基于BP-DEMATEL-SW的河北省應(yīng)急管理關(guān)鍵影響因素研究

王景春， 武 瓊, 陳佩寒

(1.石家莊鐵道大學(xué) 土木工程學(xué)院，河北 石家莊 050043；2.石家莊鐵道大學(xué) 四方學(xué)院，河北 石家莊 050016)

河北省地處京畿，與京津地域相鄰、經(jīng)濟(jì)相融，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)取得一系列成果的同時(shí)危險(xiǎn)與隱患日益突出，一些突發(fā)事件時(shí)有發(fā)生。目前河北省的應(yīng)急管理工作取得了一定的成果，但仍面臨著隱患增多、風(fēng)險(xiǎn)凸顯、矛盾突出等諸多挑戰(zhàn)。且隨著地區(qū)間更加密切的協(xié)同與互動(dòng)，導(dǎo)致突發(fā)事件呈現(xiàn)出群發(fā)性、整體聯(lián)動(dòng)性和綜合性的新特征，使政府的應(yīng)急管理工作面臨更高的要求和挑戰(zhàn)。在應(yīng)急管理過(guò)程中會(huì)受到多種因素的影響，而其中關(guān)鍵因素對(duì)應(yīng)急管理工作來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，在緊急情況下，如果決策者能快速識(shí)別影響應(yīng)急管理的關(guān)鍵因素，有針對(duì)性采取應(yīng)對(duì)措施，就可以盡可能地減少傷亡，降低損失。本文以河北省為例，分析影響河北省應(yīng)急管理的關(guān)鍵因素，對(duì)于提升河北省應(yīng)急管理能力具有重要意義。

目前，眾多學(xué)者已對(duì)應(yīng)急管理展開了研究，王景春等[1]剖析了京津冀應(yīng)急救援機(jī)制，提出了企業(yè)自救、政府施救和京津冀聯(lián)合援救“三道屏障”，構(gòu)建了“三層次”京津冀安全生產(chǎn)應(yīng)急管理體系。王薇等[2]采用WSR方法構(gòu)建了政府應(yīng)急管理能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)政府應(yīng)急管理能力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。扈衷權(quán)等[3]基于期權(quán)采購(gòu)建立了政企聯(lián)合儲(chǔ)備應(yīng)急物資模型，解決了政府單獨(dú)儲(chǔ)備模式面臨的困境。郭路生等[4]對(duì)應(yīng)急信息資源進(jìn)行了總體規(guī)劃，基于頂層設(shè)計(jì)企業(yè)架構(gòu)理論構(gòu)建了應(yīng)急信息資源目錄體系，實(shí)現(xiàn)了對(duì)應(yīng)急信息資源的有效整合。平健[5]基于Netlogo平臺(tái)建立了政府應(yīng)急組織合作關(guān)系模型，對(duì)應(yīng)急管理組織的微觀合作關(guān)系進(jìn)行了仿真，以期提高應(yīng)急組織的協(xié)同應(yīng)對(duì)能力。王喜芳等[6]對(duì)應(yīng)急管理的預(yù)防與預(yù)警展開研究，提出新型應(yīng)急預(yù)案體系是以風(fēng)險(xiǎn)防控預(yù)警為首要導(dǎo)向，與傳統(tǒng)體系以應(yīng)急處置為導(dǎo)向有本質(zhì)區(qū)別。Nagarajan等[7]提出了一種基于單步、非合作、范式博弈模型的多突發(fā)事件應(yīng)急管理系統(tǒng)，并基于納什均衡建立了優(yōu)化方法，可作為決策支持工具以及學(xué)習(xí)和應(yīng)急培訓(xùn)的模擬器。Raffaele Giordano等[8]基于問(wèn)題構(gòu)造和社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析的集成方法，研究了應(yīng)急機(jī)構(gòu)間有效協(xié)調(diào)的問(wèn)題，指出有效的合作要從信息管理向交互管理轉(zhuǎn)變。Jackson等[9]對(duì)應(yīng)急響應(yīng)能力進(jìn)行了研究，建立了應(yīng)急響應(yīng)能力指標(biāo)體系，利用可靠性對(duì)應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)展開研究。此外，眾多學(xué)者對(duì)應(yīng)急協(xié)作中的信息共享問(wèn)題[10]、政府應(yīng)急管理協(xié)同機(jī)制[11]、府際合作應(yīng)急聯(lián)動(dòng)機(jī)制[12]等問(wèn)題也展開了研究。綜上，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)應(yīng)急預(yù)案體系、應(yīng)急管理機(jī)制、應(yīng)急管理責(zé)任歸屬、應(yīng)急協(xié)調(diào)、應(yīng)急信息等內(nèi)容進(jìn)行了大量的研究，但是針對(duì)影響應(yīng)急管理系統(tǒng)的關(guān)鍵因素還尚未展開深入研究。

