不確定條件下應急供應鏈可靠性評價模型

許振宇， 任世科， 郭雪松， 袁治平

(1.西安交通大學 管理學院,陜西 西安 710049； 2.西安交通大學 公共政策與管理學院,陜西 西安 710049)

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不確定條件下應急供應鏈可靠性評價模型

許振宇1， 任世科1， 郭雪松2， 袁治平1

(1.西安交通大學 管理學院,陜西 西安 710049； 2.西安交通大學 公共政策與管理學院,陜西 西安 710049)

以應急供應鏈可靠性為評價對象，在對其影響因素進行分析的基礎上，從保障機制、信息系統、網絡結構、運作流程、資金保障五個方面構建了評價指標體系，考慮應急供應鏈可靠性評價信息受主客觀因素影響難以精確測定，依據指標特點運用語言評價值，區間值，數值多種形式測定指標值，然后將語言評價值和數值轉化為區間值，運用層次分析法、熵值法分別計算一、二級指標權重，再運用聯系數對指標值和權重進行集結排序。最后設計算例驗證了模型的有效性和適用性。

應急供應鏈；評價模型；層次分析法，熵值；可靠性

0 引言

近年來自然災害、生產安全事故，公共衛生事件等突發性事件對人民生命財產造成重大損失。在突發事件應急救援中都伴隨大量物資的運輸調度，需要構建及時、準確、安全的應急供應鏈。應急供應鏈是以為自然災害、公共衛生事件等突發事件提供所需救援物資、信息、服務為目的，以追求時間效益最大化和災害損失最小化為目標，包括計劃、管理、控制等環節的物流活動[1]。應急供應鏈與傳統供應鏈的區別主要有[1～3]：

(1)存在大量不確定因素。主要包括：不斷變化的應急設施能力，需求的不確定性；

(2)政府成為應急物流的管理者，擁有制定預案，指揮決策等重要職責；

(3)復雜的溝通和協調。主要包括：多主體參與需要政府協調，通信線路設施損壞影響信息溝通；

(4)非程序化決策。時間、信息、資源有限，例外事件頻發需要采取非程序化決策；

(5)信息流交互量大而頻繁，信息網絡結構要求精度極高，流向高度集中，信息指令與反饋可越級傳遞；

(6)緊急性。突發事件具有突然性和極大破壞性需要在第一時間運送救援人員和物資；

(7)資源有限。主要包括：物資，人員，運力，燃料；

(8)傳統供應鏈追求整體效益最大化，應急物流核心目標是實現高效和及時交貨。

通過分析可以看出，同傳統供應鏈相比應急供應鏈是為應對突發事件由政府主導，協調組織各方力量進行應急物資籌集、調度、分配滿足應急物資需求，這決定了應急供應鏈的組成具有一定臨時性，事前需要制定物流預案，法規制度、指揮決策機制等措施從而保證其可靠性，同時可靠供應網絡結構和信息系統對于應對突發事件來臨時時間緊迫，需求動態變化，運輸狀況不確定等起到重要作用，另外物資的籌備、適時補充、運輸及時性等運作流程也構成應急供應鏈可靠性的重要保障。由于影響應急供應鏈可靠性的因素眾多，且某些因素可能影響到供應鏈整體的可靠性，因此構建科學的評價指標體系對其進行評價，對于提高應急供應鏈可靠性，實現應急物資的有效調度，滿足應急救援物資需求，具有重要的現實意義。

