液體化工品倉儲項目建設地點比選方法研究及應用

黃毅信

(廣東信德資產評估與房地產土地估價有限公司 廣州分公司,廣東 廣州 510000)

液體化工品倉儲項目是液體化工品儲存和銷售的關鍵節點,建設地點的選擇將直接影響到企業的效益、服務水平以及運營策略等,是液體化工品倉儲項目前期決策的重點之一。

1 液體化工品倉儲項目建設地點評價體系研究

液體化工品具有易燃易爆、毒害性、腐蝕性、化學反應性等特性。通過分析和研究液體化工品特性以及其他同類型項目的經驗,液體化工品倉儲項目建設地點的優劣主要是由工程環境因素、運輸工藝因素、經濟因素和其他因素綜合決定。

1.1 工程環境因素

工程環境因素可以細分為地理條件、環境兼容性和安全性等因素。

地理條件因素是指建設地點的地質、地形地貌、水文、氣候等地理條件是否適合液體化工品倉儲項目的建設和運營。一般來說,液體化工品倉儲項目適合建設在地質安全風險低、氣候水文條件適宜的地點。

環境兼容性是指液體化工品倉儲項目被當地自然環境和社會環境接納的程度。很多地方政府都已經對當地進行了規劃。液體化工品倉儲項目選址應與當地規劃相適應,減少對當地城市建設與發展的影響。此外,液體化工品倉儲項目可能會造成環境污染,選址應考慮對當地的環境影響程度。

安全性是指建設地點是否滿足規范對于安全和消防的要求,保障液體化工品倉儲項目安全運營。很多液體化工品具有易燃易爆、有毒有害、腐蝕性等化學性質和物理性質,因此液體化工品倉儲項目在選址階段就應充分考慮安全性。

1.2 運輸工藝因素

液體化工品倉儲項目承擔著液體化工品的接收和外輸,優良的運輸條件是項目發揮作用的重要保障。水路、公路、管道、鐵路是四種主要的液體化工品運輸方式。

水路運輸的優點是運量大,運輸成本低。缺點是容易受惡劣天氣影響,各地對危化品碼頭作業時間也有限制,運輸速度也較慢。

公路運輸的優勢在于靈活,周轉快。劣勢是不適宜長距離運輸,運量小且運費較高。

管道運輸的優點是可大批量、安全可靠不間斷地輸送,不受惡劣天氣限制,容易實現自動化操作,輸送損耗率低。管道運輸的最大缺點是管道建設投資大,前期需投入大量資金。

與比公路運輸相比,鐵路運輸更安全快捷,受惡劣天氣影響較小,輸送計劃性強,可定時定量運輸。對比管道和水路運輸,鐵路運輸運價高。鐵路客運繁忙的時段,非貨運專線的運力可能會受到影響。鐵路運輸機動性差,只能在固定路線運行。

上述四種運輸方式各有利弊,因此在選址時要綜合評價。

1.3 經濟因素

經濟因素主要考慮項目的盈利能力,可以細分為市場供求情況、項目投資收益情況、物流成本等。

市場供求情況是指當地和輻射范圍內液體化工品供應和需求情況。一般而言,液體化工品倉儲項目應該靠近供需兩方的其中一方。如果同時靠近供應和需求兩端,則該地點的市場條件比較好。

項目投資收益情況可根據不同建設地點的建設方案,計算各自的總投資和內部收益率、總投資收益率等財務指標,然后進行對比分析。

物流成本是指液體化工品倉儲項目采用水路、公路、管道、鐵路運輸中的一種或多種方式的單位成本和總成本。物流成本是液體化工品倉儲項目經營成本的重要組成,對項目的效益有較大影響,因此在選址階段需要給予關注。

1.4 其他因素

其他因素應根據項目的實際情況而定。例如,如果企業對庫容需求較大,則土地供應充足的建設地點更優。如果液體化工品倉儲項目需要盡快建成投入使用,則應該考慮建設周期長短。

