劉運(yùn)昌，王紹仁，潘文軍

（華僑大學(xué)，福建 泉州 362000）

基于投入產(chǎn)出效率的應(yīng)急物流中心選址

劉運(yùn)昌，王紹仁，潘文軍

（華僑大學(xué)，福建 泉州 362000）

針對應(yīng)急物流中心的建設(shè)特點(diǎn)與影響因素，提出ANP與超效率DEA相結(jié)合的方法，考慮定性指標(biāo)之間的相互影響關(guān)系并將其定量化，應(yīng)用超效率DEA對各方案的投入產(chǎn)出效率進(jìn)行有效性排序，結(jié)合定性與定量因素，確定最佳方案并通過算例證明方法的有效性，從而彌補(bǔ)傳統(tǒng)評價方法中忽略定性因素、主觀影響過大、未進(jìn)行有效性排序等方面的不足。

應(yīng)急物流中心；選址；ANP；超效率DEA；投入產(chǎn)出效率

1 引言

突發(fā)性公共事件是指危害人民生命、財產(chǎn)、社會安全與穩(wěn)定的突然爆發(fā)的事件，具有破壞性、不確定性、綜合性、社會性、突發(fā)性和緊急性等特性［1］。進(jìn)入21世紀(jì)，各種非常規(guī)突發(fā)事件充斥著人們的眼球，“9.11”恐怖襲擊、俄羅斯人質(zhì)事件、“SARS”、美國“卡特里娜”颶風(fēng)等突發(fā)性公共危機(jī)嚴(yán)重地威脅著人類安全和社會穩(wěn)定［2］。面對突發(fā)性事件，為防止災(zāi)情擴(kuò)大，需短時間內(nèi)調(diào)集大量物資，以安葬罹難者、救助民眾、控制疫情、開展重建、恢復(fù)生產(chǎn)等。因此、加強(qiáng)應(yīng)急物流建設(shè)有助于減少災(zāi)害損失，保障社會穩(wěn)定。

2 文獻(xiàn)綜述

應(yīng)急物流是以提供重大自然災(zāi)害、突發(fā)性公共衛(wèi)生事件及公共安全事件等突發(fā)性事件所需應(yīng)急物資為目的，以追求時間效益最大化和災(zāi)害損失最小化為目標(biāo)的特種物流活動［3］?？傮w上、我國應(yīng)急物流存在許多問題，如信息化程度較低、交通保障能力不足、配送體系有待健全、物資儲備不夠合理、有關(guān)法律規(guī)范缺失等［4］。經(jīng)文獻(xiàn)分析［5-6］，可知應(yīng)急物流研究領(lǐng)域包括宏觀和微觀兩類。

在微觀領(lǐng)域，應(yīng)急物流中心選址廣受關(guān)注。應(yīng)急物流中心是在應(yīng)急物流網(wǎng)絡(luò)中、在各應(yīng)急保障基地內(nèi)開展物流活動的貨物集散或中轉(zhuǎn)集中地，是構(gòu)成物流網(wǎng)絡(luò)基本結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，其建設(shè)應(yīng)遵循統(tǒng)一規(guī)劃、高效性、經(jīng)濟(jì)性、信息化四條原則［7］，合理選址可以降低成本，保證應(yīng)急物資的時效性，影響應(yīng)急保障的效率和效果［8］。本文認(rèn)為選址規(guī)劃涵蓋了規(guī)模、數(shù)量、位置等幾個方面的安排，通過科學(xué)布局提高對災(zāi)害的響應(yīng)速度與處理效率，減少損失，保障人民生命財產(chǎn)，增強(qiáng)區(qū)域安全性，因此選址研究具有理論意義與實(shí)用價值。

