基于猶豫度的災(zāi)害鏈應(yīng)急系統(tǒng)優(yōu)先權(quán)排序研究

郭燕君，李 芳

(上海理工大學(xué) 管理學(xué)院，上海 200093)

基于猶豫度的災(zāi)害鏈應(yīng)急系統(tǒng)優(yōu)先權(quán)排序研究

郭燕君，李 芳

(上海理工大學(xué) 管理學(xué)院，上海 200093)

針對(duì)屬性權(quán)重不完全確定的多屬性應(yīng)急群決策問(wèn)題，給出屬性的直覺(jué)模糊集，基于猶豫度利用線性規(guī)劃方法確定多屬性應(yīng)急群決策系統(tǒng)中各屬性的最優(yōu)權(quán)重，同時(shí)為了解決決策者主觀偏好的問(wèn)題。基于綜合直覺(jué)模糊集提出了新的決策方法，利用得分值排序法及IFHA算子進(jìn)行集結(jié)，從而減小主觀偏好對(duì)決策的影響，通過(guò)災(zāi)害鏈應(yīng)急系統(tǒng)中次生災(zāi)害點(diǎn)優(yōu)先權(quán)排序的算例，實(shí)例分析結(jié)果驗(yàn)證了該方法的有效性和可行性。

猶豫度；直覺(jué)模糊集；多屬性決策；應(yīng)急決策；排序；災(zāi)害鏈

我國(guó)是世界上災(zāi)害種類最多的國(guó)家之一，許多災(zāi)害事故，特別是等級(jí)高、強(qiáng)度大的災(zāi)害事故發(fā)生后常常誘發(fā)一連串的其他災(zāi)害，形成災(zāi)害鏈[1]。當(dāng)突發(fā)事件發(fā)生時(shí)，應(yīng)急管理中心要快速應(yīng)對(duì)啟動(dòng)救援行動(dòng)，針對(duì)災(zāi)害鏈突發(fā)事件，為了快速、有效地對(duì)突發(fā)事件作出合理決策，往往不能同時(shí)兼顧每個(gè)受災(zāi)點(diǎn)，需要對(duì)各受災(zāi)點(diǎn)緊迫程度進(jìn)行評(píng)估，從而最大化應(yīng)急救援管理的滿意度，因此受災(zāi)點(diǎn)優(yōu)先權(quán)排序成為整個(gè)應(yīng)急調(diào)度管理是否合理有效的關(guān)鍵，對(duì)應(yīng)急管理[2-4]具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)作用。應(yīng)急系統(tǒng)優(yōu)先權(quán)排序問(wèn)題必須在短時(shí)間內(nèi)做出決策且需考慮多種因素，時(shí)間的緊迫性[5]使得許多獲得的決策支持信息具有很大的不確定性，多因素集結(jié)使得應(yīng)急決策具有多屬性群決策特點(diǎn)，因此應(yīng)急系統(tǒng)優(yōu)先權(quán)排序問(wèn)題本質(zhì)上是一個(gè)多屬性群決策問(wèn)題[6]。

針對(duì)多屬性群決策問(wèn)題，1965年Zadeh建立了模糊集理論[7]，在此基礎(chǔ)上，Atanassov教授于1986年將模糊集進(jìn)行拓展，提出了直覺(jué)模糊集的概念[8]。把僅考慮隸屬度的傳統(tǒng)模糊集推廣到同時(shí)考慮隸屬度、非隸屬度和猶豫度這三方面信息的直覺(jué)模糊集。較之于傳統(tǒng)的模糊集，直覺(jué)模糊集更能夠準(zhǔn)確的描述和反映客觀世界的模糊性本質(zhì)[9]，且更具靈活性和實(shí)用性，由于客觀事物的模糊性和不確定性，有關(guān)直覺(jué)模糊集的研究引起了學(xué)者們的高度重視。尤其是決策判斷過(guò)程中的猶豫程度，受到了理論與應(yīng)用研究工作者的廣泛關(guān)注。目前，如何利用直覺(jué)模糊集理論解決復(fù)雜的多屬性決策問(wèn)題已發(fā)展成為一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。

