基于AHP層次分析法的冷庫選址決策分析

王紹輝，劉丙午，李俊韜

(北京物資學(xué)院，北京101149)

冷庫建設(shè)的第一步是冷庫選址。新建一個冷庫項目，在做可行性分析報告之前就要考慮到冷庫選址。庫址選擇的合理與否，關(guān)系到工程的建設(shè)速度、基建投資和投產(chǎn)后的管理及經(jīng)濟效益。因此，選擇庫址要根據(jù)冷庫的性質(zhì)、規(guī)模、建設(shè)投資、發(fā)展規(guī)劃等條件，結(jié)合擬選地點的具體情況，審慎從事，擇優(yōu)確定。

大多數(shù)的選址模型都是以一個指標(biāo)最優(yōu)為目標(biāo)，在約束條件下求最優(yōu)解，這樣的模型是針對實際情況抽象出來的理想模型，對于實際選址問題并沒有多少指導(dǎo)意義。通過以上模型求解出來的結(jié)果很可能不能實現(xiàn)。而對于冷庫庫址的選擇，要先行確定冷庫的區(qū)域位置，然后才能在這個區(qū)域中選擇一個冷庫的合適位置。區(qū)域位置是綜合了技術(shù)和經(jīng)濟兩方面的因素。如果冷庫的區(qū)域位置選擇失當(dāng)，那么在其中建造的冷庫建設(shè)得再好，制冷性能再好，冷庫也發(fā)揮不出效益。

1 冷庫選址方法的研究現(xiàn)狀

目前，針對于倉庫的選址的方法有許多，如模糊評價法、遺傳算法和多種方法的綜合利用以及針對特殊倉庫的特殊用途而采用的選址方法。關(guān)聯(lián)矩陣法在倉庫選址中的應(yīng)用，模擬退火方法在應(yīng)急物流倉庫中的應(yīng)用，重心法在多個關(guān)聯(lián)倉庫選址中的應(yīng)用較多。

方傳偉，王孝義，陳杰(2004年)在考慮規(guī)模經(jīng)濟的因素下，基于遺傳算法，將倉庫選址決策中的總成本進行適當(dāng)分解和表示，建立了一個離散倉庫選址模型，并給出了算法的實現(xiàn)過程，同時進行了實例分析［1］。周大為，趙道致(2005年)針對某公司西南地區(qū)增設(shè)配送倉庫的實際問題，應(yīng)用關(guān)聯(lián)矩陣法對倉庫選址問題進行了評價與決策［2］。宋世強(2009年)利用多重心法對多個倉庫進行選址。以各群落中的全部點到它們所在群落重心的距離之和最小為目標(biāo)［3］。陳果，李夏苗(2008年)在考慮批量訂貨的因素下，利用分段線性函數(shù)表示供貨成本，同時以供貨成本、運輸成本與固定成本之和最小為目標(biāo)建立了一個多倉庫選址模型，并采用遺傳算法對該模型進行了求解［4］。萬玉成，胡勇，徐啟豐(2008年)利用模糊物元分析方法，對航材倉庫選址進行了定量分析，通過確定各個備選方案的權(quán)重，對備選方案進行了排序［5］。趙振亞，賀國先(2010年)針對應(yīng)急倉庫選址問題，在合理假設(shè)的基礎(chǔ)上，以配送過程中廣義時間費用最小(上層目標(biāo))，同時保證滿足需要的應(yīng)急倉庫數(shù)目最小(下層目標(biāo))為目標(biāo)，建立了集合覆蓋雙層規(guī)劃模型，并利用模擬退火算法對模型進行了求解［6］。

定量研究主要是通過回歸分析的方法進行研究，但是在運用時間序列對經(jīng)濟活動進行分析時，要求相關(guān)經(jīng)濟數(shù)據(jù)盡量的平穩(wěn)，否則會出現(xiàn)“偽回歸”的現(xiàn)象。然而物流產(chǎn)業(yè)在我國是一種蓬勃發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展態(tài)勢并不是平穩(wěn)的增長，因此采用回歸分析還有待進一步完善。通過層次分析法的定性和定量相結(jié)合的優(yōu)勢，對影響冷庫選址程度較大的因素賦予相對準(zhǔn)確的考量，從而為冷庫的選址謀劃提供相對優(yōu)勢的方案，發(fā)揮層次分析法應(yīng)有的方法優(yōu)勢。