1.5 液體化工品倉儲項目建設地點評價體系

綜上所述,液體化工品倉儲項目建設地點評價體系的一級評價因素由四大維度組成,它們分別是工程環境因素、運輸工藝因素、經濟因素、其他因素,二級評價因素具體如表1所示。

表1 液體化工品倉儲項目建設地點評價體系

2 液體化工品倉儲項目建設地點比選方法研究

構建了上述評價體系后,決策人員仍需要使用合適方法得出液體化工品倉儲項目建設地點的比選結果。建設地點比選具有多個評價因素、多個評價對象(即備選建設地點)的特點。通過文獻資料和實際工程經驗得出,模糊綜合評價法和層次分析法是項目建設地點比選的常用方法。但是這兩種方法存在一定的主觀影響。一般來說,層次分析法在確定各評價因素權重的時候,無法避免決策人員的主觀影響,而在層次分析法的基礎上進行模糊綜合評價只考慮到單個評價因素的貢獻,忽略了評價因素分值的差異對評價體系內權重分配的影響[1]。

熵權法是一種以信息熵為理論基礎的確定評價因素權重的方法,該方法可以克服主觀影響,避免決策人員作出的判斷具有主觀隨意性。然后再使用模糊綜合評價法對建設地點比選進行客觀量化評判。

2.1 熵權法確定評價因素的權重

熵是由德國物理學家克勞修斯最早提出的概念,是描述“能量退化”的物質狀態參數之一,在熱力學中有廣泛的應用。在當時,熵是一個僅可以通過熱量改變來測定的物理量,其本質仍沒有得到很好的解釋,直至統計物理、信息論等一系列科學理論發展,熵的本質才逐漸被解釋清楚。即熵是一個系統“內在的混亂程度”。此后熵在化學、物理、生命科學等領域都有重要應用,也在不同的學科中引申出更具體的定義,但是本質上這些具體的引申定義都是相互統一的。

美國學者香農在1948年創立了信息論,他認為在通信過程中,信息源信號具有不確定性,用熵來描述這種不確定性,稱為信息熵。信息和熵有著相反的定義,信息反映系統有序程度,而熵則表明系統無序程度。一個系統的熵值越小,表示它所處的狀態越有序,所包含的信息量越大;反之,熵值越大,它所處的狀態越是無序,信息量就越小。

熵權法是根據因素的信息熵值對因素賦予權重的一種方法,信息熵越小,表示該因素的離散程度很大,包含的信息就越多,所賦予的權重就越大。也就是說,該方法實際上關注的是因素取值的多樣性,取值大小差異越大的代表信息量越大,就說明這個因素的重要程度越大。

該方法能夠將人的主觀判斷進行量化,很大程度上減少了個人主觀性造成的決策偏差,使得評價結果更加客觀。

假設有n個評價因素,m個評價對象,熵權法計算評價因素權重的步驟如下[2]:

1)建立原始評價矩陣O:

O=(Oij)m×n,i=1,2,...,m;j=1,2,...,n

(1)

2)原始評價矩陣O的標準化處理。為了避免評價因素的量綱以及量綱單位不一致的問題,需要進行標準化處理。正向指標的標準化處理:

(2)

負向指標的標準化處理:

(3)

3)求得原始評價矩陣O的標準化矩陣E:

E=(eij)m×n

(4)

4)計算第i個評價對象的第j個評價因素的比重Pij:

(5)

5)計算第j個評價因素的熵值Sj:

(6)

其中,k=1/lnm。當Pij=0時,Pijlnpij=0。

6)計算第j個評價因素的熵權Wj:

(7)

2.2 模糊綜合評價法

模糊綜合評價法是一種定性定量相結合的評價方法,學者汪培莊最早提出運用模糊數學上的模糊集理論對不確定的、模糊的評價對象進行綜合評價。模糊綜合評價法把世界上遇到的不是二值邏輯關系的概念采用內涵清晰但外延界限不確定的模糊思想進行描述,從而對多因素影響的事物或現象做出綜合評價。采用模糊綜合評價法可以有效地避免用“是”或“否”來衡量被評價對象而造成偏離客觀真實狀況的情況出現。

