基于IAHP-EWM-FCE的礦山救護隊應急救援能力評價*

寇 杰,姚有利,潘思宇,張孟浩

(大同大學 煤炭工程學院,山西 大同 037003)

0 引言

煤礦作業(yè)環(huán)境復雜性和事故災害突發(fā)性給煤礦應急管理帶來困難和挑戰(zhàn),加強煤礦企業(yè)應對突發(fā)事件應急能力建設,能夠降低事故發(fā)生概率,有效控制事故后果,最大限度減輕事故危害程度,減少財產損失和人員傷亡[1]。礦山應急救援工作是煤礦應急能力建設的重要組成部分,一旦發(fā)生生產安全問題,礦山應急救援工作將成為煤礦工人生命安全的最后一道保障[2]。因此,為了應對煤礦突發(fā)事故所帶來的煤礦工人傷亡及財產損失問題,構建科學合理的礦山救護隊應急救援能力評價模型,加強礦山救護隊應急救援能力評價研究,為提高煤礦應急救援能力提供依據。

針對礦山救護隊應急救援能力評價的研究,主要集中在評價指標體系建立、評價標準、評價方法及應急救援隊伍等級劃分、綜合能力等方面[3-8],但是對構建有效且實用的應急救援能力評價模型卻很少。因此,采用模糊綜合評價法構建礦山救護隊應急救援能力評價模型,對構造的評價指標體系進行綜合評價,得到礦山救護隊應急救援能力的評價等級,以期為煤礦企業(yè)應急能力建設和應急管理提供科學依據。

1 評價方法及原理

1.1 改進層次分析法

層次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)是一種將與評價和決策有關的因素分解成目標、準則、方案等層次,由此進行定性與定量分析相結合的多屬性決策方法[9]。在構造判斷矩陣時,運用1～9標度法對評價因素進行兩兩重要性程度比較,導致判斷標準不準確且界限模糊;兩兩重要性程度判斷時,采用專家打分法主觀性較強;在進行一致性檢驗時,多次出現不一致情況。因此,為了避免上述情況,采用改進層次分析法(IAHP)確定評價指標主觀權重,用三標度法代替了九標度法進行重要性判斷,對計算結果無需進行一致性檢驗,降低了主觀因素的影響。第1步,構建評價指標體系。第2步,構建比較矩陣A

(1)

(2)

式中,Aij為第i因素與第j因素相比的重要性程度,有Aii=1或Ajj=1。

第3步,計算A重要性排序指數ri

(3)

式(3)中,ri為矩陣A第i行元素之和。取rmax=max{ri},rmin=min{ri},dm=rmax/rmin。

第4步,構造判斷矩陣B

(4)

第5步,計算最優(yōu)傳遞矩陣C

(5)

第6步,計算各評價指標權重向量

(6)

1.2 熵權法

熵權法(EWM)是一種客觀賦權方法。主要根據評價指標的數值變異程度,利用信息熵計算出其對應的熵權值,將權重修正后得到的指標權重更為客觀。采用熵權法計算評價指標的客觀權重。待評價項目有m個,評價指標有n個,形成相應項目和評價指標的原始數據矩陣為

(7)

式中,rij為第i個指標下第j個項目的評價值。

第1步,計算第i個指標下第j個項目指標比重Pij

(8)

第2步,計算第i個指標的熵值ej

(9)

第3步,計算第i個指標的熵權ui

(10)

1.3 IAHP-熵權法組合權重計算

礦山救護隊應急救援能力評價指標的最終綜合權重Pj

(11)

式中,Wj為采用改進層次分析法得到各指標的主觀權重;Qj為采用熵權法得到各指標的客觀權重。

1.4 模糊綜合評價法

模糊綜合評價方法是一種基于模糊數學的綜合評價方法。主要根據模糊數學的隸屬度理論對評價對象進行影響因素分析和綜合評價,具有模型構建清晰、評價結果明確的特點,能夠解決評價對象影響因素復雜、評價指標難以量化等問題,尤其是多層次、多因素的復雜性問題。采用模糊綜合評判方法對礦山救護隊應急救援能力進行綜合評判。

第1步,建立評價因素集U。對于多層次指標評價對象,一級評價指標因素集U={u1,u2,…,un};二級評價指標因素集Ui={u1,u2,…,uni}。

第2步,確定礦山救護隊應急救援能力的評價等級分類,建立評語集V:V={v1,v2,…,vm},m為評語集個數。

第3步,采用改進層次分析法(IAHP)確定礦山救護隊應急救援能力的評價指標權重W。因素集Ui的權重集Wi={w1,w2,…,wni},因素集U的權重集W={w1,w2,…,wn},且∑wi=1。