2 冷庫選址的具體條件分析

為了正確地選擇地址，一般應(yīng)考慮以下的具體條件［7］。

2.1 經(jīng)濟依據(jù) 首先要考慮當(dāng)?shù)卦谠稀⒉牧稀⒛茉础⒂盟推渌Y源的供應(yīng)方面，以及在生產(chǎn)協(xié)作、貨運、銷售市場等方面是否具備建庫的有利條件。冷庫應(yīng)根據(jù)其使用性質(zhì)、在產(chǎn)地、貨源集中地區(qū)或主要消費區(qū)選址，力求符合商品的合理流向。在總體布局上，不應(yīng)布置在城鎮(zhèn)中心區(qū)及其飲水水源的上游，應(yīng)盡量選在城鎮(zhèn)附近。

2.2 地形地質(zhì) 選址時應(yīng)對庫址的地形、地質(zhì)、洪水位、低下水位等情況進行認(rèn)真調(diào)查或必要的勘測分析。選址應(yīng)本著節(jié)約用地、少占農(nóng)田、不占良田的原則，盡可能地利用荒地、瘠地和坡地，不應(yīng)片面強調(diào)庫址的平坦。基地面積以能滿足使用要求并適當(dāng)考慮今后擴展余地的原則。

2.3 水源 冷庫是用水較多的企業(yè)，水源是確定庫址的重要條件之一。故庫址附近必須保證有充裕的水源。水源一般取用江河水或深井水(應(yīng)掌握其水量、水質(zhì)情況)，如庫址的水源充沛，冷卻水可采用一次用水，但大多數(shù)情況下是使用循環(huán)用水。

2.4 區(qū)域環(huán)境 冷庫庫址周圍應(yīng)有良好的衛(wèi)生環(huán)境，故選址時應(yīng)考慮當(dāng)?shù)爻鞘薪ㄔO(shè)的遠(yuǎn)期發(fā)展規(guī)劃，了解庫址周圍環(huán)境的衛(wèi)生情況及今后污染的可能趨勢。庫址應(yīng)遠(yuǎn)離產(chǎn)生有害氣體、煙霧、放射物質(zhì)、粉塵、臭氣或?qū)Φ叵滤袊?yán)重污染的廠礦企業(yè)。盡量選擇在工業(yè)區(qū)的上風(fēng)地帶，并宜位于污水處理廠的上游。

2.5 交通條件 必須考慮選址附近具有便利的水陸交通運輸條件，以利貨源調(diào)入和調(diào)出。對于大中型冷庫要求附近有船舶碼頭或有鐵路通過，并且接軌方便或可與附近企業(yè)接軌，力求縮短鐵路專用線的長度。選址時應(yīng)向有關(guān)部門了解修建專用線的可能性，并取得可以接軌的證明。

2.6 基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè) 冷庫供電屬于第2類負(fù)荷，需要有一個可靠的、電壓較穩(wěn)定的電源。應(yīng)力求縮短新建高壓輸電線路至電源接頭點的距離。如果附近沒有電源，一般應(yīng)另選庫址，不考慮自設(shè)發(fā)電設(shè)備供電(邊遠(yuǎn)地區(qū)除外)。因此，選址時應(yīng)對當(dāng)?shù)仉娫醇捌渚€路供電量作詳細(xì)了解，并應(yīng)與當(dāng)?shù)仉姌I(yè)部門聯(lián)系，取得供電證明。

此外，還要了解附近有無熱電廠和其他熱源可以利用;附近有無居民點，公用生活設(shè)施、中小學(xué)，工人上下班交通是否方便。

3 層次分析法在冷庫選址中的應(yīng)用

層次分析法(Analytic Hierarchy Process簡稱AHP)是將與決策總是有關(guān)的元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次，在此基礎(chǔ)之上進行定性和定量分析的決策方法。利用較少的定量信息使決策的思維過程數(shù)學(xué)化，從而為多目標(biāo)、多準(zhǔn)則或無結(jié)構(gòu)特性的復(fù)雜決策問題提供簡便的決策方法。尤其適合于對決策結(jié)果難于直接準(zhǔn)確計量的場合。

3.1 建立層次結(jié)構(gòu)模型 可以根據(jù)多年從事冷庫運營的決策者經(jīng)驗或者利用數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的方法找出影響冷庫選址的因素。按照上面的參考資料可以考慮冷庫選址的影響因素:經(jīng)濟依據(jù)、地形地質(zhì)、水源、區(qū)域環(huán)境、電源、交通條件、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等7大因素。