在方案制定方面，韋曉針對災(zāi)情等級不確定情況下應(yīng)急物流的特點(diǎn)，構(gòu)建了選址模型并用改進(jìn)蟻群算法求解［9］。李國旗建立了考慮滿意度和建設(shè)成本的選址規(guī)劃模型并用模擬退火算法求解［10］。尹峰提出了多級覆蓋的選址策略，構(gòu)建模型并求解［11］。由此可知，選址方案的制定通常針對問題的定量因素，考慮單一目標(biāo)或者多目標(biāo)，運(yùn)用算法求解，可獲得在時效性、公平性、覆蓋率或經(jīng)濟(jì)性等單方面具有一定優(yōu)勢的選址方案。但現(xiàn)實(shí)中選址涉及因素眾多，包括社會、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、安全、環(huán)境等多個方面，因此必須全面評價選址方案，防止決策偏失。

在方案評價方面，常用的有AHP與ANP方法，利用它們進(jìn)行指標(biāo)設(shè)計并求出權(quán)重。例如，陳志宗在評價選址方案時設(shè)置4個一級指標(biāo)：經(jīng)濟(jì)性、效率性、公平性、環(huán)境因素，包含投入成本、預(yù)算偏差等8二級指標(biāo)［12］。蔣慧考慮選址的自然條件和社會因素，提出包括地質(zhì)條件、交通條件在內(nèi)的14個二級指標(biāo)進(jìn)行方案評價［13］。但主觀因素影響較大使得上述方法受到限制，無法評價各選址方案的投入產(chǎn)出效率也令決策有失科學(xué)。因此、學(xué)者們結(jié)合DEA方法對選址方案的投入產(chǎn)出效率進(jìn)行有效性分析，該方法尊重客觀數(shù)據(jù)，不需提前設(shè)定參數(shù)以及人為比較權(quán)重，能避開主觀因素影響。例如，楊鋒考慮道路特性，利用DEA方法對應(yīng)急設(shè)施的選址問題進(jìn)行研究［14］。方磊建立了基于偏好DEA的多投入產(chǎn)出應(yīng)急服務(wù)設(shè)施選址模型［15］。但兩者研究中所選擇的投入與產(chǎn)出均是定量指標(biāo)，未考慮定性指標(biāo)，針對此缺陷，寧艷梅利用AHP將選址因素中的定性指標(biāo)量化，再用DEA進(jìn)行評價［16］。張敏的研究方法與前者相似，但加入了整數(shù)規(guī)劃進(jìn)行最終決策［17］。其研究雖然引入定性指標(biāo)，使評價更為全面，但仍存在兩點(diǎn)不足，一是沒有研究定性指標(biāo)之間的相互影響關(guān)系，指標(biāo)權(quán)重不夠科學(xué)，二是未能對方案的投入產(chǎn)出效率進(jìn)行排序。

因此本文提出ANP與超效率DEA相結(jié)合的評價方法，兼顧定性與定量指標(biāo)，通過ANP網(wǎng)絡(luò)描述定性指標(biāo)之間的相互影響關(guān)系并將其定量化，獲得定性指標(biāo)的綜合評價值即定性綜合效益，彌補(bǔ)AHP方法對于指標(biāo)之間的相互關(guān)系描述不足的缺陷；再通過超效率DEA計算各備選方案的投入產(chǎn)出效率并排序，彌補(bǔ)傳統(tǒng)DEA方法在排序方面的不足，最后獲得最佳方案并以算例證明方法的有效性。

3 模型構(gòu)建

3.1 定性指標(biāo)與ANP方法

房明名認(rèn)為應(yīng)急服務(wù)設(shè)施的規(guī)劃和建設(shè)是一項系統(tǒng)工程，既要考慮國家政策、法律、技術(shù)規(guī)范、安全標(biāo)準(zhǔn)，又要兼顧到社會、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等方面的因素［18］。因此，在指標(biāo)選擇上，既要考慮其內(nèi)在因素，如響應(yīng)速度、覆蓋率、設(shè)施容量等，還需兼顧外部條件。本文提出包含4個一級指標(biāo)、9個二級指標(biāo)的定性指標(biāo)表，見表1。