決策試驗(yàn)與評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)室法(Decision Making Trial and Evaluation Laboratory,DEMATEL)已被用于企業(yè)創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)、綠色產(chǎn)品評(píng)價(jià)等[13-14]多個(gè)領(lǐng)域，但在應(yīng)急管理領(lǐng)域中還未得到應(yīng)用。本文運(yùn)用DEMATEL法對(duì)指標(biāo)間的相互影響關(guān)系進(jìn)行定量研究，通過(guò)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)傳統(tǒng)DEMATEL進(jìn)行改進(jìn)，同時(shí)結(jié)合擺幅置權(quán)法(Swing Weighting,SW)對(duì)指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)，計(jì)算指標(biāo)綜合重要度，識(shí)別應(yīng)急管理關(guān)鍵影響因素，以期為應(yīng)急管理能力的提升提供參考。

一、河北省應(yīng)急管理關(guān)鍵影響因素分析模型的構(gòu)建

(一)DEMATEL基本理論

DEMATEL是基于圖論和矩陣工具構(gòu)建的分析結(jié)構(gòu)模型，是通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷的形式向?qū)＜也杉?jīng)驗(yàn)，通過(guò)專家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)來(lái)分析復(fù)雜系統(tǒng)各因素間的因果關(guān)系并辨析關(guān)鍵要素的方法。DEMATEL以圖論理論為基礎(chǔ)，以構(gòu)造圖的矩陣演算為中心，對(duì)影響因素間的邏輯關(guān)系進(jìn)行分析并列出直接影響矩陣，通過(guò)中心度和原因度兩個(gè)核心指標(biāo)的計(jì)算，不僅能夠?qū)ο到y(tǒng)因素的相對(duì)重要性進(jìn)行排序，而且也能揭示出系統(tǒng)因素之間的因果關(guān)系，為降低問(wèn)題的復(fù)雜性、抓住事物的主要矛盾以及表達(dá)內(nèi)在的因果關(guān)系提供了一種新的思路[15]。

中心度表示指標(biāo)的重要性程度，中心度越大表明該指標(biāo)在指標(biāo)體系中的重要程度越大，起的作用越大，原因度表示指標(biāo)與其他指標(biāo)間的關(guān)系，當(dāng)原因度大于零時(shí)表示該指標(biāo)對(duì)其他指標(biāo)影響較大，當(dāng)原因度小于零時(shí)表明該指標(biāo)受其他指標(biāo)的影響大[16]。

(二)改進(jìn)DEMATEL方法

由于傳統(tǒng)的DEMATEL算法需要專家對(duì)每個(gè)影響因素間的相互影響關(guān)系進(jìn)行打分，這種直接關(guān)聯(lián)矩陣的獲得主觀性過(guò)強(qiáng)，此外，在用中心度和原因度確定關(guān)鍵因素時(shí)存在一定的局限性，使得關(guān)鍵因素的確定存在一定的偏差，為了降低誤差和避免傳統(tǒng)DEMATEL受主觀因素影響較大的缺點(diǎn)，構(gòu)建了BP-DEMATEL-SW方法。

BP-DEMATEL-SW方法是通過(guò)將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[17]引入到傳統(tǒng)DEMATEL中，利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自學(xué)習(xí)功能，通過(guò)目標(biāo)輸出值和輸入值求取權(quán)值矩陣，并用其衡量各個(gè)指標(biāo)對(duì)目標(biāo)輸出的影響程度，從而得到關(guān)聯(lián)矩陣，因此，只需要評(píng)估各個(gè)影響因素對(duì)于整體的影響，而無(wú)需主觀判斷各個(gè)影響因素之間的關(guān)系。將SW[18]引入到DEMATEL中，利用SW對(duì)原因度和中心度賦權(quán)，可使選擇定量化，并可將所有的關(guān)鍵因素排序，使關(guān)鍵因素的確定更加科學(xué)合理。BP-DEMATEL-SW方法提升了傳統(tǒng)DEMATEL方法與擬解決復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題之間的契合程度，提高了計(jì)算精度使結(jié)果更加科學(xué)，具體模型結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

(三)BP-DEMATEL-SW法的具體流程

(3)計(jì)算整體權(quán)值矩陣ω。

(1)

(4)計(jì)算各影響因素的直接關(guān)聯(lián)矩陣B。

(2)

(5)歸一化直接關(guān)聯(lián)矩陣。

(3)

