西南煤炭南下運輸方案模糊評價方法研究

劉志軍

（廣州航海高等?？茖W校 物流教研室，廣東 廣州 510725）

0 引 言

廣東省煤炭供給主要來自北方和西南地區(qū)，而西南地區(qū)的地理優(yōu)勢使其成為華南地區(qū)煤炭的重要供給地，特別是貴州將煤炭作為支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并把廣東省作為其主要客戶。煤炭屬于低附加值貨物，由于產(chǎn)銷地距離較遠，使運輸成本在商品價格中所占比重很大，選擇合適的運輸方案以降低物流成本是煤炭流通過程中需要重點考慮的問題。原來由于運輸通道的限制，公路運輸一直被認為是西南煤炭南下運輸?shù)淖罴逊桨?。近年來，隨著水運通道的疏通、鐵路復線的建設，西南煤炭南下運輸方案呈現(xiàn)出多元化的特征，特別是隨著計重收費、油價上漲等情況的出現(xiàn)，傳統(tǒng)的公路運輸最佳方案的優(yōu)勢在逐步消失[1]。

運輸方案的選擇需要考慮很多因素，如貨物的性質(zhì)、運輸時間、成本與批量等，是一個復雜的系統(tǒng)問題，特別是運輸方案的優(yōu)劣往往難以定量描述，即存在信息模糊性問題，這給決策帶來一定困難。在進一步考慮最優(yōu)運輸方案的問題時，擬將西南煤炭南下運輸方案的選擇問題簡化為特定多種方案的綜合評價問題，用模糊系統(tǒng)方法對多種可選運輸方案進行模糊評價，從而確定西南煤炭南下運輸?shù)淖罴逊桨浮?/p>

1 西南煤炭的南下運輸方案

煤炭從生產(chǎn)地運往消費地的可能運輸方案可簡化為以下 7 種，如圖1 所示。

（1）①—公路—⑥：由公路運輸實現(xiàn)門到門的運輸。

（2）①—公路—②—鐵路—⑥：煤炭用戶有鐵路專用線，一些大型電廠和大型鋼鐵廠具備這種運輸條件。

（3）①—公路—②—鐵路—③—公路—⑥。

（4）①—公路—②—鐵路—④—水路—⑤—公路—⑥。

（5）①—公路—④—水路—⑤—公路—⑥。

（6）①—公路—④—水路—⑥：用煤企業(yè)有自己的碼頭。

（7）①—公路—②—鐵路—④—水路—⑥：用煤企業(yè)有自己的碼頭。

在 7 種運輸方案中，以運輸費用最低為約束條件建立線性方程并求解[1]，但實際運輸方案的選擇不單純是運輸費用最低，還要考慮時間約束、運輸方案申請的難度約束、安全性和貨損等問題；分別基于層次分析法和遺傳算法對運輸方案的選擇問題進行優(yōu)化求解[2-3]，但由于過程較復雜，導致這類方法一直不被物流企業(yè)所使用[4]。因此，需要探討建立一種直觀、可操作的模型，為這類問題提供解決的方法。

2 建立模糊評價模型

不同運輸方案具有不同的技術經(jīng)濟特征，解決不同運輸方案綜合評價中的多目標、多影響因素問題，是運輸方案選擇時面臨的難題。而模糊綜合評價法是將模糊數(shù)學理論與方法應用于多因素和模糊對象的評價。首先，明確評價指標和評價等級；然后，通過建立評價指標權重集W (w1,…,wm) 和專家評價矩陣D；最后，由D.W 得到綜合評判矩陣B，根據(jù) B 各元素值的大小進行最佳運輸方案的選擇。

2.1 評價指標

根據(jù)完成某批次貨物運輸?shù)囊?(包括時間、地點、運輸路線、環(huán)境和安全因素等)，確定達成這些約束可能的 k 種運輸方案；明確評價各種運輸方案優(yōu)劣的指標，建立評價指標集U (u1,…，um)，其中 m 為評價指標序號。

2.2 評價等級

針對需要運輸?shù)拿禾?，決策者判斷U (u1,…,um)中各指標對各種運輸方案的影響程度，可以分為 4 級：影響非常大、影響大、影響較大、影響一般，也稱為貨物對影響因素的偏好信息。

2.3 指標權重

指標權重的確定采用AHP主觀賦權法[5]。該方法采用9 標度數(shù)值來判斷兩個評價指標之間的重要性關系，利用貨物對運輸方案選擇影響因素的偏好信息給出比較判斷矩陣C，然后進行歸一化處理，得到各評價指標的權重向量W。指標權重的計算過程如下。

（1）對評價指標集合U (u1,…,um) 中的指標所屬的評價等級進行兩兩比較得到比較矩陣C。

比較矩陣C中cij(i=1,2,...,m;j=1,2,...,m) 取值的意義，如表1所示。

表1 cij 取值的意義

（2）計算各指標的重要性權重指數(shù)，先計算集合A(a1,…,ai,…,am)，其中則：

（3）對集合A進行歸一化處理得到各指標的權重指數(shù)，設：W＝[w1,…,wi,…,wm]，其中故權重指標集W為：

2.4 專家評價矩陣

假設可能的運輸方案有 k 種，則采用專家計分法對可選的 k 種運輸方案分別就評價指標集合U (u1,…,um) 中的指標進行打分，則可以建立一個k × m 的專家評價矩陣 R：

