王彬彬，張 寧 WANG Binbin,ZHANG Ning

（上海理工大學(xué) 管理學(xué)院，上海 200093）

0 引言

城市加油站作為大城市建立石油石化產(chǎn)品的終端銷售系統(tǒng)，是汽車加油的主要場(chǎng)所。它們?cè)谏鐣?huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中起著重要的作用。加油站的科學(xué)定位直接影響到整個(gè)成品油銷售網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行效率，同時(shí)對(duì)城市環(huán)境和安全也有一定的影響[1]。因此，有必要對(duì)加油站的選址方案進(jìn)行決策分析，合理確定加油站的選址、規(guī)模和效益，構(gòu)建經(jīng)濟(jì)、合理、安全、高效的終端銷售網(wǎng)絡(luò)。

常用的選址方法有重心法、鮑姆兒～沃爾夫（Baumol—Wolfe）法、德?tīng)柗品?、層次分析法、整?shù)規(guī)劃法等[2]。對(duì)加油站選址的研究方法有阿德蘭啟發(fā)式算法[3]，助GIS空間分析方法[4]等。本文應(yīng)用層次分析法（AHP）對(duì)加油站選址中的經(jīng)濟(jì)因素、安全環(huán)境因素、加油量進(jìn)行了綜合考慮。通過(guò)量化由備選方案提供的數(shù)據(jù)，構(gòu)造對(duì)比矩陣。以MATLAB數(shù)學(xué)軟件為工具，通過(guò)層次單排序、層次總排序和一致性檢驗(yàn)得到最優(yōu)定位方案。

1 層次分析法

層次分析法（AHP）是一種定性與定量相結(jié)合的多目標(biāo)決策分析方法。該方法主要是通過(guò)將復(fù)雜問(wèn)題分解為若干層次和若干因素，建立判斷矩陣，計(jì)算判斷矩陣和相應(yīng)的特征向量的最大特征值，以及不同的權(quán)重，為方案的選擇提供依據(jù)[5]。本文采用層次分析法（AHP）對(duì)加油站選址問(wèn)題進(jìn)行了研究，在使用該方法時(shí)，可以利用層次分析法確定各因素的權(quán)重。對(duì)于加油站的選址，可以采用層次分析法來(lái)更好地分析各種因素對(duì)總體目標(biāo)的影響。在此過(guò)程中，通過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算，進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，以確定加油站站點(diǎn)選擇的最佳決策。

AHP的最大優(yōu)點(diǎn)是它可以處理定性和定量問(wèn)題。它可以將決策者的主觀判斷和政策經(jīng)驗(yàn)引入模型并對(duì)其進(jìn)行量化[5]。層次分析法本質(zhì)上是一種科學(xué)思維方式。其主要特點(diǎn)是：（1）針對(duì)具有層次結(jié)構(gòu)的整個(gè)問(wèn)題的綜合評(píng)價(jià)，將問(wèn)題逐層分解，轉(zhuǎn)化為多個(gè)單準(zhǔn)則評(píng)價(jià)問(wèn)題。（2）為了解決定性因素的處理和可比性問(wèn)題，Saaty提出“重要性”比較作為統(tǒng)一的處理格式，并且比較的結(jié)果應(yīng)按從1～9的重要性排序。（3）檢查和調(diào)整比較矩陣中的重要性指標(biāo)，即測(cè)試一致性的可接受性。（4）利用線性代數(shù)的理論和方法，對(duì)收集所有比較信息的矩陣集進(jìn)行處理，挖掘出深層次的、實(shí)質(zhì)性的綜合信息作為決策支持[5]。

這種方法既追求高等數(shù)學(xué)，又不注重行為、邏輯和推理。相反，它把定性方法和定量方法結(jié)合起來(lái)，對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行分解，可以使人的思維過(guò)程數(shù)學(xué)化、系統(tǒng)化，易于被人們接受。將定量決策問(wèn)題轉(zhuǎn)化為多級(jí)、單目標(biāo)問(wèn)題，通過(guò)兩兩比較確定同級(jí)要素與上級(jí)要素之間的定量關(guān)系。最后，進(jìn)行了簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)運(yùn)算。計(jì)算簡(jiǎn)單，結(jié)果簡(jiǎn)單明了，便于決策者理解和掌握。

層次分析法（AHP）主要是基于評(píng)價(jià)者對(duì)評(píng)價(jià)問(wèn)題的本質(zhì)和要素的理解。它比一般的定量方法更具定性分析和判斷能力。因?yàn)锳HP是一種模擬人的決策過(guò)程的思維方式，它讓大腦判斷各要素相對(duì)重要性，保留人腦對(duì)要素的印象，并計(jì)算簡(jiǎn)單的權(quán)重。這一思想可以解決傳統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)無(wú)法解決的許多實(shí)際問(wèn)題。

