姚曉暉 李季梅
(北京市勞動保護科學(xué)研究所 安全與應(yīng)急管理研究室,北京 100054)
突發(fā)事件的有效處置必須建立在科學(xué)合理的應(yīng)急決策之上。應(yīng)急決策的概念有廣義和狹義之分[1]。狹義上的應(yīng)急決策主要是針對處置與救援階段的,指在突發(fā)事件剛發(fā)生或者出現(xiàn)征兆時,決策者在極短的時間內(nèi)迅速收集事件信息、研判事件態(tài)勢、擬定應(yīng)急處置方案、派發(fā)并跟蹤指令任務(wù),直到事件被控制或消除的動態(tài)過程。廣義上的應(yīng)急決策是針對突發(fā)事件的全過程而言的,包括突發(fā)事件事前、事發(fā)、事中、事后各階段的決策活動。整體來看,因各個階段的工作是互相關(guān)聯(lián)、互相影響的,為了在總目標上取得最優(yōu),需要從全過程的角度進行目標分解、資源統(tǒng)籌、任務(wù)統(tǒng)籌。
當前應(yīng)急決策方法主要包括經(jīng)驗直覺方法、“預(yù)測-應(yīng)對”模式、“情景-應(yīng)對”模式3類。1990年Mintzberg H[2]通過研究發(fā)現(xiàn)在突發(fā)事件發(fā)生時,決策主體通常會選擇依靠直覺和經(jīng)驗做出決策,這種方法就是經(jīng)驗直覺方法,它主要依賴于決策者對形勢的主觀判斷,但由于災(zāi)情變化迅速復(fù)雜、決策時效性要求高,決策的科學(xué)性很難保證?!邦A(yù)測-應(yīng)對” 模式是一種基于事前預(yù)測提前編制應(yīng)急預(yù)案用于應(yīng)急指揮時使用的決策方法,該方法僅適用于發(fā)展過程簡單、演變規(guī)律相對固定的常規(guī)災(zāi)害事故,對于演變規(guī)律復(fù)雜的非常規(guī)突發(fā)事件,該方法并不適用[3]。 在“情景-應(yīng)對”模式研究方面,Chang MS等[4]將情景規(guī)劃理論應(yīng)用于應(yīng)急決策之中,以洪澇災(zāi)害為例進行了應(yīng)用;張小趁等[5]基于“情景-應(yīng)對”模式,對突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急處置的方式進行了探討;王能等[6]將“情景-應(yīng)對”模式引入應(yīng)急物流運輸協(xié)同決策體系中,減少了方案主觀性較強的問題??傮w來說,當前的研究主要集中于應(yīng)急響應(yīng)階段的決策,側(cè)重在處置方案的形成,并未系統(tǒng)性的將各階段的工作進行有效貫穿,不利于指導(dǎo)形成持續(xù)優(yōu)化提升的應(yīng)急體系。
應(yīng)急決策的核心目的是最大程度的減少事故發(fā)生、控制事故發(fā)展、避免人員傷亡、降低財產(chǎn)損失和社會影響,而要實現(xiàn)這一目的就需要圍繞各階段目標匯總相關(guān)信息、盡快研判當前態(tài)勢并給出科學(xué)合理的解決方案。為了更清晰的界定突發(fā)事件的每個階段所涉及的決策要素,需要建立系統(tǒng)性的分析框架來指導(dǎo)應(yīng)急管理工作。
圍繞突發(fā)事件的“事前-事發(fā)-事中-事后”全過程,應(yīng)急工作需要針對“預(yù)防與準備-監(jiān)測與預(yù)警-處置與救援-恢復(fù)與重建”各個階段開展,在每階段以“目標維度”為基準,可以從時間維度、空間維度、任務(wù)維度、對象維度、資源維度展開分析,形成基于事件全過程的輔助決策六維分析框架,如圖1。
圖1 輔助決策六維分析框架Fig.1 Six-dimensional analysis framework for aided decision making
(1)目標維度分析:研究分析在不同階段、不同情形下的應(yīng)急決策目標集合。