1 研究現狀

應急供應鏈可靠性近年成為學術領域關注的熱點問題，國內外相關學者從不同角度對影響應急供應鏈可靠性的因素及評價模型進行了研究，其中，SHEU認為高效率的應急物流對減輕災害的影響發揮著重要作用，并設計了一個混合模糊聚類應急管理運作優化模型[4]。通過對傳統供應鏈文獻的分析，PETTIT研究了應急援助的關鍵成功因素：戰略規劃、庫存管理、運輸和容量規劃、信息管理和利用技術、人力資源管理、持續改進和協作，并對應急援助情況下供應鏈成功因素進行了討論[5]。OLORUNTOBA基于文件分析和同災害管理人員的半結構化討論，分析了氣旋“拉里”應急救援鏈在準備、規劃階段和善后響應階段的關鍵成功因素：日常的防災意識和教育活動、具體的早期預警、事先規劃、政府協同、軍隊參與[6]。SOHN介紹了一種模糊質量功能開發(Fuzzy Quality Function Deployment)方法, 用來分析供應鏈管理中可靠性因素,并給出一個利用模糊質量功能展開分析陰極射線管制造的需求可靠性實例[7]。郭雪松、孫林巖、徐冕通過隨機著色 Petri網對供應鏈系統在一定需求水平下的績效及可靠性問題進行了建模與分析[8]。鄭哲文從倉儲、運輸、通信、生產四個子系統和技術設備、流程規范、人員管理三個層次建立了應急物流供應鏈系統可靠性測度指標體系，并運用模糊層次分析法進行供應鏈可靠性設計[9]。余德建,周德群運用ANP 理論從指揮調度、處置實施、信息管理三個方面研究了應急物流保障能力評價[10]。邢鑫鑫針對應急物流方案選擇的問題，從服務質量、影響度、經濟效益三個方面構建了基于數據包絡分析的模糊綜合評價模型[11]。陳梓杰，徐菱，程園對應急供應鏈的籌集、運輸、分配階段的物資可得性、物資正確性、物資到達時間、信息因素、管理因素進行了探討[12]。林遠明，卓建仙，楊凱通過對自然災害應急物流能力要素的分析，從組織協調能力、物流柔性運作能力和信息處理能力三個角度構建了自然災害應急物流能力的評價指標體系采用 ANP 網絡層次分析法對指標體系進行評價分析[13]。鄧愛民，張凡，熊劍，吳鵬飛從應急物流指揮、儲備、配送、信息四個方面構建了應急物流能力評價指標體系，運用模糊灰色綜合進行評價[14]。李志偉從環境、技術、管理、操作四個方面構建應急物流風險評價體系，用AHP和BP神經網絡建立了評價模型[15]。另一些學者則針對應急供應鏈中某一關鍵要素進行優化研究，主要分為三個方面[2,16]：應急資源的靜態配置(設施選址、線路規劃、資源存儲配置)、動態調度(資源運輸，分配)和聯動配置與管理。國內學者也對從公平[17]、需求變化[18]、配置效率[19]及網格化[20]角度對應急選址、資源配置、應急聯動等問題進行了研究。

從研究的對象看，應急供應鏈的研究集中在對選址、配置、運輸等要素的優化研究，關于供應鏈整體的評價多從能力、風險角度研究，而應急供應鏈可靠性的研究還處于探討階段，缺乏對應急供應鏈整體可靠性的研究；從研究的角度看，已有的研究多是在指標值確定的情況下來研究，且數據類型多為單一精確值，實際評價中由于應急供應鏈可靠性影響因素受到眾多不確定因素的影響，且評價主體的知識有限性難以對指標精確測定，因此依據指標特點采用語言評價值，區間值，數值主客觀結合的形式則可更真實地描述不確定條件下的應急供應鏈狀況；從研究的方法來看，應急供應鏈的研究主要運用線性規劃、排隊論等傳統優化模型，和DEA、灰色評價、模糊綜合評價等多屬性決策模型，多為確定模型較難適應不確定條件下應急供應鏈研究實際；綜上所述，以應急供應鏈可靠性為評價對象，構建了應急供應鏈可靠性評價指標體系，研究在信息不確定條件下運用語言評價值，區間值，數值多種形式測定指標值，并綜合運用三角模糊數等知識將多種形式指標評價值轉化為區間值，而后通過層次分析法和熵值法對區間值賦權，最后采用聯系數建立了屬性值和權重均為區間數的指標集結和排序模型。

2 指標體系構建

應急供應鏈以為突發事件提供所需救援物資為目的，以追求時間效益最大化和災害損失最小化為目標，具有突發性、不確定性、非常規性、弱經濟性、資源有限性、靈活性等特點，因此應急供應鏈可靠性指標體系的建立是一項較復雜的工作, 它要求設計的指標能夠準確、全面、有效地反映應急供應鏈的可靠性。在指標體系構建中遵循的基本原則：

(1)系統性。從應急供應鏈的信息、組織、物資、資金四個關鍵要素分析其可靠性，其中物資調度可靠性又分為供應鏈網絡結構可靠性(靜態可靠性)和供應鏈運作流程可靠性(動態可靠性)；

(2)科學性。通過分析國內外相關研究文獻[4～25]提取相關指標形成備選指標集，然后采用專家訪談的方式征求相關領域專家意見，最后依據反饋意見建立指標體系并明確內涵；

