基于加权灰熵的应急物资储备库选址评价研究

韩永飞

(安徽财经大学 工商管理学院，安徽 蚌埠 233030)

近些年，频繁爆发的突发事件给人们的生产和生活带来了极为不利的影响，更为严重的是它对民众的生命安全构成了巨大威胁，同时，还一定程度上阻碍了社会经济的发展。为了更好地应对突发事件，有必要进行适当的物资储备，当突发事件发生时，可以把储备的物资及时地运送到受灾地区，保障灾区群众的生活需求。当前，国家正着力构建以中央储备为核心、省级储备为支撑、市县级储备为依托、乡镇和社区储备为补充的五级应急储备体系[1]。在构建和完善应急物资储备体系的过程中，应急物资储备库的建立是其关键环节，选址是否合理至关重要，因为位置的优劣更直接影响到救灾的速度和效率，进而决定着应急救援的效果。因此，有必要对应急物资储备库的选址进行综合测评。

应急物资储备库选址评价研究的是物流节点选择问题，属于物流领域中的多属性决策范畴。目前，大量的研究侧重于一般设施的选址评价[2-5]，而对应急设施这一特殊类型的物流节点，其选址评价方面的成果并不丰硕。国内仅部分学者对这类问题进行了探索性的研究。李玉兰、李波、刘永军分析军地一体化设施选址与商业物流中心选址的差异，综合运用层次分析法和目标规划法研究实际中地方和军事相关资源约束问题，得出最优的军地一体化应急物资储备设施选址方案[6]。肖俊华、侯云先建立基于模糊TOPSIS的应急物资储备库选址评价指标体系，进行应急物资储备库备选地的初选[7]。曹庆奎、宋丹妹运用层次分析法构建应急配送中心选址评价指标体系，并用实例验证方法的准确性和科学性[8]。詹斌、冯乐、宋文娟考虑水上应急物资储备点选址的影响因素，利用TOPSIS方法构建储备点建设时序模型计算合理的水上应急物资储备点建设时序，并用实证数据证明该模型的可行性[9]。朱建明建立包含时效性、均衡性和鲁棒性的应急设施选址目标评价指标体系，运用遗传算法处理应急设施选址优化模型，并通过算例验证模型和算法的有效性[10]。孙滢悦、陈鹏、刘晓静等构建应急避难场所评价指标体系，采用TOPSIS方法评价应急避难场所的适宜性程度，并用实证验证该方法切实可行，可以为城市应急避难场所选择提供参考[11]。

综上所述，现有关于设施选址评价的成果为本研究提供了很好的参考和借鉴。然而，在对应急设施选址评价中，多数文献构建的应急设施选址评价指标在合理性和完整性方面稍有欠缺，评价者直接对指标权重主观赋值在一些文献中也很常见。鉴于此，本文尝试构建相对完善的应急物资储备库选址评价指标体系，并采用引入信息熵的方法确定指标权重，运用加权灰熵对候选的应急物资储备库进行综合排序，最终获取合理的选址方案。

1 应急物资储备库选址评价指标体系

从物流节点选址的基本原则出发，并考虑应急物资储备库选址的特殊性及实际情况，搜集大量相关文献，初步构建包括安全性、及时性、覆盖范围、经济性及公共设施状况5个方面的应急物资储备库选址评价指标体系(见图1)。

图1 应急物资储备库选址评价指标体系

为了保证初选指标的科学性和合理性，本文通过相关分析、隶属度分析及专家诊断，对初选指标进行综合筛选和优化，并进行指标体系的信度和效度检验，以确保数据的有效性。鉴于篇幅限制，对指标体系的筛选过程不再赘述，直接给出最终的结果。

(1)安全性。安全性是应急物资储备库选址的前提条件，没有储备库自身的安全，后续的服务无从谈起。在实际的选址过程中，需要考虑地震、泥石流、洪水、台风、温湿度、地形地貌及土壤承载力等影响储备库安全的因素。总体可归纳为地质条件、水文条件和气候条件3个二级指标。

