基于混合型決策的應急物資保障能力關鍵因素識別研究

金衛健，黃傳峰，仇冬芳，徐 浩

（1.南京工程學院 經濟與管理學院，江蘇 南京 211167；2.南京航空航天大學 經濟管理學院，江蘇 南京 210016）

0 引言

我國每年遭受到的大小不同自然災害給人們帶來了巨大的財產損失，嚴重影響了社會經濟的發展。由于災害發生時的復雜性和救災活動的動態性，應急管理部門越來越注重應急物資保障能力建設，應急物資保障能力建設屬于災前建設，因此常涉及到物資預估儲存、合理運送與配送等事務。近年來，學者們對應急物資保障能力的研究主要集中在應用數學工具建立單一問題的優化模型，如朱莉考慮了區域異質性的應急物資最優選址和物資分配的優化問題［1］，許可提出了基于離散粒子群算法的應急物資選址與調度［2］，李健從系統動力學角度研究了應急物資調運速度影響因素［3］，陳雷雷研究了大規模突發事件中基于滿意度的應急物資優化調度模型［4］，段倩倩提出協同視角下多級救災物資儲備體系中儲備庫選址模型［5］。

但是，應急物資保障能力的建設是一項系統工程，單一問題的優化模型不足以滿足應急物資保障能力的建設需要，科學進行應急物資保障能力建設不僅涉及到人、財、物等社會的方方面面，而且，盲目建設將會導致應急物資資源浪費以及災害發生時資源相互沖突等不良影響，所以開展應急物資保障能力建設需要考慮其建設特點。

一般來說，應急物資保障能力建設具有以下特點：一是關聯性，如物資的儲存地點、儲存數量直接與物資配送關聯，如果關聯信息化手段則可提高救援能力；二是經濟性，由于我國國土面積較大，地區經濟水平發展不一，在人力、物力、財力資源有限的情況下，逐一、有序、重點建設相關應急物資資源是地方政府的必然選擇。所以地方政府應急管理部門在開展應急物資的保障能力建設時，需因地制宜的確定應急物資保障能力建設的影響因素，識別關鍵因素，以符合關聯性和經濟性的建設特點。這樣，采用何種合適有效的決策方法來識別關鍵因素成為應急管理部門需要考慮的事情，而目前較少有學者對此進行展開研究。

決策試驗和實驗法（DEMATEL）是一種判別群組元素重要性的方法，它通過專家語言評估獲得系統因素之間的相互關系，最終可以確定和識別關鍵因素［6］。目前，在應急管理研究領域，國內外學者已經通過DEMATEL方法來確定應急管理的關鍵因素。Zhou et al.利用DEMATEL方法，從20個影響因素中識別五個應急管理關鍵因素［7］。Li et al.提出DEMATEL方法與DS證據理論的混合決策方法，確定五個應急管理關鍵因素［8］。Zhou et al.提出DEMATEL方法與D數的混合決策方法，然后從正負兩方面來確定應急管理中影響因素［9］。

需要指出的是，雖然傳統的DEMATEL決策方法能夠有效的識別出關鍵影響因素，然而，在現有決策方法中，專家們原始評價的語義轉化方式均為單一種類，缺乏考慮專家由于個人偏好不同導致的語義轉化方式上的差異，因而不利于持續深入的決策分析。

基于以上分析，本文提出基于混合型DEMATEL決策應急物資保障能力影響因素識別方法。該方法中，專家們分別構建應急物資保障能力影響因素語言初始直接關聯矩陣，然后，將矩陣根據專家的各自個人偏好的語義轉化方式分別為轉化為實數、區間數和三角模糊數的評價矩陣，然后采用二元語義信息處理的集結方法，使評價矩陣信息趨于一致，進而利用傳統DEMATEL方法實現應急物資保障能力關鍵影響因素的識別。

1 應急物資保障能力影響因素識別體系

為識別應急物資保障能力的關鍵因素，總結和歸納已有研究的影響因素。采用的方法是：首先對已有成果中的應急物資保障能力的影響因素進行歸納和總結［1～5］。提出有關的影響因素集，然后采取問卷調查的形式，征求應急管理專家對影響因素集的建議。在此基礎上，確定應急物資保障能力的影響因素識別體系。基上，影響因素及其描述如下（見表1）。

