基于ANP的应急供应链绩效分析多属性决策模型

朱佳翔，江涛涛，蔡建飞，田刚

（1.常州大学商学院，江苏常州213164；2.江苏大学管理学院，江苏镇江210016）

基于ANP的应急供应链绩效分析多属性决策模型

朱佳翔1，江涛涛1，蔡建飞1，田刚2

（1.常州大学商学院，江苏常州213164；2.江苏大学管理学院，江苏镇江210016）

针对突发事件所造成的救灾环境、救灾需求等决策参数不确定性特点，应急供应链可以采用敏捷制造、流程整合、信息驱动以及绩效改进等灵活措施，其目标是通过对应急供应链绩效的网络层次分析，选出应急供应链绩效提升的最优范式。在构建基于ANP的应急供应链绩效分析框架模型基础上，分析了救援物资配送时间、配送成本、服务质量三者之间的关系，并通过一个给定的算例验证了该绩效分析框架的科学性，可用于解决复杂的多层次、多属性决策问题。算例分析结果也表明：该绩效分析模型可以作为应急供应链多属性决策的一个重要工具，在处理层次结构复杂的应急供应链绩效评价与测度问题上具有很大的优势。

应急供应链；网络层次分析；层次分析法；绩效分析；供应链范式；多属性决策；应急救援；应急需求

一、引言

应急供应链伙伴持续关注救灾区域物资需求动态变化，以便及时、准确地将救灾物资配送至受灾区域，一个成功的应急供应链不仅仅局限于传统意义上对原材料、客户以及现金流的关注，而且强调物资配送的敏捷性、救灾物资生产的精益性。国内现有的应急供应链的文献较少，主要关注应急供应链的定义以及运作模式等理论框架问题，对于应急供应链绩效的测度与评价文献更少。刘北林[1]等人于2007年提出虚拟应急供应链概念，并构建三阶段过程模型。龚英[2]对应急供应链的基本特征进行分析，提出鲁棒性策略。孙宇飞等[3]提出军事应急供应链系统的可靠性问题，并探讨采用遗传算法对其求解的可行性。在应急供应链的优化算法方面，李军等[4]给出了一种基于该网络流最优解的启发式算法。傅克俊等[5]提出供应链系统应急策略体系，并构建供应链系统应急策略模型。赵志刚等[6]提出基于约束满意的供应链应急制造采购策略，应对突发应急事件风险。闫妍等[7]、朱佳翔[8]、于辉等[9]均提出应对突发事件的基于应急供应链的物流配送多属性决策方法。现有的研究主要集中于应急供应链的理论方面，较少研究应急供应链的绩效测度以及何种供应链范式应用于应急突发事件。为此，如何测度与评价应急供应链绩效，寻找应急供应链的最优范式进行救灾运作显得非常重要。笔者针对突发危机环境下，应急供应链决策的复杂性与动态性，构建应急供应链绩效的网络层次分析ANP模型，并设计相应的算例验证该网络层次分析模型的科学性与有效性，讨论了在三种供应链范式中应用的效果，可以作为测度与评价应急供应链绩效的多属性决策工具。

二、问题描述

现有的供应链范式主要有精益、敏捷、精敏等三种范式，精益方法的优点在于最大限度地消除了浪费，但局限于决策参数稳定，不适于满足快速配送需求的应急供应链。Christopher定义敏捷性为对需求变化的组织和快速反应能力[10]。Power等人认为敏捷性是一个宽泛的商业能力，包括组织结构、信息系统、物流流程，以及配送思路[11]。精益与敏捷虽然范畴不同，但可以很好地结合在供应链的运作上，研究表明精益性与敏捷性依赖整个供应链战略的实施状况，将两者结合起来，被称为精益敏捷性供应链，简称精敏供应链。van Hoek认为精敏供应链处于精益与敏捷两种战略结合的退耦点，以便最大程度发挥下游需求对上游物资供应的调度作用[12]，而这个退耦点是原材料流向客户订单的一个节点。应急供应链绩效在于在成本、质量、交货时间以及服务水平四个决定性要素上考量，ANP网络层次结构分析框架包括了市场灵敏度、信息驱动器、流程整合和柔性等四个属性，这些属性是评价应急供应链绩效的驱动性属性。市场灵敏度主要由交付速度（DS）、交货的可靠性（DR）、新产品引入（NPI）、新产品开发时间（NPDT）、生产前置时间（MLT）和顾客反应（CR）等六个指标决定。较高DR、DS、NPI和CR值或较低NPDT、MLT值，会导致应急供应链的更加敏捷性。信息驱动是救灾供应商与救灾需求方之间利用互联网技术、电子数据交换（EDI）等技术进行需求信息共享，能导致救灾供应商对救灾需求区进行有效的快速反应。应急供应链可分为三个基本时段：应急物资制造、应急物资采购以及应急物资配送。应急供应链敏捷性的增大有助于应急物资采购与制造的灵活性，提升应急配送的快速反应能力。通过流程整合实现应急供应链合作伙伴之间的信息共享，救灾需求方和救灾供应商之间的协调工作，联合产品开发以及通过其核心业务流程等实现供应链协同，共同解决应急物资采购、生产以及配送等方面出现的配送时间、产品成本及质量等具体问题。为此，笔者设计一个显著改善应急供应链运作效率的框架，其目标是进行应急供应链绩效测度与评价，以及选出最适用于应急供应链物流配送的供应链范式。