(2)空間維度分析:研究分析在不同階段、不同情形下的突發(fā)事件及應(yīng)急管理涉及到的地點與區(qū)域類型、范圍等。
(3)時間維度分析:研究分析各項工作開展的時段。
(4)任務(wù)維度分析:研究分析為實現(xiàn)不同階段、不同情形下的目標所需要執(zhí)行的任務(wù)清單。
(5)對象維度分析:研究分析在各個環(huán)節(jié)中所涉及的人員主體和客體,如應(yīng)急管理/指揮人員、應(yīng)急救援隊伍、受災(zāi)人員、新聞工作者、應(yīng)急志愿者等不同主體。
(6)資源維度分析:研究分析不同階段不同目標前提下為執(zhí)行各項任務(wù)所需要的設(shè)備設(shè)施、應(yīng)急物資、技術(shù)手段等的類型、優(yōu)先級、規(guī)模等。
按照“輔助決策六維分析框架”,從“預(yù)防與準備、監(jiān)測與預(yù)警、處置與救援、恢復(fù)與重建”4個階段對6個維度進行具體分析后可以形成輔助決策六維分析框架下的決策要素表,見表1。對于決策者而言,在每個階段需要組織相應(yīng)的對象利用相應(yīng)的資源在對應(yīng)的時間和空間內(nèi)去執(zhí)行對應(yīng)的任務(wù)以完成該階段的目標。
應(yīng)急決策過程是一個短時間多信息大量輸入、需快速分析和研判,并根據(jù)反饋進行修正的循環(huán)過程。如圖2所示,數(shù)據(jù)信息圍繞目標的實現(xiàn)在各個環(huán)節(jié)之間流轉(zhuǎn)反饋,由于應(yīng)急決策最復(fù)雜、影響最大的階段是在處置與救援階段,因此信息的處理中樞位于該階段,其他階段主要進行信息準備、輸入及接收反饋并修正。
表1 決策要素表Tab.1 Table of decision elements
圖2 輔助決策信息流轉(zhuǎn)圖Fig.2 Flow diagram of auxiliary decision information
在預(yù)防與準備階段,核心目標是“多維度-多屬性”立體式自評價應(yīng)急知識庫和基礎(chǔ)信息庫構(gòu)建。應(yīng)急知識庫包括預(yù)案庫、案例庫、規(guī)則庫等,應(yīng)急知識體系應(yīng)圍繞事件從“時間-空間-類型”3個維度進行組合重構(gòu),并基于此進行各類預(yù)案、案例、情景等范例模板研究和數(shù)據(jù)收集、結(jié)構(gòu)化和表示,“多維度-多屬性”鏈圖式自組織案例庫屬性示意圖和結(jié)構(gòu)示意圖,如圖3、4。同時,可基于“機理分析”對不同突發(fā)事件類型下的預(yù)案和案例的演化子事件進行網(wǎng)絡(luò)化表達,構(gòu)建分類演化網(wǎng)絡(luò)模型,實現(xiàn)“多維度-多屬性”鏈圖式自組織應(yīng)急知識庫和基礎(chǔ)信息庫。
圖3 自組織案例庫屬性示意圖Fig.3 Attribute diagram of self-organizing case base
圖4 自組織案例庫結(jié)構(gòu)示意圖Fig.4 Structure diagram of self-organizing case base
監(jiān)測和預(yù)警包括2類:一是在事前進行的常規(guī)性監(jiān)測和預(yù)警,面向自然災(zāi)害、事故災(zāi)難、公共衛(wèi)生等突發(fā)事件,通過專業(yè)性的監(jiān)測與預(yù)警指標設(shè)計、監(jiān)測傳感器或人工觀測形成定性或定量的監(jiān)測結(jié)果,將其與分級預(yù)警標準比對形成預(yù)警結(jié)果,超過閾值時啟動應(yīng)急響應(yīng);二是在事件處置過程中服務(wù)于態(tài)勢研判而進行的監(jiān)測和預(yù)警,用于確定當前的事件狀態(tài)等。
處置與救援階段的起點是事件的觸發(fā),目標是最大程度的減少事件的影響,實現(xiàn)方式是組建合理的指揮架構(gòu)、快速調(diào)用恰當?shù)馁Y源和隊伍進行處置和救援。該過程主要包括5項主要內(nèi)容,處置與救援流程,如圖5。