層次分析的步驟：（1）建立指標(biāo)體系的層次結(jié)構(gòu)模型。應(yīng)用層次分析法解決實(shí)際問(wèn)題，首先明確要分析的目標(biāo)問(wèn)題，然后分析其影響因素，并根據(jù)影響因素的一定順序，對(duì)層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行排序。（2）構(gòu)造判斷矩陣。系統(tǒng)各要素之間存在一定的層次關(guān)系。判斷和比較每個(gè)元素在同一水平上的相對(duì)重要性。相對(duì)重要性用適當(dāng)?shù)某叨缺硎?。為了確定判斷矩陣的值，通常要求許多專家反復(fù)比較兩個(gè)因素哪一個(gè)更重要，并按照1～9重要度來(lái)分配值。（3）確定權(quán)重。權(quán)重是根據(jù)最大特征值所對(duì)應(yīng)的特征向量確定的，對(duì)最大特征值的特征向量進(jìn)行歸一化所得到的就是各個(gè)因素的權(quán)重。（4）一致性檢驗(yàn)。當(dāng)被比較的元素是模糊的和復(fù)雜的時(shí)，通常不可能保證判斷矩陣是完全一致的。在這種情況下，判斷矩陣的最大特征值大于矩陣的階數(shù)，并且還有其他非零的特征值。如果使判斷矩陣的最大特征值接近矩陣的階數(shù)，而其它特征值接近于0，則可以使判斷矩陣具有令人滿意的一致性，從而進(jìn)一步保證結(jié)果的合理性。因此，為了判斷矩陣的一致性是否滿足要求，有必要對(duì)其進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。

2 加油站選址

2.1 建立結(jié)構(gòu)模型

加油站因類型不同，涉及的選址因素也各不相同。加油站選址的決策取決于經(jīng)濟(jì)因素、安全環(huán)保因素、加油量因素和政策因素。其中政策因素是任何類型加油站都必須要符合的，對(duì)任意類型加油站都很重要，加油量因素中的單車加油量因素對(duì)于候選地址來(lái)說(shuō)不容易確定，單車加油量因素與用戶習(xí)慣、個(gè)人經(jīng)濟(jì)情況等隨時(shí)變化因素決定，因此政策因素和單車加油量因素對(duì)不同候選地址重要程度相同本文不予考慮。

經(jīng)濟(jì)因素分為城市商業(yè)購(gòu)物區(qū)、城市主要干道、國(guó)道線、城市交叉路口及出入口和高速出入口五個(gè)決策層要素；安全環(huán)保因素分為空曠，通風(fēng)良好、周圍無(wú)明火作業(yè)工廠、盡量靠近市區(qū)人多的地方，保證工作人員的人身安全、周圍綠化好、有良好的排水排污系統(tǒng)、遠(yuǎn)離河流和農(nóng)田、周圍是否有居民區(qū)，盡量避免噪聲污染六個(gè)決策層要素；加油量因素分為總車流量、有效車流量、入站率和單車加油量三個(gè)決策層要素[6]。

其中總車流量受區(qū)域狀況、位置狀況、未來(lái)規(guī)劃狀況、道路的重要程度、道路自身狀況的影響。有效車流量受隔離帶、雙向車道數(shù)、服務(wù)道、車速、轉(zhuǎn)向限制的影響。入站率受能見(jiàn)距離長(zhǎng)短、遮擋性、進(jìn)出加油站的方便性、附近加油站的密度、附近單位和個(gè)人擁有車輛情況的影響[6]。評(píng)價(jià)體系如圖1所示：

圖1

2.2 構(gòu)造判斷矩陣

因?yàn)镮MF的總部在美國(guó)，業(yè)務(wù)遍及全球，所以拉加德常年過(guò)著空中飛人的生活，她的一周像是普通人的一年，在歐洲見(jiàn)客戶，去紐約開(kāi)會(huì)，到芝加哥吃晚餐……連倒時(shí)差的時(shí)間都沒(méi)有，但無(wú)時(shí)無(wú)刻她還能保持著清醒，還能兼顧打扮自己。拉加德說(shuō)：“我總是自己化妝，但我每周會(huì)讓一個(gè)理發(fā)師幫我打理一次頭發(fā)，好讓我保持形象。我一般選擇不太容易起皺的裙和織物類服裝，樣式要簡(jiǎn)潔大方，要和我的職位相配。我身高有1米8，穿42號(hào)的鞋，所以我需要注意服裝的平衡感。我喜歡趕時(shí)髦。我父親曾是出色的服裝設(shè)計(jì)師，在我童年時(shí)代，我見(jiàn)過(guò)他縫制出很棒的裙子，這些記憶讓我知道怎么用不多的錢去塑造高貴的形象?！?/p>