三、构建基于ANP的应急供应链绩效分析模型

（一）网络层次分析法（ANP）

网络层次分析法（ANP）结合了反馈、决策属性及变量之间的相互依存关系，是层次分析法（AHP）的特殊形式，较之于AHP方法，它更适合在复杂环境下进行精确的建模[13]。笔者构建基于ANP的应急供应链绩效分析多属性决策模型，主要有以下三个原因：应急供应链的绩效是个多属性决策问题；在决策环境中，影响决策的因素、决策者、决策属性之间是相互依存的；由于属性的制定者是主观的，使得部分属性是定性的，其定量大小难以精确测定，通过简单的权重得到一个综合得分AHP方法，难以实现复杂环境下多属性问题决策。AHP方法是ANP方法的基础，但该方法难以确定各种变量之间的相互依存关系，分层是ANP的一个重要组成部分，但与AHP方法不同，并不侧重严格的分层。ANP能够解决决策层与属性层之间更复杂的关系。ANP由两个耦合阶段组成，第一个阶段包括属性与子属性之间相互作用的网络控制层次；第二阶段是影响因素以及集群之间的网络，将属性之间的差异区分开来，以致对于每个控制层属性可通过超级矩阵加以计算。最后，每个超级矩阵通过控制属性以及加权结果得到赋权分值。针对应急供应链不同层面的相互依存性，通过专家咨询得到由供应商、销售商、零售商和快速配送商等成员组成的应急供应链网络，应急供应管理方面专家可以凭借其知识经验获得网络中各个参量的相对权重。本文的重点是构建包含三个范式的应急供应链理论框架，以致灵活应对紧迫的救灾配送需求。假定成本、质量、服务水平以及交货时间是决定应急供应链网络层次结构框架的主要因素，运用成对比较矩阵可以得到每个决定性因素的相对权重，有助于实现应急供应链绩效框架的构建，以致对应急供应链绩效大小进行测度。此外，控制变量部分依赖于决策者的知识与经验，部分可以定量描述，构建出ANP网络模型各个层次的决策变量以及指标。ANP层次结构能够把握各个控制层的相互依存关系，也能把握不同控制层之间的相互依存关系，本文ANP网络分析模型中的相对权重矩阵是通过Delphi法获得，专家组成员既有政府应急管理部门专家，也有供应链绩效以及物流配送方面的专家，有数十年应急管理与供应链研究的知识与经验，经过多次反馈迭代，统计到的收敛结果再反馈给专家组成员，多轮迭代后意见趋于统一。

（二）基于ANP的应急供应链绩效分析模型

基于ANP的应急供应链绩效评价模型构建步骤如下：

步骤一：网络层次分析法的框架模型构建。最上层元素属性及分解成的子属性。需要对构建的ANP网络分析模型的各个层次属性以及它们之间的关系进行定义，其最终目标是选出最适合改进应急供应链绩效的指标。构建了四层应急供应链绩效属性，最终的绩效分析结果在最后一层，用加权平均形式得到综合得分。框架结构分析模型如图1所示。

步骤二：建立指标属性之间的成对比较矩阵。通过成对属性之间比较，得到每个上层属性重要程度的定量值，最终供应链绩效大小的加权级矢量被计算出来。

步骤三：计算成对比较矩阵的相互依存度。

步骤四：根据前两步得到的判断矩阵进行超级矩阵的构建。

步骤五：选择最佳变量，给出期望指数公式如下：

其中，Pja表示行列式a上的第j维的相对重要性权重；ADkja是反映驱动元素层次相互依存度D的属性k，维数j以及行列式a的相对重要性权重；AIkja是属性驱动层次之间相互依存度I的行列式a的j维驱动属性k稳定的相对重要性权重；Sikja是应急供应链绩效网络a的j维驱动属性k可选择的供应链范式i的相关影响；Kja是行列式a上的j维驱动属性的指数集；J是维数j的指数集合。借助于超级决策（Super decision）软件，通过权重法计算出来的可选的指数，然后根据这些权重指数计算应急供应链绩效改进行列式得分，据此对每个备选应急供应链进行筛选。

