車間火災(zāi)應(yīng)急響應(yīng)模擬與逃生優(yōu)化

李海濤

摘要：本文模擬制絲車間突發(fā)火災(zāi)啟動應(yīng)急響應(yīng)流程，解決了車間火災(zāi)應(yīng)急響應(yīng)及人員逃生過程中時間不確定、銜接時機(jī)不容易把握的難點。本文提出將Petri網(wǎng)建模和統(tǒng)計思想結(jié)合形成火災(zāi)逃生的模型，對應(yīng)急響應(yīng)流程進(jìn)行繪制與分析，模擬響應(yīng)的全過程時間。

關(guān)鍵詞：制絲車間;Petri網(wǎng);統(tǒng)計;火災(zāi);應(yīng)急響應(yīng)

在應(yīng)急系統(tǒng)的管理過程中對此歧義特性的不當(dāng)考慮將不可避免地影響應(yīng)急系統(tǒng)的安全性和有效性。田峰等[2]討論了在Petri網(wǎng)序列，并行性，選擇和循環(huán)結(jié)構(gòu)下的模糊時間推斷規(guī)則，并實現(xiàn)了協(xié)同設(shè)計的時間驗證。Ye等[3]采用模糊Petri網(wǎng)分析多列火車運(yùn)行及其沖突時間。它們?nèi)恳揽磕：惴ㄟM(jìn)行計劃分析，這可能導(dǎo)致在不同規(guī)則下產(chǎn)生不同的計算結(jié)果。本文的作者建議將Petri網(wǎng)建模理論與模糊仿真技術(shù)相結(jié)合，以建立緊急救援模型。CPN Tools平臺上的模型仿真計算使您能夠確定滅火過程的時間并完成可靠的分析。

1 著色模糊Petri網(wǎng)概念與定義

1.1 著色時間Petri網(wǎng)

著色時間Petri網(wǎng)是描述系統(tǒng)的動態(tài)系統(tǒng)行為（例如并發(fā)，同步，異步，資源爭用和協(xié)調(diào)、協(xié)作）的有效工具。 它不僅具有豐富的仿真功能和豐富的分析方法，而且易于使用和理解。同時，CPN工具是具有嚴(yán)格語義的數(shù)學(xué)建模工具，可進(jìn)行系統(tǒng)的動態(tài)性能進(jìn)行定性和定量分析[4]。

1.2 模糊時間

常見的模糊時間概念有“清晨、第一時間、大半年”等等，以這些模糊的時間為論域，記作U。論域U上的一個模糊子集，記為，為模糊子集的隸屬函數(shù)。對于任何的，都存在1個數(shù)作為第個工序的模糊時間的隸屬函數(shù)[6]：

2 基于Petri網(wǎng)的車間應(yīng)急響應(yīng)流程

針對傳統(tǒng)的模糊Petri網(wǎng)分析方法的缺陷，該方法導(dǎo)致計算過程復(fù)雜，結(jié)果不一致。 本文提出了協(xié)同過程建模與分析方法。該方法是通過有效整合Petri網(wǎng)和模糊仿真技術(shù)而創(chuàng)建的。 它補(bǔ)充了使用Petri網(wǎng)和執(zhí)行模糊算法分析的現(xiàn)有建模方法導(dǎo)致建模和計算之間的脫節(jié)的現(xiàn)象。它可以充分利用Petri網(wǎng)的作用和優(yōu)勢。

2.1 模型構(gòu)建

如果制絲車間發(fā)生火災(zāi)，消防部門首先建立了現(xiàn)場指揮部，并安排了以下任務(wù)和決定：火情勘測小組對火災(zāi)現(xiàn)場和外圍設(shè)備進(jìn)行了調(diào)查，資源保障小組準(zhǔn)備了水資源和消防沙以滿足滅火小組和冷卻小組要求的現(xiàn)場相關(guān)資源要求;運(yùn)輸小組將準(zhǔn)備好的物資運(yùn)輸?shù)街付ǖ膮^(qū)域;滅火小組在滅火點進(jìn)行滅火操作，以防止直接火勢蔓延并減少熱輻射;冷卻小組對周圍的設(shè)備和管道以降低了道路的溫度，以使周圍的設(shè)備和材料接收到的熱輻射不會超過閾值并引起多米諾骨牌效應(yīng)。

2.2 模型分析

車間火災(zāi)應(yīng)急流程實際運(yùn)行一次共計使用465秒，實際中不可能進(jìn)行多次滅火演練，會造成人力物力的極大浪費。因此，我們將每個步驟對應(yīng)的變遷賦予隨機(jī)的樂觀時間，最有可能時間，悲觀時間，用CPN軟件模擬50000次。

我們將整個火災(zāi)應(yīng)急流程所有耗時標(biāo)準(zhǔn)為500秒，少于500秒情況下，應(yīng)急流程合格。發(fā)現(xiàn)整個流程下來有278次超過500秒，在500秒內(nèi)概率為99.444%，查看西格瑪水平競爭力表.

