基于情景構(gòu)建與推演的企業(yè)應(yīng)急能力評估

韓心星

(清華大學(xué)工程物理系公共安全研究院， 北京 100084)

在企業(yè)的生產(chǎn)運營過程中，很難完全避免突發(fā)事故的發(fā)生。突發(fā)事故一旦發(fā)生，很可能造成人員傷亡、設(shè)施設(shè)備損壞、經(jīng)濟(jì)損失等嚴(yán)重后果。為預(yù)防企業(yè)事故發(fā)生或事故發(fā)生后減少事故損失，快速、科學(xué)、高效的應(yīng)急管理工作就顯得尤為重要。而改進(jìn)企業(yè)的應(yīng)急管理工作、提高企業(yè)的應(yīng)急管理能力的關(guān)鍵是對企業(yè)的應(yīng)急能力進(jìn)行科學(xué)評估。目前常見的評估方法是首先建立企業(yè)的應(yīng)急能力評估指標(biāo)體系，然后采用德爾菲法、層次分析法、層級熵分析法等計算指標(biāo)權(quán)重，采用模糊綜合評價法、模糊集值統(tǒng)計法、線性加權(quán)法、灰色系統(tǒng)理論等對企業(yè)的應(yīng)急能力進(jìn)行評估[1-6]。這些方法在企業(yè)的應(yīng)急能力評估過程中發(fā)揮著重要作用，但在企業(yè)的應(yīng)急管理過程中，由于管理者的決策引導(dǎo)、各項資源的動態(tài)調(diào)配以及其他一些外界因素，各項應(yīng)急能力評估指標(biāo)的權(quán)重會發(fā)生變化，此時企業(yè)的應(yīng)急能力大小也隨之變化，常規(guī)的評估方法難以完全滿足企業(yè)管理者的實時應(yīng)急決策需求。

現(xiàn)基于梳理的企業(yè)應(yīng)急能力評估指標(biāo)體系，選用評估指標(biāo)的樂觀狀態(tài)作為應(yīng)急情景的基本事件，采用交叉影響分析法和解釋結(jié)構(gòu)模型法進(jìn)行情景構(gòu)建與推演，對企業(yè)的應(yīng)急能力進(jìn)行評估。

1 企業(yè)應(yīng)急能力評估指標(biāo)體系

以電網(wǎng)[6-7]、石化[8-9]、煤礦[10-11]企業(yè)的應(yīng)急能力評估指標(biāo)體系為基礎(chǔ)，從應(yīng)急預(yù)防、應(yīng)急準(zhǔn)備、應(yīng)急響應(yīng)、應(yīng)急恢復(fù)四個階段梳理得出一般企業(yè)的應(yīng)急能力評估指標(biāo)體系如表1所示。

2 企業(yè)應(yīng)急情景基本事件集

2.1 何為情景

“情景”一詞最早出現(xiàn)在Theyear2000:AFrameworkforSpeculationontheNextThirty-ThreeYears一書中，此后中外學(xué)者對“情景”概念賦予不同的定義，但目前尚未達(dá)成一致[12]，主要存在兩種代表性觀點，部分學(xué)者認(rèn)為情景是突發(fā)事件發(fā)生發(fā)展態(tài)勢的描述[13-16]，其中“態(tài)”是指突發(fā)事件目前的狀態(tài)，“勢”是指突發(fā)事件未來的發(fā)展趨勢[17]。部分學(xué)者認(rèn)為情景是各種重要參數(shù)的集合，這些參數(shù)是突發(fā)事件發(fā)生發(fā)展過程中，所有災(zāi)害要素的集合，包括事件本身要素、周圍環(huán)境內(nèi)各要素以及要素之間的關(guān)系[18-22]。綜合理解情景就像故事，情景的基本事件就像故事的情節(jié)，基本事件之間相互作用影響構(gòu)成情景的過程就像基于故事情節(jié)之間的邏輯關(guān)系論述故事，情景推演就像設(shè)定不同的故事情節(jié)(即設(shè)定不同的基本事件的發(fā)生狀態(tài))去推演可能的故事結(jié)局。

