基于加權灰熵的應急物資儲備庫選址評價研究

韓永飛

(安徽財經大學 工商管理學院，安徽 蚌埠 233030)

近些年，頻繁爆發的突發事件給人們的生產和生活帶來了極為不利的影響，更為嚴重的是它對民眾的生命安全構成了巨大威脅，同時，還一定程度上阻礙了社會經濟的發展。為了更好地應對突發事件，有必要進行適當的物資儲備，當突發事件發生時，可以把儲備的物資及時地運送到受災地區，保障災區群眾的生活需求。當前，國家正著力構建以中央儲備為核心、省級儲備為支撐、市縣級儲備為依托、鄉鎮和社區儲備為補充的五級應急儲備體系[1]。在構建和完善應急物資儲備體系的過程中，應急物資儲備庫的建立是其關鍵環節，選址是否合理至關重要，因為位置的優劣更直接影響到救災的速度和效率，進而決定著應急救援的效果。因此，有必要對應急物資儲備庫的選址進行綜合測評。

應急物資儲備庫選址評價研究的是物流節點選擇問題，屬于物流領域中的多屬性決策范疇。目前，大量的研究側重于一般設施的選址評價[2-5]，而對應急設施這一特殊類型的物流節點，其選址評價方面的成果并不豐碩。國內僅部分學者對這類問題進行了探索性的研究。李玉蘭、李波、劉永軍分析軍地一體化設施選址與商業物流中心選址的差異，綜合運用層次分析法和目標規劃法研究實際中地方和軍事相關資源約束問題，得出最優的軍地一體化應急物資儲備設施選址方案[6]。肖俊華、侯云先建立基于模糊TOPSIS的應急物資儲備庫選址評價指標體系，進行應急物資儲備庫備選地的初選[7]。曹慶奎、宋丹妹運用層次分析法構建應急配送中心選址評價指標體系，并用實例驗證方法的準確性和科學性[8]。詹斌、馮樂、宋文娟考慮水上應急物資儲備點選址的影響因素，利用TOPSIS方法構建儲備點建設時序模型計算合理的水上應急物資儲備點建設時序，并用實證數據證明該模型的可行性[9]。朱建明建立包含時效性、均衡性和魯棒性的應急設施選址目標評價指標體系，運用遺傳算法處理應急設施選址優化模型，并通過算例驗證模型和算法的有效性[10]。孫瀅悅、陳鵬、劉曉靜等構建應急避難場所評價指標體系，采用TOPSIS方法評價應急避難場所的適宜性程度，并用實證驗證該方法切實可行，可以為城市應急避難場所選擇提供參考[11]。

綜上所述，現有關于設施選址評價的成果為本研究提供了很好的參考和借鑒。然而，在對應急設施選址評價中，多數文獻構建的應急設施選址評價指標在合理性和完整性方面稍有欠缺，評價者直接對指標權重主觀賦值在一些文獻中也很常見。鑒于此，本文嘗試構建相對完善的應急物資儲備庫選址評價指標體系，并采用引入信息熵的方法確定指標權重，運用加權灰熵對候選的應急物資儲備庫進行綜合排序，最終獲取合理的選址方案。

1 應急物資儲備庫選址評價指標體系

從物流節點選址的基本原則出發，并考慮應急物資儲備庫選址的特殊性及實際情況，搜集大量相關文獻，初步構建包括安全性、及時性、覆蓋范圍、經濟性及公共設施狀況5個方面的應急物資儲備庫選址評價指標體系(見圖1)。

圖1 應急物資儲備庫選址評價指標體系

為了保證初選指標的科學性和合理性，本文通過相關分析、隸屬度分析及專家診斷，對初選指標進行綜合篩選和優化，并進行指標體系的信度和效度檢驗，以確保數據的有效性。鑒于篇幅限制，對指標體系的篩選過程不再贅述，直接給出最終的結果。

(1)安全性。安全性是應急物資儲備庫選址的前提條件，沒有儲備庫自身的安全，后續的服務無從談起。在實際的選址過程中，需要考慮地震、泥石流、洪水、臺風、溫濕度、地形地貌及土壤承載力等影響儲備庫安全的因素?？傮w可歸納為地質條件、水文條件和氣候條件3個二級指標。

(2)及時性。及時性可以用道路數目、道路等級和通達程度這3個二級指標來衡量，它們直接影響應急物資的流量、流向、流速和流程。較多的通行線路、較高的道路等級以及良好的通達狀況都能夠在一定程度上縮短應急物資的配送時間，提高應急物資儲備庫的配送效率，提升突發事件救援的效果。

(3)覆蓋范圍。覆蓋范圍指的是應急物資儲備庫能夠滿足服務區域需求點的物資需求，具體可以用需求點的分布狀況和接近儲備庫的距離2個二級指標來測評。儲備庫服務地區的人口密度越大越集中、與儲備庫的距離越近，應急儲備庫物資保障的效率和效果則越好。

(4)經濟性。應急物資儲備庫的建立主要用于應對突發事件，物資處于“備而不用”是其常態，因此要考慮儲備庫的占地面積、建設投入、人力成本、倉儲成本、庫存持有成本及相關的管理費用等?？梢园焉鲜鲇绊懸蛩貧w結為建設成本和運營成本2個二級指標。

