基于AHP-模糊綜合評價(jià)法的油氣田企業(yè)應(yīng)急能力評估

王懷杰 張玉濤 王志城 楊子陽 呂錫勝

(1.中石油煤層氣有限責(zé)任公司韓城分公司 西安 710025； 2. 陜西海山安全技術(shù)服務(wù)有限公司 西安 710025；3. 長慶井下作業(yè)技術(shù)公司 西安 710016； 4. 西安秦華天然氣有限公司 西安 710075)

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)水平的不斷發(fā)展，國家對危化品企業(yè)的安全要求越來越嚴(yán)格，社會群眾的安全意識越來越高，油氣田企業(yè)(由于海上油氣田面對的風(fēng)險(xiǎn)與陸地油氣田有很大的不同，本文討論之方法僅限于陸地油氣田，文中所稱油氣田企業(yè)均默認(rèn)為陸地油氣田)因其特殊的地理環(huán)境，復(fù)雜的開發(fā)歷史，給當(dāng)下的安全生產(chǎn)帶來了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。2003年12月23日，重慶市開縣特大井噴事故，導(dǎo)致243人因硫化氫中毒死亡、2 142人因硫化氫中毒住院治療、65 000人被緊急疏散安置；2015年10月26日，延長油田發(fā)生高壓氣體井噴事故，導(dǎo)致井口發(fā)生火災(zāi)事故，社會影響惡劣。

油氣田企業(yè)由于生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜、生產(chǎn)區(qū)域分布廣，其生產(chǎn)過程存在大量不安全因素和重大安全隱患，容易發(fā)生安全生產(chǎn)事故且造成嚴(yán)重社會影響，良好的應(yīng)急管理是避免事故發(fā)生、降低事故損失的重要手段。因此，應(yīng)急管理對油氣田企業(yè)的安全生產(chǎn)有很重要的作用，而應(yīng)急能力評估則貫穿于應(yīng)急管理的全生命周期，評估結(jié)果可作為企業(yè)提升應(yīng)急管理水平和應(yīng)急決策的重要依據(jù)。

近年來國內(nèi)外專家學(xué)者對企業(yè)的應(yīng)急管理能力建設(shè)作了大量研究，大部分學(xué)者認(rèn)為，應(yīng)急管理是指對事故的產(chǎn)生原因、發(fā)展過程、損失后果進(jìn)行綜合分析，調(diào)動內(nèi)外部應(yīng)急資源以預(yù)警、控制和處理事故，實(shí)現(xiàn)最大限度減少事故發(fā)生、降低事故危害和損失的目的，應(yīng)急管理應(yīng)包括事故分析、風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)、檢測控制、預(yù)測預(yù)警、決策指揮、救援處置、恢復(fù)重建等各個環(huán)節(jié)[1-2]。以此為基礎(chǔ)開展了一些應(yīng)急能力評估體系研究，王飛躍等[3]從控制事故致因角度出發(fā)，得到6個化工園區(qū)應(yīng)急管理能力一級影響指標(biāo)和32個二級影響指標(biāo)，通過專家自然屬性權(quán)重和模糊層次分析法對影響指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行研究,并運(yùn)用模糊綜合評價(jià)方法對某化學(xué)工業(yè)園區(qū)的應(yīng)急管理能力進(jìn)行評估；佟淑嬌等[4]認(rèn)為應(yīng)急管理的4個核心要素即預(yù)防、準(zhǔn)備、響應(yīng)和恢復(fù)，以此為基礎(chǔ)進(jìn)一步確定基本指標(biāo)，并開發(fā)了應(yīng)急管理能力評價(jià)模型(ACEM)，運(yùn)用于化工企業(yè)的應(yīng)急管理評價(jià)；齊琪[5]以煤礦事故致因要素為視角構(gòu)建的煤礦應(yīng)急管理能力指標(biāo)，包括人員組織、預(yù)案制度、資源保障、監(jiān)測控制、指揮協(xié)調(diào)、恢復(fù)總結(jié)6項(xiàng)一級指標(biāo)及其對應(yīng)的26項(xiàng)二級指標(biāo)。