圖5 處置與救援流程Fig.5 Disposal and rescue process
(1)事件定位與基礎(chǔ)信息輸入。事件發(fā)生時首先要定位事件位置、事件類型、當前狀態(tài)、受影響的對象和規(guī)模,同時獲取周邊的人口分布、重點保護目標分布、關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施分布等。
(2)態(tài)勢研判與處置方案動態(tài)生成?;陬A(yù)案結(jié)構(gòu)化和案例結(jié)構(gòu)化屬性信息,設(shè)置預(yù)案庫和案例庫的搜索范圍,基于屬性項的重要程度和相似度計算算法,通過模式匹配給出相應(yīng)的初始匹配結(jié)果。同時結(jié)合當前的研判結(jié)果、資源類型、資源數(shù)量與分布、人員專業(yè)能力和位置等進行方案的修正與調(diào)整。包括:應(yīng)急指揮組織架構(gòu)修正、應(yīng)急處置任務(wù)修正、應(yīng)急資源集修正、調(diào)度信息修正等。
(3)輔助決策分析。根據(jù)應(yīng)急預(yù)案處理突發(fā)事件時都會遇到不可預(yù)知的問題,需充分利用相關(guān)的工具和算法給予決策支撐,如路徑規(guī)劃、災(zāi)害擴散演化模擬等。
(4)任務(wù)分發(fā)和任務(wù)跟蹤。任務(wù)管理一方面應(yīng)遵循閉環(huán)原則,同時應(yīng)能以簡潔清晰的方式展示出當前各任務(wù)的執(zhí)行狀態(tài)以及未執(zhí)行的任務(wù)。
(5)調(diào)度過程記錄。為了事后對事件處置過程進行追溯和分析,以利于進行總結(jié)和評價,應(yīng)對調(diào)度過程進行記錄和存儲。
應(yīng)急響應(yīng)結(jié)束后進入恢復(fù)與重建階段,本階段工作圍繞2條軸線展開:一是事件軸,對事件造成的影響,包含人員傷亡、財產(chǎn)損失和社會影響進行評估,以此作為基礎(chǔ),開展人員救助、設(shè)施修復(fù)、建筑重建、環(huán)境污染消除等工作,同時需對事件發(fā)生的直接原因和間接原因進行分析和責任認定,實現(xiàn)經(jīng)驗學(xué)習(xí),避免類似事故發(fā)生;二是以響應(yīng)軸為軸線,以應(yīng)急過程記錄信息為參考依據(jù),進行工作總結(jié)和分析完成對事件發(fā)展預(yù)測、應(yīng)急指揮組織人員、應(yīng)急任務(wù)集等的評價,對預(yù)案進行修正,并形成案例,從而對知識庫進行更新完善。
隨著社會結(jié)構(gòu)的日趨復(fù)雜和各類因素的耦合,突發(fā)事件的處置和救援壓力越來越大,當前物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、信息技術(shù)不斷發(fā)展,建立輔助決策系統(tǒng)是有效實現(xiàn)應(yīng)急決策對時效性、科學(xué)性要求的重要方式。在輔助決策六維分析框架明確每一階段關(guān)鍵決策要素的基礎(chǔ)上,從信息化系統(tǒng)的角度,可進一步對各要素進行聚類,結(jié)合各階段的流程梳理和系統(tǒng)實現(xiàn)的可操作性,設(shè)計系統(tǒng)總體功能。系統(tǒng)主要應(yīng)包含基于GIS的資源可視化、應(yīng)急指揮調(diào)度、決策支持管理、應(yīng)急資源管理、統(tǒng)計分析、系統(tǒng)管理等模塊,如圖6。
圖6 系統(tǒng)總體功能規(guī)劃圖Fig. 6 Overall function planning of the system