步骤6：应急供应链绩效加权指数（SPWI）的计算。要计算每个备选范例的应急供应链绩效加权指数，必须首先确定每个备选行列式。备选方案i的SPWIi是需求指数（Dia）以及应急供应链绩效相对重要性指数（Ca）加权的结果。对其指数进行排序，得到最优应急供应链范式。

四、算例分析

以评估应急供应链绩效为例，对文中所提模型与算法进行验证。

（一）问题背景分析

本例中应急供应链绩效评价的背景是突发危机事件发生、政府主导的国民经济动员物流体系模式，在不能满足受灾区域物资需求前提下，召集物资制造商进行救灾物资的生产，物流配送商进行运输配送，受灾区域对物资的需求信息是动态的、时变的。假定由若干应急物资制造商、应急物资采购商以及应急物资配送商组成应急供应链网络，救灾信息可以适时获得，同时假定根据专家组的Delphi法，一些定性指标可以量化并被给定。

图1 基于ANP的应急供应链绩效测度的网络层次分析框架

（二）算例实现

第一步，运用网络层次分析法，构建应急供应链绩效评价的指标体系。指标分为目标层、因素层和指标层3个层次，将交货时间、成本、质量、服务水平作为因素层指标，这四个因素层指标分别受到市场敏感性、流程整合、信息驱动与柔性等四个驱动因素影响，在确定指标层基础指标时，通过应急供应链咨询专家意见，删除掉不易操作和有所重叠的因素，如交货可靠性（DR），最终构建出应急供应链绩效指标体系，最终纳入计算的最末端指标有：市场敏感性由交付速度（DS）、新产品引入（NPI）、客户反应（CR）等子指标组成，流程整合由核心业务流程（CPB）、需求方具体问题（CDS）、供应方具体问题（CSS）等子指标组成，信息驱动由电子数据交换（EDI）、通信方式（MOI）等子指标组成，柔性由采购柔性（SF）、制造柔性（MF）、配送柔性（DF）等子指标组成。

第二步，指标属性之间的成对比较矩阵。运用成对比较矩阵可以得到每个决定性因素的相对权重，如表1所示。表1所示的结果表明，服务质量行列式的值为0.676，对应急供应链绩效改进最大影响的属性，说明应急供应链的管理应着重于服务质量的提升。交货时间以及成本对应急供应链绩效的影响指数分别为0.158和0.127，都低于服务质量的影响。这些权重的值是得到供应链绩效专家评价并认可的，有助于实现应急供应链绩效框架的构建，以致对应急供应链绩效大小进行测度。这些控制变量是部分依赖于决策者的知识与经验，部分是可以定量描述。市场敏感性的成对比较矩阵如表2所示，加权级矢量被导入到表2所示的反映市场敏感性与成本属性的比较矩阵。此外，需要构建应急供应链绩效群（MS，PI，ID，F）每个指标对于决定性的应急供应链绩效层次的相对重要性。

表1 应急供应链绩效的决定性因素之间成对比较矩阵

表2 市场敏感性的成对比较矩阵

第三步，计算成对比较矩阵的相互依存度。为了反映成对比较矩阵以及属性之间的相互依存度，表3表示所有可选的属性，最终得分和剩余矩阵在表4中所示。

第四步，超级矩阵的构建及分析。表4表示超级矩阵中应急供应链绩效成本行列式属性的相对重要性结果，由12个相互依赖的反映应急供应链绩效属性的成本层次结构组成，在这个超级矩阵中有12个非零列，每个非零列表示与成对比较矩阵相关的相对重要性权重，在模型中有四个超级矩阵，每个应急供应链绩效层次的决定因素都需要去评估。表4所示的超级矩阵收敛得到长期稳定权值，超级矩阵的权值在收敛后达到32次方，通过一个例子加以说明，表5表示收敛后的值。

表3 市场敏感性、成本以及配送速度等指标的成对比较矩阵

表4 收敛前的成本超级矩阵

表5 收敛后的成本超级矩阵（M32）

第五步，运用期望指数公式，借助于超级决策（Super decision）软件，计算出各种供应链范式下的绩效指数。表6的第二列是基于每个维度对成本行列式的影响，根据步骤3获得的结果，相关驱动属性对应急供应链绩效的影响的成对比较矩阵在第四列中。第五列是通过超级矩阵收敛得到的驱动属性稳定的相互依存度的权重。第六、七、八列是通过比较应急供应链绩效每个维度的三个备选方案得到的权重。最后三列表示驱动属性每个维度的期望指数。对于三个备选的成本行列式的计算结果列示在表6的最后一行，表明成本对这三种供应链范式的影响中，成本对精益供应链的影响指数最大，其次是精敏供应链，最小的是敏捷供应链。

