基于TOPSIS法的應(yīng)急物流保障系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)模型研究

（南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 運(yùn)輸管理學(xué)院，江蘇 南京 211188）

1 引言

對(duì)應(yīng)急物流保障系統(tǒng)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)是比較困難的一項(xiàng)工作，主要原因在于這是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)問題，追尋的目標(biāo)很多，需要研究的內(nèi)容十分豐富，系統(tǒng)的性質(zhì)或特性具有很多不確定性，很難建立綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系并設(shè)計(jì)能對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行比較判斷的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則。盡管如此，對(duì)應(yīng)急物流保障系統(tǒng)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)還是十分必要的，因?yàn)闊o論是針對(duì)現(xiàn)有方案存在問題的探究，還是使決策制定者所依靠的決策依據(jù)更加準(zhǔn)確而科學(xué)，皆離不開對(duì)各種備選方案的性質(zhì)和價(jià)值進(jìn)行準(zhǔn)確和直觀的判斷。

2 應(yīng)急物流保障系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)的層次結(jié)構(gòu)模型

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

對(duì)應(yīng)急物流保障系統(tǒng)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的總體目標(biāo)是通過系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)，分析系統(tǒng)方案的總體發(fā)展水平，形成優(yōu)化的體系或能力。這個(gè)總體目標(biāo)由完備性、合理性、有效性、可行性、先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性和可信性共八個(gè)分目標(biāo)綜合而成（如圖1所示），其總體水平表示了各分目標(biāo)的綜合水平。分目標(biāo)描述了系統(tǒng)應(yīng)有的各種主要性質(zhì)或特征，并采用不同的尺度對(duì)不同的目標(biāo)進(jìn)行衡量。

圖1展示的是三階遞階層次結(jié)構(gòu)模型，可以這樣解釋其各階層目標(biāo)的含義和內(nèi)容：

圖1 應(yīng)急物流保障系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

第1層為總目標(biāo)層，給出系統(tǒng)基本方案綜合評(píng)價(jià)的總體目標(biāo)：使應(yīng)急物流保障系統(tǒng)得到優(yōu)化。

第2層為分目標(biāo)層，給出對(duì)應(yīng)急物流保障系統(tǒng)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的8項(xiàng)準(zhǔn)則：A1是完備性，亦稱完善性；A2是合理性，體現(xiàn)系統(tǒng)規(guī)模、種類、要素結(jié)構(gòu)關(guān)系是否合理；A3是有效性，體現(xiàn)系統(tǒng)的效能能否有效適應(yīng)應(yīng)急物流需求以及系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)能否適應(yīng)應(yīng)急保障隊(duì)伍配置；A4為可行性，體現(xiàn)方案實(shí)現(xiàn)的幾率與風(fēng)險(xiǎn)大?。籄5為先進(jìn)性，體現(xiàn)系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)先程度；A6為經(jīng)濟(jì)性，體現(xiàn)方案所需費(fèi)用的多少；A7為適用性，體現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是否適用于未來的應(yīng)急物流保障需求；A8為可信性，即應(yīng)急物流保障系統(tǒng)能夠完成規(guī)定功能的能力。

第3層為指標(biāo)層，共有20項(xiàng)具體的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

完備性的評(píng)價(jià)指標(biāo)是：A11配套齊全，即方案中裝備配套的齊全程度；A12功能完備，即方案保障功能的完備程度。

合理性的評(píng)價(jià)指標(biāo)是：A21規(guī)模適度，即方案的裝備總體數(shù)量的合理性；A22結(jié)構(gòu)合理，即各類別和品種裝備比例的合理性。

有效性的評(píng)價(jià)指標(biāo)是：A31任務(wù)可靠度，即方案落實(shí)在實(shí)際應(yīng)急物流中的保障效果；A32整體保障效能，即裝備個(gè)體效能和組配效能。

可行性的評(píng)價(jià)指標(biāo)是：A41技術(shù)可行性，即實(shí)現(xiàn)方案的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)；A42經(jīng)濟(jì)可行性，即方案的經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)；A43生產(chǎn)可行性，即實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)形成規(guī)模生產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)。