模糊綜合評價法的優點是運用模糊數學建立的模型不僅簡單易懂,而且能夠很好地評價實際中遇到的一些模糊問題,被評價對象會有確定的評價值,可以直觀地對問題進行評判比較,其他數學分支和數學模型難以代替。

模糊綜合評價法的基本步驟是:

1)建立評價因素集:

由評價對象的評價因素建立評價因素集。根據表1,一級評價因素集C={c1,c2,c3,c4}。同理可以建立二級評價因素集,如C1={c11,c12,c13},其余的二級評價因素集以此類推。

2)建立模糊評判集:

決策人員將評價因素按很差,較差,一般,較好,很好5個等級進行評價,則模糊評判集={很差,較差,一般,較好,很好}。

3)對評價因素賦予權重,可采用上述提及的熵權法確定權重,然后求得權重向量A。

4)采用適當的方法建立隸屬矩陣R。

5)將隸屬矩陣R與權重向量A進行合成運算得出模糊綜合評價結果向量B,即B=A·R。對向量B進行處理后最終得出綜合評價值。

3 應用實例

3.1 案例背景情況

某企業的主營業務是液體化工品的倉儲和銷售,目前某企業在廣東省的液體化工品儲罐容量偏小,已經不能滿足業務的發展要求。為了實現某企業在廣東市場的有效擴張,有必要在廣東沿海地區建設液體化工品倉儲項目。

某企業經過內部研判,初步認為適合在甲市或者乙市建設液體化工品倉儲項目。因此委托工程咨詢公司在兩個城市中選擇出更適宜建設液體化工品倉儲項目的城市,為企業提供決策依據。

咨詢工程師接受任務后,經過研究后認為,首先確定液體化工品倉儲項目建設地點評價因素,然后使用基于熵權法的模糊綜合評價法得出綜合評價值,為委托方提供選址意見。

3.2 液體化工品倉儲項目建設地點比選過程

3.2.1 確定液體化工品倉儲項目建設地點評價因素

經分析,工程環境因素、運輸工藝因素、經濟因素和其他因素為本次液體化工品倉儲項目建設地點比選主要考慮的評價因素。具體地,工程環境因素細分為地理條件、環境兼容性、安全性三個子因素;運輸工藝因素細分為水路運輸、管網運輸、公路運輸、鐵路運輸四個子因素;經濟因素細分為市場供求、投資收益、物流成本三個子因素;其他因素細分為土地供應、建設周期兩個子因素。評價因素一共有12個,具體如表1所示。

3.2.2 建立評價因素集和模糊評判集

根據上述評價因素對應可設定一級評價因素集為{c1,c2,c3,c4},二級評價因素集為{c11,c12,c13,c21,c22,c23,c24,c31,c32,c33,c41,c42}。

評價因素按很差,較差,一般,較好,很好5個評價等級進行劃分,則模糊評判集Y={y1,y2,y3,y4,y5}={很差,較差,一般,較好,很好}。

3.2.3 熵權法確定權重向量A

1)建立原始評價矩陣O:原始評價矩陣的建立可采用專家打分法。本次研究邀請了9位行業內專家,委托方和工程咨詢公司將兩個備選建設地點的相關情況向專家詳細介紹,專家也結合其經驗,在1至10分內分五個評價等級分別對兩個備選建設地點的評價因素進行打分。打分表詳見表2。

表2 評價因素打分表

計算9位專家打分的平均值,統計結果見表3。

表3 評價因素平均分值表

然后建立原始評價矩陣O。

2)對原始評價矩陣O進行標準化處理:根據公式(2)對原始評價矩陣O進行標準化處理,得到標準化矩陣E=(eij)m×n

(說明:由于某些數值過小,以四舍五入后的結果進行運算會造成偏差,因此后續計算以實際數值進行)

3)根據公式(5),計算第i個評價對象的第j個評價因素的比重Pij,得到矩陣P:

4)根據公式(6),計算第j個評價因素的熵值Sj,其中,k=1/lnm,m=2。當Pij=0時,Pijlnpij=0。熵值結果詳見表4。

表4 熵值/熵權表

5)根據公式(7),計算第j個評價因素的熵權Wj。熵權結果詳見表4。

6)求得權重向量A:根據熵權計算得出二級因素權重向量。

例如A1=(W1/(W1+W2+W3),W2/(W1+W2+W3),W3/(W1+W2+W3))=(0.286 8,0.713 2,0.000 0)。

同理可得A2=(0.000 2,0.962 1,0.000 4,0.037 3),A3=(0.146 3,0.116 1,0.737 6),A4=(0.389 5,0.610 5)。

一級因素權重向量計算過程如下:

A=((W1+W2+W3),(W4+W5+W6+W7),(W8+W9+W10),(W11+W12))=(0.000 5,0.336 7,0.132 2,0.530 6)。

3.2.4 建立隸屬矩陣R

根據前文所述的表2評價因素打分表,整理9位專家的打分結果,統計出每個備選建設地點中各評價因素的獲得各評價等級的頻數,結果見表5。

隸屬度系數rj,y=dj,y/d,其中d為專家總人數,dj,y是對第j個評價因素給出y評價等級的專家人數。由于有四組二級評價因素,則甲市的二級評價因素隸屬矩陣如下:

乙市的二級評價因素隸屬矩陣如下:

3.2.5 計算模糊綜合評價結果向量B

首先進行二級模糊綜合評價,將利用熵權法得到的二級因素權重向量Ai與各評價對象的二級評價因素隸屬矩陣進行運算,得到各評價對象的二級模糊綜合評價結果向量Bi,將二級模糊綜合評價結果向量Bi與一級因素權重A進行運算得到一級模糊綜合評價結果向量B。甲市的二級模糊綜合評價結果向量計算結果如下:

B甲,1=A1·R甲,1=[0 0 0.22 2 2 0.555 6 0.222 2]

B甲,2=A2·R甲,2=[0 0.213 8 0.008 5 0.440 2 0.337 5]

B甲,3=A3·R甲,3=[0 0 0.120 0 0.690 3 0.189 7]

B甲,4=A4·R甲,4=[0.111 1 0.333 3 0.401 2 0.1544 0]

甲市的一級模糊綜合評價結果向量計算結果如下:

乙市的二級模糊綜合評價結果向量計算結果如下:

B乙,1=A1·R乙,1=[0 0 0 0.555 6 0.444 4]

B乙,2=A2·R乙,2=[0.213 8 0.320 7 0.217 9 0.247 2 0.000 3]

B乙,3=A3·R乙,3=[0.082 0 0.082 0 0.379 4 0.391 7 0.065 0]

B乙,4=A4·R乙,4=[0 0 0.043 3 0.333 3 0.623 4]

乙市的一級模糊綜合評價結果向量計算結果如下:

3.2.6 模糊綜合評價結果向量的處理和綜合評價值計算

由于模糊綜合評價結果向量B并不能夠直接進行比較,因此需要進行處理,最終得出綜合評價值。在這一階段,對5個評價等級進行賦值:很差為1,較差為2,一般為3,較好為4,很好為5。

則甲市的綜合評價值Z甲=(0.059 0×1+0.248 9×2+0.231 7×3+0.321 7×4+0.138 8×5)/(0.059 0+0.248 9+0.231 7+0.321 7+0.138 8)=3.233。

乙市的綜合評價值Z乙=(0.082 8×1+0.118 8×2+0.146 5×3+0.312 2×4+0.339 7×5)/(0.0828+0.118 8+0.146 5+0.312 2+0.339 7)=3.707。

4 結論

通過上述計算得出甲市和乙市的綜合評價值,經比較Z甲

同理,如果建設地點評價體系改為針對其他化工項目的,則同樣可采用上述方法對其他化工項目的建設地點進行比選。