第六步，应急供应链绩效加权指数（SPWI）的计算。要计算每个备选范例的应急供应链绩效加权指数，必须首先确定每个备选行列式。备选方案i的SPWIi是需求指数（Dia）以及应急供应链绩效相对重要性指数（Ca）加权的结果。表7说明，在三种应急供应链范式中，对绩效改进最大的是精敏供应链，其次是敏捷供应链范式，最差的是精益供应链范式。

（三）运算结果分析

笔者提出基于ANP的应急供应链绩效分析模型有助于解决应急救援复杂环境下物资配送的多属性多变量优化的复杂问题。通过设计一个典型的应急供应链范例，说明应急供应链绩效在三种供应链模式下的决策情况，并计算出影响决策的行列式的优先权值，选出应急救援供应链决策运行的最优范式。从表1可以看到，服务水平权值0.676是供应链范式选择的一个重要阈值，交货时间0.158、成本0.127以及质量0.063都是供应链范式选择的一些阈值。在应急救援配送的供应链管理流程中，快速配送救灾物资可以起到提升服务水平、减少交货时间的作用。而相反，应急供应链管理中，成本与质量并未得到重视，其原因在于提高服务水平以及减少交货时间，也必然有助于降低成本和提高质量。在应急供应链管理中，成本与质量的权值较低，其根本原因在于成本和质量与交货时间、服务水平是相互依存的，例如，减少交货时间会导致较小的浪费和产品质量的改善，反之，则造成较多浪费与质量的下滑。笔者构建的ANP网络层次分析决策模型，以应急供应链绩效改善的不同范式的权重指数形式作为优先选择的决策依据，最终计算出应急供应链绩效的加权指数，精敏供应链范式的加权指数是0.349，敏捷型供应链范式的加权指数是0.337，精益供应链范式的加权指数是0.313。在应急供应链环境下，ANP网络层次分析模型说明，精敏供应链范式的归一化值要明显高于精益供应链范式以及敏捷供应链范式的归一化值，也表明单一的精益或者敏捷范式存在许多缺陷，必须对精益与敏捷范式做一个很好的组合，即在退耦点之前应该采用精益范式，而在退耦点之后则应该采用敏捷范式。此外，检验决策模型的一致性比率（CR）变化范围为0.002～0.19，是在允许的范围内。进一步检验ANP模型的鲁棒性，探讨决策者主观分配权值对变量的影响，也表明供应链范式的优先得分水平并非随着决策者对驱动属性分配权值的变化而明显变化。笔者所运用的ANP模型相对于AHP模型来说要复杂的多，与应急供应链专家多次讨论，才构建了117对成对比较矩阵，能够进行供应链战略选择的决策，构建的ANP网络层次框架可以用于突发事件中的快速救援配送，具有较好的理论价值，可以作为决策分析的工具。改进应急供应链绩效意味着能够对下游客户的应急配送需求做出快速响应，并以低廉的成本运至救灾或突发事件目的地。精益供应链的范式通过向客户提供所需产品并最大程度地降低成本来实现利润的最大化，精敏供应链范式可以在复杂供应链环境下，实现上游的成本效益最大化，提供给下游的高水准的服务。表7表示拟选的三个应急供应链绩效指数，在成本、服务水平、质量、供货时间优先级的改变时而改变。当总体目标是减少交货时间时，精益供应链的满意度指数较之于敏捷供应链要低。当最大限度地降低成本和提高产品质量时，精益供应链绩效指数高于其他两个供应链范式。当提升服务水平时，精敏供应链满意度指数要高于敏捷供应链。敏捷适合于需求不稳定、品种多的救援等不确定环境，而精益适合于大宗、品种少的货物运输，精敏则是满足下游客户不确定性需求，可以通过定位精益与敏捷两者之间的去耦点来整合精益与敏捷两大供应链。值得一提的是，在不确定应急供应链环境下，应急供应链的绩效改进不能单靠精益或者敏捷一种范式就能解决。精益生产和敏捷配送在应急供应链环境下并不互相排斥。