2.3 一致性檢驗(yàn)

一致性檢驗(yàn)即是對(duì)所構(gòu)造的矩陣是否可接受進(jìn)行分析。當(dāng)矩陣具有完全一致性時(shí)，最大特征值和矩陣的階數(shù)（λmax=n）相同，其他特征值為0；當(dāng)矩陣具有滿意的一致性時(shí)，最大特征值近似于n，其他特征值近似于0，因此結(jié)果基本合理。主要依靠CI、RI、CR這三個(gè)參數(shù)指標(biāo)來(lái)檢驗(yàn)一致性的準(zhǔn)確性，矩陣CR為一致性指標(biāo)。

利用一致性指標(biāo)CI、隨機(jī)一致性指標(biāo)RI和一致性比率CR做一致性檢驗(yàn)。如果計(jì)算得到的CR值小于0.1，通常假定判斷矩陣具有令人滿意的一致性；否則，如果它大于0.1，則表明在比較或判斷過(guò)程中可能存在一些矛盾。此時(shí)，對(duì)判斷矩陣進(jìn)行調(diào)整和修改，并對(duì)調(diào)整后的矩陣進(jìn)行處理。通過(guò)上述步驟計(jì)算一致性，直到CR值小于0.1，停止調(diào)節(jié)工作。最后得到的符合滿意的一致性要求的權(quán)重就是層次的單排序權(quán)重。計(jì)算公式如下：

表1 平均一致性指標(biāo)RI標(biāo)準(zhǔn)值

經(jīng)計(jì)算CI,CR的值如表2所示。

因?yàn)楦骶仃囯S機(jī)一致性比率CR值均小于0.1，則矩陣通過(guò)一致性檢驗(yàn)，該矩陣具有滿意的一致性。

3 實(shí)例分析

通過(guò)評(píng)價(jià)指標(biāo)按標(biāo)準(zhǔn)給四個(gè)候選地進(jìn)行打分，各指標(biāo)的評(píng)價(jià)等級(jí)為 ｛很好，好，一般，差，很差 ｝，對(duì)應(yīng)的評(píng)分集為｛100,80,60,40,2｝。

表2 判斷矩陣CI,CR值

3.1 三級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)

同理得D32= ［ 84.18 67.29 81.25 78.53］，D33= ［ 72.51 78.53 81.96 72.75］。

3.2 二級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)

同理得D22= ［ 80.63 76.77 72.83 75.96］，D23= ［ 78.12 73.53 79.14 74.20］。

3.3 一級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)

由二級(jí)評(píng)價(jià)可得D21,D22,D23，則一級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)矩陣為由權(quán)重H1= ［ 0.2493 0.5936 0.1571］T，因此D1= ［ 81.49 76.45 75.81 76.84］。

結(jié)論：根據(jù)四個(gè)候選地的得分，最高分一號(hào)為81.49，因此一號(hào)為四個(gè)備選地中最佳地址。

4 總結(jié)

本文采用層次分析法（AHP）對(duì)加油站的選址進(jìn)行了研究。充分發(fā)揮AHP在多準(zhǔn)則問(wèn)題處理中的優(yōu)勢(shì)。對(duì)各因素在加油站選址中的重要性進(jìn)行了排序，為進(jìn)一步的工作提供參考。在應(yīng)用時(shí)，要充分考慮實(shí)際情況，并根據(jù)專家的建議提出解決方案。層次分析法（AHP）將研究對(duì)象看作一個(gè)系統(tǒng)，按照分解法、比較判斷法和綜合思維法進(jìn)行決策。它已成為系統(tǒng)分析和統(tǒng)計(jì)分析后發(fā)展起來(lái)的系統(tǒng)分析的重要工具。系統(tǒng)的思想是不要切斷各種因素對(duì)結(jié)果的影響，而層次分析法中各層的權(quán)重最終將直接或間接地影響結(jié)果，并對(duì)各層次中各因素對(duì)結(jié)果的影響進(jìn)行量化，非常清晰，而且各層次對(duì)結(jié)果的影響程度也不同。該方法特別適用于非結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和多目標(biāo)、多準(zhǔn)則的評(píng)價(jià)。相比之下，層次分析法是一種簡(jiǎn)單、實(shí)用、工作量小和方便的方法，能更好地解決加油站選址問(wèn)題，具有一定的應(yīng)用價(jià)值和實(shí)際意義。