變化條件下應(yīng)急物資物流方案的動(dòng)態(tài)可拓決策

周凌云，喻小賢，羅建鋒

(淮陰工學(xué)院交通工程學(xué)院，江蘇 淮安 223003)

0 引言

近年來(lái)，自然災(zāi)害、公共衛(wèi)生事故災(zāi)害、公共安全事件等突發(fā)性事件不斷增多，導(dǎo)致地震、水災(zāi)、颶風(fēng)、核泄漏、突發(fā)性傳染疾病等惡性事件不斷出現(xiàn)。如何嚴(yán)密防范和有效應(yīng)對(duì)各類突發(fā)事件，使損失降到最低，已成為世界各國(guó)密切關(guān)注的現(xiàn)實(shí)社會(huì)問(wèn)題。突發(fā)事件帶來(lái)了對(duì)不同類型物資的需求，也更加凸顯應(yīng)急物流的戰(zhàn)略意義。應(yīng)急物流是針對(duì)突發(fā)事件對(duì)各種類型的生活、救災(zāi)、生產(chǎn)等物資需求進(jìn)行緊急保障的一種特殊物流活動(dòng)，為了滿足突發(fā)的物流需求，非正常性地組織物品從供應(yīng)地到接受地的實(shí)體流動(dòng)過(guò)程。應(yīng)急物流體系涉及政府、行業(yè)組織、物流企業(yè)等不同層次的機(jī)構(gòu)，也涉及采購(gòu)、倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸、配送等不同功能的環(huán)節(jié)，還涉及信息、法規(guī)、人才、理論等不同的組成要素。其與普通物流一樣，由流體、載體、流向、流量、流程、流速等要素構(gòu)成，具有空間效用、時(shí)間效用和形質(zhì)效用，而應(yīng)急物流方案是保障應(yīng)急物流效用實(shí)現(xiàn)的重要平臺(tái)。加強(qiáng)應(yīng)急物流組織與管理，科學(xué)地對(duì)應(yīng)急物流方案進(jìn)行選擇與決策，是防范和應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的重要保障和有力支撐。然而，應(yīng)急物資需求的數(shù)量、實(shí)效等特性不一，對(duì)應(yīng)急物流方案的要求也不盡相同，并且突發(fā)事件現(xiàn)場(chǎng)隨時(shí)會(huì)出現(xiàn)新的情況，從而對(duì)物流方案產(chǎn)生新的要求。因此，如何在綜合考慮安全、經(jīng)濟(jì)、便利、速度等技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)特征的條件下，在應(yīng)急物資供給點(diǎn)與應(yīng)急物資需求地之間選擇合理的物流通道方案，是一個(gè)現(xiàn)實(shí)的動(dòng)態(tài)性多目標(biāo)決策問(wèn)題?？赏貨Q策以可拓集合為數(shù)學(xué)工具，將物元分析與可拓集合相結(jié)合，用關(guān)聯(lián)函數(shù)分析決策各子系統(tǒng)間的相容性，從而尋求滿意方案，是解決此類多目標(biāo)決策問(wèn)題的有力工具和決策方法。本文根據(jù)應(yīng)急物流方案選擇影響因素，進(jìn)行可拓決策理論分析，并引入變權(quán)因子，建立應(yīng)急物流方案的動(dòng)態(tài)可拓決策模型，進(jìn)行最優(yōu)物流方案決策。

1 應(yīng)急物資物流方案選擇的影響因素分析

應(yīng)急物流具有突發(fā)性、不確定性、非常規(guī)性、弱經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn)。應(yīng)急物流與普通意義上的物流不同，普通物流既強(qiáng)調(diào)物流的效率，又強(qiáng)調(diào)物流的效益，而應(yīng)急物流在許多情況下是通過(guò)物流效率的實(shí)現(xiàn)來(lái)完成其物流效益的實(shí)現(xiàn)。應(yīng)急救援物資運(yùn)輸具有弱經(jīng)濟(jì)性，它的目標(biāo)是在盡快、安全、可靠地將救援物資運(yùn)輸?shù)侥康牡氐那疤嵯聦?shí)現(xiàn)運(yùn)輸費(fèi)用最小化，最大程度地實(shí)現(xiàn)物流的時(shí)間效益、空間效益和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，因此應(yīng)急物流通道選擇屬于同時(shí)追求貨物運(yùn)輸時(shí)間最小化、物流安全性、物流可靠性與費(fèi)用最小化的多目標(biāo)規(guī)劃問(wèn)題，受多種因素的影響。

