基于層次分析和模糊綜合評價的液化天然氣企業應急能力評估

郭海新

昆侖能源湖北黃岡液化天然氣有限公司

液化天然氣企業對于社會的發展十分重要，可以為社會的進步起到推動作用。但是對于液化天然氣企業而言，任何微小的擾動都可以使得整個企業受到嚴重的破壞，進而引發嚴重的突發事件[1-2]。一般情況下，液化天然氣企業只要出現風險問題，其造成的經濟損失以及社會影響都難以估量，為了應對液化天然氣企業中容易出現的突發事件問題，制定應急管理措施十分重要。目前，我國大多數液化天然氣企業都根據自身的實際情況，制定了完善的應急保障措施[3-4]。通過對應急能力進行全面的評估，有利于促進液化天然氣企業提高自身的應急保障能力，這對于液化天然氣企業的進一步發展具有重要意義。

目前，國內外學者對液化天然氣企業應急能力的研究相對較多。劉應春等[5]對液化天然氣企業內的泄漏以及火災風險問題進行模擬研究，發現在液化天然氣企業內出現泄漏以及火災風險問題以后，會出現嚴重的池火危害，因此需要提前制定應急保障措施，對出現的風險進行嚴格的控制，全面提高液化天然氣企業運行的安全性；歐銀軍[6]對液化天然氣企業內應急管理體系的建立進行了深入研究，建立了液化天然氣企業針對風險問題的應急預案、專項預案、處置方案以及應急演練體系，完善了液化天然氣企業的應急管理措施，提高了應急管理能力；HYLKO 等[7]針對液化天然氣企業中的風險問題，提出了培訓以及應急組織方案，通過加強員工培訓的方法，在出現風險問題以后可以及時地采取應急方案，對風險問題進行處理，同時還對應急管理方案進行了全面的研究。

通過對國內外研究現狀進行調研后發現，目前國內外學者對于液化天然氣企業內應急管理方案的研究相對較多，對應急能力評估的研究相對較少，這十分不利于企業應急能力的提高。針對此問題，本次研究引入層次分析法以及模糊綜合評價方法，以我國某液化天然氣企業為例，對其應急能力進行全面的研究，為提高我國液化天然氣企業的應急能力奠定基礎。

1 應急能力評估

1.1 應急能力現狀

自進入21 世紀以來，我國十分重視液化天然氣企業應急管理體系的建立，目前，我國大多數的液化天然氣企業都根據自身的實際情況、依據相關標準規范制定了相應的應急預案體系，以便在出現風險問題以后，各部門可以有序解決問題，為保障液化天然氣企業的安全運行奠定基礎[8-9]。

但是，我國對于液化天然氣企業應急管理的研究起步相對較晚，制定的應急預案不夠完善，企業內部的技術不足，使得應急預案的響應效率受到了嚴重的影響[10]。另一方面，液化天然氣企業應急能力的時間精度相對較低，一般都是以小時為單位處理各種風險問題，各部門之間的分工也并不明確，這都使得應急效率受到了嚴重的影響，同時還會出現應急支援浪費的問題，當液化天然氣企業預警能力相對較差時，就無法對企業內的各種信息進行綜合性的分析。

1.2 應急能力評估體系

在建立液化天然氣企業應急能力評估體系的過程中，必須遵循科學性以及可行性的基本原則，建立的評估體系必須可以對企業內的應急能力進行動態性的評估。根據目前我國液化天然氣企業內應急能力現狀，可以將應急能力劃分為四個部分，分別是風險預防、風險準備、風險響應、風險恢復、參考國內外對應急能力評估的研究現狀以及我國的相關法律法規，可以對液化天然氣企業應急能力評估進行研究的過程中設定三級指標（表1）。

表1 液化天然氣企業應急能力評估體系Tab.1 Emergency capability assessment system of LNG enterprises

2 應急能力評估體系權重確定

2.1 層次分析方法權重的確定原理

在對液化天然氣企業應急能力進行評價的過程中，首先需要確定各種指標的權重，目前對于權重確定的方法研究相對較多，常見的方法包括層次分析法以及主成分分析法等[11]。在本次研究中，將使用層次分析法對液化天然氣企業中應急能力的各級指標權重進行準確的確定，進而可以使模糊化的問題轉變為定量分析問題，并使用一致性檢驗的方法將評價誤差降低。使用層次分析法確定各級指標權重的基本步驟如下：

（1）層次分析結構的建立。對液化天然氣企業應急能力進行評估的過程中，首先需要確定目標層，目標層就是應急能力，然后根據應急能力評估體系將其分為三級指標。

（2）判斷矩陣的確定。組織相關專家對應急能力評估過程中的各項指標進行賦值，并根據Saaty方法確定各項指標的比較尺度（表2），對每一級指標內的各項內容進行全面的對比，以此確定判斷矩陣。

表2 比較尺度Tab.2 Comparison scale

對每個指標內的兩項內容xi和xj進行選擇，使用aij表示這兩項內容的影響力之比，同一個評價指標層內的所有評價結果組成矩陣A=(aij)n×n，該矩陣就是判斷矩陣。

