基于AHP-DEMATEL云模型的應(yīng)急能力評(píng)估

黃仕鑫，陶小飛，方少林，高長仁，胡少華

(1.湖北安源安全環(huán)保科技有限公司，湖北 武漢 430040；2.武漢理工大學(xué)，湖北 武漢 430070)

0 引言

電力行業(yè)作為我國經(jīng)濟(jì)高速穩(wěn)定發(fā)展的支柱行業(yè)，對(duì)國家的穩(wěn)定和安全有著重要的影響。在電力建設(shè)企業(yè)項(xiàng)目中，危險(xiǎn)作業(yè)眾多、環(huán)境復(fù)雜多變、人員流動(dòng)性大、施工周期長等特點(diǎn)決定了其安全應(yīng)急管理的復(fù)雜性和困難性。根據(jù)國家能源局發(fā)布的《2019年12月事故通報(bào)及年度事故分析報(bào)告》，2019年，全國發(fā)生電力人身傷亡事故38起、死亡43人；其中，電力生產(chǎn)人身傷亡事故29起，死亡32人；電力建設(shè)人身傷亡事故9起，死亡11人。這些事故不僅帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和大量的人員傷亡，同時(shí)給國家和社會(huì)帶來慘痛的教訓(xùn)。因此，針對(duì)電力建設(shè)企業(yè)應(yīng)急能力存在的問題，開展科學(xué)合理的應(yīng)急能力建設(shè)評(píng)估具有建設(shè)性的意義。

國外對(duì)于應(yīng)急管理的研究起步較早于國內(nèi)，在20世紀(jì)80年代開始了相關(guān)課題研究。如Helm P分析了自然類和技術(shù)類的風(fēng)險(xiǎn)，通過不同狀態(tài)下的損益值來評(píng)定應(yīng)急的能力[1]。Micheal K.Lindell通過詳細(xì)分析應(yīng)急管理全過程各層次的相關(guān)各方，闡述了應(yīng)急管理分為災(zāi)害減緩、準(zhǔn)備、響應(yīng)、恢復(fù)四個(gè)階段，并對(duì)應(yīng)急管理的發(fā)展做出了展望[2]。國內(nèi)應(yīng)急能力評(píng)估相關(guān)研究課題正在起步階段，學(xué)者主要從應(yīng)急能力評(píng)估方法的選擇改進(jìn)和評(píng)估主體的評(píng)估指標(biāo)體系構(gòu)建這兩個(gè)方面進(jìn)行研究，普遍采用的方法有層次分析法、模糊綜合評(píng)價(jià)法、數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(analytic hierarchy process, AHP)評(píng)價(jià)法等。如唐川等運(yùn)用層次分析法和專家調(diào)查法(decision-making and trial evaluation laboratory，DEMATEL)合理地確定了各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，建立起城市災(zāi)害應(yīng)急能力評(píng)價(jià)模型[3]。而AHP方法中的指標(biāo)體系需有專家系統(tǒng)的支持，如指標(biāo)不合理即存在結(jié)果不正確的問題。模糊層次分析法是對(duì)AHP的改進(jìn)方法，即通過隸屬度或隸屬函數(shù)來描述模糊信息量，考慮各個(gè)因素與系統(tǒng)的關(guān)系，做出定量評(píng)價(jià)從而得出結(jié)論。

綜上所述，針對(duì)應(yīng)急能力評(píng)估中的問題，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量研究。下面以某電力建設(shè)企業(yè)應(yīng)急能力評(píng)估為研究對(duì)象，基于應(yīng)急管理相關(guān)理論基礎(chǔ)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研得到的企業(yè)應(yīng)急管理現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，提出AHP-DEMATEL確定綜合權(quán)重的方法，并引入傳統(tǒng)云模型對(duì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研得到的應(yīng)急能力評(píng)估數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)電力建設(shè)企業(yè)應(yīng)急能力開展了評(píng)估。

1 AHP-DEMATEL模型

1.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

電力建設(shè)企業(yè)突發(fā)事件應(yīng)急能力評(píng)價(jià)指標(biāo)包括預(yù)防與應(yīng)急準(zhǔn)備能力指標(biāo)、監(jiān)測(cè)與預(yù)警能力指標(biāo)、現(xiàn)場(chǎng)處置與救援能力指標(biāo)和事后恢復(fù)與重建能力4個(gè)準(zhǔn)則層指標(biāo)，然后根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取原則，對(duì)每個(gè)準(zhǔn)則層進(jìn)行細(xì)化，共選用了19個(gè)三級(jí)指標(biāo)，以此構(gòu)成了電力建設(shè)企業(yè)突發(fā)事件應(yīng)急能力評(píng)估指標(biāo)體系，如圖1所示。