(6)計(jì)算綜合影響矩陣T。

T=X(I-X)-1

(4)

式中，I為單位矩陣，(I-X)-1為I-X的逆矩陣。

(7)計(jì)算影響度f(wàn)i、被影響度ei。

(5)

(6)

式中，影響度f(wàn)i是矩陣T的各行之和，表示因素i對(duì)其他因素的綜合影響值，被影響度ei是矩陣T的各列之和，表示其他因素對(duì)因素i的綜合影響值。

(8)計(jì)算中心度Mi、原因度Ri。

Mi=fi+ei，(i=1，2，…，n)

(7)

Ri=fi-ei，(i=1，2，…，n)

(8)

式中，中心度是指標(biāo)i的重要性程度，中心度越大表明第i個(gè)指標(biāo)在該指標(biāo)體系中的重要程度越大，起的作用也越大，原因度是指標(biāo)i與其他指標(biāo)的關(guān)系，當(dāng)原因度大于零時(shí)表示第i個(gè)指標(biāo)對(duì)其他指標(biāo)影響較大，指標(biāo)i為原因因素，當(dāng)原因度小于零時(shí)表明該指標(biāo)受其他指標(biāo)的影響大，指標(biāo)i為結(jié)果因素[16]。

(9)基于SW的中心度和原因度賦權(quán)。找出中心度和原因度的最大值和最小值，中心度的最大值和最小值分別記為xz1=maxMi，xzs=minMi，i=1，2，…，n；原因度的最大值和最小值分別記為xy1=maxRi，xys=minRi，i=1，2，…，n，從而得到兩種虛擬方案：最優(yōu)方案(xz1，xy1)和最差方案(xzs，xys) 。從最差方案的兩個(gè)指標(biāo)中挑選一個(gè)最想要改進(jìn)的，并將其優(yōu)化為最優(yōu)方案中的相應(yīng)指標(biāo)，并將這一價(jià)值偏好賦予100的初步權(quán)重，然后對(duì)最差方案中的另一指標(biāo)也做類似的優(yōu)化，并將其賦予(0，100)的權(quán)重值[19]。最后將權(quán)重進(jìn)行歸一化處理，即可給中心度和原因度賦予最終的權(quán)重Ez和Ey。

(10)計(jì)算綜合重要度ρi。

ρi=EzMi+EyRi， (i=1，2，…，n)

(9)

式中，Ez和Ey分別為各影響因素的中心度Mi和原因度Ri的擺幅置權(quán)權(quán)重。

(11)確定應(yīng)急管理關(guān)鍵影響因素。找出綜合重要度值大于零的所有影響因素，并按照數(shù)值大小進(jìn)行排序，根據(jù)二八定律，20%的因素起著關(guān)鍵的影響作用，將綜合影響度排名前20%的因素確定為關(guān)鍵因素。

二、河北省應(yīng)急管理關(guān)鍵影響因素分析

(一)指標(biāo)體系的建立

應(yīng)急管理指標(biāo)體系是描述和確定應(yīng)急管理具體內(nèi)容和重點(diǎn)方向的可度量參數(shù)的集合。為全面識(shí)別應(yīng)急管理影響因素，針對(duì)河北省應(yīng)急管理存在的問(wèn)題，結(jié)合以往學(xué)者對(duì)應(yīng)急管理影響因素的有關(guān)研究[20-21]，建立了由21個(gè)影響因素指標(biāo)和3個(gè)輸出指標(biāo)構(gòu)成的河北省應(yīng)急管理影響因素指標(biāo)體系，詳見(jiàn)表1。

表1 河北省應(yīng)急管理影響因素指標(biāo)體系

(二)分析過(guò)程

圖2 誤差曲線圖

本文取多次訓(xùn)練的最高精度作為最優(yōu)解，得到權(quán)值矩陣后求出各影響因素的整體權(quán)值向量為ω=[1.548 0.964 1.252 1.035 1.437 0.851 1.726 1.368 1.045 0.994 1.098 1.238 1.270 1.061 1.015 0.835 1.011 1.207 0.963 1.103 1.204 ]，按式(2)到式(9)依次求解，求出河北省應(yīng)急管理各影響因素的中心度Mi、原因度Ri以及綜合重要度ρ，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 應(yīng)急管理影響因素中心度、原因度和綜合重要度

依據(jù)表2的計(jì)算結(jié)果，繪制河北省各影響指標(biāo)的因果關(guān)系圖和綜合重要度圖，如圖3和圖4所示。

參考表2的計(jì)算結(jié)果，將河北省各影響因素按綜合重要度排序，得出河北省應(yīng)急管理的關(guān)鍵影響因素，結(jié)果見(jiàn)表3。