(3)可操作性。針對指標特點應采用定性分析與定量分析結合原則, 采用語言評價值、區間值、數值等形式對指標進行測定；

(4)層次性。將應急供應鏈可靠性評價指標體系分為 4項一級指標和30項二級指標；

(5)差異性。指標體系應能反映上文所述應急供應鏈與傳統供應鏈的區別。

表1 應急供應鏈可靠性評價指標體系

3 評價模型研究

3.1 模型構建

定義2 語言評價信息[26],記語言評價集為s={si|i∈{0,1,…,(T/2)-1,T/2,(T/2)+1,…,T}},其中Si表示S中的第i個語言短語，T一般為偶數。如T=6時，S={s0,s1,s2,s3,s4,s5,s6}={VP(Verypoor),P(Poor),MP(MiddlePoor),M(Middle),MG(MiddleGood),G(Good),VG(Very Good)}。評價專家從事先定義好的語言評價集中選擇一個語言短語表示他對評價對象的偏好判斷。

(1)

其中，x∈R，dL

定義4 聯系數[27],設R為實數集，0

(2)

(1)語言評價集轉化為三角模糊數[26]

(3)

(2)三角模糊數轉化為區間數[28]

(4)

(5)

(6)

(3)區間型數據轉換為誤差表示形式[28]

(7)

(8)

(4)中心值權重的計算[28]

其計算公式為：

當Pj為效益型指標時

(9)

(10)

(11)

其中，常數k=(lnm)-1。

(12)

(5)誤差權重的計算[28]

當Pj為效益型指標時

(13)

當Pj為成本型指標時

(14)

(15)

進一步

(16)

可以導出

(17)

進一步

(18)

(19)

(6)區間數轉化為聯系數[27]

a=rL，b=rU-rL

(20)

(7)聯系數運算法則[27]

設μ1=a1+b1i，μ2=a2+b2i為兩個聯系數，定義兩個聯系數之和為：

μ1+μ2=a1+a2+(b1+b2)i

(21)

兩個聯系數之積為： μ1×μ2=a1a2+(a1b2+a2b1+b1b2)i

(22)

3.2 模型計算步驟

步驟1 運用式(3)將語言評價值矩陣轉化成三角模糊數矩陣；

步驟2 運用定義1的區間數性質和式(6)將步驟一得到的三角模糊數矩陣，及數值矩陣轉化為區間值矩陣；

步驟3 對區間值矩陣進行規范化，運用式(7),(8)將規范化的區間值矩陣轉化為誤差表示形式；

步驟4 計算步驟三得到誤差矩陣中各二級指標關于相應一級指標的權重；運用AHP計算一級指標對于評價目標(應急供應鏈可靠性)的權重，并將一級指標權重與二級指標權重綜合加權得出二級指標關于目標的綜合權重。

步驟5 將二級指標區間值和二級指標綜合權重區間值轉化為聯系數，根據聯系數運算規則公式21,22對指標值和權重進行集結。

步驟6 為綜合評價值聯系數中的i賦值，對信息集結的結果進行排序。

4 算例

可靠性評價對于分析應急供應鏈薄弱環節，科學調整未來改進方向具有重要作用，因此對某五地區的應急供應鏈進行評價研究，由于評價對象的客觀不確定性及主體獲取信息不完全等因素影響難于對指標精確測定，所以采用上文構建的應急供應鏈可靠性評價模型。

(1)數據的選取

通過邀請領域專家(專家通常對待評價應急供應鏈和地區應急狀況有較好的把握和理解)對五個地區應急供應鏈可靠性評價得到的原始矩陣如表2所示。其中語言評價集采用7粒度進行評價S={VP(VeryPoor),P(Poor),MP(MddlePoor),M(Mddle),MG(MddleGood),G(Good),VG(VeryGood)}。區間值型和數值型指標評價值由專家運用德爾菲法給出。

表2 應急供應鏈可靠性評價原始數據

(2)原始數據歸一化，計算權重

首先依據步驟1、2和式(3～6)將語言評價值轉化為區間值形式，然后依據步驟3根據式(7),(8)將區間值統一轉化為誤差形式如表3第2～6列所示，最后運用權重計算式(9～19)計算二級指標關于相應一級指標的權重如表3第7列所示。