以上研究大多針對化工企業(yè)和煤礦企業(yè)，同樣高危的油氣田企業(yè)仍缺乏應(yīng)急能力評估方面的研究，本文基于油氣田管理現(xiàn)狀和上述研究經(jīng)驗(yàn)，確定油氣田企業(yè)應(yīng)急能力評估范圍包括組織機(jī)構(gòu)及人員構(gòu)成、設(shè)備設(shè)施、資金保障等內(nèi)容,應(yīng)涵蓋應(yīng)急準(zhǔn)備、應(yīng)急響應(yīng)、應(yīng)急恢復(fù)三個工作階段的全過程。AHP-模糊綜合評價(jià)法已廣泛應(yīng)用于系統(tǒng)安全評價(jià)、企業(yè)管理、方案評價(jià)、系統(tǒng)工程等評估領(lǐng)域[6-10]。本文采用AHP-模糊綜合評價(jià)法綜合評估油氣田企業(yè)應(yīng)急能力，利用層次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)計(jì)算某層指標(biāo)對上層準(zhǔn)則的權(quán)重，建立模糊數(shù)學(xué)模型，對各指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，并對某油田的應(yīng)急能力進(jìn)行評估。

1 油氣田企業(yè)的應(yīng)急能力評估指標(biāo)體系

油氣田企業(yè)安全生產(chǎn)事故應(yīng)急能力評估指標(biāo)體系較為復(fù)雜，其建立應(yīng)結(jié)合油氣田生產(chǎn)作業(yè)特點(diǎn)、應(yīng)急體系架構(gòu)、應(yīng)急救援的任務(wù)和應(yīng)急響應(yīng)程序等方面,選取具有代表性的評估指標(biāo),構(gòu)建評估指標(biāo)體系。本文根據(jù)《國家突發(fā)事件應(yīng)對法》、《國家突發(fā)公共事件總體應(yīng)急預(yù)案》、《國家安全生產(chǎn)事故災(zāi)難應(yīng)急預(yù)案》等文件對企業(yè)的要求，參照化工園區(qū)、?；髽I(yè)應(yīng)急能力評估的研究成果，并征求油氣田應(yīng)急管理專家的意見，最終建立了油氣田企業(yè)安全生產(chǎn)事故應(yīng)急能力評估指標(biāo)體系，包括目標(biāo)層、準(zhǔn)則層(5項(xiàng)指標(biāo))和方案層(22項(xiàng)指標(biāo))，各級指標(biāo)如表1所示。

2 AHP-模糊綜合評價(jià)法

2.1 層次分析法

層次分析法(Analytic Hierarchy Process, AHP) 由美國運(yùn)籌學(xué)家匹茨堡大學(xué)教授薩蒂于20世紀(jì)70年代初提出，是一種層次權(quán)重決策分析方法, 將定性與定量分析方法相結(jié)合，通過方案權(quán)重的比較得到最優(yōu)解決方案[11-12]。該方法在安全和環(huán)境等多個研究領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。其步驟如下：

(1)建立遞階結(jié)構(gòu)。將復(fù)雜問題分解成若干部分，再將每部分細(xì)分為若干要素，即表1中的目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和方案層。

(2)構(gòu)造判斷矩陣。根據(jù)9級標(biāo)度法排定各評價(jià)指標(biāo)的相對優(yōu)劣順序，依次構(gòu)造出評價(jià)指標(biāo)的判斷矩陣A。

(3)確定指標(biāo)權(quán)重。對判斷矩陣A的最大特征值γmax的特征向量W進(jìn)行歸一化處理，即為該層指標(biāo)對于上一層次某因素相對重要性的權(quán)重。