第4步為單因素評判,即對二級評價指標因素集Ui的ni個因素進行單因素評判,得到單因素評判矩陣

(12)

因素集Ui的權重集Wi={w1,w2,…,wni},則對單因素的綜合評判為Bi,即

Bi=Wi°Ri;i=1,2,…,n

(13)

式中,°為模糊合成算子。

第5步,多因素模糊綜合評判。對于一級評價指標因素集U={u1,u2,…,un}做綜合評判,因素集U的權重集W={w1,w2,…,wn}綜合所有單因素評判結果Bi組成總評判矩陣R,可得綜合評判B。

R=(B1B2…Bn)T

(14)

B=W°R

(15)

第6步,礦山救護隊應急救援能力的具體量化。將評語集的5個評語進行等級劃分及賦值,得到賦值矩陣L,將目標層的綜合評判矩陣B與其賦值矩陣相乘得到最終量化評價值T[10],即

T=B·L

(16)

為量化評價結果的等級,劃分5個評語的等級評價分數,具體見表1。進行賦值得l1=100,l2=80,l3=60,l4=40,l5=20。

表1 礦山救護隊應急救援能力等級劃分區(qū)間Table 1 Capability level division interval of mine emergency rescue team

2 礦山救護隊應急救援能力評價指標體系構建

2.1 礦山救護隊應急救援能力影響因子確定

礦山救護隊應急救援能力影響因素的分析,基于《十四五應急救援力量建設規(guī)劃》《礦山救護規(guī)程》《礦山救護隊標準化考核規(guī)范》以及《礦山救援培訓大綱及考核規(guī)范》等相應政策法規(guī),從前人的文獻研究、相關法律標準及煤礦事故應急救援案例3個方面分析,獲取礦山應急救援隊伍應急救援能力評價的影響因子。

李樹芳等[11]根據礦山救援隊伍現狀、應急處置能力及評價體系發(fā)展的現狀研究,構建礦山救援隊伍應急處置能力模型,獲取礦山救援隊伍應急處置能力體系的指標:制度供給、應急預案、人員素質、救援設備、救援現場;鄭元錕等[12]從日常管理能力、響應部署能力、救援處置能力、善后恢復能力4個方面出發(fā),編制了《福建省水上搜救社會應急救援隊伍分級測評指標體系》;楊三軍等[13]運用云模型法對礦山應急救援隊伍能力進行評價,篩選了保障系統(tǒng)、制度基礎、綜合體質、組織建設、專業(yè)救援等指標。基于此,篩選出礦山應急救援隊伍能力評價的指標,有隊伍應急體能素質、規(guī)章制度建設、現場救援、組織能力、設備保障、人員培訓與演練共6個指標。

依據《礦山救護規(guī)程》《礦山救護隊標準化考核規(guī)范》和《礦山救援培訓大綱及考核規(guī)范》等相關標準,篩選出相應指標,有工作規(guī)范管理、任務管理、技術裝備管理、應急預案編制及管理、危險源辨識、礦山事故搶險與救災技術、礦山救援信息化技術、自我防護技術、礦山救護設備和儀器使用、運輸車輛、滅火器材、排水設備、訓練設備、檢測設備、信息處理設備、個體防護裝備、接警響應速度、救援知識掌握共18個指標;結合煤礦企業(yè)生產安全事故的應急救援案例分析,篩選出醫(yī)療急救、急救器材、礦山救護一般技術操作、模擬訓練共4個指標。

綜上所述,共篩選28個礦山應急救援隊伍應急救援能力評價指標。當然,不乏有重復性的指標,通過問卷調查、專家咨詢等方式剔除重復性指標,最終確定反映礦山應急救援隊伍應急救援能力評價的24個指標,見表2。

表2 礦山救護隊應急救援能力評價指標Table 2 Capability evaluation indexes of mine emergency rescue team

表3 因子載荷矩陣Table 3 Factor load matrix

2.2 問卷數據分析

2.2.1 因子分析

為了獲取礦山救護隊應急救援能力指標的評價維度,需要對其評價指標進行因子分析。首先,要設計相應的調查問卷表。問卷設計采用五分Likert量表,其中1～5分用于表示滿意度。分數越小,滿意度越高。問卷內容包括礦山救護隊基本情況和救護隊應急救援能力指標因子分析,基本情況包含隊伍人數、成立時間、主要任務、職責范圍等。為了保證調查對象的廣泛性和調查數據的科學性,發(fā)放問卷的對象包含礦山應急救援隊伍的管理人員、煤礦企業(yè)從安全應急方面工作的人員、應急管理局的工作人員以及高校從事煤礦應急管理研究工作的教授或學者等等。共發(fā)放問卷200份,回收180份,剔除無效問卷,有效問卷共165份,有效率為91.7%。