(2)及时性。及时性可以用道路数目、道路等级和通达程度这3个二级指标来衡量，它们直接影响应急物资的流量、流向、流速和流程。较多的通行线路、较高的道路等级以及良好的通达状况都能够在一定程度上缩短应急物资的配送时间，提高应急物资储备库的配送效率，提升突发事件救援的效果。

(3)覆盖范围。覆盖范围指的是应急物资储备库能够满足服务区域需求点的物资需求，具体可以用需求点的分布状况和接近储备库的距离2个二级指标来测评。储备库服务地区的人口密度越大越集中、与储备库的距离越近，应急储备库物资保障的效率和效果则越好。

(4)经济性。应急物资储备库的建立主要用于应对突发事件，物资处于“备而不用”是其常态，因此要考虑储备库的占地面积、建设投入、人力成本、仓储成本、库存持有成本及相关的管理费用等。可以把上述影响因素归结为建设成本和运营成本2个二级指标。

(5)公共设施状况。公共设施状况指的是储备库所在地区的水电供应是否稳定以及通讯是否顺畅。良好的公共设施条件可以保证储备库日常工作的正常运转，不仅不会成为储备库发展的制约因素，而且能够在突发事件救援时提供强有力的支撑。其影响因素可以用供水状况、供电状况和通讯状况3个二级指标来表示。

2 基于加权灰熵的选址评价方法

在上述选址评价的指标中，有些是成本型指标，有些是效益型指标，为了方便问题的研究，对考核备选地的所有指标，不再进行指标类型的区分，仅用优劣程度对其进行评判，即分值高表明备选地该指标有优势，分值低表明备选地该指标处于劣势。聘请专家组按照1～10分制的打分标准对备选地指标进行全面打分，根据专家组的评判，可以得到下面的评价矩阵：

其中，rij表示第i个备选位置的第j个评价指标下的评价值。

2.1 评价数据标准化

在对应急物资储备库进行评价时，为了消除量纲差异，需要进行评价矩阵的标准化处理，具体的处理办法是：

消除量纲差异后，形成的标准化评价矩阵为：

其中，xij表示第i个备选位置的第j个评价指标下的标准值。

2.2 熵值法确定评价指标的权重

在应急物资储备库选址过程中，许多因素对最终的选址位置有一定的影响，且每个因素的影响程度也有差异，因而要在信息进行集结之前对各影响因素的重要性加以区分，确定各影响因素重要性的权重。本文引入信息熵理论来对评价信息的不确定性进行度量，得出相对客观的各评价指标的权重。具体步骤为：

根据评价指标的标准化矩阵X，假定第j项指标的熵值为：

一般来说，某评价指标的评价值差异越大，则信息熵越小，该指标拥有的信息量越大，相应的权重也越大，该指标也越重要，反之亦然。熵值法确定指标权重的计算公式为：

2.3 确定备选位置与理想解间的加权灰熵

由于每个评价指标的重要程度不一样，依托熵值法确定各指标的权重后，需要对标准化评价矩阵进行加权处理，形成加权评价矩阵：

Y=(yij)m×n，其中yij=ωjxij

在对备选位置进行排序时，会存在评价指标的最优解和最差解，也就是评价指标的正负理想解。因而希望备选位置的评价尽量接近正理想解，远离负理想解。正负理想解的计算公式为：