為了可視化呈現(xiàn)各類資源,簡化指揮人員操作,提高決策效率,可利用GIS技術(shù)將資源、人員、醫(yī)療機構(gòu)、重點目標等各類信息整合在一起進行可視化呈現(xiàn),并可在突發(fā)事件發(fā)生后,利用GIS地圖輔助實現(xiàn)高效的應(yīng)急指揮,進而對整個區(qū)域的安全與應(yīng)急狀況,實現(xiàn)直觀有效的監(jiān)控和管理。
可實現(xiàn)根據(jù)資源類型、資源所屬層級進行分類分級的檢索和呈現(xiàn),可查詢隨機某一點在地理信息系統(tǒng)中的坐標值,并搜索周邊指定范圍內(nèi)的相關(guān)目標(避難場所、重要目標、物資等),可對某一類或某一區(qū)域內(nèi)的指定資源類型進行數(shù)量統(tǒng)計分析。
為實現(xiàn)處置與救援階段的目標,本模塊功能應(yīng)實現(xiàn)事件信息錄入、突發(fā)事件信息調(diào)用和展示、處置方案生成與調(diào)整、任務(wù)分發(fā)和任務(wù)跟蹤、調(diào)度過程記錄、總結(jié)評價、案例生成。
(1)事件創(chuàng)建。事件發(fā)生時首先要通過監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)或人工方式接報事件,完成事件信息錄入。系統(tǒng)自動生成事件編號、發(fā)生日期、上報時間,用戶選擇事件類型、事件等級、當前狀態(tài)等其他基本信息??赏ㄟ^位置模糊捜索在用戶輸入關(guān)鍵字后自動提示相關(guān)結(jié)果,幫用戶快速定位事件范圍,根據(jù)上報人描述,通過地圖縮放拖動完成事件地點的標注,獲得事件位置的具體坐標。
(2)信息調(diào)用和展示。自動關(guān)聯(lián)事件發(fā)生地點的視頻圖像;自動調(diào)用并展示與相關(guān)突發(fā)事件相關(guān)的應(yīng)急預(yù)案信息;自動調(diào)用展示相關(guān)突發(fā)事件相關(guān)的歷史案例信息;展示突發(fā)事件地點周邊的各類應(yīng)急資源信息,通過二維GIS展示人力、物力、資源等的信息。
(3)處置方案生成與調(diào)整。系統(tǒng)根據(jù)檢索與匹配規(guī)則、要素匹配與呈現(xiàn)規(guī)則等,調(diào)用數(shù)字化預(yù)案和數(shù)字化案例,并根據(jù)實際要求合并和修改,形成初始化的針對性的處置方案。
(4)輔助決策分析。根據(jù)應(yīng)急預(yù)案處理突發(fā)事件時都會遇到不可預(yù)知的問題,系統(tǒng)可根據(jù)應(yīng)急的行業(yè)特點,歸納一些常用的輔助分析手段。
● 系統(tǒng)可按與指定位置的距離遠近自動推薦相關(guān)的人員信息、資源信息。
● 系統(tǒng)可自動計算“指定人員”到“指定地點” 最快的到達時間和最佳行動路徑。
● 典型災(zāi)害分析,利用災(zāi)害擴散模型,分析典型災(zāi)害場景下的影響區(qū)域面積、需要疏散人數(shù)、所需搶險隊伍及資源。
● 事件演化路徑預(yù)測,基于案例推理形成的事件演化網(wǎng)絡(luò)圖和當前事件信息進行后續(xù)演化路徑預(yù)測。
(5)任務(wù)分發(fā)和任務(wù)跟蹤。通過集成調(diào)度系統(tǒng),實現(xiàn)任務(wù)多通道下發(fā),如對講機、電話、短信等,并記錄下發(fā)時間、接收時間、接收人等信息;為任務(wù)的執(zhí)行跟蹤提供依據(jù);任務(wù)接收單位接到任務(wù)后,執(zhí)行任務(wù),并對執(zhí)行結(jié)果進行反饋;任務(wù)執(zhí)行過程中,各單位可以通過反饋跟蹤功能,及時反映任務(wù)執(zhí)行情況或遇到的問題。根據(jù)任務(wù)的反饋情況生成處置任務(wù)狀態(tài)一覽表,明確顯示各任務(wù)當前的狀態(tài)。