先進(jìn)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)是：A51三化水平，即裝備通用化、系列化和組合化的程度，并由此帶來的裝備互換性；A52戰(zhàn)技性能，即方案裝備的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能。

經(jīng)濟(jì)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)是：A61裝備科研費(fèi)用、A62裝備采購費(fèi)用和A63使用和維護(hù)費(fèi)用，即結(jié)構(gòu)方案對(duì)這三項(xiàng)發(fā)展投入的需求。

適用性的評(píng)價(jià)指標(biāo)是：A71保障方向、A72保障樣式和A73保障環(huán)境，即方案對(duì)保障方向、保障樣式的適用性，以及對(duì)各種保障環(huán)境的適用性。

可信性的評(píng)價(jià)指標(biāo)是：A81可靠性、A82維修性和A83保障性。

圖1中的評(píng)價(jià)目標(biāo)可根據(jù)具體的應(yīng)急物流保障系統(tǒng)增減，現(xiàn)實(shí)操作時(shí)可能會(huì)覺得有些指標(biāo)只設(shè)1層欠缺完備，建議可就此類指標(biāo)進(jìn)行分解，得出第2層，構(gòu)建其下一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，成為遞階層次結(jié)構(gòu)的第4層。例如：A22結(jié)構(gòu)合理指標(biāo)分解為在用裝備與備用裝備的比例，主要裝備與配套裝備的比例等。

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)的量化

（1）指標(biāo)值的確定。評(píng)價(jià)指標(biāo)實(shí)際上是對(duì)應(yīng)急物流保障系統(tǒng)結(jié)構(gòu)各種屬性的描述，對(duì)系統(tǒng)基本方案進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的難點(diǎn)之一就是大多是對(duì)屬性進(jìn)行定性描述，而嚴(yán)謹(jǐn)、具體的量化標(biāo)準(zhǔn)不易給出。針對(duì)上述評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，可采用不同的方法為不同的指標(biāo)描述對(duì)象確定指標(biāo)值。①純定量指標(biāo)，以數(shù)量等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)替代度量的數(shù)據(jù)；②半定量和半定性指標(biāo)，應(yīng)將定量與定性的方法結(jié)合起來使用；③灰色指標(biāo)或模糊指標(biāo)，此類指標(biāo)多以專家的主觀經(jīng)驗(yàn)判斷為主，建議以模糊評(píng)價(jià)的辦法予以確定，用指標(biāo)向量度量標(biāo)值，再將指標(biāo)轉(zhuǎn)化為數(shù)量等級(jí)。

（2）多指標(biāo)歸一化。標(biāo)值的處理方法因各項(xiàng)指標(biāo)的內(nèi)涵不同而不同，各指標(biāo)的數(shù)量級(jí)、量綱以及指標(biāo)優(yōu)劣的趨向也因此各異，同時(shí)即便各項(xiàng)指標(biāo)皆進(jìn)行了定量化也是不可以直接相加或相乘的。所以，在對(duì)指標(biāo)展開合并運(yùn)算處理前，必須進(jìn)行歸一化處理指標(biāo)操作[1]，實(shí)現(xiàn)指標(biāo)數(shù)量、量綱及優(yōu)劣趨勢上的一致性。

（3）指標(biāo)賦權(quán)重。相關(guān)目標(biāo)的重要程度在指標(biāo)體系中不盡相同，各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)其相關(guān)目標(biāo)的貢獻(xiàn)在被衡量時(shí)，應(yīng)該賦以不同的權(quán)重。權(quán)重的確定采用層次分析法（AHP），用以元素為代表的有序的層次結(jié)構(gòu)替代復(fù)雜的指標(biāo)系統(tǒng)，用構(gòu)造判斷矩陣的方法把專家的主觀經(jīng)驗(yàn)判斷和數(shù)學(xué)運(yùn)算有機(jī)結(jié)合起來，從而完成指標(biāo)各自權(quán)重的確定。

2.3 綜合評(píng)價(jià)方法的選擇

應(yīng)急物流保障系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的指標(biāo)集由定量的、定性的和既定量又定性的指標(biāo)集組成，根據(jù)這一特點(diǎn)，建議技術(shù)途徑的選擇以適用于混合型指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)模型為主要依據(jù)。由于應(yīng)急物流保障系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)的復(fù)雜性，需要綜合運(yùn)用多種評(píng)價(jià)方法進(jìn)行綜合權(quán)衡。