其次,對回收的礦山救護隊應急救援能力評價指標調查問卷表進行數據整理分析,對評價因子歸類分析,提取出公因子,采用SPSS 25.0分析軟件對礦山應急救援隊伍應急救援能力的24個指標進行探索性因子分析。因子分析前需對問卷數據進行KMO和Bartlett球形檢驗,只有KMO值大于0.8才可以進行因子分析。結果表明,問卷數據的KMO值為0.937,Bartlett球形檢驗統(tǒng)計值的顯著性概率為0.000,表明相關系數與單位矩陣存在顯著性差異,適合進行因子分析。

采用主成分分析法提取公因子,采用最大方差法進行正交旋轉,提取特征值大于1的因子作為公因子。結果表明,前4個主成分因子的特征值均大于1,因子的累計方差貢獻率分別為46.782%、58.692%、69.754%、75.632%。旋轉后的因子載荷系數絕對值大于0.6,說明該項目與所對應因子的相關性較高,從而驗證了評價體系的正確性。

2.2.2 信效度分析

為了保證礦山救護隊應急救援能力評價指標的合理性和可靠性,還需要對問卷進行信度和效度的檢驗分析。信度分析結果顯示,問卷總體Cronbach’sα系數值為0.921,信度較好。有效性分析分為結構有效性和內容有效性。根據因子分析結果,可以看出,調整后的4個因子的累積變異為75.632%,表明研究內容具有較高的結構有效性。在內容有效性方面,評價指標的構建過程完整合理,評價指標設置具有一定的代表性。

2.3 礦山救護隊應急救援能力評價指標體系確立

根據上文對礦山救護隊應急救援能力評價指標的篩選及確定,采用因子分析法確定礦山救護隊應急救援能力的評價維度,運用主成分分析法提出4個公因子。通過信效度分析,說明提取出的4個公因子能夠很好地概括確定下的所有評價指標。公因子1,也就是一級評價指標,即隊伍管理與組織建設(B1),包括工作規(guī)范管理(C1)、應急預案編制及管理(C2)、任務管理(C3)、技術裝備管理(C4)、規(guī)章制度建設(C5)及人員培訓與演練(C6)6個二級評價指標。同理,公因子2,即應急救援設備(B2),包含運輸車輛(C7)、滅火器材(C8)、排水設備(C9)、訓練設備(C10)、檢測設備(C11)、信息處理設備(C12)、急救器材(C13)、個體防護裝備(C14)8個二級評價指標;公因子3,即應急救援技術(B3),包含礦山事故搶險與救災技術(C15)、自我防護技術(C16)、醫(yī)療急救(C17)、礦山救援信息化技術(C18)、礦山救護一般技術操作(C19)、礦山救護裝備與儀器使用(C20)6個二級指標;公因子4,即應急救援業(yè)務(B4),包括接警響應速度(C21)、危險源辨識(C22)、救援知識掌握(C23)、隊伍應急體能素質(C24)4個二級評價指標。

基于上文分析,礦山救護隊應急救援能力評價指標體系包括隊伍管理與組織建設、應急救援設備、應急救援技術、應急救援業(yè)務4個方面。模型從這4個方面選取24個指標,構建三層次的礦山救護隊應急救援能力評價層次結構模型,如圖1所示。

圖1 礦山救護隊應急救援能力評價層次結構模型Fig.1 Hierarchical structure model of capability evaluation for mine emergency rescue team

3 應用分析

以國家礦山應急救援大同隊為例,該隊伍依托于山西晉能控股煤業(yè)集團建設成立,下設9支直屬中隊、3支區(qū)域救護隊,配備礦山救援、地震救援、森林滅火、地面排澇等多套搶險救援裝備,主要負責山西、陜西、內蒙古中西部地區(qū)礦山事故救援和地震、洪澇等自然災害救援任務。因此,對國家礦山應急救援大同隊隊伍能力進行綜合評價,確定礦山應急救援隊伍能力的評價等級,采取相應措施提升礦山應急救援隊伍能力,從而加強礦山應急能力建設。

3.1 評價指標權重的確定

根據上文描述的IAHP法主觀賦權和熵權法客觀賦權,邀請從事礦山應急救援工作人員、煤礦安監(jiān)局工作人員、高校從事煤礦安全及應急管理研究人員和煤礦企業(yè)安全管理人員等多名專家對評價指標重要性進行打分判斷,專家結合自身的專業(yè)知識和工作經驗作為打分的關鍵依據,結合式(1)～(11),得出所有指標的權重見表4,權重分布如圖2所示。