圖1 電力建設(shè)企業(yè)應(yīng)急能力評(píng)估指標(biāo)體系

1.2 構(gòu)建云評(píng)價(jià)集

云模型是表示數(shù)量與定性概念之間的不確定性的模型，表達(dá)的特征由云的數(shù)字特征決定，其數(shù)字特征用期望(Ex)、熵(En)、超熵(He)表示，記為C (Ex，En，He)。通過數(shù)字特征融合隨機(jī)性和模糊性，以云圖的形式表達(dá)定型概念的特征。引入云模型的模糊綜合評(píng)價(jià)法既考慮了模糊性，又考慮了隨機(jī)性，并以云圖的形式展現(xiàn)，使評(píng)價(jià)結(jié)果更直觀。

依據(jù)云模型提出者李德毅教授的五層正態(tài)云的定義[4]，在論域[0，1]可劃分為五個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)，根據(jù)數(shù)字特征對(duì)于應(yīng)急能力評(píng)估體系可對(duì)應(yīng)為優(yōu)秀、良好、一般、合格、不合格，其對(duì)應(yīng)的云模型參數(shù)如表1所示。

表1 標(biāo)準(zhǔn)云模型數(shù)字特征

1.3 指標(biāo)綜合權(quán)重

層次分析法是預(yù)先假設(shè)決策目標(biāo)的各個(gè)影響因素之間相互獨(dú)立，未考慮影響因素之間的相互影響。決策實(shí)驗(yàn)室法考慮了各因素之間的相互影響，但未涉及各因素之間的權(quán)重。為了提高權(quán)重賦值的科學(xué)性、準(zhǔn)確性和客觀性，改善評(píng)價(jià)結(jié)果，既考慮影響因素相比較的重要程度，又考慮影響因素之間的相互影響，引進(jìn)了AHP-DEMATEL[5]。

(1) AHP通過九分位標(biāo)度法判斷矩陣影響因素之間的重要程度。同層指標(biāo)之間依據(jù)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，通過相對(duì)重要度的相互比較，得到判斷矩陣B1。假設(shè)判斷矩陣B1=(cij)n×n，通過對(duì)判斷矩陣B1按列進(jìn)行規(guī)范化處理得到正規(guī)化判斷矩陣：

通過正規(guī)化判斷矩陣按行相加得到和向量：

(2) DEMATEL中專家依據(jù)各因素的影響程度判定標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)各因素之間的影響程度進(jìn)行打分，以此來構(gòu)成直接影響矩陣N[6]。各影響因素之間的相互影響程度可分為無影響、影響弱、影響一般、影響強(qiáng)4個(gè)等級(jí)，依次用0，1，2，3表示。其直接影響矩陣N為：

通過對(duì)直接影響矩陣按列進(jìn)行規(guī)范化得到規(guī)范化直接影響矩陣B：

計(jì)算綜合影響矩陣T：

其中：I為單位矩陣，tij表示因素Ni對(duì)因素Nj的影響度。

計(jì)算各個(gè)影響因素之間的影響度和被影響度，其中影響度fi：

被影響程度gi：

影響程度di：

權(quán)重：

(3) AHP-DEMAEL確定綜合權(quán)重wi如下：

1.4 確定評(píng)價(jià)值

通過比較評(píng)價(jià)對(duì)象云與各個(gè)評(píng)價(jià)狀態(tài)云的相似度，依據(jù)最大相似度原則，得出評(píng)價(jià)對(duì)象云與評(píng)價(jià)狀態(tài)云中最大云相似度所對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)狀態(tài)等級(jí)為應(yīng)急能力評(píng)價(jià)的等級(jí)。

2 應(yīng)急能力評(píng)估

2.1 企業(yè)概況

某電力建設(shè)企業(yè)以水電工程施工為主，是集勘察、設(shè)計(jì)、咨詢、科研、投資與裝備制造為一體的綜合大型企業(yè)。公司具有水利水電工程施工總承包特級(jí)；市政公用、建筑工程施工總承包壹級(jí)；電力工程施工總承包三級(jí)，地基基礎(chǔ)工程、河湖整治工程專業(yè)承包一級(jí)；地質(zhì)災(zāi)害防治施工甲級(jí)、工程勘察專業(yè)類巖土工程(設(shè)計(jì))甲級(jí)、工程勘察專業(yè)類巖土工程(勘察)乙級(jí)、水利工程質(zhì)量檢測(cè)甲級(jí)(混凝土工程、巖土工程)、水利行業(yè)(水利樞紐、引調(diào)水、河道整治)專業(yè)設(shè)計(jì)甲級(jí)、咨詢乙級(jí)等資質(zhì)。

