灾后应急物流方案决策评价——以物资运输为例

论文总字数：20739字

目 录

1 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 研究意义 1

1.2.1 理论意义 1

1.2.2 实践意义 1

1.3 研究方法与文章框架 2

1.3.1 研究方法 2

1.3.2 文章框架 2

2 国内外相关研究 2

2.1 应急物流方案文献综述 2

2.2 优化方法的简要评价 5

3 层次分析法与应急物流方案层次结构模型 6

3.1 层次分析法的基本内容与特点 6

3.2 层次分析法的方法步骤 6

3.3 基于AHP法层次结构模型的构建 7

3.4 准则评价 8

4 模型分析与检验 9

4.1 判断矩阵的构建 9

4.2 层次单排序和一致性检验 10

4.3 层次总排序和一致性检验 11

4.4 结果分析 11

5 结束语 12

参考文献： 12

附录： 14

附录一：调查问卷 14

附录二：问卷调查结果 16

致谢 19

灾后应急物流方案决策评价——以物资运输方案为例

王冠捷

，China

Abstract：Since the beginning of this century, global disasters have occurred frequently, and the destruction of natural disasters in recent years has been very serious. The scope of spread has been very extensive. The 2004 Indian Ocean tsunami, the snow disaster in southern China and the Wenchuan earthquake in Sichuan, and Qinghai Yushu in 2010 were widely known. Earthquakes and debris flows in Zhouqu County, Gansu Province, Japan's Fukushima Earthquake in 2011, and Hurricane Hurricane in 2017 occurred in the southern United States. These sudden catastrophic events not only affect social stability, endanger national security, cause huge losses in the lives and properties of people in the affected areas, but also have a huge impact on the overall economic and social development.After a disaster occurs, the level of the emergency logistics plan developed by the relevant organization will directly affect the ability to effectively control sudden disaster events and minimize the impact of the disaster. For the decision-makers of the emergency logistics plan, based on an accurate and comprehensive evaluation system has become a key link in the development of emergency logistics solutions.

Based on the research of the decision-making evaluation system and method of emergency logistics plan at home and abroad, this paper uses the AHP method to establish the decision-making evaluation index system and hierarchical structure model of emergency logistics plan based on the current deficiencies of emergency logistics plan decision-making evaluation. A feasible evaluation procedure was given to provide support for the decision-making optimization of the post-disaster emergency logistics plan.

Key words: Emergency Logistics; Decision Evaluation;AHP

绪论

研究背景

随着人类数量不断增加，人类活动在全球范围内的拓展以及科学技术的不断革新，人类给自然界施加的压力越来越大。自然界在人类毫无节制的索取、破坏下也开始了自己的回应。近年来，雾霾，赤潮，极端干旱、异常高温、地震、滑坡、洪水等灾害呈明显加频加剧，灾害的影响造成损失也越发巨大，严重威胁人类的生存和发展。据国际相关权威机构的统计，本世纪以来，全世界范围内，8亿多人的生活受到影响，大约3500万人由于自然灾害丧生，世界经济的发展也遭到严重制约，据称人类创造的财富每年约有近五分之一被各种自然灾害所吞噬。

虽然伴随着科技进步，大数据网络，模拟灾害数学建模技术的发展，人类已经可以对部分自然灾害进行预测，但是一些灾害的损失仍然无法有效避免，（比如地震、泥石流在预报之后人员与物资来不及撤离）只能进行事后恢复。当重大灾害发生后，受灾地区的灾民面临着财产与人身安全的双重威胁，及时有效的应急救援就成了灾民人身、财产安全的保障，也是政府义不容辞的责任。救援队伍能否迅速抵达灾区对受灾人员进行救援，救灾物资能否及时发放到灾民手中是应急救援中的关键所在。这就要求各国政府组织提前出资建设应急设施，并且在灾难发生后能及时制定合理有效的应急方案，而应急方案一般来说是多目标的，需要根据实际需求权衡各种目标的重要性才能作出优化决策。

学者们针对此类问题开展了一系列研究并取得了一些研究成果。但针对应急物流中的多目标决策优化研究并不详尽，本文在结合实际案例以及前人的文献研究基础上，主要对物资运输方案的决策进行研究，通过设计应急物流方案准则并使用层次分析法确定各种准则的优先级，对应急物流方案决策进行评价，以期实现决策优化。

研究意义

理论意义

层次分析法是由美国运筹学专家T.L.Saaty于20世纪70年代提出来的，是把问题的内在层次与联系判断量化并作出方案排序的方法。这是一种定性和定量结合的、系统化层次化的方法，同时也是一种相当成熟的研究方法，国内外学者应用此法在多个领域的研究取得了成果，虽然在应急物流的相关研究中使用层次分析法分析相当常见，但针对应急物流中的多目标决策优化研究并不详尽，尤其是物资运输方面，本文的研究是在目标中加入了“物流服务的覆盖率”“物流信息”等新的准则，为层次分析法在应急物流中的应用增添新的模型，丰富层次分析法的理论应用。