在突發(fā)事件應(yīng)急管理中，如何根據(jù)突發(fā)事件的特征進(jìn)行及時(shí)有效的決策，是應(yīng)急管理部門亟待解決的問(wèn)題之一[10]，由于突發(fā)事件的多變性和復(fù)雜性，多屬性模糊應(yīng)急群決策成為應(yīng)急管理的重點(diǎn)，不少學(xué)者對(duì)應(yīng)急群決策方法的可行合理性方面進(jìn)行了研究和探索[5、11-13]。在考慮應(yīng)急突發(fā)事件的群決策問(wèn)題中，專家的偏好及屬性偏好直接影響決策結(jié)果的選取，從目前的研究現(xiàn)狀[14-19]可以看出，常見(jiàn)的賦權(quán)方法大體可分為兩種：主觀賦權(quán)法[15]和客觀賦權(quán)法[16-19]。而在多屬性應(yīng)急群決策問(wèn)題中，屬性及專家權(quán)重的合理確定將直接影響決策結(jié)果的合理性。目前針對(duì)直覺(jué)模糊集的群決策問(wèn)題，大部分已將屬性權(quán)重作為已知條件給出，但在實(shí)際管理決策問(wèn)題中，由于突發(fā)災(zāi)害的復(fù)雜性和不確定性，決策者在對(duì)突發(fā)事件的認(rèn)知過(guò)程中，往往存在著不同程度的猶豫或表現(xiàn)出一定程度的知識(shí)缺乏，因此在考慮群決策專家對(duì)屬性的偏好信息表達(dá)時(shí)，應(yīng)考慮決策屬性的模糊性及猶豫性。本文針對(duì)應(yīng)急系統(tǒng)屬性權(quán)重不完全已知，偏好值同樣也為直覺(jué)模糊集的情況下，基于猶豫度利用線性規(guī)劃模型求出最佳屬性權(quán)重，加權(quán)集結(jié)后運(yùn)用得分值進(jìn)行排序，同時(shí)為減少?zèng)Q策者主觀偏好，排除最值對(duì)方案的影響，給予位置權(quán)重，對(duì)最大最小值給予較小的權(quán)重確定最終決策方案。

1 直覺(jué)模糊集的相關(guān)定義

定義1直覺(jué)模糊集[8]

設(shè)X是一個(gè)非空集合，則稱F={|x∈X}為直覺(jué)模糊集，其中uF(x)和vF(x)分別為X中元素x屬于X的隸屬度。

uF(x):X→[0,1],x∈X→uF(x)∈[0,1]。

vF(x):X→[0,1],x∈X→vF(x)∈[0,1]。

且滿足條件0≤uF(x)+vF(x)≤1,x≤X。

πF(x)=1-uF(x)-vF(x),x∈X表示X中元素x屬于F的猶豫度，且0≤πF(x)≤1,x∈X。

2 基于最優(yōu)權(quán)重與混合加權(quán)集結(jié)的多屬性群體決策方法

2.1 基于猶豫度的最優(yōu)權(quán)重確定方法

多屬性應(yīng)急群決策問(wèn)題需要對(duì)屬性及專家賦予相應(yīng)的權(quán)重，以反映相應(yīng)的重要程度，尤其是屬性權(quán)重確定方面，在多屬性決策問(wèn)題中，屬性權(quán)重的合理與否直接決定決策結(jié)果的準(zhǔn)確性，傳統(tǒng)的主觀賦權(quán)法能反應(yīng)屬性偏好但具有隨機(jī)性，客觀賦權(quán)法在集成綜合決策信息過(guò)程中會(huì)丟失相關(guān)專家的信息，未能真實(shí)反應(yīng)專家的意愿，對(duì)此，本文基于猶豫度提出一種屬性權(quán)重確定方法，賦予不同專家以最優(yōu)屬性權(quán)重，達(dá)到同時(shí)兼顧主、客觀要求。

