圖書檔案館災害應急全過程的分級響應SPN模型及效能分析

文 / 邵必林 郝佳樂

我國各類災害頻發，對圖書檔案館館藏資料及在館人員的安全都會造成極為嚴重的危害。災害發生時，如何保證館藏資料不受損失或盡可能降低損失以及保障在館人員安全，是相關管理人員與社會各界持續關注的問題。鑒此，本文嘗試運用應急全過程理論與分級響應機制作為理論工具，引入SPN構建應急效能評估模型進行量化評估，旨在為圖書檔案館提升應急管理水平及管理人員提高自身應急能力提供參考。

一、圖書檔案館應急管理的理論工具及工作流程

（一）應急全過程管理及分級響應

圖書檔案館應急全過程可分為五個階段：監測、預警、響應、處置、修復及恢復。分級響應機制的出現源于災害類型的增多和受災程度的不同。依據災害的類型及程度，開展有針對性的應急活動尤為重要。圖書檔案館應急管理中，應充分考慮紙質資料及數據資料易受損壞的方式，依據可能的損失方式及程度進行劃分。參考相關研究[1]，對災害進行分類和分級，見表1。

表1 災害分類及分級響應

（二）圖書檔案館應急全過程的工作流程

圖書檔案館應急管理工作流程的首要環節是應急監測，監測的對象包括：災害相關信息、館內的軟硬件運行情況、在館人員數量及分布、館藏資料的數量及類型。預警環節中，當發布一、二級警情時需要及時啟動相應應急預案，發布三、四警情時需要啟動相應的預案或制定現場處置方案。特別地，五級警情只向館內管理人員發布。警情發布后，隨即進入應急響應環節。在響應環節，按照警情級別的不同，開展不同響應程序。一旦館藏資料受損或人員受到傷害，立即進入應急處置環節?？紤]到不同單位應急能力不盡相同，故分為館內應急處置與內外應急聯動處置。在修復及恢復環節中，第一階段的主要工作是挖掘搜尋館藏資料并轉移受災資料。之后按照資料受損的程度，開展修復工作，同時，進行受損設備設施及建筑物的恢復工作。應急全過程的結束以館內資料重新歸檔作為標志。

二、SPN建模及分析步驟

（一）SPN的基本理論

SPN中每個變遷所聯系的實施時間是隨機變量，進而保證SPN的狀態空間與馬爾科夫鏈（MC）同構，為后續分析奠定基礎。一個六元組∑=（P,T;F,K,W,M0）滿足以下必要條件則稱為Petri網。

