基于AHP-模糊評價的煉化企業(yè)生產(chǎn)安全事故應(yīng)急能力評估方法體系

甘亦凡 儲勝利 秦龍龍 崔云峰 狄振忠 李 娜 欒國華 緒 軍 謝永剛

(1.中國石油集團(tuán)安全環(huán)保技術(shù)研究院有限公司；2.國家管網(wǎng)集團(tuán)西南管道有限責(zé)任公司；3.中國石油消防應(yīng)急救援吉林石化支隊；4.中國石油天然氣股份有限公司吉林油田分公司生產(chǎn)運行處；5.中國石油煉油與化工分公司；6.中國石油獨山子石化公司)

0 引 言

煉化行業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，對我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重大影響。根據(jù)“中策大數(shù)據(jù)”查詢結(jié)果，僅2021年1月，就先后有6個省的37個大型石化項目投入規(guī)劃和建設(shè)[1-3]。煉油化工為高危行業(yè)，其使用的油氣原料、生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的中間體和產(chǎn)出物大多為危險化學(xué)品，生產(chǎn)經(jīng)營活動固有風(fēng)險高，重特大事故時有發(fā)生。煉化企業(yè)災(zāi)害事故突發(fā)性強、破壞性大，對應(yīng)急救援的專業(yè)能力和響應(yīng)能力要求較高[4-7]。為有效應(yīng)對各類突發(fā)事件，有必要提升煉化企業(yè)生產(chǎn)安全事故應(yīng)急管理水平，完善和加強企業(yè)安全事故應(yīng)急能力。

開展煉化企業(yè)生產(chǎn)安全事故應(yīng)急能力評估有助于發(fā)現(xiàn)應(yīng)急管理中的薄弱環(huán)節(jié)，從而針對性的完善應(yīng)急管理體系、提升應(yīng)急能力，研究者們針對此項課題開展了一系列關(guān)鍵課題研究。趙永華等[8]提出了包括應(yīng)急準(zhǔn)備評估和重大事故情景應(yīng)對能力評估在內(nèi)的煉化企業(yè)應(yīng)急能力定性評估方法，從10個應(yīng)急功能出發(fā)對應(yīng)急能力進(jìn)行分析，評估結(jié)果分為4個等級，并在某天然氣生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行了試點應(yīng)用；楊振宏等[9]在建立化工園區(qū)應(yīng)急管理能力評估指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，引進(jìn)可拓理論，采用關(guān)聯(lián)函數(shù)確定評估指標(biāo)可拓權(quán)重系數(shù)，減少了專家主觀評價的影響，以針對性地提升應(yīng)急能力；袁斐等[10]引入誘導(dǎo)矩陣對層次分析法進(jìn)行改進(jìn)，據(jù)此計算出化工園區(qū)應(yīng)急能力各因素的權(quán)重，最后結(jié)合專家打分法，確定化工園區(qū)的應(yīng)急能力等級。

綜上，研究者們根據(jù)煉化企業(yè)應(yīng)急特點和救援程序，構(gòu)建了相應(yīng)的應(yīng)急能力評估指標(biāo)體系，并求解確定了指標(biāo)權(quán)重和應(yīng)急能力分值，但部分研究確定的應(yīng)急能力分值尚依賴于專家的主觀定性評價。對于復(fù)雜的煉化企業(yè)應(yīng)急體系，基于主觀評價的應(yīng)急能力分值是一個模糊概念，相關(guān)研究亦未對所涉及的模糊概念進(jìn)行數(shù)學(xué)規(guī)律提煉，導(dǎo)致評估結(jié)果存在客觀性不足、邊界不清和無法定量分析等問題。此外，部分研究僅側(cè)重于應(yīng)急能力理論分值的確定，在專家遴選、評估方法和現(xiàn)場試點應(yīng)用等關(guān)鍵環(huán)節(jié)涉及較少，未形成完善的應(yīng)急能力評估方法體系。針對以上問題，本文構(gòu)建了煉化企業(yè)生產(chǎn)安全事故應(yīng)急能力評估指標(biāo)體系，并基于層次分析法(AHP)，計算了各級指標(biāo)的權(quán)重分布；在此基礎(chǔ)上，建立了基于模糊綜合評價的應(yīng)急能力評估模型，將專家評估結(jié)果中模糊性的程度語言概念進(jìn)行量化處理，將定性研判轉(zhuǎn)換為定量分析；同時，提出了與評估模型相配套的專家遴選方法、問題清單化梳理和試點應(yīng)用方法，形成了完善的煉化企業(yè)生產(chǎn)安全事故應(yīng)急能力評估方法體系。研究成果可為煉化企業(yè)應(yīng)急能力評估提供一定的理論和實踐依據(jù)。

