基于層次分析法的西安市應急物資儲備庫選址研究

李學蘭，王海元

（1.安徽科技學院 管理學院，安徽 鳳陽 233100；2.西京學院 管理工程系，西安 710123）

一、研究綜述

國內(nèi)外對于應急物資儲備庫選址問題的研究相對較少，主要借助普通倉庫選址的基本思想結(jié)合具體情況開展研究。隨著近年來突發(fā)災難事件不斷增長，有關(guān)應急物資儲備庫選址的研究逐漸增加。近幾年國內(nèi)針對應急物資儲備庫的選址問題，利用建模求解進行實例研究的文獻相對豐富。王可以利用層次分析法對戰(zhàn)時后勤儲備倉庫的選址進行實例研究[1]。劉湃、史健勇指出經(jīng)典選址模型結(jié)合遺傳算法解決新建避難空間的選址問題，建立基于網(wǎng)絡模型的避難空間疏散路線規(guī)劃方法，將實際問題轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡模型[2]。李清、胡志華提出應急物資配送中心收集的物資應由臨時集中點統(tǒng)一管理并送至匯總點，構(gòu)建以最小化經(jīng)濟成本、最大化募集物資量為目標的仿真模型[3]。于冬梅、高雷阜等指出為確保應急方案的合理制定和災后應急物資的高效調(diào)度與使用，構(gòu)建基于時間滿意度的需求區(qū)域下應急物資儲備庫選址優(yōu)化模型[4]。高雷阜、于冬梅指出將人工蜂群算法應用于應急物資儲備庫選址優(yōu)化模型的求解中，得到不確定需求下的最優(yōu)選址方案，提高預防和處置突發(fā)事件的能力[5]。郭繼坤、穆祥靜提出根據(jù)應急物資儲備的特點，建立應急物資儲備點選址目標模型，提出備選儲備點綜合評價方法，為應急物資儲備點選址決策提供定量參考[6]。

在國外期刊中，針對應急物資儲備庫選址問題的研究多半提出通過優(yōu)化設計和改變模式來進行管理。Xiangguo Ma提出建立多層次、多模式的存儲模式來節(jié)約成本、提高效率，通過應急物資儲備的多樣化和儲備方式的豐富化來優(yōu)化應急反應措施[7]。Jie Liu等指出優(yōu)化框架適用于應急物資管理系統(tǒng)規(guī)劃，開發(fā)框架不僅可以促進應急物資倉庫的選擇，也能有效地保障調(diào)動應急物資救援的緊急行動[8]。王勇、盛景軍等指出利用以最小化使用周期成本為目標函數(shù)的遺傳算法，構(gòu)建模型求解的MATLAB程序得到合理的選址方案[9]。

綜上所述，利用多種模型和計算方法進行應急物資儲備庫選址的研究已經(jīng)成為當前該領(lǐng)域研究的趨勢，但是從已有文獻來看，結(jié)合特定地區(qū)的地域特點、應急物資儲備庫選址的影響因素和約束條件等進行實證的研究還有待補充。