2.2 企業(yè)應(yīng)急情景基本事件集的確定

以情景構(gòu)建與推演方法對企業(yè)的應(yīng)急能力進(jìn)行評估，首先必須要確定構(gòu)成情景的基本事件，將企業(yè)的每個應(yīng)急能力評估指標(biāo)(表1)取其樂觀狀態(tài)作為企業(yè)應(yīng)急情景的指標(biāo)事件IEi，以應(yīng)急處置效果良好作為應(yīng)急情景的效果事件EEi，應(yīng)急情景的基本事件集如表2所示。

3 企業(yè)應(yīng)急情景構(gòu)建

上述已經(jīng)確定了企業(yè)應(yīng)急情景的基本事件集，下面基于這些基本事件集，綜合采用交叉影響分析法和解釋結(jié)構(gòu)模型法構(gòu)建企業(yè)應(yīng)急情景。

3.1 交叉影響矩陣

為了介紹基于情景構(gòu)建與推演方法評估企業(yè)應(yīng)急能力的可行性，其應(yīng)急情景的基本事件是基于一般企業(yè)的應(yīng)急能力評估指標(biāo)取其樂觀狀態(tài)得到，而不是依據(jù)某個具體企業(yè)的實際情況得到的對應(yīng)事件集。邀請6位應(yīng)急管理領(lǐng)域的專家對基本事件之間的關(guān)系進(jìn)行打分，打分依據(jù)如表3所示[23]。直接采用各專家打分?jǐn)?shù)值的算術(shù)平均值構(gòu)建評估矩陣R=(Rij)n×n，其中n為基本事件的數(shù)目，Rij表示事件Ej發(fā)生對事件Ei發(fā)生的影響。具體企業(yè)應(yīng)急情景的基本事件評估矩陣的構(gòu)建將在后面加以討論。

基于已經(jīng)得到的評估矩陣，按照式(1)[23]計算交叉影響矩陣C=(Cij)n×n，結(jié)果如表4所示。Cij為正值表明事件Ej的發(fā)生促進(jìn)事件Ei的發(fā)生，Cij為負(fù)值表明事件Ej的發(fā)生阻礙事件Ei的發(fā)生。從表4可以看出，所有數(shù)值皆為正值，這是因為本次應(yīng)急情景的基本事件集是取各應(yīng)急能力評估指標(biāo)的樂觀狀態(tài)作為基本事件組成，并且事件之間均存在促進(jìn)作用。

表4 交叉影響矩陣Table 4 Cross-impact matrix

(1)

式(1)中：Cij為事件Ej對事件Ei的影響系數(shù)；Pi、Pj分別為事件Ei、Ej的先驗概率，假設(shè)Pi=Pj=0.5。

3.2 解釋結(jié)構(gòu)模型

解釋結(jié)構(gòu)模型法由Warfield[24]于1973年提出，可以通過多級遞階結(jié)構(gòu)將系統(tǒng)內(nèi)各要素之間的復(fù)雜關(guān)系表達(dá)出來[25]，其主要計算步驟如下[26-28]：

3.2.1 鄰接矩陣計算

基于前面確定的應(yīng)急情景的基本事件集，判斷兩事件之間是否存在直接的影響關(guān)系，以鄰接矩陣A=(Aij)n×n表示為

(2)

3.2.2 可達(dá)矩陣計算

對鄰接矩陣A和單位矩陣E之和A+E基于布爾代數(shù)法進(jìn)行冪計算，直至存在n使得式(3)成立，即

M=(A+E)n+1=(A+E)n≠

(A+E)n-1…≠A+E

(3)

式(3)中:M為可達(dá)矩陣。

3.3.3 層級關(guān)系劃分

計算各事件的可達(dá)集合R(Ei)與前因集合N(Ei)，這里的可達(dá)集合R(Ei)表示事件Ei可以到達(dá)的所有事件的集合，前因集合N(Ei)表示可以到達(dá)事件Ei的所有事件的集合。當(dāng)存在關(guān)系式