表6 应急供应链绩效的成本满意度指数

表7 各个备选的供应链框架范式绩效权重指数（SPWI）

五、结论

本文的目的在于通过分析不同属性对三个供应链范式的相关影响，构建一个实用的应急供应链绩效分析的ANP模型进行多属性决策。该模型既有定性指标又有定量指标，考虑不同层次之间的相互依存关系，但并不影响各自变量，是一个多属性、多指标以及多备选范式的集合体。此外，影响决策者进行紧急救援配送的敏感性变量有流程整合、信息驱动以及在救援配送过程中应急供应链所反映出来的柔性。由于应急供应链绩效的决定性因素和大小具有系统性特征，可以集成为一种模式，准确描述各个决策性变量之间的相关度，由此，通过网络层次分析（ANP），能够获得应用于具体救援配送流程中影响应急供应链绩效的变量的大小。笔者提出一个关于应急供应链建模的概念框架，通过网络层次分析法（ANP）测定应急供应链的三个相互依存的范式：精益供应链、敏捷供应链以及精益敏捷性，综合评价应急供应链网络的绩效指数，根据ANP方法得到的综合分值进行优先级排序与决策，对于应急供应链决策者来说是非常有价值的决策根据，具有一定的实践意义。

［1］刘北林，马婷.虚拟应急供应链构建过程研究［J］.物流科技，2007，（1）：109-112.

［2］龚英.灾害救助中的应急供应链管理研究［J］.软科学，2009，（12）：17-21.

［3］孙宇飞，陈博文，等.军事应急供应链系统可靠性问题分析与建模［J］.军事交通学院学报，2012，（1）：62-66.

［4］李军，谢秉磊，郭耀煌.非满载车辆调度问题的遗传算法［J］.系统工程理论方法应用，2000，（3）：236-239.

［5］傅克俊，胡祥培，王旭坪.供应链系统中的应急策略与模型［J］.中国软科学，2007，（5）：119-124.

［6］赵志刚，李向阳.基于约束满意的供应链应急制造采购策略研究［J］.管理工程学报，2008，（2）：36-40.

［7］闫妍，刘晓，等.基于应急供应链的物流配送计划研究［J］.运筹与管理，2010，（4）：14-20.

［8］朱佳翔.都市圈交通物流优化研究［M］.南京：南京大学出版社，2012.

［9］于辉，陈剑，于刚.协调供应链如何应对突发事件［J］.系统工程理论与实践，2005，（7）：9-6.

［10］Christopher M，Towill D R.An integrated model for the design of agile supply chains［J］.International Journal ofPhysicalDistributionandLogisticsManagement，2001，（4）：235-246.

［11］Power D J，Sohal A S，Rahman S.Critical success factors in agile supply chain management［J］.An empirical study.International Journal of Physical Distribution and Logistics，2001，（4）：247-265.

［12］van Hoek R I，Harrison A，Christopher M.Measuring agile capabilities in the supply chain［J］.International JournalofOperationsandProductionManagement，2001，（2）：126-147.

［13］Yurdakul M.Measuring long-term performance of a manufacturing firm using the Analytic Network Process（ANP）approach［J］.International Journal of Production-Research，2003，（11）：2501-2529.

责任编辑、校对：武玲玲

Multi-Attribute Decision Model Performance Analysis of Emergency Supply Chain based on the ANP

Zhu Jiaxiang1,Jiang Taotao1,Cai Jianfei1,Tian Gang2
（1.Business School,Changzhou University,Changzhou 213164,China;
2.School of Management,Jiangsu University,Zhenjiang 212013,China）

Aiming at the uncertainty characteristics of disaster environment,relief needs etc decision-making parameters caused by for emergency relief,the emergency supply chain can adopt agile manufacturing,process integration,flexible informationdrivenandperformanceimprovementmeasures,thegoal istofindtheoptimal paradigmofemergencysupplychain performance improvement according to the emergency supply chain performance network-level analysis.We discussed their relations between distribution time,distribution costs and quality of service based on a supply chain performance analysis framework model was constructed,and demonstrated the scientific of the performance analysis framework by an example given, which can be used to solve the complex multi-level,multi-attribute decision making problems.Example analysis results also show that the performance analysis model is an important tool that can be used as multi-attribute decision-making of emergency supply chain,and has large advantages for dealing with emergency supply chain performance evaluating and measuring of the complex hierarchy questions.

emergency supply chain,analytic network process,analytic hierarchy process,performance analysis,supply chain paradigm,multi-attribute decision-making,emergency rescue,emergency need

F252

A

1673-1573（2015）03-0056-06

2014-12-23

国家社会科学基金资助项目（12BGL104）；江苏省社会科学基金项目（13GLD017）

朱佳翔（1972-），男，安徽当涂人，常州大学商学院副教授，博士，研究方向为物流供应链管理与决策方法。