2.4 評(píng)價(jià)的實(shí)施及要點(diǎn)

在進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)時(shí)，一般都要經(jīng)過三個(gè)步驟：

步驟1 按照應(yīng)急物流保障需求，集合組織系統(tǒng)分析、組織發(fā)展規(guī)劃等領(lǐng)域?qū)＜业慕?jīng)驗(yàn)和知識(shí)，分析指標(biāo)體系中評(píng)價(jià)目標(biāo)和具體指標(biāo)，以能夠反映結(jié)構(gòu)屬性和描述各種屬性對(duì)方案的貢獻(xiàn)程度為指標(biāo)體系構(gòu)建的目標(biāo)。當(dāng)然，這項(xiàng)工作很可能要經(jīng)過多次討論才能得以完成。

步驟2 確定指標(biāo)度量標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)應(yīng)來源于研究單位和相關(guān)部門提供有關(guān)數(shù)據(jù)，注意必須包括指標(biāo)定量化和指標(biāo)歸一化。度量分級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)充分利用已有的描述屬性性質(zhì)的數(shù)據(jù)作為依據(jù)。例如規(guī)模適度，可以根據(jù)已有規(guī)模優(yōu)化的成果，確定評(píng)價(jià)方案的指標(biāo)值要以優(yōu)化規(guī)模數(shù)作為參照標(biāo)準(zhǔn)。

步驟3 各備選方案采用多種方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，并相互印證評(píng)價(jià)的結(jié)果，同時(shí)比較各種綜合評(píng)價(jià)結(jié)果與決策制定者的主觀判斷，使評(píng)價(jià)的可信性得以提高。

2.5 提出決策建議

根據(jù)分析和綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果，向決策者提出方案選擇建議和實(shí)現(xiàn)該方案應(yīng)當(dāng)采取的對(duì)策與策略。包括：一是對(duì)應(yīng)急物流保障系統(tǒng)的總體構(gòu)成提出意見；二是對(duì)應(yīng)急物流保障系統(tǒng)裝備體系的裝備種類和數(shù)量提出意見；三是從總體上對(duì)系統(tǒng)優(yōu)化的政策、策略和措施提出意見。

3 基于TOPSIS法的應(yīng)急物流保障系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)模型

3.1 TOPSIS基本原理

TOPSIS方法提出了“理想解”和“負(fù)理想解”兩個(gè)概念：理想解（記為x*）是一種設(shè)想的最優(yōu)解（方案），其各個(gè)屬性值都達(dá)到各個(gè)備選方案中的最好值；負(fù)理想解（記為x-）是一種設(shè)想的最劣解，其各屬性值都達(dá)到各個(gè)備選方案中的最差值[2]。明顯的，在原方案集R中一般并沒有這種x*和x-存在。但是，當(dāng)我們把R中的每個(gè)方案與x*和x-作比較，如果其中有一個(gè)最接近x*，同時(shí)又偏離x-最遠(yuǎn)，則這個(gè)方案應(yīng)當(dāng)是R中最佳的方案。即對(duì)R中n個(gè)方案進(jìn)行排序是利用x∈R與x*和x-的距離信息來作為標(biāo)準(zhǔn)的，TOPSIS法的基本原理就是如此[3]。

為了方便地獲取他們之間的距離信息，應(yīng)該將x∈R和x*,x-放到屬性空間Em中去考察。此時(shí)，x是Em中的一個(gè)點(diǎn)，其m個(gè)分量即為x在m個(gè)屬性下的取值fj(x)（j∈M）（基于可比性要求，需要對(duì)這m個(gè)屬性做規(guī)范化處理并加權(quán)）。一種直接的做法是用歐幾里德距離去衡量x靠近x*和遠(yuǎn)離x-的程度?？墒牵?jīng)常會(huì)出現(xiàn)這樣的狀況，即某點(diǎn)x雖距x*最近，但卻不是離x-最遠(yuǎn)的（如圖2中所示的x1和x2），因此這樣就很難比較出相應(yīng)方案的優(yōu)劣。針對(duì)這種情況，TOPSIS方法采用了稱為對(duì)理想解相對(duì)接近度的測度去判斷方案的優(yōu)劣，因而產(chǎn)生了n個(gè)方案的完全序的偏好排序[3]。