圖3 河北省應(yīng)急管理影響因素因果關(guān)系圖

圖4 河北省應(yīng)急管理影響因素綜合重要度

表3 河北省應(yīng)急管理的關(guān)鍵影響因素

(三)研究結(jié)果分析

將中心度排序后發(fā)現(xiàn)影響河北省應(yīng)急管理的主要因素為：協(xié)同與聯(lián)動(dòng)效率、醫(yī)療物資準(zhǔn)備情況、人員疏散情況、決策與指揮準(zhǔn)確率、預(yù)警和監(jiān)控設(shè)備、應(yīng)急資金投入。此外，由圖3可以看出，在21個(gè)二級(jí)指標(biāo)中，原因類影響因素有14個(gè)，其余7個(gè)為結(jié)果類因素。原因類因素相對(duì)穩(wěn)定，其要素狀態(tài)較難改善，而結(jié)果類因素反映了原因因素綜合作用的結(jié)果，其要素狀態(tài)隨著原因因素狀態(tài)的改善及結(jié)構(gòu)的調(diào)整而發(fā)展變化。

從表3可以看出，河北省應(yīng)急管理關(guān)鍵因素按重要度排序依次為：醫(yī)療衛(wèi)生與搶險(xiǎn)救助能力、應(yīng)急資金投入、預(yù)警和監(jiān)控設(shè)備、社會(huì)動(dòng)員率。對(duì)于發(fā)展相對(duì)落后的地區(qū)，醫(yī)療與搶險(xiǎn)能力的不足，預(yù)警和監(jiān)控設(shè)備維修與更新不及時(shí)，人員安全和應(yīng)急意識(shí)不足，歸根到底是資金投入不夠，應(yīng)該加大對(duì)應(yīng)急管理的資金投入，使人人懂安全，人人有應(yīng)急觀念。需要注意的是社會(huì)動(dòng)員率對(duì)應(yīng)急管理產(chǎn)生的影響，突發(fā)事件發(fā)生后，動(dòng)員社會(huì)各界迅速參與到應(yīng)急救援過(guò)程中，能提高應(yīng)急管理效率，降低損失。除了前20%的關(guān)鍵因素需要重點(diǎn)關(guān)注外，我們應(yīng)該意識(shí)到還有幾個(gè)綜合重要度較高的因素，如協(xié)調(diào)與溝通能力、專家儲(chǔ)備、搶險(xiǎn)救援和醫(yī)療物資準(zhǔn)備速度，宣教力度和頻率等對(duì)應(yīng)急管理能力的提升也至關(guān)重要。通過(guò)對(duì)關(guān)鍵因素的分析可知，要想提高河北省應(yīng)急管理水平，就要改善重救援輕預(yù)防的舊思想，加強(qiáng)醫(yī)療與搶險(xiǎn)救援演練，提高安全和應(yīng)急意識(shí)，加大應(yīng)急資金投入，動(dòng)員社會(huì)各界力量。只有做到應(yīng)急預(yù)防和應(yīng)急救援同時(shí)提高，才能使河北省應(yīng)急管理得到實(shí)質(zhì)性提升，保障經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定、健康、高速的發(fā)展。

三、結(jié)論

在傳統(tǒng)DEMATEL方法的基礎(chǔ)上，采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和SW對(duì)DEMATEL法進(jìn)行改進(jìn)，構(gòu)建了應(yīng)急管理關(guān)鍵影響因素分析模型。BP-DEMATEL-SW法提供了一種相對(duì)合理客觀的無(wú)專家賦值分析方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)應(yīng)急管理影響因素的定量分析，同時(shí)也豐富了影響因素研究的理論與方法。

通過(guò)對(duì)河北省應(yīng)急管理問(wèn)題的研究，建立了指標(biāo)體系，并將BP-DEMATEL-SW模型應(yīng)用在河北省應(yīng)急管理關(guān)鍵因素分析中，得出影響河北省應(yīng)急管理的關(guān)鍵因素為：醫(yī)療衛(wèi)生與搶險(xiǎn)救助能力、應(yīng)急資金投入、預(yù)警和監(jiān)控設(shè)備、社會(huì)動(dòng)員率。

應(yīng)急管理的關(guān)鍵因素主要集中在事前預(yù)防與事中處置兩個(gè)階段，這表明以前重?fù)岆U(xiǎn)輕預(yù)防的思想要得到改善，對(duì)事發(fā)前的預(yù)防預(yù)警要足夠重視，只有事前預(yù)防與事中處置同時(shí)得到提升，才能使河北省應(yīng)急管理水平得到實(shí)質(zhì)性提升。