由于灰色关联分析可能会带来局部关联倾向和信息丢失的问题，本文尝试引入加权灰熵来取代传统直接关联系数取平均值的算法加以改善。

经过以上运算，可以得到各备选位置与正负理想解的加权灰熵，分别为：

H+=Hr(Y1,S+),Hr(Y2,S+),…,Hr(Ym,S+)；

H-=Hr(Y1,S-),Hr(Y2,S-),…,Hr(Ym,S-)。

由贴近度定义，可以计算出备选位置i的加权灰熵为：

在进行备选位置最终排序决策时，pi的值直接决定备选位置的优劣，即备选位置的加权灰熵值越大，则备选位置的综合指标越好。

3 实例分析

为了应对突发事件，经过前期对某地区的实地查看、分析和研究，有3个较为理想的位置可作为应急物资储备库的备选地。本研究中特聘请来自高校、政府和企业在应急物资储备方面具有一定影响力的专家形成专家小组，评价标准按1～10标度法，从安全性、及时性、覆盖范围、经济性和公共设施状况5个方面对各备选位置进行全面评价。将专家组的打分结果收集整理后得到的评价结果如表1所示：

表1 整理后的备选位置评价指标得分表

将表1进行量纲差异消除处理后，得到的标准化矩阵为：

由熵值法得到的评价指标的权重向量为：

标准化矩阵经加权处理后，得到的加权评价矩阵为：

经计算后，得到评价指标的正负理想解分别为：

取分辨系数ρ=0.5，代入计算可得评价向量Yi与正理想解S+的关联系数矩阵为：

利用上面的加权灰熵计算公式，经计算处理后，得到的各备选位置与正负理想解的加权灰熵，分别为：

由贴近度定义，运算得出备选位置i的加权灰熵为：

根据加权灰熵pi的值，可以对3个备选位置进行排序，备选位置3综合条件最优，备选位置1次之，备选位置2最差。因此，备选位置3最适合用来建造应急物资储备库。

4 结语

建立科学合理的应急物资储备库不仅是完善应急物资储备体系的重要步骤，更是直接关系到灾难救援效果的因素。本文在现有研究的基础上，首先，从安全性、及时性、覆盖范围、经济性和公共设施状况5个方面，构建应急物资储备库选址评价指标体系，运用熵值法计算评价指标的权重，得出各指标重要程度的客观结果；其次，运用熵值法加权处理指标的评价结果，并结合灰色关联分析和优劣解距离法，测算备选位置与正负理想解的加权灰熵；最后，计算各备选位置的灰关联贴近度，确定理想的储备库位置，并通过实例加以验证，证明该方法在实践中的可行性。

参考文献：

[1] 王绪恩，彭凯，鲜圣.四川民政谱写防灾减灾救灾“三步曲”[J].中国减灾，2017(23)：38-41.

[2] 张连怀,周宝刚,郭亚军.综合同异质群决策的配送中心选址研究[J].运筹与管理,2013(2):118-124.

[3] 周映筱,赵鹏.“一带一路”视角下基于模糊证据推理的物流园区选址方法[J].北京交通大学学报,2016(5):126-133.

[4] 钱瑛瑛,李秋怡.基于住房与交通综合可支付性指数的安置房选址：以上海市松江区新凯家园为例[J].城市问题,2016(11):36-41.

[5] 李远富,项琴,朱宏伟.高速铁路长大桥梁救援定点的选址决策模型[J].哈尔滨工业大学学报,2017(3):150-154.

[6] 李玉兰,李波,刘永军.军地一体化应急物资储备设施选址研究[J].北京理工大学学报(社会科学版),2012,14(4):89-93.

[7] 肖俊华,侯云先.综合模糊TOPSIS决策的应急物资储备库多级覆盖选址模型[J].工业工程,2013(1):91-98.

[8] 曹庆奎,宋丹妹.基于RS-AHP的应急物流配送中心选址[J].物流技术,2013,32(4):103-105.

[9] 詹斌,冯乐,宋文娟.水上突发事件应急资源储备点选址模型研究[J].武汉理工大学学报,2015(8):31-36.

[10] 朱建明.损毁情景下应急设施选址的多目标决策方法[J].系统工程理论与实践,2015(3):720-727.

[11] 孙滢悦,陈鹏,刘晓静,等.基于TOPSIS评价法的城市应急避难所选址适宜性评价研究[J].震灾防御技术,2017,12(3):700-709.