基于改进FAHP的应急物流运输方案优化研究

彭 晗，孙永生（华北水利水电学院，河南 郑州 450045）

应急物流是严重自然灾害、军事冲突、突发性公共卫生事件和公共安全事件等突发事件应急救援行动的重要组成部分[1-2]。以灾区群众满意度及应急物资快速运达为主要目标的应急物流，可实现对突发事件的快速响应，并在尽量短的时间内，以最简洁的流程，最快捷的方式供应所需应急物资，降低突发事件在广泛社会范围内对广大群众的影响，最大程度地提高人们的生命财产安全[1-3]。而应急物流运输问题能否顺利解决是应急物流能否成功的重大标志，选择最佳合理的应急物流运输方案尤其重要[3-4]。在研究影响应急物流运输因素的基础上，建立应急物流运输方案优化模型，并进行实例验证，证明该模型的科学性和可操作性。

1 应急物流运输影响因素

应急物流是一个复杂的系统，一般具有突发性、弱经济性、不确定性、非常规性、时效性、事后选择性等特点[1-3]。应急物流运输与普通运输相比，具有需求时间急、需求变化大、环境条件差和技术装备要求高等特点[3-4]。因此，从运输方案优化角度分析，主要影响因素有以下三个方面。

运输需求决策是整个应急物流运输的起点，也是选择应急物流运输方案的关键性因素。在进行运输需求决策需根据具体情况，尽量及时准确确定物资需求的种类、数量及时限，以便确定应急物资运输需求的规模和时间节点，从而完成对应急物流运输方案的选择。

运输环境条件是应急物流运输的外在条件，也是应急物流运输方案优化的限制性因素。需根据各种运输方式的技术经济特点以及对环境条件要求，在不同阶段、不同地区选择合适的运输方案。

运输技术装备是应急物流运输能够顺利完成的基本条件，也是应急物流运输方案优化的保障性因素。需在运输装备的功能、数量和质量等方面来进行运输方案优化。

2 应急物流运输方案优化模型建立

应急物流运输方案优化属于多目标决策问题[3-4]，层次分析法是一种新的、简洁而实用的，定性与定量分析相结合的多目标决策方法，同时模糊层次分析是一种综合运用了模糊数学和AHP方法进行的多目标决策的有效算法[5-6]。因此，基于对模糊层次分析法的研究，同时对其改进，解决了判断矩阵一致性检验和计算精度问题，建立了基于改进模糊层次分析法的运输方案优化模型。

2.1 建立运输方案优化指标体系层次结构

在充分分析应急物流运输方案优化影响因素的基础上，针对应急物流运输的目的和特点，合理地选取优化指标，并结合层次分析法的特点，应用YAAHP软件，建立了共有4个层次的应急物流运输方案优化结构图，具体内容见图1所示。

图1 应急物流运输方案优化评价指标体系层次结构图

2.2 建立优先关系矩阵，并改造为模糊一致矩阵和互反型矩阵

根据图1层次结构，构造优先关系矩阵R=（rij）n×n，采用新的0,0.5,1的三标度法[5-7]对其元素赋值。

2.3 计算各个单层元素的单准则排序向量

首先根据模糊判断矩阵R'按和行归一法得到排序向量W（0），并将其作为特征值法的迭代初值V（0），利用迭代公式求得V（k+1）及V（k+1）的无穷范数[5-7]。

令pij为P层次第i个元素对C层次第j个元素的排序值，i=1,2,3;j=1,2,…,8。cij为C层次第i个元素对B层次第j个元素的排序值，i=1,2,…,8;j=1,2,3；若C层次第i个元素对B层次第j个元素的排序值无联系时，cij=0。bij为B层次第i个元素对目标层A层次第j个元素的排序值，i=1,2,3;j=1。整理得到相邻层次之间的排序向量矩阵，分别是P=（pij）3×8,C=（cij）8×3,B=（bij）3×1，其中P是P层对C层的排序向量矩阵，C是C层对B层的排序向量矩阵，B是B层对A层的排序向量矩阵。

2.4 计算方案层元素对目标层的合成权重，按照最大原则，选择最优方案

由层次结构图和各个单层元素的排序向量，按照W=PCB计算方案层P元素对目标层A的合成权重向量矩阵W，根据最大隶属度原则，选择最优运输方案。

3 实例研究

根据上述的应急物流运输方案优化模型，结合一地区发生自然灾害之后的实际情况，能够采用的应急物流运输方案主要有三种，即方案一（公路—公路—公路）、方案二（公路—铁路—公路）和方案三（公路—航空—公路）。选择时，须全面了解每个方案的优缺点和适用环境，根据运输需要、地理环境、技术装备等条件选择最佳的运输方案。

（1）根据图1的优化指标，邀请数名专家建立各层次的优先关系矩阵，见表1，同时根据上述2.2计算过程将其转化为模糊一致矩阵和互反型矩阵。

（2）按照2.3所述，计算各层次元素的排序向量，计算结果见表2。

（3）根据2.4所述计算得到W=（0.318 0.283 0.399）T，根据隶属度最大原则，运输方案优化结果是P3，即方案三，公路—航空—公路。此结果与该地区此次发生自然灾害所选择的最优运输方案一致。

4 结 论

应急物流运输方案优化直接决定着应急物流系统能否高效率的成功运作。综合运用三标度理论、模糊理论和层次分析法，构造了改进的模糊层次分析法模型，并建立了基于该方法的应急物流运输方案优化模型。通过实例研究，证明该模型即改善了运输方案优化时计算精度问题又提高了优化速度，同时验证了该运输方案优化方法的有效性、科学性和实用性。

表1 各层次之间的优先关系矩阵

表2 各层次单准则排序向量

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