(4)一致性檢驗(yàn)。一致性指標(biāo)CI越小，說明一致性越大，同時(shí)考慮到隨機(jī)原因造成的偏離，需將CI與平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI比較，得出檢驗(yàn)系數(shù)CR，當(dāng)CR<0.1時(shí)，認(rèn)為判斷矩陣通過一致性檢驗(yàn)。一致性指標(biāo)CI和檢驗(yàn)系數(shù)CR見式(1)～式(2)，一致性指標(biāo)RI的取值見表2。

(1)

(2)

表1 油氣田企業(yè)應(yīng)急能力評估的多層級指標(biāo)

表2 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI標(biāo)準(zhǔn)值

2.2 模糊綜合評價(jià)法

模糊集合理論(fuzzy sets)的概念由美國自動控制專家查德(L．A． Zadeh)教授于1965 年提出，用以表達(dá)事物的不確定性。模糊綜合評價(jià)法作為模糊數(shù)學(xué)的一種具體應(yīng)用方法，最早是由我國學(xué)者王培莊提出的，該方法以其模型簡單、分析半定量等優(yōu)點(diǎn)，在多因素、多層次的復(fù)雜問題中得到了廣泛的應(yīng)用[13-14]。其步驟如下：

(1)建立評價(jià)因素集U。將評價(jià)對象的各影響因素建立評價(jià)指標(biāo)集。

U={U1,U2,…，UN}，其中U={Ui1,Ui2,…，Uik},i=1,2,…，N。

(2)建立評估等級集V。即把被評價(jià)的等級分為：很好、較好、一般、較差和很差，共5個等級。

V={V1,V2,…，V5}

(3)

(3)建立權(quán)重集。對因素集U中的諸因素, 確定它們在被評判事物中的重要程度,即權(quán)重。常用方法為專家評議法，本文采用層次分析法來計(jì)算權(quán)重。

(4)模糊計(jì)算。R為評價(jià)因素集U到抉擇評語集V的一個模糊關(guān)系，表示對應(yīng)因素對抉擇等級的隸屬度。

Bi=Ai×Ri

(4)

2.3 油氣田企業(yè)應(yīng)急能力評估模型構(gòu)建

2.3.1 確定評估指標(biāo)

表1所列指標(biāo)即為油氣田企業(yè)安全生產(chǎn)事故應(yīng)急能力評估的指標(biāo)，其中目標(biāo)層為應(yīng)急能力，準(zhǔn)則層為一級指標(biāo)，方案層為二級指標(biāo)，分別為：

U={U1,U2,U3,U4,U5}={危險(xiǎn)識別控制，應(yīng)急準(zhǔn)備，應(yīng)急保障，應(yīng)急響應(yīng)，應(yīng)急恢復(fù)}，U1={u11,u12,u13,u14}={危險(xiǎn)識別，風(fēng)險(xiǎn)分析，危險(xiǎn)源監(jiān)控，事故監(jiān)測預(yù)警}，U2={u21,u22,u23,u24}={組織機(jī)構(gòu)與職責(zé)，應(yīng)急預(yù)案，教育培訓(xùn)，應(yīng)急演練}，U3={u31,u32,u33,u34}={信息通信保障，物資裝備保障，人力資源保障，資金保障},U4={u41,u42,u43,u44,u45,u46}={指揮與協(xié)調(diào)，醫(yī)療救護(hù)，消防與搶險(xiǎn)，警戒疏散，應(yīng)急資源調(diào)配，媒體信息應(yīng)對},U5={u51,u52,u53,u54}={現(xiàn)場清理，善后處理，恢復(fù)重建，事故調(diào)查}。

2.3.2 構(gòu)造判斷矩陣，確定指標(biāo)權(quán)重

根據(jù)油氣田生產(chǎn)經(jīng)營的實(shí)際情況，對準(zhǔn)則層的5項(xiàng)指標(biāo)做兩兩對比形成判斷矩陣，計(jì)算準(zhǔn)則層指標(biāo)對目標(biāo)層的權(quán)重，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，結(jié)果如表3所示。依次計(jì)算方案層指標(biāo)對其對應(yīng)準(zhǔn)則層指標(biāo)的權(quán)重，結(jié)果如表4～表8所示。