1.1 物資送達(dá)時(shí)間

對(duì)于任一物流類型來(lái)說(shuō)，任何物資的物流都有時(shí)效性方面的要求，而對(duì)于應(yīng)急物流來(lái)說(shuō)，物資送達(dá)時(shí)間是物流通道決策的首要影響因素。應(yīng)急物流運(yùn)作方需要將應(yīng)急物資盡快送達(dá)目的地，從而滿足事發(fā)地應(yīng)急物資需求和減少相關(guān)災(zāi)害損失等。

1.2 物流安全性

在不同的氣候條件下，保證應(yīng)急物流過(guò)程中物資安全是應(yīng)急物流運(yùn)作的基本要求，也是在擬定各備選物流通道方案時(shí)必須考慮的基本條件。氣候條件狀況會(huì)影響不同物流方式、物流通道的安全性，從而影響應(yīng)急物流運(yùn)作方對(duì)物流方案的選擇。

1.3 物流可靠性

它是指應(yīng)急物流方案選擇過(guò)程中及時(shí)獲得輸送大規(guī)模應(yīng)急物資所需物流供給能力的可靠性和按時(shí)按要求送達(dá)目的地的準(zhǔn)時(shí)性。

1.4 物流費(fèi)用

對(duì)于任一物流運(yùn)作決策者來(lái)說(shuō)，物流費(fèi)用都是選擇物流方案的關(guān)鍵因素之一。盡管應(yīng)急物資流通具有弱經(jīng)濟(jì)性，但應(yīng)急物流運(yùn)作方仍然需要在保障應(yīng)急物資需求及時(shí)供給的前提下盡可能降低應(yīng)急物資流通費(fèi)用的支出。

2 基于變權(quán)的應(yīng)急物資物流通道方案可拓決策模型構(gòu)建

2.1 問(wèn)題的描述

設(shè)A為應(yīng)急物資供給地，B為應(yīng)急物資需求，它們之間有m個(gè)由運(yùn)輸方式組成的物流通道方案。這m個(gè)物流通道形式構(gòu)成了備選方案b1，b2，…，bm，它們分別有n個(gè)評(píng)價(jià)因素(如物流時(shí)間、安全性、可靠性、便捷性、物流成本等)x1，x2，…，xn，其對(duì)應(yīng)的因素權(quán)重分別為w1，w2，…，wn，權(quán)重值會(huì)受應(yīng)急事件等級(jí)、物資需求強(qiáng)度、自然天氣、物流市場(chǎng)供需等因素而變化。每一個(gè)應(yīng)急物流通道方案bi(i=1，2，…，m)對(duì)應(yīng)n個(gè)評(píng)價(jià)因素xj(j=1，2，…，n) 有一個(gè)指標(biāo)特征值向量fij(i=1，2，…，m;j=1，2，…，n)，該指標(biāo)特征值對(duì)于單個(gè)評(píng)價(jià)因素為“優(yōu)”的隸屬度為rij。現(xiàn)需要在綜合考慮應(yīng)急事件、應(yīng)急物流供需地實(shí)際物流狀況以及應(yīng)急物流決策者主管偏好和要求的基礎(chǔ)上對(duì)最優(yōu)的物流通道方案進(jìn)行決策。

2.2 建立可拓決策數(shù)學(xué)模型

利用可拓決策理論解決應(yīng)急物流通道方案選擇問(wèn)題，需要在分析并確定應(yīng)急物流通道選擇影響因素的基礎(chǔ)上，并由此給出諸因素的取值范圍和具體取值，從而建立各應(yīng)急物流通道方案的可拓決策數(shù)學(xué)模型:

其中，Ki為現(xiàn)實(shí)中應(yīng)急物流通道方案i的可拓決策模型，bi為實(shí)際應(yīng)急物流通道方案i，因素xj為影響因素，其對(duì)應(yīng)急物流通道方案bi的評(píng)價(jià)值為fij。