R(Ei)∩N(Ei)=R(Ei)

(4)

就以R(Ei)中的事件集合作為第一層級，然后將這些事件從可達(dá)矩陣M中刪除，然后重復(fù)上述步驟，自上而下依次將所有事件進(jìn)行層級劃分。

按照上述方法求得的情景層級圖的形式與選取的事件間影響系數(shù)的臨界值A(chǔ)的大小有關(guān)，只有當(dāng)事件間的影響系數(shù)Cij≥A時，該事件間才認(rèn)為存在直接影響。為了將事件間的強(qiáng)影響關(guān)系體現(xiàn)出來，選取臨界值A(chǔ)=3.68，即選取最前20%的緊密關(guān)系，計算得到情景層級圖如圖1所示。

圖1 情景層級圖Fig.1 Scenario hierarchy

由圖1可知，在情景層級圖中，缺少事件IE5、IE15、IE16，這是因為這三個事件與其他事件之間的關(guān)系相對微弱，其影響系數(shù)Cij<3.68。由分析情景層級圖可以看出，應(yīng)急組織體系完善(IE1)能夠促進(jìn)應(yīng)急預(yù)案體系完善(IE2)和應(yīng)急規(guī)章制度體系完善(IE3)，完善的應(yīng)急預(yù)案體系和應(yīng)急規(guī)章制度體系可以促進(jìn)合理充足的應(yīng)急演練培訓(xùn)(IE6)。充足的培訓(xùn)演練(IE6)和堅強(qiáng)有力的科技支撐(IE7)能夠促進(jìn)應(yīng)急通信能力的提高(IE13)。在企業(yè)的應(yīng)急管理過程中，提高監(jiān)測預(yù)警水平(IE10)、應(yīng)急通信能力(IE13)、總結(jié)評估改進(jìn)能力(IE17)可以促進(jìn)指揮協(xié)調(diào)決策能力的提高(IE14)，另外，提高應(yīng)急救援隊伍的組織建設(shè)水平(IE8)、監(jiān)測預(yù)警水平(IE10)可以在突發(fā)事件發(fā)生時，促使應(yīng)急預(yù)案及時啟動(IE11)。企業(yè)自身功能的穩(wěn)定可靠性的提高(IE4)、應(yīng)急救援隊伍的組織建設(shè)水平的提高(IE8)以及救援物資裝備保障到位(IE9)均能促使應(yīng)急隊伍在突發(fā)事故中的應(yīng)急救援搶險能力得到提高(IE12)。當(dāng)突發(fā)事故發(fā)生時。應(yīng)急預(yù)案及時啟動(IE11)、指揮部的指揮協(xié)調(diào)決策能力的提高(IE14)、應(yīng)急救援隊伍的應(yīng)急救援搶險能力的提高(IE12)會產(chǎn)生一個良好的應(yīng)急處置效果(EE18)，即企業(yè)的應(yīng)急能力得到較大提升。

4 企業(yè)應(yīng)急情景推演

上面已經(jīng)通過交叉影響分析方法得到了事件集中各基本事件之間的影響關(guān)系，通過解釋結(jié)構(gòu)模型法將基本事件間的復(fù)雜關(guān)系用層級圖的形式表達(dá)出來。在實際的應(yīng)急管理過程中，受社會、經(jīng)濟(jì)等各方面的影響，指標(biāo)事件經(jīng)常發(fā)生變化，會最終影響企業(yè)應(yīng)急的效果。下面基于交叉影響矩陣通過式(5)[23,29]對企業(yè)應(yīng)急情景進(jìn)行推演，即通過預(yù)設(shè)指標(biāo)事件(IEi)的概率來預(yù)測反映企業(yè)應(yīng)急水平的應(yīng)急處置效果事件(EE18)的概率，從而對企業(yè)的應(yīng)急能力進(jìn)行評估。

(5)