表1 定性指標(biāo)表

ANP由Saaty教授于1996年提出，基本思想是依據(jù)準(zhǔn)則對元素組或者元素進(jìn)行兩兩比較，處理后可得到各元素的相對重要性或各方案的優(yōu)先權(quán)［19］。ANP網(wǎng)絡(luò)由控制因素層和網(wǎng)絡(luò)層組成，結(jié)合ANP思想，通過上述分析與咨詢專家，最終確定表1所選的定性指標(biāo)之間的相互關(guān)系，構(gòu)成ANP網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。

圖1 定性指標(biāo)關(guān)系圖

確定各指標(biāo)之間的關(guān)系后，依照ANP計算步驟求解各方案“定性綜合效益”，步驟如下：

（2）構(gòu)造加權(quán)超矩陣：以某準(zhǔn)則PS為主準(zhǔn)則，以元素組j為次準(zhǔn)則，進(jìn)行元素組兩兩比較，構(gòu)造判斷矩陣Aj并進(jìn)行歸一化處理得到若兩元素組之間無影響關(guān)系，則由此可得到權(quán)重矩陣AS與加權(quán)超矩陣

（3）計算極限超矩陣。極限超矩陣用于確定穩(wěn)定元素優(yōu)先權(quán)，將Wa做乘方運(yùn)算需要反復(fù)迭代直到得到穩(wěn)定的收斂矩陣。

（4）最終得到各方案“定性綜合效益”的權(quán)重。

3.2 定量指標(biāo)與超效率DEA

程賜勝認(rèn)為選址涉及到多種復(fù)雜因素，是多目標(biāo)決策性問題，并選取地價等10個輸入輸出指標(biāo)進(jìn)行研究［20］。曹慶奎則將DEA與灰色關(guān)聯(lián)分析相結(jié)合，研究建設(shè)費(fèi)用等7個投入產(chǎn)出指標(biāo)的效率［21］。本文經(jīng)綜合考慮，設(shè)置定量投入、產(chǎn)出指標(biāo)共5個，見表2。

表2 定量指標(biāo)表

將ANP方法求得的各方案“定性綜合效益”的權(quán)重作為該指標(biāo)的分值，納入產(chǎn)出指標(biāo)，最終獲得以投入成本、運(yùn)營成本為投入指標(biāo)，以覆蓋率、覆蓋距離、保障性、定性綜合效率為產(chǎn)出指標(biāo)的超效率DEA指標(biāo)體系。

DEA又稱數(shù)據(jù)包絡(luò)分析，由Charnes于1978年提出，具有不需預(yù)先估計參數(shù)、避免主觀因素、簡化運(yùn)算過程、減小參數(shù)誤差等優(yōu)勢［22］。傳統(tǒng)DEA的C2R模型設(shè)有n個決策單元，m種輸入，S種輸出，記為決策單元為DMU。令Xij為DMUj中第i種輸入的投入量，Yrj為DMUj中第r種輸出的產(chǎn)出量為決策單元的效率值，S+、S-為松弛變量，λj為投入、產(chǎn)出系數(shù)，其模型如下。

設(shè)模型的最優(yōu)解為θ*、λ*、S*+、S*-。當(dāng)θ*=1、S*+= S*-=0，則決策單元為DEA有效，當(dāng)θ*=1、S*+≠0或S*-≠0，則決策單元為DEA弱有效，當(dāng)θ*＜1或S*+≠0、S*-≠0，則決策單元為DEA無效。

傳統(tǒng)DEA方法無法進(jìn)行排序，局限性較大，因此Anersen于1993年提出了超效率DEA，基本思路是：在進(jìn)行第K個決策單元評價時，將其自身排除于決策單元集合外，即通過以其他所有的決策單元投入和產(chǎn)出的線性組合代替第K個決策單元的投入和產(chǎn)出，令其超效率值可以大于1，原DEA無效的決策單元仍然無效［23］。超效率DEA可以對決策單元進(jìn)行排序，其模型如下。

該模型中，當(dāng)θ*≥1、S*+=S*-=0，則決策單元為DEA有效，當(dāng)θ*＜1或S*+≠0、S*-≠0，則決策單元為DEA無效。通過超效率DEA求出各方案的投入產(chǎn)出效率并進(jìn)行有效性排序，選擇最佳方案。