表3 應(yīng)急能力指標(biāo)(U)的權(quán)重計(jì)算結(jié)果

表4 危險(xiǎn)識別控制指標(biāo)U1的權(quán)重計(jì)算結(jié)果

表5 應(yīng)急準(zhǔn)備指標(biāo)U2的權(quán)重計(jì)算結(jié)果

表6 應(yīng)急保障指標(biāo)U3的權(quán)重計(jì)算結(jié)果

表7 應(yīng)急響應(yīng)指標(biāo)U4的權(quán)重計(jì)算結(jié)果

表8 應(yīng)急恢復(fù)指標(biāo)U5的權(quán)重計(jì)算結(jié)果

2.3.3 模糊綜合評估

根據(jù)2.2節(jié)的介紹，評級等級集V中的元素都是定性模糊描述性語言，為了便于計(jì)算結(jié)果，采用賦值的方法對評語進(jìn)行定量轉(zhuǎn)換，賦值情況如表9所示。在加權(quán)平均計(jì)算中，每一評語用對應(yīng)分值區(qū)間的中間數(shù)代替，即評語集向量為：

V={95,85,75,65,30}

(5)

表9 評語等級與分值對照

采用專家打分法對方案層的22個要素對某個評估等級的隸屬度進(jìn)行打分，并進(jìn)行歸一化處理，從而得到模糊判斷矩陣R，用式(4)進(jìn)行最終的模糊綜合評判。

3 應(yīng)用實(shí)例

本文所建立的油氣田企業(yè)應(yīng)急能力評估方法僅適用于陸地油氣田，以我國某油田為例，運(yùn)用本文AHP-模糊綜合評價(jià)法對該企業(yè)的應(yīng)急能力進(jìn)行評估。為保證評估結(jié)果的客觀公正，評估組由10名油田生產(chǎn)、應(yīng)急管理和安全咨詢方面的專家組成，針對方案層的22個要素對某個評估等級的隸屬度進(jìn)行打分，并進(jìn)行歸一化處理，得到模糊判斷矩陣R，如表10所示。

表10 某油氣田企業(yè)應(yīng)急能力評估統(tǒng)計(jì)表

利用式(4)進(jìn)行模糊綜合計(jì)算，如下：

B=A×R={0.200 4,0.371 9,0.337 5,0.076 9,0.013 3}

用模糊綜合的計(jì)算結(jié)果乘以評語集向量V，得到該油田企業(yè)最終的應(yīng)急能力評估分?jǐn)?shù)為81.360 1，參照表9中的分值可知該企業(yè)的應(yīng)急能力水平為“較好”。

4 結(jié)論

(1)構(gòu)建了陸地油氣田安全生產(chǎn)事故企業(yè)應(yīng)急能力評估指標(biāo)體系，包括危險(xiǎn)識別控制、應(yīng)急準(zhǔn)備、應(yīng)急保障、應(yīng)急響應(yīng)和應(yīng)急恢復(fù)5項(xiàng)一級指標(biāo)及其22項(xiàng)二級指標(biāo)，較為全面地反映了油氣田企業(yè)應(yīng)急管理工作的特性。

(2)采用層次分析法對指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重分配，運(yùn)用模糊理論建立了油氣田企業(yè)事故應(yīng)急能力的模糊評估模型，并在MATLAB上實(shí)現(xiàn)全計(jì)算過程，解決了計(jì)算量大的問題。

(3)應(yīng)用油氣田企業(yè)事故應(yīng)急能力模糊評估模型對我國某油田進(jìn)行應(yīng)急能力綜合評估，確定該企業(yè)的應(yīng)急能力為“較好”。依據(jù)該模型的22項(xiàng)二級指標(biāo)展開評估有利于向企業(yè)提出改善應(yīng)急能力的針對性建議。