表1 應急物資保障能力的影響因素及其描述

目前，DEMATEL決策的語義轉化存在點估計轉化、模糊轉化等方式，其中實數、區間數和三角模糊數等轉化表達方式較為常見。具體而言，如果受邀的專家們由于個人對語義轉化方式的偏好不同，那么語義轉化標度也有所不同，相應的，建立的矩陣也會有所不同。如評估因素“政府協調能力”與因素“職工教育與演習”的影響程度，甲專家給出的語言評價信息為“弱”，根據其偏好，他認為利用傳統的實數評價信息就足以表達其觀點，因而語義轉化標度為“3”。乙專家給出的語言評價信息為“較弱”，他認為傳統的實數評價信息不足以表達他的觀點，因此區間信息比較適合表達他的觀點，因此語義轉化標度為“（0，0.25）”。丙專家給出的語言評價信息為“強”。他認為采用三角模糊轉化信息更能表達他的觀點，因此語義轉化標度為“（0.5，0.75，1.00）。

綜上分析，參照已有文獻［6，11～13］，給出應急物資保障能力影響因素的實數、區間數和三角模糊數的三種語義轉化集。（1）實數語義轉化集，用“0，1，2，3，4”五項標度依序代表“沒有、較弱、弱、強和很強”五個影響關系的語言評價信息；（2）區間數語義轉化集，用“（0，0），（0，0.25），（0.25，0.5），（0.5，0.75），（0.75，1）”五項標度依序代表“沒有（N）、較弱（VL）、弱（L）、強（H）和很強（VH）”五個影響關系的語言評價信息；（3）三角模糊數語義轉化集，用“（0，0，0.25），（0，0.25，0.5），（0.25，0.5，0.75），（0.5，0.75，1.00），（0.75，1.00，1.00）”五項標度依序代表“沒有（SN）、較弱（SVL）、弱（SL）、強（SH）和很強（SVH）”五個影響關系的語言評價信息。

2 應急物資保障能力關鍵因素識別方法

2.1 符號描述

為便于刻畫，采用如下符號描述應急物資保障能力的影響因素問題。

Ak＝表示第k個專家對第i個影響因素對第j個影響因素的語義轉化值為實數值，1≤k≤K，Ak表示第k個專家在語義轉化后建立的實數初始直接關聯矩陣。

Bv＝表示第v個專家對第i個影響因素對第j個影響因素的語義轉化值為區間數值，1≤v≤V，Bv表示第v個專家在語義轉化后建立的區間數初始直接關聯矩陣。

Cm＝表示第m個專家對第i個影響因素對第j個影響因素的語義轉化值為三角模糊數值，1≤m≤M，Cm表示第m個專家在語義轉化后建立的三角模糊數初始直接關聯矩陣。

AAk＝將實數信息值經過線性變化后得到的評價信息值AAk為Ak轉化后的實數初始直接關聯矩陣。

S＝（s1，s2，…，sl-1）為二元語義語言評價集，l為語言評價集S中元素的個數。

設（se，αe）為二元集合，e＝0，1，…，l-1，αe＝其中中之一。的隸屬函數為se的隸屬函數［14］。

2.2 識別原理與步驟

在構建初始直接關聯矩陣的基礎上，確定二元語義語言評價集和隸屬函數，其中包括二元語義語言評價集S中元素的個數l，根據DEMATEL影響標度取值，可選擇l＝5。

將二元組集合矩陣值通過映射ξ轉化為二元語義代表的實數值。

將群組二元語義矩陣按照下列公式集結成群二元語義直接關聯矩陣

其中，round為四舍五入取整算子。

借鑒DEMATEL方法步驟，進行規范化操作，得到規范化直接關聯矩陣

求取綜合影響關聯矩陣T，其中“I”為單位矩陣，“q”為直接關聯矩陣的冪。

利用下列公式計算影響度Ri和被影響度Di。

利用下列公式計算中心度Pi和原因度Hi。

中心度Pi越大，則表示相對應的第i個應急物資保障能力因素越重要，決策者應該關注，也越有可能成為關鍵因素。原因度Hi可分為兩類，值為正的為原因屬性，也越有可能成為應急物資保障能力的關鍵因素；值為負的可歸為結果屬性，一般不視作應急物資保障能力的關鍵因素。

綜上所述，應急物資保障能力關鍵因素識別的步驟如下。

（1）決策方邀請K+V+M 個專家建立應急物資保障能力的影響因素語言初始直接關聯矩陣，其中，K個專家對實數語義轉化方式有偏好，V個專家對區間數語義轉化方式有偏好，M 個專家對三角模糊數語義轉化方式有偏好。