4 算例分析

本文算例擬在某區(qū)域內(nèi)建設(shè)一定數(shù)量的應(yīng)急物流中心，綜合考慮財政、土地等有限資源，現(xiàn)有十個備選方案，采用上述模型進(jìn)行評價。

4.1 ANP階段

根據(jù)ANP網(wǎng)絡(luò)分析法，依照圖1所示指標(biāo)之間的影響關(guān)系，通過專家評分，比較指標(biāo)之間的相對重要程度并采取Saaty創(chuàng)造的標(biāo)度表，見表3。

表3 重要程度標(biāo)度表

（1）構(gòu)造無權(quán)重超矩陣。例如二級指標(biāo)中a1（地質(zhì)、水文、氣候條件）對于b1（與交通主干道銜接的便利性）、b2（運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的暢通程度）、b3（綠色通道的便利性）都有影響，可將其作為次準(zhǔn)則，將定性綜合效率為主準(zhǔn)則，構(gòu)造比較矩陣見表4。

表4 次準(zhǔn)則地質(zhì)、水文、氣候條件下判斷矩陣

由表4可得出，在一級指標(biāo)交通條件內(nèi)的二級指標(biāo)中，綠色通道便利性的權(quán)重最大，證明其在三者中重要程度最高。對于二級指標(biāo)綠色通道的便利性本身而言，還需要進(jìn)行各備選方案的兩兩比較，判斷各方案在此指標(biāo)上的優(yōu)劣，構(gòu)造比較矩陣見表5。

表5 次準(zhǔn)則綠色通道的便利性下的判斷矩陣

由表5可得出，方案9的權(quán)重最大，說明其在指標(biāo)綠色通道的便利性上最具優(yōu)勢，即開辟綠色通道最為便利。按上述方式，根據(jù)二級指標(biāo)相互影響關(guān)系，將歸一化的權(quán)重向量一一構(gòu)造出來，獲得無權(quán)重超矩陣。

（2）構(gòu)造權(quán)重超矩陣。例如以定性綜合效益為準(zhǔn)則，將一級指標(biāo)環(huán)境條件、交通條件、公共條件、建設(shè)條件進(jìn)行兩兩比較，構(gòu)建比較矩陣，見表6。

表6 準(zhǔn)則定性綜合效益下的判斷矩陣

由表6可得出，交通條件占比重最大，說明其對于定性綜合效益而言重要程度最高，其次是公共條件。按上述方式，根據(jù)一級指標(biāo)相互影響關(guān)系，可將歸一化的權(quán)重向量一一構(gòu)造出來，獲得權(quán)重矩陣。

（3）將無權(quán)重超矩陣與權(quán)重矩陣對應(yīng)相乘，可得到加權(quán)超矩陣。

（4）加權(quán)超矩陣收斂成為極限超矩陣的過程復(fù)雜，本文運(yùn)用軟件Super decisions進(jìn)行求解，計算結(jié)果見表7。

表7 各方案定性綜合效益權(quán)重表

由表7可知，方案7的定性綜合效益權(quán)重最大，說明方案7的定性指標(biāo)整體效果最好，將定性綜合效益納入超效率DEA階段的產(chǎn)出指標(biāo)，其權(quán)重即為分值，進(jìn)行下一步，求出投入產(chǎn)出效率有效性最佳的方案。

4.2 超效率DEA階段

本算例中10個備選方案，其投入、產(chǎn)出指標(biāo)數(shù)據(jù)見表8。

表8中包含2個投入指標(biāo)，4個產(chǎn)出指標(biāo)。其中產(chǎn)出指標(biāo)值越大代表結(jié)果越好，但覆蓋距離值越大表示應(yīng)急物流中心到潛在受災(zāi)點(diǎn)所用時間越長，不利于救援工作，因此取該指標(biāo)的倒數(shù)作為產(chǎn)出值。運(yùn)用軟件DEAP2.1進(jìn)行計算，結(jié)果見表9。