二、西安市應急物資儲備庫選址問題

（一）西安市應急物資儲備庫發(fā)展存在的問題

西安市的應急物資儲備庫發(fā)展至今體現(xiàn)出幾個突出的問題：第一，應急物資儲備庫布局不合理。雖然西安市應急物資儲備網(wǎng)絡體系已基本建立，且形成了一個中央級救災物資儲備代儲庫，但應急物資儲備庫的整體結(jié)構(gòu)仍存在缺陷和不足。由于布局不合理產(chǎn)生反應遲緩、交通不便、缺少有效的成本約束等系列衍生問題。第二，儲備庫的應急水平低。應急物資儲備庫的作用是在突發(fā)事故出現(xiàn)時，及時反應、減少損失、提高城市預防和處理各種災害性突發(fā)事件的能力。西安市應急物資儲備庫的存儲物量、專業(yè)化程度、有效救援距離等無法及時、快速的滿足現(xiàn)實需求。缺失時效性和可靠性使應急物資儲備庫難以發(fā)揮應有的作用和功能。第三，應急物資儲備庫功能不完善。西安市應急物資儲備的功能較為單一，主要防范的應急事件為地震、消防等，在突發(fā)事件的多樣性預防、處理功能上仍然不足，缺乏針對突發(fā)事件的模擬訓練與演習。第四，應急物資儲備庫之間缺乏合作。由于應急救援工作的特殊性和實效性要求，對應急物資儲備庫的反應能力和能動性具有非常嚴格的要求。各應急物資儲備庫之間缺乏聯(lián)系與合作，欠缺優(yōu)良的協(xié)作能力，單一儲備庫又不能滿足整個地區(qū)的需求，一旦公共地域的突發(fā)事件產(chǎn)生，單一儲備庫難以獨立抵御損失和傷害。第五，應急物資儲備庫缺乏專業(yè)性。在應急救災救援中，由于突發(fā)事件的屬性不同，所需要的應急物資種類自然不同，相應的儲備庫應該是分類明確、查詢簡易的。西安市大多數(shù)儲備庫應對突發(fā)事件的處理方法相同，缺乏專業(yè)性和針對性。

（二）西安市應急物資儲備庫選址存在的問題

在應急物資儲備庫的選址問題上，第一，應急物資儲備庫選址的理念比較薄弱。西安市雖已建設了中央級別的應急救災物資儲備代儲庫，但是對應急物資儲備庫選址的研究起步較晚，發(fā)展緩慢，缺乏在選址問題上的全面統(tǒng)籌和戰(zhàn)略規(guī)劃，整體布局和系統(tǒng)化發(fā)展的觀念缺失。應急物資儲備庫的選址局限在單一的倉庫坐落和建設，沒有完善的體系化建設方案。第二，應急物資儲備庫選址信息不充分。西安市運用信息化和網(wǎng)絡化的手段進行應急物資儲備庫選址仍處于起步階段。信息化水平低，信息分割不完整容易造成重復的應急行動和不必要的損失。第三，應急物資儲備庫選址布局不合理，存在覆蓋盲區(qū)。選址時通常將人口稠密的城區(qū)作為重點，而對人口密度相對較低的地區(qū)欠缺考慮，也缺乏將二者折中考慮的協(xié)同選址。

三、西安市應急物資儲備庫選址實證分析

（一）西安市應急物資儲備庫選址的現(xiàn)實意義和約束條件

1.西安市應急物資儲備庫選址的現(xiàn)實意義

西安是陜西省會城市，屬于西北外來人口最多的城市之一。伴隨著流動人口的不斷增加，嚴峻的安全生產(chǎn)形勢、易滋生的公共衛(wèi)生事件和復雜的社會安全形勢對應急管理體系建設工作提出了新的挑戰(zhàn)。通過應急物資儲備庫的建設，可以提高預防和處理各類災害性突發(fā)事件的能力[10]。合理的應急物資儲備庫選址能夠綜合考慮應急物資儲備自身的特點和地區(qū)應急的差異性，為應急物資儲備規(guī)劃提供有效參考。

2.應急物資儲備庫選址的約束條件

應急物資儲備庫的選址是由多方面因素決定的，但時效性和經(jīng)濟性是選擇的首要考慮原則，因此，選址受以下四個具體條件約束：一是響應距離最短。在滿足物資保障要求的前提下，儲備點至最遠需求點的距離越短越優(yōu)，優(yōu)化目標是找出距需求點距離最短的儲備點。二是響應時間最短，即儲備點到最遠需求點的時間越短越好。如果存在多點儲備，同時多點保障的情況，優(yōu)化目標是找出到需求點時間最短的儲備點。三是建設能耗最低。即滿足規(guī)定時限內(nèi)持續(xù)消耗要求的最低應急物資儲備數(shù)量，多則浪費，少則不能達到保障要求。四是建設成本最低。應急物資儲備點選址的成本主要包括土地、建筑物、設備、應急物資采購和運輸?shù)木嚯x、人力資源等相關(guān)費用[20]。