式中：r?(i=1,2,...,k; j=1,2,...,m) 的賦值采用專家評判法，賦值標準如表2 所示。

表2 評價指標對各運輸方案的影響度和賦值

由于討論的指標有兩種：一種是各種運輸方案的優(yōu)點指標，該指標越大越好，稱其為“正指標”；另一種為各種運輸方案的缺點指標，該指標越小越好，稱其為“負指標”。因此，要對這些指標進行指標測度的歸一化處理，處理后得到信息矩陣D，其中對“正指標”采用上限效果測度，即(i=1,2,...,k;j=1,2,...,m)；對“負指標”采用下限效果測度，即

(i=1,2,...,k; j=1,2,...,m)。這樣將原信息矩陣 R 按指標測度轉(zhuǎn)換后，可得到轉(zhuǎn)換后的信息矩陣D。

2.5 綜合評價矩陣

設B(b1,…,bk)為綜合評價矩陣，則B＝D.W，故：

公式(5)的物理意義可描述為：B(b1,…，bk)中的各元素值是各運輸方案的綜合評價值。對集合B (b1，…，bk)中的各元素值大小進行排序，數(shù)值大者其對應的運輸方案也更優(yōu)，從而完成最佳方案的選擇。

3 模型實例分析

3.1 確立評價方案

設煤炭生產(chǎn)地為貴州A煤礦，煤炭生產(chǎn)企業(yè)的煤炭堆場離火車站和港口都有一定的距離，需要用汽車送達，用煤企業(yè)為深圳媽灣電廠，該企業(yè)有自己的碼頭，沒有專用鐵道。根據(jù)圖1 的 7 種可能運輸方案可以簡化為 6 種，如圖2 所示。k1=①—公路—⑥；k2=①—公路—②—鐵路—③—公路—⑥；k3=①—公路—④—水路—⑤—公路—⑥；k4=①—公路—④—水路—⑥；k5=①—公路—②—鐵路—④—水路—⑤—公路—⑥；k6=①—公路—②—鐵路—④—水路—⑥。

3.2 確立評價指標及權重系數(shù)

通過對貨主、交通運輸企業(yè)和交通運輸主管部門的調(diào)查，選用運輸成本、運輸工具獲取的便利程度、貨損程度、運輸時間和運輸安全性等 5 項指標組成評價指標要素集U＝(u1,u2,u3,u4,u5)，給集合U各元素賦值：u1＝運輸成本；u2＝運輸工具申請的便利程度；u3＝貨損程度；u4＝時間；u5＝安全性。其中，u2和u5為正指標；u1,u3,u4為負指標。

確定評價指標后，由專家確定各評價指標的權重系數(shù),指標權重的確定采用HAP主觀賦權法[4]?！捌郊墶钡闹笜藱嘀卦O為“1”，該方法采用 9 標度(1/9，1/7，1/5，1/3，1，3，5，7，9) 來判斷兩個評價指標之間的重要性關系。對評價指標集合U＝(u1，u2，u3，u4，u5) 中的指標所屬的評價等級進行兩兩比較得到比較矩陣C：

3.3 確立專家評價矩陣

根據(jù)專家對 6 種運輸方案的 5 個評價指標的影響程度分別進行賦值，賦值結果如表3 所示。

表3 專家賦值結果

對表3 中的賦值結果進行指標測度的處理，得到轉(zhuǎn)換后的信息矩陣 D 為專家評價矩陣，則：

3.4 綜合評價矩陣

在得到各評價指標的權重指數(shù)集 W 和專家評價矩陣D后，由公式⑸得到綜合評價矩陣B：

因此，B=[0.549，0.371，0.336，0.347，0.236，0.757]，把綜合評價矩陣B中各元素對應的運輸方案，按數(shù)值大小進行排序，數(shù)值越大者對應的運輸方案越優(yōu)，即運輸方案 k6為最佳運輸方案，k1次之，k5最差。

[1] 趙 霞. 公路運輸——西煤南運的最佳運輸方式[J]. 中國物流與采購，2005(18)：62-63.

[2] 文娟娟，魏海濤，馬昌喜. 貨運方式選擇的灰色系統(tǒng)方法研究[J]. 蘭州交通大學學報 (自然科學版)，2006，25(6)：120-123.

[3] 陳相東. 多種運輸方式的組合優(yōu)化模型及其求解[J]. 天津理工大學學報，2008，24(4)：50-53·

[4] 朱曉寧，邊彥東，馬桂貞. 關于多式聯(lián)運通道效益綜合評價問題的研究[J]. 系統(tǒng)工程理論與實踐，1999(4)：74-78·

[5] Crantham K，Pang H. Adaptive route selection for dynamic route guidance system based on fuzzy-neura1 approaches[J].IEE Transactions on Vehicular Technology，1999，48(6)：2028-2041·