(6)調(diào)度過程記錄。應(yīng)急事件處置完成后,系統(tǒng)需要保存應(yīng)急處置的整個流程,包括涉及到部門、人員、資源和任務(wù)流程,以及處置完成后的效果,同時可實現(xiàn)該事件調(diào)度過程中相關(guān)內(nèi)容的查詢、調(diào)用、顯示等功能。
決策支持管理模塊主要完成決策支持相關(guān)信息的管理任務(wù),包含預(yù)案管理、案例管理、規(guī)則管理、重點對象管理。
預(yù)案管理將各級預(yù)案按預(yù)案等級、類型等組織起來,方便系統(tǒng)在應(yīng)急過程中快速定位相關(guān)預(yù)案內(nèi)容,包括預(yù)案分類樹管理、數(shù)字化預(yù)案管理、預(yù)案查詢、預(yù)案編輯、預(yù)案評審記錄管理、預(yù)案版本管理、預(yù)案附件管理等功能。
案例管理將各級案例按案例等級、類型等組織起來,方便系統(tǒng)在應(yīng)急過程中快速定位相關(guān)案例內(nèi)容,包括案例分類樹管理、數(shù)字化案例管理、案例查詢、案例編輯、案例評審記錄管理、案例版本管理、案例附件管理等功能。
規(guī)則管理主要包括預(yù)案檢索與模式匹配規(guī)則、預(yù)案要素匹配與呈現(xiàn)規(guī)則、案例檢索與模式匹配規(guī)則、案例要素匹配與修正規(guī)則、原評價與修正規(guī)則、案例聚類與重構(gòu)規(guī)則、任務(wù)跟蹤規(guī)則等的維護和管理。
重點對象管理能夠維護應(yīng)急相關(guān)的各類重點目標,如重點危險源、醫(yī)療地點等。
應(yīng)急資源管理模塊主要包括文件與資料管理、物資與用品管理、設(shè)備與設(shè)施管理、機構(gòu)與人員管理。
文件與資料管理包括文件與資料維護與審核、文件與資料檢索統(tǒng)計。
物資與用品管理包括物資與用品資源錄入與審核、物資與用品資源檢索統(tǒng)計、物資與用品資源地圖展示分析。系統(tǒng)獲取資源信息后,能夠?qū)崿F(xiàn)資源的查詢、資源的利用分析、資源的地理信息展示,同時這些數(shù)據(jù)為指揮調(diào)度提供決策支持。
設(shè)施與設(shè)備管理包括設(shè)施與設(shè)備資源錄入與審核、設(shè)施與設(shè)備資源檢索統(tǒng)計、設(shè)施與設(shè)備資源地圖展示分析。
機構(gòu)與人員管理包括機構(gòu)與人員信息維護與審核、機構(gòu)與人員信息檢索統(tǒng)計。組織機構(gòu)信息包括安全與應(yīng)急相關(guān)的職能部門架構(gòu)、所有人員信息以及業(yè)務(wù)相關(guān)部門、人員信息。組織架構(gòu)圖即能展現(xiàn)各部門的基本信息、職能職責,又能展現(xiàn)各部門工作人員的基本情況。
對系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)按照時間、空間、對象等不同維度進行統(tǒng)計和圖表顯示,實現(xiàn)規(guī)律識別和針對性預(yù)防控制。如可根據(jù)案例的類型、級別等不同維度進行統(tǒng)計分析,可根據(jù)預(yù)案的類型、級別等不同維度進行統(tǒng)計分析,可在電子地圖中顯示事件案例庫中所有歷史事件的發(fā)生地點和簡要的統(tǒng)計分析結(jié)果。
系統(tǒng)管理主要實現(xiàn)用戶組及權(quán)限控制、數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)、個人信息管理等。