通過對照可知火災(zāi)應(yīng)急流程完成度已經(jīng)達(dá)到4個西格瑪水平，意味著較好管理和運(yùn)營能力來滿足客戶。

3 人員統(tǒng)計分析及其優(yōu)化

對逃生人員逃生所用的時間進(jìn)行統(tǒng)計分析，觀察統(tǒng)計人員逃生是否會存在發(fā)生擁堵的時間，和是否存在逃生滯后的問題。

3.1 逃生人員統(tǒng)計分析

在T4啟動應(yīng)急預(yù)案變遷中，制絲車間內(nèi)部員工也進(jìn)行逃生，車間有三個逃生出口，分別為：

（1）車間北門逃生通道，對應(yīng)車間北緊急集合點;（2）車間西門料房出口，對應(yīng)車間西緊急集合點;（3）車間東門逃生通道，對應(yīng)車間東緊急集合點。

車間東門出口疏散通道人員所用時間中分布疏散較好，均在6-12秒之間完成，不會疏散通道出現(xiàn)擁堵的情況。

北門疏散通道人員所用時間中從18-20秒中，出現(xiàn)頻次較高，應(yīng)該改進(jìn)。

（1）首先逃生時間滯后的應(yīng)該進(jìn)行提前;（2）在6-8秒時頻次較高，避免疏散通道出現(xiàn)擁堵的情況。

通過記錄的人員分析發(fā)現(xiàn)，這是由于這組中存在兩人較慢，分別為：

（1）劉某某，男，53歲，系梗絲混絲操作工，距離北門疏散通道較遠(yuǎn)，并年齡偏大;

（2）高某某，男，29歲，系葉片增溫增濕工，距離北門疏散通道較遠(yuǎn)。

西側(cè)料房疏散通道人員所用時間可以看出，料房人員由于距離疏散通道較近，均在5秒內(nèi)完成，6-9秒人員較為稀松，車間出口疏散通道人員所用時間中分布疏散較好，不會疏散通道出現(xiàn)擁堵的情況。

3.2 逃生人員統(tǒng)計分析

由于從北門疏散通道逃生有兩人時間滯后，重新進(jìn)行了分組，將2人從北門疏散通道改為西側(cè)料房疏散通道，重新進(jìn)行了疏散演習(xí)，進(jìn)行三次，記錄下時間。

優(yōu)化后的西側(cè)料房與北門疏散通道人員逃生耗時顯示：逃生過程不存在擁擠隱患，并且沒有人員時間滯后的情況。因此本次任務(wù)完成。

4 結(jié)論

（1）火災(zāi)情景下，應(yīng)急響應(yīng)各步驟、各自人員間相互配合，是存在一定的銜接和邏輯關(guān)系。同時，各個行為動作具有模糊性，結(jié)合Petri網(wǎng)理論、CPN建模語言、模糊模擬技術(shù)構(gòu)建預(yù)測模型。

（2）應(yīng)急響應(yīng)Petri網(wǎng)動態(tài)模型很好地描述了車間火災(zāi)救火過程的模糊表達(dá)和各步驟的銜接關(guān)系，通過仿真模擬計算各步驟可能執(zhí)行的時間，從中找出改進(jìn)的空間和存在的隱患。

（3）所建立的進(jìn)度預(yù)測模型能夠有助于調(diào)整和組織安排各工序的實施以及對資源進(jìn)行優(yōu)化配置，更好地對應(yīng)急及逃生進(jìn)度進(jìn)行規(guī)劃、控制和管理。

參考文獻(xiàn)：

[1] YE Yang-dong，WANG Juan，JIA Li-min.Analysis of temporaluncertainty of trains converging based on fuzzy time Petri nets[J].Fuzzy Systems and Knowledge Discovery，2005，26（5）：89-99.

[2] 李海濤，楊波，尹曉玲，等.基于設(shè)計結(jié)構(gòu)矩陣和著色Petri網(wǎng)的產(chǎn)品設(shè)計過程建模與仿真[J].中國機(jī)械工程，2014，25（1）：108-116.

[3] 祖旭.基于Petri網(wǎng)理論的產(chǎn)品開發(fā)過程建模方法研究[D].大連：大連理工大學(xué)，2005.

[4] 彭晨.消防響應(yīng)時間統(tǒng)計規(guī)律及其與城市火災(zāi)規(guī)模相關(guān)性研究[D].合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2010.

[5] 楊綸標(biāo)，高英儀.模糊數(shù)學(xué)原理及應(yīng)用[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社，2005：4-5.