1.（P,T;F）是一個網，P元素是位置，T元素是變遷；

2.K:P→N+是位置容量函數；

3.W:F→N+是弧權函數；

4.M1:S→N是初始標識滿足：?S∈S:M_0(s)≤K(s)。

連續時間SPN=（P,T;F,K,W,M0 ,λ），其中λi={λ1,λ2,…,λm}是變遷平均實施速率集合。

（二）模型構建及效能分析的步驟

圖書檔案館應急全過程模型構建及效能分析的步驟如下：

1.依據圖書檔案館應急全過程工作流程配，構建出SPN模型；

2.根據SPN模型與馬爾科夫鏈的同構型，得到同構MC；

3.求解穩定狀態概率。設MC中n個狀態的概率為一個行向量X=（x1，x2，…，xn），則可建立如下線性方程組：

帶入λi={λ1，λ2，…，λm}，求解方程組，解得每個狀態XQ的穩定概率G[Mi]；

4.基于穩定狀態概率求解效能指標庫所繁忙率與變遷利用率。

庫所繁忙率G[M(Pi)=1]是指：應急信息處理及資源調度的繁忙概率。求解公式為：

變遷利用率U（ti）是指：將變遷轉化為使能變遷的所有標識的穩定概率之和。求解公式為：

三、基于SPN模型的災害案例應急效能量化分析

（一）圖書檔案館應急全過程SPN模型

本研究構建出圖書檔案館應急全過程SPN模型，見圖1。

圖1 圖書檔案館應急全過程SPN模型

庫所含義為：P1表示監測開始，P2表示監測災害，P3表示內部監測，P4表示災害類型成因，P5表示影響范圍及事態發展，P6表示減災系統運行情況，P7表示館藏資料類型及數量，P8表示館內人員數量及分布，P9表示設備、設施情況，P10表示災害匯總信息，P11表示館內匯總信息，P12表示決策信息，P1表示一級紅色預警信息，P14表示二級橙色預警信息，P15表示三級黃色預警信息，P16表示四級藍色預警信息，P17表示應急響應開始信息，P18表示館內外應急聯動信息，P19表示館內應急響應信息，P20表示事態緩解及災情遏制，P21表示全面挖掘搜尋資料，P22表示轉移受災資料，P23表示受災情況評估，P24表示修復受損資料，P25表示恢復受損設備設施，P26表示資料歸檔，Pa表示館內匯總反饋信息。變遷含義為：t表示監測，t2表示災情監測，t3表示內部監測，t4表示匯總災情信息，t5表示匯總館內信息，t6表示分析研判，t7表示發布一級紅色預警，t8表示發布二級橙色預警，t9表示發布三級黃色預警，t10表示發布四級藍色預警，t11表示應急響應，t12表示館內響應，t13表示內外應急聯動，t14表示響應結束，t15表示受損資料處置，t16表示處置結束，t17表示修復、恢復，t1表示修復、恢復結束，t19表示應急總結、循環，ta表示受災可能性低。

（二）SPN模型同構MC

由變遷t1,t2,….,t19依次激發，得到不同的標識集，根據標識集，構造同構MC，見圖2。

（三）穩定狀態概率及效能分析

云南省2011年遭受5.9級地震災害，對省內某檔案館造成不小損失，參照此次災害事件中該檔案館應對過程的記錄報道，對變遷平均實施速率λi進行設定：λ1=10，λ2=5，λ3=6 ，λ4=3，λ5=3，λ6=1，λ7=2，λ8=2，λ9=1，λ10=1，λ11=4，λ12=1，λ13=8，λ14=3，λ15=3，λ16=5，λ17=2，λ18=15，λ19=1，λa=1。根據公式（1）得到線性方程組，代入λi的數值，求解穩定狀態概率。解得：x1=0.010899；x2=0.029064；x3=0.02422；x4=0.048441；x5=0.036331；x6=0.108992；x7=0.054496；x8=0.054496；x9=0.108992；x10=0.108992；x11=0.027248；x12=0.108992；x13=0.013624；x14=0.036331；x15=0.036331；x16=0.021798；x17=0.054496；x18=0.007266；x19=0.108992。

圖2 SPN模型同構MC

依照公式（2）求解庫所繁忙概率。其中G[M(P11)=1]，G[M(P14)=1]，G[M(P15)=1]，G[M(P26)=1]，G[M(P17)=1]，G[M(Pa)=1]的值遠大于其他G[M(Pi)=1]，說明庫所P11、P14、P15、P16、P17、Pa的繁忙概率較大，即容易出現信息堆積，影響應急效率以及最終應急效果的達成。

庫所P11代表館內匯總信息，日常管理中，應定期對減災系統測試、統計備案館藏資料、更換老舊設備設施、統計在館人數，以便在發生在災害時，及時匯總信息為后續應急各環節做準備。Pa表示館內匯總反饋信息，加快應急反饋信息傳遞速度，能進一步提高應急效率。

P14、P15、P16表示的二、三、四級預警信息中涵蓋的多種災害類型，應急預案很難覆蓋，故可以通過提前制定現場處置方案來輔助應急預案的執行，以優化上述環節的信息處置效率，解決易出現信息堆積的問題。對一、二級預警信息的優化，可以提升P17表示的應急響應開始信息的處置效率。

依照公式（3）求解變遷利用率。其中U（t6）、U（t11）、U（t12）、U（t13）、U（t19）的值遠大于其他U（ti），說明t6、t11、t12、t13、t19的利用率較高，即環節耗時較長，應重點優化以提升應急效率。

t6表示分析研判，包括對災情及館內匯總情況的判斷。此環節是應急決策效率的具體體現，快速及時的分析研判建立在對災害信息保持高度敏感以及館內各方面情況及時掌握的基礎上。館內管理人員應從這兩個方面提高分析研判過程的速度。

t11、t12、t13分別表示應急響應、館內響應、內外應急聯動，是應急全過程中的核心環節，涉及到應急資源的調配、館內部門之間及人員之間的協調、館內與消防部門及其他政府部門間的合作。因此，優化上述環節應急效能，能直接有效地提升圖書檔案館的應急水平。

t19表示單次應急過程的結束，即應急常態監測開始。面對各類災害頻發的不確定性，館內管理人員應長期保持警惕，不應有所懈怠。

四、結論

圖書檔案館應急活動中，匯總館內信息及反饋信息、二級預警信息、三級預警信息、四級預警信息等環節容易出現信息堆積，分析研判、應急響應、館內響應、內外應急聯動等環節耗時較長。對以上環節的優化，能有效提高圖書檔案館應急效率與應急水平。