（二）西安市應急物資儲備庫選址模型構(gòu)建

1.準則層的影響因素

建立層次分析結(jié)構(gòu)，首先需要研究的是應急物資儲備庫選址的影響因素。設置選址模型的基本參數(shù)時，級別不同，具體的參數(shù)也不相同。本文的研究對象是市區(qū)級別而非中央級別，目標層是解決西安市應急物資儲備庫選址問題，而準則層的各個準則和子準則也應當符合以目標層為中心的內(nèi)容。西安市交通系統(tǒng)復雜，人口流動量較大，屬于經(jīng)濟較發(fā)達地區(qū)。應急物資儲備庫選址的影響因素大致分為：交通條件、人口密度、醫(yī)療水平、經(jīng)濟水平、物資供應水平、區(qū)域特性。

2.方案層的選址目標

方案層是按照準則層的要求來確定西安市中適合應急物資儲備庫選址的地區(qū)。西安市主要分為新城、碑林、蓮湖、灞橋、未央、雁塔、閻良、臨潼、長安等9個區(qū)和藍田、戶縣、高陵、周至4個縣。應急物資儲備庫的設置應當位于區(qū)域核心位置，保證迅速實時反應。根據(jù)選址的約束條件要求，將西安市應急物資儲備庫的選址區(qū)域圈定在五大城市核心區(qū)，分別為：新城區(qū)、碑林區(qū)、蓮湖區(qū)、雁塔區(qū)、未央?yún)^(qū)，如圖1所示。

圖1 西安市各區(qū)縣分布圖

3.層次模型參數(shù)設置

通過層次分析法構(gòu)建模型，首先將實際問題數(shù)據(jù)化。設置目標層為A、準則層為B、方案層為C；準則層具體設置為：交通條件B1、人口密度B2、醫(yī)療水平B3、經(jīng)濟水平B4、物資供應水平B5、區(qū)域特性B6；方案層具體設置為新城區(qū)C1、碑林區(qū)C2、蓮湖區(qū)C3、雁塔區(qū)C4、未央?yún)^(qū)C5。

（三）西安市應急物資儲備庫選址模型的建立和求解

1.建立層次結(jié)構(gòu)模型

通過構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型并進行仿真模擬來解決西安市應急物資儲備庫的選址問題。通過調(diào)查并整合已有信息得出影響因素、選址目標、參數(shù)設置等，建立層次結(jié)構(gòu)模型，如圖2所示。

圖2 層次結(jié)構(gòu)模型（以B3為例）

2.計算相互因子權(quán)重

在計算相互因子權(quán)重時，主要通過調(diào)查問卷的形式采集相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合專家意見設定目標層：西安市應急物資儲備庫選址A、準則層：交通條件B1、人口密度B2、醫(yī)療水平B3、經(jīng)濟水平B4、物資供應水平B5和區(qū)域特性B6相互之間的權(quán)重，具體權(quán)重分配如表1所示。

表1 準則層B相互因子權(quán)重

對于準則層B而言，交通條件B1、人口密度B2、醫(yī)療水平B3、經(jīng)濟水平B4、物資供應水平B5和區(qū)域特性B6對方案層C的影響權(quán)重如表2所示。

3.軟件程序仿真求解

基于層次分析法的基本原理與建模步驟，編寫MATLAB程序，運行程序進行計算，整理計算結(jié)果，如表8所示。

通過軟件仿真計算，可以看出西安市五大核心區(qū)域中新城區(qū)在總排序中的所得值是最大的，同時滿足條件CR=0.0093＜0.1，可以確定結(jié)果滿足層次分析法要求。