（3）對評價結果進行單排序，并進行一致性檢驗。對判斷矩陣的最大特征值λmax以及所對應的向量W進行計算，對判斷矩陣進行一致性指標CI計算，公式為

式中：λmax為判斷矩陣中的最大特征值；n為判斷矩陣的階數。

對判斷矩陣的一致性比率CR進行計算，公式為

式中：CI為矩陣的一致性指標；RI為矩陣的平均隨機一致性指標（表3）。

表3 矩陣的平均隨機一致性指標Tab.3 Average random consistency index of the matrix

當CR的計算值小于0.10 時，則通過一致性的檢驗，此時就是該指標內容的權重；當CR的計算值大于等于0.10 時，就需要對判斷矩陣進行重新構造[12-13]。

（4）對評價結果進行總排序，并進行一致性檢驗。根據單排序得到的指標權重，可以推斷出每一項指標對于液化天然氣企業應急能力的權重，假設某個指標層A中的指標是Aj，其下一級別的指標分別為b1，…，bk，那么根據Aj的單排序權重b1j，…，bnj就可以得到其對于液化天然氣企業應急能力的權重，計算公式為

式中：bij為在第B指標層中的i元素相對于aj的權重值；aj為第A指標層中的j元素相對于目標層的權重值；l為第A指標層中的指標數量；k為第B指標層中的指標數量[14]。

在對評價進行總排序以后，也需要對其進行一致性檢驗，主要是因為每一層中的非一致性可能會累加，導致最終的評價結果產生嚴重的誤差，一致性檢驗過程中的一致性比率計算公式為

式中：CRB-1為第B指標層上一層對總目標的一致性比率數值；aj為第A指標層中j元素相對于總目標的權重；CIj為第B指標層中的所有指標相對于Aj的一致性指標數值；RIj為第B指標層的平均隨機一致性指標數值，其中，j=1，2，3，…，l。

如果CRB小于0.10，則說明總排序的結果通過了一致性檢驗，各項權重的計算結果可以使用，否則需要對判斷矩陣進行重新構建[15]。

2.2 層次分析方法確定指標權重

使用本次研究所提出的層次分析法，對我國某液化天然氣企業中的應急能力進行打分，并對第一級和第二級指標的權重進行計算。本次研究共邀請了30 位專家及現場工作人員對評價指標進行打分，某專家對液化天然氣企業應急能力評價第一級指標的打分結果的判斷矩陣如表4 所示。

表4 根據某專家打分結果得到的判斷矩陣Tab.4 Judgment matrix based on an expert's scoring results

根據表4 的判斷矩陣，使用公式（2）對一致性比率進行計算，計算結果為CR=0.051 4，即通過了檢驗，此時可以得到所有第一級指標的權重（0.354 5，0.118 3，0.246 2，0.281 0）。對30 名專家及工作人員的打分分別進行判斷矩陣構建，并進行一致性比率計算及檢驗，最終得到第一級和第二級指標的權重值（表5）。

表5 某液化天然氣企業應急能力評價指標權重計算結果Tab.5 Calculation results of the weights of the emergency capability evaluation index of an LNG enterprise

3 模糊綜合評價方法的應用

3.1 模糊評價方法原理及流程

在對應急能力進行評估研究的過程中，最常見的方法為灰色分析方法和模糊綜合分析方法[16]。所謂的灰色分析方法主要是根據灰色系統模型以及專家評分結果，對應急能力進行評價，該種評價方法的應用相對較少，因此，本次研究將使用模糊綜合評價方法對液化天然氣企業的應急能力進行評估。模糊綜合評價方法主要基于模糊數學理論，可以將評價內容轉化為定量評價[17-19]。在對液化天然氣企業進行應急能力評估的過程中，將引入“好、較好……”等多種類型的模糊概念。使用模糊綜合評價方法進行應急能力評估的具體流程如下：

（1）對評價因素數據集進行構建。首先假設在液化天然氣企業應急能力評估的某一層中含有l個指標，則可以看作為A={Ai}={A1，A2,…，Al}，則下一級別的指標Ai可以看作為Ai={Ai1，Ai2,…，Aik} 。

（2）對評語集合進行構建。如果評語較多，則會出現計算復雜的問題，因此本次研究將會把評語劃分為五個級別，即為V={好，相對較好，一般，相對較差，差}。

（3）對各項指標的隸屬度進行確定。所謂的隸屬度主要指的是某種類型指標與應急能力評估過程中評語集合的隸屬關系，假設t位專家對某一項評價指標進行評價，其中s位專家使用了某個評語，則該評價指標與該評語之間的隸屬關系可以看作為。

（4）對模糊矩陣進行確定。根據專家評價結果確定每種指標的隸屬關系以后，就可以構建模糊矩陣R=(rij)l×k，在公式中，rij表示第i種指標與第j種評語之間的隸屬關系[20-21]。