圖2 指標權重分布Fig.2 Index weight distribution

表4 礦山救護隊應急救援能力影響因素權重結果Table 4 Weight results of capacity influential factors of mine emergency rescue team

3.2 模糊綜合評價

3.2.1 建立因素集

由圖1可知,一級評價指標因素集U={B1,B2,B3,B4},二級評價指標因素集U1={C1,C2,C3,C4,C5,C6}、U2={C7,C8,C9,C10,C11,C12,C13,C14}、U3={C15,C16,C17,C18,C19,U20}、U4={C21,C22,C23,C24}。

3.2.2 建立評語集

將礦山救援隊應急救援能力評價結果分為5個等級,用評語集V={v1,v2,v3,v4,v5}={優(yōu)秀,良好,合格,較差,差}。其中,v1表示此礦山救護隊應急救援能力強,能夠掌握急救知識并熟練運用應急救援工作,表現優(yōu)秀。v2表示此礦山救護隊應急救援能力較強,能夠理解急救知識并應用于應急救援工作,表現良好。v3表示此礦山救護隊應急救援能力一般,能夠將急救知識應用于實際應急救援工作,表現合格。v4表示此礦山救護隊應急救援能力較差,對急救知識掌握不夠并勉強能夠運用于應急救援工作,表現較差。v5表示此礦山救護隊應急救援能力差,沒有掌握急救知識且不能運用于應急救援工作,表現差。

3.2.3 單因素評判

為了驗證所構建的評價模型是否可行,評價指標采用專家打分法獲取不同評價等級隸屬度。計算從事礦山應急救援工作人員、煤礦安監(jiān)局工作人員、高校從事煤礦安全及應急管理研究人員和煤礦企業(yè)安全管理人員等多位專家意見的量化平均值,各二級評價指標模糊綜合評價結果見表5。

表5 二級評價指標模糊綜合評價結果Table 5 Fuzzy comprehensive evaluation results of secondary evaluation index

3.2.4 多因素模糊綜合評判

將二級評價指標評判結果整理得一級評判矩陣,一級評級指標模糊綜合評價結果見表6。

表6 一級評價指標模糊綜合評價結果Table 6 Fuzzy comprehensive evaluation results of first evaluation index

3.2.5 礦山應急救援隊伍能力量化評價值

根據上文,得出評語集5個評語的賦值矩陣L,再依據上文計算出目標層的模糊綜合評判矩陣B=[0.476,0.310,0.189,0.024,0.000],帶入公式(16)得到最終量化評價值T。

T=B·L=84.7

3.2.6 評價結果分析

由模糊綜合評判的計算結果可知,礦山應急救援隊伍的能力評價值為84.7,對應等級劃分區(qū)間可得該隊伍處于優(yōu)秀等級。

從影響礦山救護隊應急救援能力的因素來看,綜合權重相比為B1>B2>B3>B4,即隊伍管理與組織建設>應急救援設備>應急救援技術>應急救援業(yè)務。其中,隊伍管理與組織建設權重為0.398,對該隊伍的應急救援能力建設貢獻巨大,應繼續(xù)維持其隊伍的組織建設與管理。同理,應急救援技術和應急救援業(yè)務的權重分別為0.233和0.112,說明該礦山救護隊對應急救援知識掌握不夠熟練、救援技術不能熟練應用和礦井預防性安全檢查等業(yè)務做的不到位等等。該礦山救護隊應加強應急救援理論知識培訓,增加日常應急救援技術熟練應用的項目演練,與煤礦企業(yè)合作共同加強礦井隱患排查與治理工作。

綜上所述,所構建的礦山救護隊應急救援能力評價指標體系與實際礦山救護隊情況基本相符,更能夠準確、客觀地顯示出礦山救護隊應急救援能力水平,說明評價結果真實有效。

4 結論

(1)基于有關礦山救護隊應急救援能力的文獻研究以及相關法律標準,經過問卷調查和因子分析等方法,構建了礦山救護隊應急救援能力評價指標體系,認為礦山救護隊應急救援能力受隊伍管理與組織建設、應急救援設備、應急救援技術、應急救援業(yè)務4個一級指標和24個二級指標影響。

(2)采用IAHP法和熵權法確定評價指標權重,即三標度法改進的層次分析法和熵權法確定評價指標的組合權重,既避免了人為主觀因素的影響,又避免了樣本差異大造成的客觀權重偏差,使最終的綜合權重更加客觀合理。

(3)采用模糊綜合評價法對礦山救護隊應急救援能力進行綜合評價,證實分析了國家礦山應急救援大同隊,其結果與各項實際情況相符合,證明了評價模型的有效性和準確性。