猶豫度πF(x)=1-uF(x)-vF(x)可以直接反映直覺(jué)模糊集的信息量，有效刻畫(huà)模糊集的不確定性程度，猶豫度越大說(shuō)明模糊程度和不確定程度越高，而專家的主觀屬性權(quán)重應(yīng)由專家對(duì)所提供的方案信息的評(píng)判的可靠性決定，評(píng)判信息越不確定說(shuō)明專家對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象的熟悉程度越低，因此應(yīng)賦予較小的屬性權(quán)重，根據(jù)以上猶豫度刻畫(huà)不確定性程度以及猶豫度確定各專家針對(duì)各屬性權(quán)重的思路，給出以下權(quán)重確定方法。

通過(guò)上述分析建立下列模型，基于猶豫度確定最優(yōu)權(quán)重：

(1)

(2)

2.2 基于最優(yōu)權(quán)重的多屬性應(yīng)急群決策方法

步驟一：識(shí)別方案集A={A1,A2,…,An}、屬性集oi={o1,o2,…,om}和決策者k(k=1,2,…,K)。

步驟八：根據(jù)定義3計(jì)算各直覺(jué)模糊集的得分值，進(jìn)行排序，并整理排序后的直覺(jué)模糊集矩陣。

步驟九：按照位置權(quán)重計(jì)算有序加權(quán)集結(jié)后的綜合直覺(jué)模糊集，計(jì)算各方案的得分值，排序選取最有方案。

3 案例應(yīng)用

本研究采集了某地震災(zāi)害發(fā)生后各次生災(zāi)害點(diǎn)選址評(píng)估的決策數(shù)據(jù)，針對(duì)各次生災(zāi)害點(diǎn)應(yīng)對(duì)災(zāi)害時(shí)的救援能力，將能力弱的地區(qū)確定為物資配送中心?，F(xiàn)計(jì)劃對(duì)其中4個(gè)較嚴(yán)重的次生災(zāi)害點(diǎn)A=(A1,A2,…,A4)進(jìn)行優(yōu)先權(quán)排序，三位專家構(gòu)成評(píng)判組，考慮通行能力o1、儲(chǔ)備能力o2、人口密度o3、地質(zhì)條件o4等四大因素。決策者利用直覺(jué)模糊集對(duì)4個(gè)次生災(zāi)害點(diǎn)關(guān)于四個(gè)評(píng)價(jià)因素進(jìn)行評(píng)估，得到各個(gè)決策者對(duì)方案關(guān)于屬性給定的隸屬度、非隸屬度，具體數(shù)據(jù)如表1所示：

用類似的方法可得到各個(gè)決策者k(k=1,2,3)給定的屬性oi(i=1,2,3)的直覺(jué)模糊集，具體數(shù)據(jù)可由以下的3個(gè)直覺(jué)模糊集權(quán)重向量給出：

根據(jù)以上所述多屬性群體決策方法，我們確定以下的解決方案：

(1)構(gòu)造區(qū)間值決策矩陣及區(qū)間值屬性權(quán)重向量，表2為所構(gòu)建的區(qū)間直接模糊集。

表1 各屬性隸屬度數(shù)據(jù)

表2 區(qū)間直覺(jué)模糊集

表3 屬性加權(quán)集結(jié)所得直覺(jué)模糊集

表4 二次加權(quán)集結(jié)直覺(jué)模糊集

表5 得分值

表6 排序

表7 直覺(jué)模糊集及得分值

區(qū)間值屬性權(quán)重向量為：

(6)

(7)

(8)

(2)求出最佳屬性權(quán)重

ω1o=(0.25,0.21,0.22,0.32)T；

(9)

ω2o=(0.27,0.23,0.25,0.25T)T；

(10)

ω3o=(0.21,0.22,0.25,0.32)T；

(11)