2.3 計(jì)算影響因素的隸屬度

2.3.1 確定各影響因素的值

當(dāng)xi是定量影響因素時(shí)，直接根據(jù)歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和當(dāng)前狀況調(diào)查得出;如果是定性影響因素時(shí)，其隸屬度需采用定性指標(biāo)綜合決策法評(píng)定，如根據(jù)專家等級(jí)評(píng)分法確定各因素的隸屬度，具體方法是將因素指標(biāo)分成7個(gè)等級(jí)(很差、差、較差、一般、較好、好、很好)，可按表1所賦值標(biāo)準(zhǔn)給出評(píng)定值。當(dāng)因素指標(biāo)隸屬度的實(shí)際判斷評(píng)語(yǔ)介于兩個(gè)相鄰等級(jí)之間時(shí)，可取其評(píng)定值之間的值。

表1 賦值標(biāo)準(zhǔn)表

2.3.2 計(jì)算影響因素的隸屬度

采用指標(biāo)綜合決策法確定因素指標(biāo)的隸屬度，令:

其中，rij表示因素j對(duì)應(yīng)于應(yīng)急物流通道方案i的隸屬度，正指標(biāo)表示其值越大越好，負(fù)指標(biāo)表示其值越小越好。

2.4 確定隸屬度矩陣

分別確定應(yīng)急物流通道方案定量影響因素和定性影響的隸屬度后，就可得出各評(píng)價(jià)指標(biāo)構(gòu)成m×n維隸屬度矩陣R:

2.5 確定影響因素的權(quán)重值

在應(yīng)用可拓決策方法進(jìn)行決策時(shí)，必須要確定各因素對(duì)備選方案的重要程度，即n個(gè)評(píng)價(jià)因素對(duì)應(yīng)的因素權(quán)重值 w1，w2，…，wn。但是，由于應(yīng)急物流通道方案的各影響因素指標(biāo)隨應(yīng)急物資需求時(shí)空距離、應(yīng)急物資特性、自然天氣和決策者主觀要求等因素影響而變化，因而具有動(dòng)態(tài)性，故需引入變權(quán)因子 ε1，ε2，…，εn，來(lái)表征評(píng)判因素的動(dòng)態(tài)特征，那么各因素帶變權(quán)的權(quán)重集為:

其中εw為變權(quán)項(xiàng)，w為常權(quán)項(xiàng)，如果xj不隨著時(shí)空和條件變化，那么εj取0。此時(shí)，帶變權(quán)的權(quán)重已經(jīng)不再是一般意義上的權(quán)重，而是表征應(yīng)急事件發(fā)展的動(dòng)態(tài)變化和決策者的選擇偏好。

2.6 確定最優(yōu)應(yīng)急物流方案

備選的應(yīng)急物流通道方案i的特征向量表示為:

設(shè)應(yīng)急物流通道方案和理想物流通道方案的距離表示為:

其中:L1(bi，φ)表示應(yīng)急物流通道方案i和正理想物流通道方案的正理想距離，L2(bi，φ)表示應(yīng)急物流通道方案i和負(fù)理想物流通道方案的負(fù)理想距離，如果μi為所有備選物流通道方案對(duì)應(yīng)的正理想特征向量的隸屬度，vi為所有備選物流通道方案對(duì)應(yīng)的負(fù)理想特征向量的隸屬度，那么有:

備選應(yīng)急物流通道方案對(duì)應(yīng)于正理想方案i和負(fù)理想方案的正、負(fù)理想度分別表示為:

采用最小二乘法優(yōu)選準(zhǔn)則，計(jì)算評(píng)價(jià)向量M和N，即對(duì)所有備選應(yīng)急物流通道方案，求式(10)和式(11)的廣義距離平方和，即根據(jù)這一優(yōu)選準(zhǔn)則，可以建立應(yīng)急物流通道優(yōu)先決策的目標(biāo)函數(shù):

通過(guò)計(jì)算和推導(dǎo)，備選物流通道方案的正理想特征向量的隸屬度為:

通過(guò)對(duì)所有備選物流通道方案的正理想特征向量的隸屬度的計(jì)算處理，比較各隸屬度大小，根據(jù)正隸屬度極大原則確定應(yīng)急物資供需地A和B之間現(xiàn)實(shí)中最優(yōu)的物流通道方案的隸屬度為:

如果備選物流通道方案k的正理想隸屬最大，對(duì)于現(xiàn)實(shí)條件和決策的主管決策偏好和要求來(lái)說(shuō)，物流通道方案k是應(yīng)急物資供需地A和B之間最優(yōu)的物流方案。

3 案例研究

一批應(yīng)急物資從供給地A運(yùn)往事件發(fā)生地B，它們之間有多種運(yùn)輸方式相連，因而有多種物流方案。根據(jù)對(duì)各物流通道技術(shù)經(jīng)濟(jì)特征分析，經(jīng)初步的判斷得到物流方案。根據(jù)應(yīng)急物資物流方案選擇的影響因素分析，確定各主要影響因素參數(shù)值，見(jiàn)表2。

表2 備選方案的指標(biāo)值

根據(jù)定量與定性因素隸屬度計(jì)算方法，得到評(píng)價(jià)方案各指標(biāo)構(gòu)成的隸屬度矩陣R為:

運(yùn)用層次分析法和專家判斷，確定各影響因素的權(quán)重，進(jìn)而引入變權(quán)因子得:

根據(jù)公式(8)得備選方案的正理想特征向量和負(fù)理想特征向量分別為:

在不考慮變權(quán)因子情況下，根據(jù)公式(6)得到方案i和正理想方案之間的正理想距離的平方值為:

根據(jù)公式(7)得到方案i和負(fù)理想方案之間的負(fù)理想距離的平方值為:

物流方案i的正理想特征向量的隸屬度為:

同理可求得其他方案正理想特征向量的隸屬度分別為:

4 結(jié)論

本文在描述應(yīng)急物流方案選擇問(wèn)題基礎(chǔ)上，分析了應(yīng)急物流方案的主要影響因素。然后，根據(jù)應(yīng)急物流的運(yùn)作流程，應(yīng)用“可拓學(xué)”的理論和方法，從物元的基本要素入手，尋找關(guān)鍵事物、關(guān)鍵特征和關(guān)鍵量值，將決策對(duì)象包含的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)因素用變權(quán)這一概念進(jìn)行描述，來(lái)構(gòu)造應(yīng)急物流供給地和需求地兩物流節(jié)點(diǎn)間基于變權(quán)的可拓決策模型，動(dòng)態(tài)地反映應(yīng)急物流方案中影響因素的重要度。采用最小二乘法優(yōu)選準(zhǔn)則，計(jì)算備選方案的正隸屬度來(lái)確定最優(yōu)方案，并以案例論證了該模型的可操作性、科學(xué)性和應(yīng)用性。該模型對(duì)提高決策者對(duì)應(yīng)急物流方案設(shè)計(jì)與選擇的科學(xué)性和合理性具有十分重要的意義，為應(yīng)急物流業(yè)務(wù)運(yùn)作與管理提供決策支持。

［1］王旭坪，傅克俊，胡祥培.應(yīng)急物流系統(tǒng)及其快速反應(yīng)機(jī)制研究［J］.中國(guó)軟科學(xué)，2005(6):127－131.

［2］歐忠文，王會(huì)云，姜大立，等.應(yīng)急物流［J］.重慶大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，27(3):164－167.

［3］王宗喜.關(guān)于應(yīng)急物流建設(shè)的若干問(wèn)題［J］.中國(guó)流通經(jīng)濟(jì)，2009(3):20－22.

［4］朱佳俊，鄭建國(guó)，覃朝勇.不完備信息下可拓群決策粗糙分類研究［J］.統(tǒng)計(jì)與決策，2010(1):49－50.

［5］王敏晰.基于供應(yīng)鏈思想的應(yīng)急物流體系的構(gòu)建及管理［J］.鐵路運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)，2010，31(12):61－65.

［6］周凌云，穆東.基于變權(quán)的物流通道方案模糊決策模型［J］.武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào):交通科學(xué)與工程版，2010，34(5):1061－1064.

［7］蔡文，楊春燕，林偉初.可拓工程方法［M］.北京:科學(xué)出版社，1997.

［8］李文華，施浩，何亞群.基于變權(quán)的航材調(diào)運(yùn)模糊決策分析［J］.物流技術(shù)，2004(2):44－46.

［9］張毅，余梁蜀，馬斌，等.可拓決策方法應(yīng)用研究［J］.陜西工學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，18(2):46－50.