現(xiàn)在需要對7大影響因素的權(quán)重進行分析(劃分權(quán)重)，確定優(yōu)先級。傳統(tǒng)的做法是對所有的指標(biāo)因素按照主觀想法對其按照重要性程度賦予一定的量化數(shù)值，量化級別由具體情況確定。在層次分析法中，利用成對相比法，即通過影響目標(biāo)兩因素之間的相對重要比率(可以通過專家經(jīng)驗或從歷史數(shù)據(jù)中通過數(shù)據(jù)挖掘的方法求出)，然后將元素指標(biāo)的重要程度的比較結(jié)果綜合起來，得出元素的綜合權(quán)重，給每一個元素標(biāo)出重要性等級。

選用“X、Y、Z、H、I、G”分別代表“經(jīng)濟依據(jù)、地形地質(zhì)、水源、區(qū)域環(huán)境、交通條件、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)”等6大因素。

3.2 構(gòu)造成對比較矩陣 從層次結(jié)構(gòu)模型的第2層開始，對于從屬于(或影響)上一層每個因素的同一層諸因素，用成對比較法和1～9比較尺度構(gòu)造成對比較陣，直到最下層。

按照重要度等級逐對比較第2層中的6個元素(表1)，構(gòu)造他們的逐對比較矩陣。

表1 比較矩陣A

下一步將逐對比較矩陣A的轉(zhuǎn)化成均一化矩陣B(表3)，其中由 A 矩陣各元素除以它的列和得到的(j=1，2，……n)。

3.3 計算權(quán)向量及歸一化處理 對于每一個成對比較陣計算最大特征根及對應(yīng)特征向量，利用一致性指標(biāo)、隨機一致性指標(biāo)和一致性比率做一致性檢驗。若檢驗通過，特征向量(歸一化后)即為權(quán)向量:若不通過，需重新構(gòu)造成對比較陣。

下面計算出重要性向量(權(quán)重向量)、它是由B矩陣中的每一行均值得到。

表2 均一化矩陣后的逐對比較矩陣B

為了判斷以上6個元素的逐對比較結(jié)果是否符合一致性，需要查平均隨機一致性表(表3)，得出RI系數(shù)。

以下采用和積法求Wi:

計算一致性指數(shù)CI=(λmax-n)/(n-1)=0.045

表3 平均一致性

CR=CI/RI=0.036

再根據(jù)一致性辨別公式:CR=CI/RI＜0.1，作出判斷［8］。

由以上數(shù)據(jù)得出CR=0.036＜0.1，符合一致性判斷，所以認(rèn)為該判斷矩陣具有滿意的一致性。然后，就經(jīng)濟依據(jù)、地形地質(zhì)、水源、區(qū)域環(huán)境、交通運輸、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等6個因素分別展開層次化判別。

3.4 根據(jù)權(quán)向量求出理想度 有些情況無序繼續(xù)分層，那么決策層可以直接將各個備選倉庫地址就這6個指標(biāo)評判出其綜合得分，具體操作可以將各個倉庫地址兩兩對比生成逐對比較矩陣，然后分別就這6個元素得出各個倉庫地址的優(yōu)先級排序，將優(yōu)先級排序的結(jié)果量化，再分別乘以此元素在總目標(biāo)中的權(quán)重系數(shù)，綜合得到每個備選倉庫地址的綜合得分，決策者就可以選擇得分高的備選倉庫地址作為優(yōu)先考慮的對象(圖1)。

圖1 影響冷庫選址的6個因素的優(yōu)先級權(quán)重

假設(shè)有甲、乙兩地作為公司冷庫的備選地址(這里為簡化期間只假設(shè)甲乙兩地)。

在進行倉庫可選地址的比較、判斷時，一般是依靠專家的經(jīng)驗。為了充分利用專家經(jīng)驗和避免人為的隨機失誤，可以用基于知識數(shù)據(jù)庫的決策系統(tǒng)。首先利用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫工具建立數(shù)據(jù)倉庫，并結(jié)合現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫技術(shù)提供的ETL(數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換、加載)工具，多維數(shù)據(jù)庫引擎，OLAP(online analytical processing)查詢工具以及數(shù)據(jù)挖掘工具(如Oracle的Darwin)。