（5）對評價向量進行計算。在使用模糊綜合評價方法的過程中，模糊算子的類型相對較多，在本次研究中，為了充分考慮各項指標的權重，將使用加權評價的模糊算子進行進一步的評價，進而可以得到評價向量B。

式中：W為所有指標的權重數據集合；R為模糊矩陣。

（6）對液化天然氣企業的應急能力進行評價。根據評語集合中的所有評語賦值結果，得到賦值矩陣P，P=(pi)5×1。將評價矩陣與賦值矩陣相乘，得到液化天然氣企業應急能力評價結果L。

式中：B為評價向量；P為賦值矩陣。

為了使得評價結果更加的直觀，對五種類型的評語進行數值劃分（表6），同時需要對賦值矩陣進行賦值，賦值結果為p1=100，p2=80，p3=60，p4=40，p5=20。

表6 液化天然氣企業應急能力評價標準Tab.6 Evaluation criteria for emergency capability of LNG enterprises

3.2 基于模糊評價方法的應急能力評估

根據每一項評價指標的權重，結合專家對隸屬關系的打分結果，對評價向量以及最終的評價結果進行全面的計算。本次研究將以第二級評價指標為例，專家對液化天然氣企業應急能力的隸屬關系進行了打分（表7）。根據公式（5），可以對第一級指標的評價矩陣進行計算，計算結果為B1=（0.186 4，0.368 2，0.268 3，0.128 6，0.048 5），B2=（0.108 5，0.325 6，0.315 8，0.218 1，0.072 0），B3=（0.068 4，0.416 8，0.394 2，0.116 2，0.004 4），B4=（0.275 3，0.345 3，0.264 2，0.107 2，0.008 0）。

表7 某液化天然氣企業應急能力隸屬關系打分結果Tab.7 Scoring results of affiliation relationship of an LNG enterprise's emergency capability

由此可以對第二級評價指標的隸屬關系矩陣進行計算：

對評價向量進行計算：

最終得到綜合的評價結果：

根據評價結果可以看出，該液化天然氣企業的應急能力相對較好。對該液化天然氣企業的第二級評價指標進行加權分數和加權扣分計算，并對第一級評價指標的相對權重和相對權重扣分進行計算，計算結果如表8 所示。

表8 液化天然氣企業應急能力評價分數Tab.8 Evaluation scores of emergencycapabilities of LNG enterprises

對評價結果進行綜合分析可以發現，對各種應急能力指標進行排序的結果為風險預防、風險響應、風險恢復以及風險準備。在風險預防環節中，必須首先考慮運行工藝以及設備的可靠性，然后制定合理的應急規劃和相應的規章制度，防止出現風險問題；在風險準備環節中，需要建立完善的風險預警系統和綜合保障體系，同時也需要對組織隊伍、科技支撐以及演練培訓進行全面的完善；在風險響應方面，必須首先提高應急風險的指揮能力，風險救援、通信設施以及輿情應對能力也需要進行完善；在風險恢復方面，需要盡可能提高風險問題出現以后的恢復能力。

4 結論

建立了用于液化天然氣企業應急能力評估體系，對層次分析法和模糊綜合評價方法的應用步驟進行了介紹，使用層次分析法對評價體系中的各項指標進行了確定，使用模糊綜合分析法對液化天然氣企業的應急能力進行了全面的評價。通過本次研究可以得出以下結論：

（1）根據目前我國液化天然氣企業內應急能力現狀，可以將應急能力劃分為四個部分，分別是風險預防、風險準備、風險響應、風險恢復，參考國內外對應急能力評估的研究現狀以及我國的相關法律法規，對液化天然氣企業應急能力評估進行研究的過程中可以進行三級評價指標劃分。

（2）使用層次分析法對液化天然氣企業應急能力評價指標進行權重確定，并對確定的權重進行一致性檢驗，最終確定風險預防的權重為0.364 2，風險準備的權重為0.146 2，風險響應的權重為0.274 3，風險恢復的權重為0.215 3。

（3）根據層次分析法權重的確定結果，使用模糊綜合評價方法對我國某液化天然氣企業進行應急能力評價，評價結果為70.106 7，證明該企業的應急能力相對較好，同時也證明基于層次分析法和模糊綜合評價方法的評價模型可以用于液化天然氣企業應急能力評估。

（4）對評價結果進行綜合分析可以發現，對各種應急能力指標進行排序的結果為風險預防、風險響應、風險恢復以及風險準備。在風險預防環節中，必須首先考慮運行工藝以及設備的可靠性；在風險準備環節中，需要建立完善的風險預警系統和綜合保障體系；在風險響應方面，必須首先提高應急風險的指揮能力；在風險恢復方面，需要盡可能提高風險問題出現以后的恢復能力。

（5）針對液化天然氣公司的應急能力問題，未來需要加強三方面的研究，首先，需要進一步對評價指標體系進行細化，使得評價過程更加的科學；其次，對賦分權重進行研究，使得評價結果更加的準確；最后對液化天然氣企業與油氣領域其他相關企業開展對比研究，了解不同類型企業之間的區別，為進一步了解液化天然氣企業的特點以及制定應急措施奠定基礎。