3.2 算法

步驟1 對(duì)于應(yīng)急物流保障系統(tǒng)優(yōu)選這一多目標(biāo)決策問題，其決策矩陣A為：

圖2 兩維屬性空間中的歐幾里德距離

式中aij=fj(xi)(i∈N,j∈M)。由該矩陣構(gòu)成規(guī)范化決策矩陣，其中的元素rij為：

式中wj(j∈M)是第j個(gè)屬性的權(quán)值。

步驟3 確定理想解x*和負(fù)理想解x-。

式中的J是效益型屬性的下標(biāo)值，J′是成本型屬性的下標(biāo)值，有J?J′={1,2,…,m}。

步驟4 計(jì)算距離。每個(gè)方案到“理想解”的距離為：

到“負(fù)理想解”的距離為：

步驟5 計(jì)算每個(gè)方案對(duì)理想解的相對(duì)接近度指數(shù)Ci：

顯見，0≤Ci≤1，且如某方案xi=x*，則Ci=1；若xi=x-，則Ci=0 ；若xi與x*愈接近，則Ci愈接近于1。

步驟6 按照Ci由大到小的順序排列方案的優(yōu)先次序，排在最前面的方案應(yīng)優(yōu)先采用。

4 實(shí)例驗(yàn)證

現(xiàn)根據(jù)某次應(yīng)急物流保障系統(tǒng)研究的方案和數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)例分析，選其中的四個(gè)應(yīng)急保障裝備體系基礎(chǔ)方案x1、x2、x3、x4，運(yùn)用TOPSIS進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。通過指標(biāo)權(quán)重計(jì)算模塊得到屬性權(quán)重矩陣為：

規(guī)范化決策矩陣為：

計(jì)算機(jī)輸出結(jié)果為：

（2）理想解x*和負(fù)理想解x-見表1。

表1 理想解x*和負(fù)理想解x-

（3）各方案距x*和x-的距離，以及對(duì)理想解的相對(duì)接近度指數(shù)Ci見表2。

表2 各方案距x*和x-的距離以及對(duì)理想解的相對(duì)接近度指數(shù)

（4）方案排序：按照Ci的大小對(duì)四個(gè)應(yīng)急物流保障系統(tǒng)方案進(jìn)行排序，結(jié)果是x1＞x3＞x4＞x2。系統(tǒng)方案x1雖然在完備性和合理性兩個(gè)決策屬性的評(píng)定值不是很高，但是在其它六個(gè)決策屬性的評(píng)定值相對(duì)較高，所以其綜合價(jià)值（體現(xiàn)為相對(duì)接近度指數(shù)）最大，為優(yōu)先考慮選擇的應(yīng)急物流保障系統(tǒng)方案，方案x3可以作為第二備選應(yīng)急物流保障系統(tǒng)方案，方案x2無疑是所有方案中最劣的。

5 結(jié)束語

通過應(yīng)用實(shí)例研究可以發(fā)現(xiàn)，運(yùn)用TOPSIS法進(jìn)行應(yīng)急物流保障系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)具有以下三個(gè)顯著特點(diǎn)：（1）對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行同趨勢和歸一化處理，消除了不同屬性量綱的影響；（2）在運(yùn)算過程中對(duì)數(shù)據(jù)分布、樣本含量無嚴(yán)格限制，且運(yùn)算比較簡便，適用于像應(yīng)急物流保障系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)這樣的多決策單元、多決策屬性的大體系；（3）信息損失少，而對(duì)原始數(shù)據(jù)的信息利用較充分，且決策結(jié)果對(duì)反映各個(gè)評(píng)價(jià)方案之間的差距比較精確。TOPSIS法是一種較為有效的實(shí)現(xiàn)應(yīng)急物流保障系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)的方法，通過分析綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)從而比較系統(tǒng)方案的優(yōu)劣程度，有效地成為決策制定者做出決策的參考依據(jù)。