式(5)中：Pi為事件Ei的預(yù)測概率；Pk為事件Ek的初始概率；Gi為外部事件對事件Ei的影響；Cik為事件Ek對事件Ei的影響系數(shù)。

外部事件對事件Ei的影響Gi[29]表示為

(6)

式(6)中：Pi、Pk分別為事件Ei、Ek的先驗概率，假設(shè)Pi=Pk=0.5；Cik為事件Ek對事件Ei的影響系數(shù)。

在企業(yè)的應(yīng)急管理過程中，常常涉及突發(fā)事件發(fā)生前的培訓(xùn)演練，突發(fā)事件發(fā)生時的監(jiān)測預(yù)警，突發(fā)事件發(fā)生后的應(yīng)急救援搶險和指揮協(xié)調(diào)決策，這里選取應(yīng)急情景中對應(yīng)的指標(biāo)事件IE6、IE10、IE12和IE14來驗證基于情景構(gòu)建與推演進(jìn)行企業(yè)應(yīng)急能力評估的正確性和合理性。通過改變這些指標(biāo)事件的初始概率，來預(yù)測應(yīng)急效果事件EE18的概率，除了這4個指標(biāo)事件外的其他指標(biāo)事件，其初始概率皆設(shè)置為0.5，得到21種預(yù)測情景Si，其應(yīng)急效果事件的預(yù)測概率如表5所示。分別繪制單一指標(biāo)事件作用與四個指標(biāo)事件綜合作用下的應(yīng)急效果事件預(yù)測概率圖如圖2所示。

表5 應(yīng)急效果事件的預(yù)測概率Table 5 Prediction probability of the emergency effect event

圖2 應(yīng)急效果事件預(yù)測概率Fig.2 Prediction probability of the emergency effect event

結(jié)合表5與圖2(a)可知，隨著應(yīng)急演練培訓(xùn)合理充足(IE6)的概率逐漸增大，應(yīng)急效果事件(EE18)的概率也逐漸增大，說明企業(yè)的應(yīng)急演練培訓(xùn)越合理充足，其應(yīng)急處置效果就越好，應(yīng)急能力越強(qiáng)。同理，監(jiān)測預(yù)警水平越高(IE10)，應(yīng)急救援搶險能力越高(IE12)，指揮協(xié)調(diào)決策能力越高(IE14)，企業(yè)的應(yīng)急能力也越強(qiáng)。比較不同指標(biāo)事件作用下的應(yīng)急效果事件概率折線圖可知，對于應(yīng)急效果的貢獻(xiàn)，事件IE6>IE12>IE14>IE10，說明在這四個指標(biāo)事件中，增強(qiáng)應(yīng)急演練培訓(xùn)(IE6)能更有效地提高企業(yè)的應(yīng)急效果，增強(qiáng)企業(yè)的應(yīng)急能力。所以，通過情景構(gòu)建與推演方法對單一措施下的企業(yè)應(yīng)急能力進(jìn)行評估，可以得到增強(qiáng)企業(yè)應(yīng)急能力最有效的措施，為企業(yè)的應(yīng)急決策提供參考。

結(jié)合表5與圖2可知，四個指標(biāo)事件綜合作用下，應(yīng)急處置效果事件的概率也隨著指標(biāo)事件概率的增加而增加，其應(yīng)急處置效果也逐漸增強(qiáng)。比較同一概率下，單一指標(biāo)事件作用與四指標(biāo)事件綜合作用的應(yīng)急效果事件的概率變化可知，四個指標(biāo)事件綜合作用時，其應(yīng)急處置效果要遠(yuǎn)強(qiáng)于單一指標(biāo)事件作用下的應(yīng)急處置效果。所以，在實際的企業(yè)應(yīng)急管理過程中，需要對不同的措施組合下的企業(yè)的應(yīng)急能力進(jìn)行評估，得到增強(qiáng)企業(yè)應(yīng)急能力最有效的措施組合，更有效地增強(qiáng)企業(yè)的應(yīng)急能力。