2.2 指標(biāo)權(quán)重計(jì)算過程

通過邀請(qǐng)從事電力建設(shè)企業(yè)安全事業(yè)部的安監(jiān)部、安全評(píng)價(jià)公司應(yīng)急能力評(píng)估專家、高校教師等14人，圍繞預(yù)防與應(yīng)急準(zhǔn)備、風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)與預(yù)警、應(yīng)急處置與救援、事后恢復(fù)與重建四個(gè)方面，開展了應(yīng)急能力評(píng)估工作。采用調(diào)查表的方式，對(duì)應(yīng)急能力評(píng)估指標(biāo)體系依據(jù)九分位標(biāo)度法進(jìn)行兩兩比較，構(gòu)造出各層指標(biāo)的判斷矩陣權(quán)重wi1。同時(shí)依據(jù)提出的影響程度判定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行相互比較，構(gòu)造出影響因素的相互影響矩陣權(quán)重wi2，計(jì)算參數(shù)如表2所示。從而可得AHP-DEMAEL綜合權(quán)重wi，如表3所示。

表2 DEMATEL計(jì)算參數(shù)

表3 基于AHP-DEMATEL確定的綜合權(quán)重

2.3 結(jié)果分析

(1) 三級(jí)評(píng)價(jià)云。利用逆向云發(fā)生器算法在MATLAB中進(jìn)行計(jì)算獲得每個(gè)三級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)云的數(shù)字特征，期望Ex、熵En和超熵He，計(jì)算結(jié)果如表4所示。

表4 三級(jí)指標(biāo)云的數(shù)字特征

利用正向云發(fā)生器算法在MATLAB進(jìn)行運(yùn)算，將云的數(shù)字特征還原成1 000個(gè)云滴，可以直觀的顯示三級(jí)指標(biāo)云滴的分布情況。通過對(duì)三級(jí)指標(biāo)云圖的直接觀察，可直觀的判斷三級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)云的云滴大多分布在[0.8-1]的區(qū)域內(nèi)，初步評(píng)判電力建設(shè)企業(yè)三級(jí)指標(biāo)應(yīng)急能力評(píng)級(jí)等級(jí)為優(yōu)秀。其中應(yīng)急規(guī)劃與實(shí)施、監(jiān)測(cè)預(yù)警能力、事件監(jiān)測(cè)、預(yù)警管理云圖云滴分散程度大，表明不同專家對(duì)這些評(píng)估指標(biāo)的評(píng)估打分差異性大，則方差較大，生成的云圖較為分散。其余三級(jí)指標(biāo)云圖云滴分布相對(duì)較為集中，表明專家對(duì)這些評(píng)估指標(biāo)的評(píng)估打分差異性不大，分?jǐn)?shù)方差較小，生成的云圖較為集中。應(yīng)急規(guī)劃與實(shí)施、應(yīng)急預(yù)案管理、應(yīng)急培訓(xùn)與演練、應(yīng)急保障能力、預(yù)警管理指標(biāo)評(píng)估結(jié)果相對(duì)較低，表明該電力建設(shè)企業(yè)在這些方面還可以加強(qiáng)。

(2) 一級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)云。一級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)云的云滴大多分布在[0.8-1]的區(qū)域內(nèi)，分布相對(duì)較為集中，可以直觀判斷初步評(píng)判應(yīng)急能力評(píng)級(jí)等級(jí)為優(yōu)秀。為提高應(yīng)急能力評(píng)估的精確度，此處利用公式(13)計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)云與標(biāo)準(zhǔn)云的相似度CS(ij)，如表5所示。可以看出一級(jí)指標(biāo)云與優(yōu)秀等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)云相似度最高為0.990 021，表明其應(yīng)急能力評(píng)估等級(jí)為優(yōu)秀，與直觀判斷結(jié)果一致。該電力建設(shè)企業(yè)應(yīng)急能力建設(shè)屬于比較滿足階段，意味著應(yīng)急管理建設(shè)現(xiàn)狀能基本滿足應(yīng)對(duì)處置現(xiàn)階段的各類突發(fā)事件。

表5 一級(jí)指標(biāo)云相似度

3 結(jié)論

(1) 利用AHP-DEMATEL確定權(quán)重的方法，科學(xué)合理地確定了應(yīng)急能力評(píng)估指標(biāo)綜合權(quán)重。

(2) 通過AHP-DEMATEL云模型可以判斷出該電力建設(shè)企業(yè)在應(yīng)急規(guī)劃與實(shí)施、應(yīng)急預(yù)案管理、應(yīng)急培訓(xùn)與演練、應(yīng)急保障能力、預(yù)警管理指標(biāo)評(píng)估結(jié)果相對(duì)較低，尚需進(jìn)一步加強(qiáng)。

(3) 采用AHP-DEMATEL云模型得出的一級(jí)指標(biāo)云結(jié)果與優(yōu)秀等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)云相似度為0.990 021，表明該電力建設(shè)企業(yè)應(yīng)急管理建設(shè)現(xiàn)狀能基本滿足應(yīng)對(duì)處置現(xiàn)階段的各類突發(fā)事件，同時(shí)表明該模型可以科學(xué)有效進(jìn)行應(yīng)急能力評(píng)估。