(3)計(jì)算屬性加權(quán)集結(jié)所得直覺(jué)模糊集矩陣，如表3所示。

(4)確定決策者的權(quán)重向量為ω=(0.35,0.35,0.3)T，位置權(quán)重向量為ω=(0.2,0.6,0.2)T。

(5)有序加權(quán)集結(jié)后的直覺(jué)模糊集及得分值，見(jiàn)表7。

從上述結(jié)果可見(jiàn)，應(yīng)用文中所述方法確定最優(yōu)屬性權(quán)重后得到次生災(zāi)害點(diǎn)緊急程度排序?yàn)锳3>A2>A4>A1，A3,A2相對(duì)而言對(duì)應(yīng)急救援的緊急程度較高，因此無(wú)論從救災(zāi)的時(shí)間上還是從救災(zāi)物資的配送商都應(yīng)首先以該兩個(gè)次生受災(zāi)點(diǎn)為出發(fā)點(diǎn)，本文得出的次生受災(zāi)點(diǎn)優(yōu)先權(quán)排序?qū)罄m(xù)應(yīng)急管理配送中心選址及配送物資的存儲(chǔ)都提供了依據(jù)，對(duì)應(yīng)急管理決策具有重要影響。

4 總結(jié)

災(zāi)害鏈中次生受災(zāi)點(diǎn)的緊迫性評(píng)估是整個(gè)突發(fā)事件救援的關(guān)鍵，在眾多復(fù)雜及不確定因素作用下，采用直覺(jué)模糊集描述相關(guān)屬性偏好更加符合實(shí)際，通過(guò)猶豫度與屬性偏好的關(guān)系，建立線性規(guī)劃模型求得最優(yōu)屬性權(quán)重，同時(shí)考慮決策者主觀偏好的影響，利用混合加權(quán)集結(jié)算子綜合決策信息，從而保證結(jié)果的公正性，兼顧主觀偏好及客觀因素，使得整個(gè)受災(zāi)系統(tǒng)優(yōu)先權(quán)評(píng)估有效合理，整個(gè)決策方法簡(jiǎn)單可行，同時(shí)也可以推廣到其他領(lǐng)域。

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Research on Priority Ranking of Disaster Chain Emergency System Based on the Degree of Hesitation

GUO Yanjun and LI Fang

(UniversityofShanghaiforScienceandTechnologySchoolofmanagement,Shanghai200093,China)

Withrespecttotheproblemsofmultipleattributeemergencygroupdecision-makinginwhichtheattributeweightsisincomplete,intuitionisticfuzzysetsofattributeisproposed.Basedonthedegreeofhesitation,bylinearprogrammingmethod,optimalattributeweightsformultipleattributeemergencygroupdecisionmakingsystemcanbederived.Inordertosolvetheissueofdecisionmaker’ssubjectivepreferenceofdecisionsystem,anewdecision-makingmethodbasedontheintegratedintuitionisticfuzzysetshasbeenraised,whichutilizethescorerankingmethodandtheIFHAoperatortoaggregate,therebyreducingtheeffectofsubjectivepreferenceofthedecision.Finally,throughapriorityrankingcaseofsecondarydisastersindisastersystemandresultsoftheapplicationexamplesverifytheeffectivenessandfeasibilityoftheproposedmethod.

hesitancydegree;intuitionisticfuzzysets;multi-attributesdecisionmaking;emergencydecisionmaking;ranking;disasterchain

10.3969/j.issn.1000-811X.2017.01.038.]

2016-05-28

2016-07-26

國(guó)家自然科學(xué)基金資助(71271138)

郭燕君(1992-)，女，安徽宣城人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)閼?yīng)急管理、應(yīng)急決策. E-mail：254658872@qq.com

X928.9；X43

A

1000-811X(2017)01-0216-05

10.3969/j.issn.1000-811X.2017.01.038

郭燕君，李芳. 基于猶豫度的災(zāi)害鏈應(yīng)急系統(tǒng)優(yōu)先權(quán)排序研究[J]. 災(zāi)害學(xué)，2017，32(1)：216-220. [GUO Yanjun and LI Fang. Research on priority ranking of disaster chain emergency system based on the degree of hesitation [J]. Journal of Catastrophology，2017，32(1)：216-220.