應(yīng)急輔助決策系統(tǒng)以事件和任務(wù)為驅(qū)動,集成多個安防消防技術(shù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和人工錄入數(shù)據(jù),能夠建立滿足常態(tài)下應(yīng)急值守管理、應(yīng)急資源管理、風(fēng)險管理和非常態(tài)下應(yīng)急處置。系統(tǒng)綜合融入救援隊伍庫、應(yīng)急物資庫、專家信息庫、典型案例庫、法律法規(guī)庫、風(fēng)險隱患庫、預(yù)案庫、事件信息庫、文檔資料庫等數(shù)據(jù)庫資源,實現(xiàn)與通信調(diào)度系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、報警系統(tǒng)等子系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡(luò)等硬件平臺的無縫連接,提供輔助應(yīng)急決策能力。系統(tǒng)架構(gòu)在統(tǒng)一的安全保障體系、權(quán)限管理和監(jiān)管環(huán)境上,實現(xiàn)統(tǒng)一用戶管理和權(quán)限配置。系統(tǒng)采用三層架構(gòu)實現(xiàn),包括用戶界面層、應(yīng)用服務(wù)層和數(shù)據(jù)及文件存儲層,軟件構(gòu)成圖,如圖7。
(1)用戶界面層。用戶界面層包含功能視圖文件集,提供用戶功能界面的定義。同時還包括實現(xiàn)用戶體驗的相關(guān)頁面效果組件。還包括從用戶視圖界面到業(yè)務(wù)對象的綁定方式定義。
(2)應(yīng)用服務(wù)層。應(yīng)用服務(wù)外觀框架,實現(xiàn)統(tǒng)一的界面視圖模型訪問接口及靈活配置;業(yè)務(wù)實體組件采用面向?qū)ο蟮姆绞蕉x業(yè)務(wù)對象及相關(guān)屬性、約束和方法;業(yè)務(wù)規(guī)則組件實現(xiàn)業(yè)務(wù)運行所需秉承的業(yè)務(wù)規(guī)則的定義以及進行規(guī)則判斷需要比對的相關(guān)方法和約束;系統(tǒng)服務(wù)實現(xiàn)業(yè)務(wù)功能運行所需的系統(tǒng)功能,比如大屏顯示控制組件、通訊指揮接口組件、各監(jiān)控系統(tǒng)的集成組件、地圖服務(wù)、權(quán)限管理等。
(3)數(shù)據(jù)及文件存儲層。數(shù)據(jù)及文件存儲層包括基礎(chǔ)信息、規(guī)則模型、業(yè)務(wù)信息和輔助決策信息等。主要數(shù)據(jù)以結(jié)構(gòu)化的方式存儲到數(shù)據(jù)庫關(guān)系表中,其他視頻、音頻、圖片、電子文檔和配置文件等存放到服務(wù)器文件目錄中。
圖7 軟件構(gòu)成圖Fig.7 Software composition diagram
(1)應(yīng)急決策研究是應(yīng)急領(lǐng)域研究的關(guān)鍵問題,本文圍繞突發(fā)事件“事前-事發(fā)-事中-事后”全過程,從時間維度、空間維度、任務(wù)維度、對象維度、資源維度提出的“輔助決策六維分析框架”可作為一種工具用于應(yīng)急管理工作的整體規(guī)劃和輔助決策系統(tǒng)規(guī)劃。
(2)基于當前突發(fā)事件趨向于“非常規(guī)”以及各種安全與應(yīng)急新技術(shù)、新方法的涌現(xiàn)而設(shè)計的應(yīng)急輔助決策系統(tǒng)可作為應(yīng)急管理者的“參謀”,實現(xiàn)資源的可視化呈現(xiàn)、處置方案的動態(tài)生成和快速指揮調(diào)度,為減少事件造成的人員傷亡、財產(chǎn)損失和社會影響提供支撐。
(3)當前各類關(guān)聯(lián)技術(shù),如大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算、通訊技術(shù)、顯示技術(shù)等不斷提升,應(yīng)急決策模式和輔助決策系統(tǒng)也需要持續(xù)與新理念、新方法、新技術(shù)進行深度融合和擴展應(yīng)用,方能實現(xiàn)決策科學(xué)性、高效性的持續(xù)優(yōu)化。