5 討論

關(guān)于評估矩陣構(gòu)建，為驗證基于情景構(gòu)建與推演方法去評估企業(yè)應(yīng)急能力的合理性和適用性，是基于一般企業(yè)的應(yīng)急能力評估指標(biāo)取其樂觀狀態(tài)得到應(yīng)急情景的基本事件，通過專家打分，以打分?jǐn)?shù)值的算術(shù)平均值構(gòu)建評估矩陣。但在某個具體企業(yè)的應(yīng)急能力評估過程中，需要結(jié)合企業(yè)的實際應(yīng)急管理情況對基本事件集進(jìn)行修改補(bǔ)充。另外，對具體企業(yè)的應(yīng)急能力進(jìn)行評估時，需要結(jié)合德爾菲法，邀請十?dāng)?shù)位本領(lǐng)域?qū)＜液驮撈髽I(yè)的資深應(yīng)急管理人員對基本事件集內(nèi)各事件之間的關(guān)系進(jìn)行打分，經(jīng)過多輪信息反饋，達(dá)成意見的一致性。

關(guān)于交叉影響矩陣，交叉影響系數(shù)Cij皆為正值，主要是因為以各應(yīng)急能力評估指標(biāo)的樂觀狀態(tài)作為基本事件構(gòu)建的企業(yè)應(yīng)急情景，且各基本事件間均存在促進(jìn)作用。

關(guān)于情景層級圖，其展現(xiàn)形式是多變的，具體形式與選取的事件間影響系數(shù)的臨界值A(chǔ)的大小有關(guān)。當(dāng)臨界值A(chǔ)過大，就會存在層級圖中缺少某些基本事件，這是因為這些基本事件與其他事件間的關(guān)系較弱，其影響系數(shù)小于臨界值。為了將事件間的強(qiáng)影響關(guān)系體現(xiàn)出來，故選取的是前20%的強(qiáng)影響，導(dǎo)致出現(xiàn)情景層級圖中沒有事件IE5、IE15、IE16。情景層級圖主要是通過多級遞階結(jié)構(gòu)將系統(tǒng)內(nèi)各要素之間的復(fù)雜關(guān)系表達(dá)出來，其具體的展現(xiàn)形式與后面的情景推演沒有必然聯(lián)系。

關(guān)于情景推演，文中以指標(biāo)事件IE6、IE10、IE12和IE14為例驗證了基于情景構(gòu)建與推演進(jìn)行企業(yè)應(yīng)急能力評估的正確性和合理性，發(fā)現(xiàn)增強(qiáng)應(yīng)急演練培訓(xùn)可以更有效地增強(qiáng)企業(yè)的應(yīng)急效果，四個指標(biāo)事件綜合作用的應(yīng)急效果更佳。在實際企業(yè)的應(yīng)急管理過程中，可以通過該方法得到增強(qiáng)企業(yè)應(yīng)急能力最有效的措施及措施組合。

6 結(jié)論

(1)基于文獻(xiàn)調(diào)研，從應(yīng)急預(yù)防、應(yīng)急準(zhǔn)備、應(yīng)急響應(yīng)和應(yīng)急恢復(fù)4個階段梳理出一般企業(yè)的17個應(yīng)急能力評估指標(biāo)。

(2)以一般企業(yè)應(yīng)急能力評估指標(biāo)的樂觀狀態(tài)為基本事件，結(jié)合應(yīng)急處置效果事件組成企業(yè)應(yīng)急情景的基本事件集，基于交叉影響分析法和解釋結(jié)構(gòu)模型法對企業(yè)的應(yīng)急情景進(jìn)行構(gòu)建。

(3)企業(yè)應(yīng)急情景的推演結(jié)果驗證了基于情景構(gòu)建與推演對企業(yè)應(yīng)急能力進(jìn)行評估的準(zhǔn)確性和合理性，推演結(jié)果可以得到提高企業(yè)應(yīng)急能力的最有效措施或措施組合，為企業(yè)的應(yīng)急管理提供決策指導(dǎo)。