（2）由公式（2）線性化實數初始直接關聯矩陣。

（3）由公式（3a～3c）轉化得到二元語義代表的實數值。

（4）由公式（4a～4c）得到不同專家的二元語義初始直接關聯矩陣。

（5）由公式（5）加權平均二元語義初始直接關聯矩陣。

（6）由公式（6）得到規范化實數直接關聯矩陣。

（7）由公式（7）得到綜合影響關系矩陣。

（8）由公式（8a～8b）計算影響度和被影響度。

（9）由公式（9a～9b）計算中心度和原因度。

（10）結合影響度、被影響度、中心度和原因度識別應急物資保障能力的關鍵因素。

3 實例分析

江淮一帶每年冬季常遭受突發性的暴雪災害，為了加強救災能力，在暴雪來臨時有效減少人員傷害和財產損失，淮安市應急管理部門需要進行應急物資保障能力的建設，建設圍繞保障市民基本生活、實現快速高效救災的思想進行，以做到有備無患、防患未然。在這樣背景下，該地應急管理部門在建設過程中考慮了本文給出了七種影響因素，同時邀請了南京工程學院、淮安市民政局、淮安某汽車救援公司三個單位的專家進行評估，來自不同行業、不同背景的三位專家對于語義轉化有不同的偏好，為使精準反應評價內容，淮安市應急管理部門決定專家可采用自己所青睞的語義轉化方式，同時為精確反應評價結果，確保信息的一致性，決定運用本文的方法進行決策。三位專家給出的語義轉化后的初始直接關聯矩陣分別如表2、表3、表4所示。

表2 專家1給出的評價信息

表3 專家2給出的評價信息

表4 專家3給出的評價信息

表5 影響度和被影響度

表6 中心度和原因度

經過步驟1到步驟9的計算，得到表5的影響度和被影響度和表6的中心度和原因度。從表6可以看出，中心度的大小為F5?F3?F1?F7?F6?F4?F2，原因度的大小為F3?F7?F6?F2?F5?F1?F2。

從原因度的角度將評價結果分為兩類，F2，F3，F6，F7的得分大于0，屬于原因屬性，F1，F4，F5的結果小于0，屬于結果屬性。

F1的原因度得分為負，表明受到其它因素較大的影響，它的中心度排名為第三，因而識別為非關鍵因素；F2的原因度得分為第四，它的重要性程度排在末尾，因而識別為非關鍵因素；F3的原因度得分最高，因此是最影響其他因素的應急物資保障能力因素，它的中心度排名也居于處于第二，再觀察它的影響度得分也是最高，而被影響度得分最低，因此可識別為關鍵因素；F4的原因度得分為最后，表明受到其它因素較大的影響，它的中心度排名為倒數第二，因而識別為非關鍵因素；雖然F5的原因度小于零，然而它具有的最高的中心度排名，表示它是所有因素中最重要的因素。仔細觀察它的原因度得分，只是略微小于0，進而分析它的影響度和被影響度，同樣能夠取得較好的排名，因此可將其歸入關鍵因素；F6的原因度得分為第三，然而它的中心度排名為第五，也就是說，它的重要性程度較低，進而觀察它的影響度得分也不是很高，因而識別為非關鍵因素；F7的原因度得分為第二，屬于原因屬性，它的重要性程度也為第四，因而識別為關鍵因素。

綜上所述，淮安市建設應急物資保障能力的關鍵因素為F3，F5，F7，非關鍵因素為F1，F2，F4，F6。因此，針對突發性的暴雪災害，淮安市應急管理部門要進行應急物資保障能力建設，務必做好以下工作：加強應急物資籌措能力、提高應急物資運輸和配送能力、同時需要加強應對自然災害時信息采集和分析的能力。這三項工作目前應作為應急管理部門建設應急物資保障能力的重中之重，從而在突發性暴雪災害來臨時進行有效的應對決策，防患于未然。

為了驗證算法的有效性，另外邀請專家給出評價信息，以傳統的DEMATEL方法進行決策，得到了決策結果如表7所示。

表7 中心度和原因度

傳統的DEMATEL方法得到的中心度排序為F5?F3?F1?F7?F2?F6?F4，原因度排序為F3?F7?F6?F2?F1?F5?F4。最重要的因素是應急物資運輸和配送能力，最影響其他因素的應急物資保障能力因素是應急物資籌措能力。與本文決策方法不同的是，傳統方法得到的中心度排序中，職工教育與演習排在應急物資儲備能力、自然災害預警網絡能力前面；原因度排序上，政府協調能力和應急物資運輸和配送能力排序位置交換。但是，識別出的關鍵因素和非關鍵因素沒有發生變化，對于決策結果沒有直接影響，與Dytczak得出的“對于決策結果影響較少”結論一致［10］。相反，排序的細微差別也恰恰表明，專家們的個人偏好更好的表達了專家的決策意見。

4 結束語

本文在構建應急物資保障能力關鍵因素識別體系的基礎上，提出了基于混合型決策的應急物資保障能力關鍵因素識別方法。首先，該方法通過一個全新的視角識別應急物資保障能力關鍵因素，它能夠充分考慮專家的個人偏好，更易于被專家所接受；其次，本方法在轉化過程中采用二元語義進行轉化，保持了評價信息的完整性［16］，因而能更好的表達專家們的決策意見，也能更精準的為地方政府提供決策支持。