(5)公共設施狀況。公共設施狀況指的是儲備庫所在地區的水電供應是否穩定以及通訊是否順暢。良好的公共設施條件可以保證儲備庫日常工作的正常運轉，不僅不會成為儲備庫發展的制約因素，而且能夠在突發事件救援時提供強有力的支撐。其影響因素可以用供水狀況、供電狀況和通訊狀況3個二級指標來表示。

2 基于加權灰熵的選址評價方法

在上述選址評價的指標中，有些是成本型指標，有些是效益型指標，為了方便問題的研究，對考核備選地的所有指標，不再進行指標類型的區分，僅用優劣程度對其進行評判，即分值高表明備選地該指標有優勢，分值低表明備選地該指標處于劣勢。聘請專家組按照1～10分制的打分標準對備選地指標進行全面打分，根據專家組的評判，可以得到下面的評價矩陣：

其中，rij表示第i個備選位置的第j個評價指標下的評價值。

2.1 評價數據標準化

在對應急物資儲備庫進行評價時，為了消除量綱差異，需要進行評價矩陣的標準化處理，具體的處理辦法是：

消除量綱差異后，形成的標準化評價矩陣為：

其中，xij表示第i個備選位置的第j個評價指標下的標準值。

2.2 熵值法確定評價指標的權重

在應急物資儲備庫選址過程中，許多因素對最終的選址位置有一定的影響，且每個因素的影響程度也有差異，因而要在信息進行集結之前對各影響因素的重要性加以區分，確定各影響因素重要性的權重。本文引入信息熵理論來對評價信息的不確定性進行度量，得出相對客觀的各評價指標的權重。具體步驟為：

根據評價指標的標準化矩陣X，假定第j項指標的熵值為：

一般來說，某評價指標的評價值差異越大，則信息熵越小，該指標擁有的信息量越大，相應的權重也越大，該指標也越重要，反之亦然。熵值法確定指標權重的計算公式為：

2.3 確定備選位置與理想解間的加權灰熵

由于每個評價指標的重要程度不一樣，依托熵值法確定各指標的權重后，需要對標準化評價矩陣進行加權處理，形成加權評價矩陣：

Y=(yij)m×n，其中yij=ωjxij

在對備選位置進行排序時，會存在評價指標的最優解和最差解，也就是評價指標的正負理想解。因而希望備選位置的評價盡量接近正理想解，遠離負理想解。正負理想解的計算公式為：

由于灰色關聯分析可能會帶來局部關聯傾向和信息丟失的問題，本文嘗試引入加權灰熵來取代傳統直接關聯系數取平均值的算法加以改善。

經過以上運算，可以得到各備選位置與正負理想解的加權灰熵，分別為：

H+=Hr(Y1,S+),Hr(Y2,S+),…,Hr(Ym,S+)；

H-=Hr(Y1,S-),Hr(Y2,S-),…,Hr(Ym,S-)。

由貼近度定義，可以計算出備選位置i的加權灰熵為：

在進行備選位置最終排序決策時，pi的值直接決定備選位置的優劣，即備選位置的加權灰熵值越大，則備選位置的綜合指標越好。

3 實例分析

為了應對突發事件，經過前期對某地區的實地查看、分析和研究，有3個較為理想的位置可作為應急物資儲備庫的備選地。本研究中特聘請來自高校、政府和企業在應急物資儲備方面具有一定影響力的專家形成專家小組，評價標準按1～10標度法，從安全性、及時性、覆蓋范圍、經濟性和公共設施狀況5個方面對各備選位置進行全面評價。將專家組的打分結果收集整理后得到的評價結果如表1所示：

表1 整理后的備選位置評價指標得分表

將表1進行量綱差異消除處理后，得到的標準化矩陣為：

由熵值法得到的評價指標的權重向量為：

標準化矩陣經加權處理后，得到的加權評價矩陣為：

經計算后，得到評價指標的正負理想解分別為：

取分辨系數ρ=0.5，代入計算可得評價向量Yi與正理想解S+的關聯系數矩陣為：

利用上面的加權灰熵計算公式，經計算處理后，得到的各備選位置與正負理想解的加權灰熵，分別為：

由貼近度定義，運算得出備選位置i的加權灰熵為：

根據加權灰熵pi的值，可以對3個備選位置進行排序，備選位置3綜合條件最優，備選位置1次之，備選位置2最差。因此，備選位置3最適合用來建造應急物資儲備庫。

4 結語

建立科學合理的應急物資儲備庫不僅是完善應急物資儲備體系的重要步驟，更是直接關系到災難救援效果的因素。本文在現有研究的基礎上，首先，從安全性、及時性、覆蓋范圍、經濟性和公共設施狀況5個方面，構建應急物資儲備庫選址評價指標體系，運用熵值法計算評價指標的權重，得出各指標重要程度的客觀結果；其次，運用熵值法加權處理指標的評價結果，并結合灰色關聯分析和優劣解距離法，測算備選位置與正負理想解的加權灰熵；最后，計算各備選位置的灰關聯貼近度，確定理想的儲備庫位置，并通過實例加以驗證，證明該方法在實踐中的可行性。

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[8] 曹慶奎,宋丹妹.基于RS-AHP的應急物流配送中心選址[J].物流技術,2013,32(4):103-105.

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[10] 朱建明.損毀情景下應急設施選址的多目標決策方法[J].系統工程理論與實踐,2015(3):720-727.

[11] 孫瀅悅,陳鵬,劉曉靜,等.基于TOPSIS評價法的城市應急避難所選址適宜性評價研究[J].震災防御技術,2017,12(3):700-709.