实践意义

本选题力求贴近选题背景和现实状况，现实中的自然灾害具有不确定性，不可抵抗性和破坏性，很容易影响人民的财产与生命安全，灾害发生后政府能及时应对的应急救援方案的合理性对减灾十分重要，本文在考虑普遍的物流成本和物流服务准则之外，加入“物流服务的覆盖率”，“物流信息”等实际中亟需考虑的因素为应急物流方案的多目标决策优化提供了思路，也可以对实际救援工作的开展提供一定的指导和参考作用。

研究方法与文章框架

1. 研究方法

文献研究法

通过使用互联网检索中外电子数据库以及利用校园图书馆查阅馆藏资料等方式搜索应急物流相关学术著作、学位论文、专题研究报告等，并对较为前沿的相关理论知识、理论思想、研究方法等进行阅读分析整理。

问卷调查法

通过对应急物流方案决策过程进行分析，设计出决策过程中需要考虑的各个因素，通过向政府相关工作人员以及教学机构专业相关师生发放问卷，得出上述因素在决策者眼中的重要性排序。

层次分析法

将应急物流方案决策作为目标，将其中的物流因素分解，再对每个因素细分为多指标多层次，通过使用问卷调查得到的结果设计两两比较矩阵，计算出层次单排序与总排序，对灾后物流应急方案进行评价。

1. 文章框架

本文第一章为绪论，主要阐述本文的研究背景、研究的理论和实际意义以及本文所使用的研究方法等。

第二章为应急物流相关国内外文献研究、应急物流方案优化方法梳理，对上述优化方法进行简要解析并提出建议。

第三章主要介绍本文所使用的层次分析法，构造应急物流方案评价的层次结构模型，通过问卷调查所得的结果对准则进行评价。

第四章构造判断矩阵，使用MATLAB软件编写代码，通过代码求出权重，并进行一致性检验以及排序，对排序结果进行分析。

最后是对整个文章的总结，对应急物流方案决策进行评价并给出参考意见。以及参考文献和致谢内容。

国内外相关研究

1. 应急物流方案文献综述

若以自然灾害的发生为界限，则可以将应急物流分为灾前运作阶段、灾时响应阶段和灾后运作阶段，在不同的阶段，需要不同的物流运作以及物流设施相互配合，本文献综述将涉及应急物流各个阶段的研究。Walter J. Gutjahr， Pamela C. Nolz（2016）^[1]回顾了最近几年关于多指标优化在自然灾害、流行病或其他形式人道主义危机管理中的应用的文献，讨论并检验了该领域的不同准则和多准则决策优化方法。Omar El-Anwar， Khaled El-Rayes ， Amr Elnashai（2009）^[2] 则主要针对应急物流优化研究，文献研究的是灾后临时住所配置优化，作者建立了一个自动优化系统，该系统包括三个主要模型，数据收集，自动优化以及可视化输出分析。目标函数分别是确定符合所有指定优化约束的所有可行的临时住房备选方案；确定所有优化度量的最佳界限以及估算模拟步骤所用的时间。Ali Bozorgi-Amiri和Saman Asvadi（2014）^[3]则研究了自然灾害发生后，救济物流中心的选址问题，作者在该文中为救济物流中心的地点设置提出一个决策支持系统，以便于在发生自然灾害时提供紧急援助。考虑的参数主要有可行性、风险、技术问题、成本以及救济中心的覆盖范围。使用了AHP方法其中最重要的步骤是建立了标准和备选方案的成对比较；为求出成对比较矩阵的优先级，该文使用了词典目标规划和两阶段对数目标规划方法。João Carlos Souza和Douglas de Castro Brombilla（2014）^[4]讨论了人口密集场所人道主义应急疏散原则，该研究运用物流与人道主义物流的原理，对大型公共集会场所，特别是足球场的现状进行研究，以确保紧急情况下无障碍操作条件和观众的安全。本文采用了多准则的方法，包括基于流动理论、集体行为理论、人群恐慌理论、空间可达性原则、应急物流理论的模型应用。期望在已经建造的足球场和新的项目中为紧急情况制定指导方针作出贡献。Yuxuan He和Nan Liu（2015）^[5]提出了一种新的突发公共卫生事件应急医疗物流模型。该方法由两种递归机制组成：（1）医疗救助需求的时变预测和（2）救济分配。每个疫区的医疗需求都是根据一个改进的易感暴露-感染-恢复模型来预测的。采用线性规划方法来促进分配决策，讨论了受影响者的身体和心理脆弱性，进行了数值研究。结果表明，幸存者心理的考虑显著降低了受影响人群的心理脆弱性，但对身体脆弱性的影响不大。Hongman Wang，Renfei Xu，Xiong Zijie，Xiaoguang Zhou，Qihua Wang，Qi Duan，Xiaochong Bu（2018） ^[6]研究了应急物资调度与运输问题，该论文研究了物资运输、多目标、实现最短时间和最短成本的优化模型， 提出了应急物资调度与运输问题， 并首次把二维、材料调度纳入研究指标。利用救援点分解方法， 减少了模型的维数。在比较了动脉运输和多目标的情况下，实现了最短时间和最短成本，提出了基于蚁群算法的理想点算法， 并选择了理想点算法来解决问题。在自然灾害发生后，通过有效的紧急物流分配对紧急救济需求作出快速反应，对于减轻受灾地区的灾害影响至关重要。在物流和相关研究领域仍然具有挑战性。Jiuh-Biing Sheu（2007）^[7]提出了一种基于混合模糊聚类优化的应急物流协同调度方法，以满足关键救援阶段的紧急救援需求。在提出的三层应急物流协同配送概念框架的基础上，提出了两种递推机制：（1）灾区分组；（2）再分配。对台湾实际发生的一次大范围地震灾害进行了数值研究，结果表明了该方法的适用性及其潜在的优越性。