表3 應急供應鏈可靠性評價原始數據歸一化及二級指標權重計算

通過調查研究，征求決策部門和領域專家意見結合評價對象實際情況構造一級指標判斷矩陣，計算得應急供應鏈保障機制、信息系統、網絡結構、運作流程、資金保障對于可靠性的權重分別為0.088，0.196， 0.196， 0.362，0.158如表4所示。

表4 應急供應鏈可靠性一級指標判斷矩陣及權重計算結果

(3)綜合評價結果

運用區間數與聯系數轉化式(19)，依據表3第7列，表4第7列的權重結果，依據步驟四將一級指標權重與二級指標權重綜合加權求得二級指標對于目標的綜合權重，再依據步驟五運用式(20～22)和表3二級指標值計算樣本二級指標加權評價值(聯系數形式)如表5第2～31行所示，各樣本綜合評價值(聯系數形式)如表5第32行所示。

表5 應急供應鏈可靠性綜合評價結果

表6 應急供應鏈可靠性綜合評價值及排序

(4)排序

計算樣本1～5的的綜合評價值分別為0.679,0.602,0.570,0.494,0.585。應急供應鏈可靠性的排序為樣本1樣本2樣本5樣本3樣本4。

從綜合評價結果來看，樣本1的供應鏈可靠性程度最高，樣本4的可靠性程度最差，從表5可以看出樣本4表現較差的指標有人財物的動員協調能力、信息獲取傳遞準確性、信息資源整合能力、信息協同能力、信息傳輸系統可靠性、信息存儲系統可靠性、供應鏈網絡結構的連接水平、保障持續時間、適時補給率、物資到達的完好率、物資運輸管理能力、物資運輸安全性、生產資金保障率下一步應加強這些方面應急供應鏈建設。可見，模型既可以對評價對象進行綜合評價和排序，還可以分析導致評價對象綜合評價值較低的相關薄弱環節，為評價后改進提高提供了參考。

5 結論

針對目前應急供應鏈可靠性相關文獻多從選址、配置、運輸、能力、風險等角度進行優化和評價研究，缺乏應急供應鏈整體可靠性研究的現狀，以應急供應鏈可靠性為研究對象，在相關研究文獻的分析和調研的基礎上從保障機制、信息系統、網絡結構、運作流程、資金保障五個方面構建了評價指標體系；考慮實際評價中應急供應鏈可靠性受到眾多不確定因素影響，且評價主體的知識有限性難以對指標精確測定，結合指標特點提出用語言評價值，區間值，數值對指標進行測定；而后綜合運用三角模糊數，熵值，聯系數等理論方法研究了多種形式指標值的綜合評價模型。算例說明該模型可以在評價信息不完全確定情況下對應急供應鏈可靠性指標進行有效測定和綜合評價且能識別薄弱環節利于其改進。

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Evaluation of Emergency Supply Chain Reliability UnderUncertain Information

XU Zhen-yu1, REN Shi-ke1, GUO Xue-song2, YUAN Zhi-ping1

(1.School of Management, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, China; 2.School of Public Policy and Administration, Xi’an Jiaotong Univ, Xi’an 710049, China)

The paper discusses the reliability of the emergency supply chain. Emergency supply chain is a powerful tool for dealing with emergencies. The evaluation of emergency supply chain reliability has a crucial significance to meet the resource needs of affected people and relief organizations. Based on the conclusion of the historical achievement and implementation experience of emergency supply chain, first, we analyze the elements of emergency supply chain reliability from the protection mechanism, information system, network structure, operation of the process. Second, the evaluating marks of the elements are described as interval, linguistic assessment information, number. Then, we aculeate the evaluation result using triangular fuzzy number, entropy, analytic hierarchy process, and contact number. Last of all, an example is designed and it shows the feasibility and applicability of this model.

emergency supply chain; evaluation model; analytic hierarchy process; entropy; reliability

2011-12-31

國家社會科學基金項目“我國城市應急管理中的組織協調與聯動機制研究”(10CZZ036)

許振宇(1982-)，男，山東濰坊人，博士研究生，軟件設計師，研究方向為綜合評價與應急管理；任世科(1969-),男, 寧夏彭陽人, 博士后,研究方向為突發事件應急管理；郭雪松(1978-)，男，河北保定人，博士，副教授，研究方向為公共應急管理；袁治平(1962-)，男，寧夏固原人，教授，博士生導師，研究方向為管理系統工程。

F272.5

A

1007-3221(2015)03- 0035-10