表9 超效率DEA求解結(jié)果

由表9可得出，方案7、9、8、10、5、2的超效率值大于或等于1，為投入產(chǎn)出效率有效方案。方案7的效率值最高，為1.32，表示方案7即使再等比例增加32%的投入，在所有的決策單元中仍能保持投入產(chǎn)出效率的有效性。因此綜合考慮，在本算例選擇方案7為最佳方案。

4.3 算例分析結(jié)果

應(yīng)急物流中心的建設(shè)具有弱經(jīng)濟(jì)性，但綜合考慮選址時所涉及的各方面因素并評價其效率仍具有重要意義。算例最終選擇的方案7，不僅擁有最佳定性綜合效益，而且在一定的投入范圍內(nèi)可獲得包括覆蓋率、響應(yīng)速度、救援水平、物資保障等在內(nèi)的最大產(chǎn)出，在財政、土地等資源有限的情況下，將節(jié)約下來的人力、物力、財力用于賑災(zāi)救災(zāi)，體現(xiàn)應(yīng)急物流中心的建設(shè)內(nèi)涵。算例驗(yàn)證了本文提出的ANP與超效率DEA相結(jié)合的研究方法在進(jìn)行應(yīng)急物流中心選址方案評價等方面的可行性，對于合理規(guī)劃應(yīng)急物流中心，發(fā)揮其最大效益，獲得最佳應(yīng)急響應(yīng)速度與物資輸送水平，保障人民生命財產(chǎn)安全具有一定的意義。

5 結(jié)論

本文引入ANP與超效率DEA相結(jié)合的研究方法，分析定性指標(biāo)之間的相互影響關(guān)系，構(gòu)建ANP網(wǎng)絡(luò)圖，將定性指標(biāo)定量化，求出各方案定性綜合效益；利用超效率DEA法，充分尊重客觀數(shù)據(jù)，以各方案的投入、產(chǎn)出指標(biāo)分析其效率并進(jìn)行有效性排序。該方法彌補(bǔ)了傳統(tǒng)評價方法中的三點(diǎn)不足：（1）定性與定量指標(biāo)不能兼顧；（2）未分析定性指標(biāo)之間的相互影響關(guān)系，權(quán)重確定不合理；（3）未對方案的投入產(chǎn)出效率進(jìn)行排序從而增強(qiáng)了選址決策的合理性。當(dāng)然，本文在定性指標(biāo)與定量指標(biāo)之間的影響關(guān)系，定量指標(biāo)權(quán)重等方面尚未深入，是未來需要繼續(xù)研究的方向。

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Location Allocation of Emergency Logistics Centers Based on Input-output Efficiency

LiuYunchang，WangShaoren，PanWenjun
（HuaqiaoUniversity，Quanzhou 362000，China）

In this paper，in view of the construction characteristics and influence factors of the emergency logistics center，we proposed a method that combined the ANP and the super-efficiency DEA，considered the mutual influence between the qualitative indexes and quantified them，next，using the super-efficiency DEA，ranked the validity of the input-output efficiency of the various plans，and then in connection with the qualitative and quantitative factors，determined the optimal solution and verified its effectiveness through a numerical example.

emergencylogisticscenter；locationallocation；ANP；super-efficiencyDEA；input-outputefficiency

F224；F252

A

1005-152X（2016）05-0086-06

10.3969/j.issn.1005-152X.2016.05.020

2016-04-12

教育部人文社會科學(xué)研究青年基金項目（12YJC630210）；華僑大學(xué)研究生科研創(chuàng)新能力培育計劃資助項目

劉運(yùn)昌（1992-），男，江西宜春人，華僑大學(xué)工商管理學(xué)院碩士研究生，研究方向：應(yīng)急物流、決策科學(xué)；王紹仁（1979-），云南文山人，華僑大學(xué)工商管理學(xué)院副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：應(yīng)急物流、決策優(yōu)化；潘文軍（1976-），江蘇淮安人，華僑大學(xué)工商管理學(xué)院副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：供應(yīng)鏈管理、物流管理。