發(fā)生次數(shù)指一個(gè)地區(qū)洪澇、暴雨、臺風(fēng)、地震等自然災(zāi)害的發(fā)生次數(shù)。一個(gè)地區(qū)歷史自然災(zāi)害發(fā)生次數(shù)越多，那么它對應(yīng)急救援的需求越迫切。人口和基礎(chǔ)設(shè)施一方面有利于應(yīng)急物資儲(chǔ)備中心的建設(shè)，另一方面也可能遭受更大的損失。因此，本文以農(nóng)作物播種面積和人口近似反映潛在的風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 ? ?熵權(quán)法確定權(quán)重

熵權(quán)法是一種客觀賦權(quán)方法，其中熵可以衡量數(shù)據(jù)所傳遞的信息量大小，依據(jù)信息量的大小來確定各指標(biāo)權(quán)重[12]。通常情況下，指標(biāo)的信息熵越小，表示該指標(biāo)數(shù)據(jù)包含信息越多，指標(biāo)所占的權(quán)重就越大；反之，信息熵越大，指標(biāo)權(quán)重就越小。本文用熵權(quán)法根據(jù)熵值所承載的信息量求出各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重，具體步驟如下。

構(gòu)造初始矩陣。建立評估矩陣R，i表示評價(jià)對象，j表示評價(jià)指標(biāo)。

其中i=1，2…m，j=1，2…n。

數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化。將R轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)化矩陣Y，其中yij為rij標(biāo)準(zhǔn)化后的值。

求各指標(biāo)的信息熵Ej，以及效用值dj。

根據(jù)得到的熵值Ej確定熵權(quán)Wj。

其中j=1，2，…，n。

1.3 ? ?TOPSIS法綜合評價(jià)

TOPSIS法是1981年提出的一種多目標(biāo)決策方法，其原理是通過比較評價(jià)對象與最優(yōu)解、最劣解的相對接近程度，以此作為方案優(yōu)劣排序的依據(jù)。若評價(jià)對象離最優(yōu)解最近且又離最劣解最遠(yuǎn)，則為最好；否則不為最優(yōu)。具體測算步驟如下。

1.3.1 ? ?構(gòu)造加權(quán)決策矩陣

將各指標(biāo)的權(quán)重乘以標(biāo)準(zhǔn)化矩陣中相對應(yīng)的元素，就得出加權(quán)矩陣Z。

1.3.2 ? ?計(jì)算指標(biāo)的正理想解和負(fù)理想解

通過加權(quán)決策矩陣Z得出第j個(gè)評價(jià)指標(biāo)的最大值和最小值，以此作為該指標(biāo)的正理想解和負(fù)理想解，其公式為：

1.3.3 ? ?計(jì)算評價(jià)對象的歐式距離

sepj+、sepj-分別是第i個(gè)評價(jià)對象與正、負(fù)理想解的歐式距離。

1.3.4 ? ?計(jì)算各指標(biāo)的綜合指數(shù)

Cj表示相對接近度，在0～1之間，Cj數(shù)值越大，表示被評價(jià)對象離理想解越近，效果越好。

2 ? ?實(shí)例分析

為了應(yīng)對突發(fā)自然災(zāi)害事件，經(jīng)過前期對某地區(qū)的實(shí)地查看、分析和研究，有11個(gè)較為理想的位置可作為應(yīng)急物資儲(chǔ)備庫的備選地。因此本文使用上述方法對11個(gè)備選地址進(jìn)行分析，得出各備選地址的綜合指數(shù)和排名。

2.1 ? ?應(yīng)急物資儲(chǔ)備庫選址評價(jià)

2.1.1 ? ?數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

依據(jù)上文建立的地區(qū)應(yīng)急物資儲(chǔ)備庫選址評價(jià)體系，收集11個(gè)地區(qū)各自的14個(gè)指標(biāo)數(shù)據(jù)。先將原始數(shù)據(jù)根據(jù)式（2）進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，得到標(biāo)準(zhǔn)化矩陣Y，如表2、3所示。

2.1.2 ? ? 確定各級指標(biāo)的權(quán)重

使用熵權(quán)法公式（3）和（4）對去量綱后的指標(biāo)計(jì)算出信息熵值和信息效用值，再結(jié)合公式（5）計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。結(jié)果如表4所示。

2.2 ? ?計(jì)算各樣本相對接近度及排名

根據(jù)表3計(jì)算的各指標(biāo)權(quán)重，運(yùn)用公式（6）構(gòu)造加權(quán)矩陣Y。之后根據(jù)公式（7）和（8），求出各評價(jià)方案的正負(fù)理想解。將結(jié)果帶入公式（9）和（10）得到正、負(fù)理想解的距離sepj+、sepj-，最后根據(jù)公式（11）算出相對接近度Cj，并對其結(jié)果進(jìn)行排序，如表5所示。

2.3 ? ?評價(jià)結(jié)果分析

根據(jù)表5可看出，各備選地的應(yīng)急物流能力與需求評價(jià)結(jié)果因受城市經(jīng)濟(jì)、交通等各種因素的影響，不同地區(qū)之間的評價(jià)結(jié)果差異較大，備選地2的相對接近度僅為0.123，但備選地7的接近度高達(dá)0.553。11個(gè)地區(qū)的平均相對接近程度為0.34，只有備選地7、備選地1、備選地9、備選地11和備選地8這5個(gè)地區(qū)超過這個(gè)平均值，優(yōu)勢資源聚集明顯。

綜上分析，各備選地的應(yīng)急物資儲(chǔ)備庫選址評價(jià)結(jié)果從高到低的順序?yàn)椋簜溥x地7>備選地1>備選地9>備選地11>備選地8>備選地4>備選地10>備選地5>備選地3>備選地6>備選地2。因此，備選地7、備選地1、備選地9、備選地11和備選地8可作為應(yīng)急儲(chǔ)備庫選址的候選點(diǎn)考慮。

3 ? ?結(jié) ? ?論

建立科學(xué)合理的應(yīng)急物資儲(chǔ)備庫是確保在自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)可以快速響應(yīng)和有效救援的重要措施。熵權(quán)法與TOPSIS法相結(jié)合的選址方法實(shí)現(xiàn)了客觀賦權(quán)，提高了決策結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，較為科學(xué)。本文在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，首先，從經(jīng)濟(jì)條件、交通條件、服務(wù)條件、災(zāi)害情況和潛在風(fēng)險(xiǎn)方面設(shè)置5個(gè)準(zhǔn)則層和14個(gè)二級指標(biāo)，構(gòu)建了應(yīng)急物資儲(chǔ)備庫選址評價(jià)指標(biāo)體系。其次，采用熵權(quán)法對各評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)，再使用TOPSIS方法計(jì)算出相對貼近度，以此作為各評價(jià)方案的綜合得分，并進(jìn)行排序。最后，進(jìn)行實(shí)例驗(yàn)證，證明該方法的可行性。

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