自20世纪50年代以来，自然灾害和人为灾害的数量呈指数增长，设施选址问题已成为处理紧急人道主义问题的首要问题。Chawis Boonmee， Mikiharu Arimura， Takumi Asada（2017） ^[8]为了应对这一挑战，将精确算法和启发式算法结合起来，作为解决这一问题的主要方法。由于在加强紧急人道主义物流设施选址问题方面需要采用精确算法的重要性，该文旨在基于数据模型类型和问题类型，对与紧急人道主义物流相关的设施选址问题以及灾后有关设施选址的情况（如配送中心、仓库、避难所、垃圾清除点和医疗中心的位置）进行调查。这项调查将研究文献综述中强调的四个主要问题：确定性设施选址问题、动态设施选址问题、随机设施选址问题和稳健设施选址问题。对于每个问题，将评估设施位置类型、数据建模类型、灾难类型、决策、目标、约束和解决方法，并对实际应用和案例研究进行评估。Aharon Ben-Tal，Byung Do Chung，Supreet Reddy Mandala，Tao Yao（2011）^[9]提出了一种方法以产生一个鲁棒性的物流计划，可以减轻人道主义救济供应链的需求不确定性。更具体讲，应用鲁棒优化（RO）来动态分配具有时变需求不确定性的紧急响应和疏散交通流问题。本文研究了一种基于单元传输模型（CTM）的系统最优动态交通分配模型。采用最小-最大准则，并将RO方法的扩展应用于动态优化问题，即仿射可调鲁棒对应（AARC）方法。仿真实验表明，与确定性解和基于抽样的随机规划解相比，AARC解具有更好的求解效果。M.Safeer， S.P.Anbuudayasankar， Kartik Balumar， K.Ganesh（2014）^[10]审阅了人道主义物流配送目标函数和约束的建模参数。认为在各种人道主义紧急行动中实现的目标职能旨在增加救济援助的供应。该文中采用一种基于分类的评审方法来确定物流中主要应急行动如伤亡运输和救援分配问题的各种成本函数和约束条件。在分类的基础上，讨论了未来的研究领域，这些领域将有助于关键决策者在紧急情况下规划物流活动。Linet Özdamar， Mustafa Alp Ertem（2015）^[11]提出了一项调查，重点是灾难生命周期的响应和恢复计划阶段。在这一研究领域建立的相关数学模型按车辆/网络表示结构及其功能分类。讨论了这些特征与模型尺寸之间的关系。审查提供了关于目标、约束、可用数学模型的结构以及解决方法的详细信息。在这次审查中，信息系统在人道主义逻辑系统中的应用同时还调查了抽样调查，因为人道主义物流模式及其解决方案需要与信息技术相结合，以便在实践中得到应用。S. Rajakaruna， A.W. Wijeratne， T.S. Mann， Chen Yan（2017）^[12]考虑到斯里兰卡每一次灾难之后最近面临的问题，在人道主义法领域开展研究至关重要。在全球开展了一些关于寻找人道主义物流人员技能的研究。在这项研究中，进行了因素分析，以了解斯里兰卡人道主义物流人员的技能。研究人员先前确定的技能被进一步测试，以寻找在当地人道主义物流现状中的适用性。与以往的研究相比，确定了不同的分组。结果将有助于培训和征聘人道主义物流人员。蔡鉴明（2012）^[13]研究了地震灾害应急物流时变性及可靠性相关问题，建立了地震灾害救援物资动态需求预测模型，作者研究的理论基础主要包括时变理论，图与网络理论，可能性理论和系统可靠性理论。对地震灾害应急物流系统进行了详尽分析进而预测了地震发生后应急物资的需求情况，在地震灾害应急物流运输网络可靠性分析方面使用了传统GO法以及改进的可能性GO法，丰富了理论应用。在应急物资动态分配方面，提出了基于RPN的地震灾害救援物资动态分配优化方法。以期为地震灾害应急物流运作方案制定，提供可行的决策工具。周宇（2009）^[14]针对当前全球灾害频发且应急物流风险评价方法不够完善的问题，创造性地提出一种由人工神经网络技术演化而来的评价方法，通过确定应急物流风险的评价指标体系，并建立BP神经网络模型，给出了有实用价值的评价程序，在算法方面，使用MATLAB的神经网络工具箱对神经网络进行创建和使用，实例分析方面选择了2008年汶川地震作为案例。

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