有了以上的技術(shù)條件，決策層可以先利用當(dāng)?shù)氐男畔⒔?shù)據(jù)庫，然后用OLAP(聯(lián)機處理方法)通過代數(shù)運算將有關(guān)數(shù)據(jù)提取出來作為回答某些問題的答案。比如某時刻通過某個路口的車輛流量，或者直接可以作為AHP中的要素間兩兩對比的判據(jù);再用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的內(nèi)在邏輯，比如影響某個倉庫周圍交通狀況的主要因素;從而發(fā)現(xiàn)影響目標(biāo)的潛在因素［9］。

假設(shè)通過專家對比或者其他決策系統(tǒng)得出了甲地和乙地就同一影響因素所占的比重為:如下表4所示:針對甲地:

甲地對「經(jīng)濟依據(jù)」的貢獻度為0.543，而「經(jīng)濟依據(jù)」對總目標(biāo)(即冷庫的最優(yōu)選址)的貢獻度為0.292，所以甲地透過「經(jīng)濟依據(jù)」對總目標(biāo)的貢獻度為 :0.543×0.292=0.158 6。甲地對「地形地質(zhì)」的貢獻度為0.516，而「地形地質(zhì)」對總目標(biāo)的貢獻度為0.036，所以甲地通過「事少」對總目標(biāo)的貢獻度為:0.516×0.036=0.018 7。依次類推分別算出甲地通過以上6種因素對總目標(biāo)的貢獻率，然后將算出的數(shù)據(jù)相加，最后可算出甲地所表現(xiàn)的理想度為:0.631 82，如表5所示。針對乙地:

表4 各影響因素的權(quán)重比例

表5 甲地影響因素的理想度

乙地對「經(jīng)濟依據(jù)」的貢獻度為0.457，而「經(jīng)濟依據(jù)」對總目標(biāo)(即冷庫的最優(yōu)選址)的貢獻度為0.292，所以乙地透過「經(jīng)濟依據(jù)」對總目標(biāo)的貢獻度為 :0.457×0.292=0.133 5。乙地對「地形地質(zhì)」的貢獻度為0.484，而「地形地質(zhì)」對總目標(biāo)的貢獻度為0.036，所以乙地通過「事少」對總目標(biāo)的貢獻度為:0.484×0.036=0.017 5。依次類推分別算出乙地通過以上6種因素對總目標(biāo)的貢獻率，然后將算出的數(shù)據(jù)相加，最后可算出乙地所表現(xiàn)的理想度為0.368 18(表6)。

表6 甲地影響因素的理想度

從上述的分析中得出:

甲地的理想度=0.631 820

乙地的理想度=0.368 180

綜上所述，作為冷庫的選址，甲地優(yōu)于乙地。

4 總結(jié)

根據(jù)影響冷庫選址的不同影響因素，利用AHP層次分析法先定性后定量的分析方法，針對具有不同特點的冷庫備選地址，選擇出最優(yōu)的地址。但是該研究不足之處在于，影響因素的權(quán)重是針對于普通型冷庫的要求而言的，冷庫按照使用性質(zhì)分類，分為生產(chǎn)性冷庫、零售型冷庫、中轉(zhuǎn)型冷庫、分配型冷庫和綜合型冷庫等5大類。每種特定用途的冷庫都有各自的特點，影響其因素的權(quán)重也會有所不同，因此，可以根據(jù)冷庫的不同使用用途調(diào)整其影響因素的權(quán)重，從而得出較為準(zhǔn)確的結(jié)果。

［1］方傳偉，王孝義，陳杰.基于遺傳算法的離散倉庫選址研究［J］.深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2004(3):37-40.

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［3］宋世強.多重心法下的多個倉庫選址模型研究及應(yīng)用［J］.科技和產(chǎn)業(yè)，2009(4):61-65

［4］陳果，李夏苗.考慮分段線性成本函數(shù)的多倉庫選址模型及求解算法［J］.物流技術(shù)，2008(8):73-77.

［5］萬玉成，胡勇，徐啟豐.基于模糊物元分析的航材倉庫選址決策［J］.價值工程，2008(11):76-80.

［6］趙振亞，賀國先.基于模擬退火算法的應(yīng)急物流倉庫選址優(yōu)化［J］.大連交通大學(xué)學(xué)報，2010(3):14-18.

［7］鄧汝春.冷鏈物流運營事務(wù)［M］.北京:中國物資出版社，2007:62-64.

［8］常建娥，蔣太立.層次分析法確定權(quán)重的研究［J］.武漢理工大學(xué)學(xué)報，2007，29(1):153.

［9］陳煒，奚立峰.層次分析法在物流企業(yè)倉庫選址中的運用［J］.上海海運學(xué)院學(xué)報，2002，23(3):57.