表2 方案C對準則層B1相互因子權(quán)重

表3 方案C對準則層B2相互因子權(quán)重

表4 方案C對準則層B3相互因子權(quán)重

表5 方案C對準則層B4相互因子權(quán)重

表6 方案C對準則層B5相互因子權(quán)重

表7 方案C對準則層B6相互因子權(quán)重

表8 層次總排序

（四）西安市應急物資儲備庫選址模型綜合評價分析

1.選址影響因素結(jié)果

西安市應急物資儲備庫的影響因素包括交通條件、人口密度、醫(yī)療水平、經(jīng)濟水平、物資供應水平和區(qū)域特性等。其中人口密度和交通條件是最為重要的影響因素。在人口密度高和交通條件好的地區(qū)發(fā)生突發(fā)事件或自然災害時，應急物資儲備庫發(fā)揮的作用是巨大的，這符合應急物資儲備庫設置的基本原則。因此，對于西安市應急物資儲備庫選址的影響因素排序結(jié)果較為合理。

2.選址目標區(qū)域結(jié)果分析

將西安市應急物資儲備庫的選址目標確定為市內(nèi)五大核心區(qū)域，分別是新城區(qū)、碑林區(qū)、蓮湖區(qū)、雁塔區(qū)、未央?yún)^(qū)。這五個區(qū)域在交通條件、人口密度、醫(yī)療水平、經(jīng)濟水平、物資供應水平和區(qū)域特性等影響因素上最具有象征意義?？紤]到應急物資儲備庫的特性，選址目標必須具有突發(fā)公共事件的可能性。從西安市的發(fā)展與建設角度出發(fā)，應急物資儲備庫的選址必須保障人民和政府利益，以全局利益（包括經(jīng)濟性、可執(zhí)行性、時效性等）最大化為基準，西安市五大核心區(qū)域符合應急物資儲備庫的選址要求。

3.選址結(jié)果合理性

通過建立層次結(jié)構(gòu)模型并結(jié)合西安市應急物資儲備實際情況進行實證分析，得出應急物資儲備庫選址的最優(yōu)結(jié)果為新城區(qū)。新城區(qū)位于西安市中心東北，跨越城墻內(nèi)外，是西安市三個老城區(qū)之一，面積31平方千米，人口64萬。在新城區(qū)建立應急物資儲備庫，符合應急物資儲備庫選址的影響因素要求和選址目標合理性的要求。同時，對于西安市突發(fā)公共事件的應急救援能夠保證救援的時效性、經(jīng)濟性和可執(zhí)行性等多方面要求，且地理位置優(yōu)越性不言而喻。

四、結(jié)論與展望

（一）兩個重要結(jié)論

根據(jù)對西安市應急物資儲備現(xiàn)狀的調(diào)查與分析，基于層次分析法建立西安市應急物資儲備庫選址模型并求解，具體得到以下結(jié)論：（1）西安市應急物資儲備庫選址的首要影響因素為人口密度和交通條件。應急救援的時效性和有效性在交通條件便利和人口密度高的地區(qū)能夠得到最大程度實現(xiàn)。（2）西安市五大核心區(qū)域在應急物資儲備庫選址上均具有代表意義，其中新城區(qū)作為陜西省政府和省市機關(guān)的所在地，其地理位置優(yōu)越，交通發(fā)達，是省內(nèi)重要的交通樞紐。在新城區(qū)建立應急物資儲備庫，符合應急救援標準，可以實現(xiàn)全局利益最大化的要求。

（二）展望

由于層次分析法中選址目標、影響因素的確定和權(quán)重的分配受主觀因素影響較大，因此在決策理性和客觀性方面仍有很大改進空間；在應急物資儲備庫選址問題上，應該充分考慮各區(qū)域之間應急物資儲備的協(xié)同作用和網(wǎng)絡化、信息化技術(shù)支持；在未來研究應急物資儲備庫選址時，研究重點應該追求細分和具體，實現(xiàn)應急物資儲備庫選址研究的系統(tǒng)化。

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