1 煉化企業(yè)應(yīng)急能力評估指標(biāo)體系與權(quán)重確定

通過梳理煉化企業(yè)應(yīng)急管理實踐經(jīng)驗和應(yīng)急救援程序特點，參考國家、行業(yè)相關(guān)法律法規(guī)，將煉化企業(yè)應(yīng)急能力劃分為風(fēng)險辨識能力、應(yīng)急體系策劃能力、應(yīng)急設(shè)備設(shè)施配備與管理能力、應(yīng)急救援隊伍專業(yè)能力、應(yīng)急演練培訓(xùn)組織能力和應(yīng)急操作實戰(zhàn)能力6個部分，應(yīng)急能力評估工作從這6個方面重點開展。此外，在實際開展應(yīng)急能力評估過程中，各項能力指標(biāo)各自對應(yīng)了與之匹配的評價要點和細(xì)節(jié)要素，這些要素是開展應(yīng)急能力評估工作的重要抓手。

鑒于所提出的6個分項能力指標(biāo)及與之匹配的評價要點對煉化企業(yè)總體應(yīng)急能力的影響程度各不相同，為實現(xiàn)針對企業(yè)總體應(yīng)急能力的科學(xué)合理評價，本文采用AHP法，確定各分項能力和二級評估要素的指標(biāo)權(quán)重，基本步驟如下[11-12]：

1)建立應(yīng)急能力評估指標(biāo)體系

以煉化企業(yè)總體應(yīng)急能力作為目標(biāo)層T，以所提出的6個分項能力作為Ⅰ級指標(biāo)層Ui。同時對6個分項能力指標(biāo)進(jìn)行要素梳理，明確各分項能力指標(biāo)的評價要點，作為與Ⅰ級指標(biāo)層相匹配的Ⅱ級指標(biāo)層Uij。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了煉化企業(yè)應(yīng)急能力評估指標(biāo)體系，見圖1。

圖1 煉化企業(yè)應(yīng)急能力評估指標(biāo)體系

2)構(gòu)造判斷矩陣

根據(jù)煉化企業(yè)應(yīng)急救援程序和特點，經(jīng)專家組研討，確定Ⅰ級指標(biāo)層6個能力指標(biāo)相較于目標(biāo)層T的兩兩相對重要程度，并基于1～9標(biāo)度法構(gòu)造了判斷矩陣Z(表1)。

3)計算指標(biāo)權(quán)重系數(shù)

①按列對判斷矩陣Z進(jìn)行規(guī)范化，見式(1)。

(1)

②規(guī)范化后的判斷矩陣按行相加，見式(2)。

(2)

(3)

計算得到的特征向量W=(W1，W2，…Wm)T即為權(quán)重向量。

④根據(jù)方程Z·W=λmaxW，計算矩陣Z的最大特征根λmax，見式(4)。

(4)

式中：λmax為矩陣Z的最大特征根，m為矩陣Z的行數(shù)，Wi為特征向量中的元素。

4)一致性檢驗

①判斷矩陣偏離的一致性指標(biāo)C.I.，見式(5)。

(5)

②隨機一致性比率C.R.，見式(6)。

(6)

其中，R.I.為平均隨機一致性比率，可通過查詢隨機一致性指標(biāo)值表確定。

5)層次總排序

計算Ⅰ級指標(biāo)層6項能力指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)及一致性檢驗結(jié)果，見表1。

表1 煉化企業(yè)應(yīng)急能力評估層次結(jié)構(gòu)模型

采用相同方法，分別構(gòu)造各Ⅱ級指標(biāo)相較于Ⅰ級指標(biāo)層的判斷矩陣，計算相應(yīng)的權(quán)重系數(shù)和總權(quán)重。

2 基于模糊綜合評價的煉化企業(yè)應(yīng)急能力評估方法體系

2.1 應(yīng)急能力評估方法與問題清單化梳理

煉化企業(yè)應(yīng)急能力評估工作依據(jù)國家應(yīng)急法律法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)、煉化企業(yè)應(yīng)急制度及其他相關(guān)技術(shù)文件，重點采用調(diào)查問卷、查閱資料、人員訪談、現(xiàn)場檢查和組織演練等評估方法。專家組成員在當(dāng)天應(yīng)急能力評估任務(wù)結(jié)束后，由組長組織召開研討會，通過研討分析，完成如表2所示的問題清單，梳理歸納當(dāng)天評估工作中發(fā)現(xiàn)的各類問題。

表2 煉化企業(yè)應(yīng)急能力評估問題清單

根據(jù)表2，應(yīng)急能力評估專家組成員依據(jù)各自的職責(zé)分工，梳理歸納當(dāng)天評估工作中發(fā)現(xiàn)的問題，勾選對應(yīng)的指標(biāo)因素，同時對問題的類別進(jìn)行判斷，并附上與問題相匹配的現(xiàn)場評估照片，以便于企業(yè)應(yīng)急管理人員進(jìn)行針對性地提升與改進(jìn)。在表2中，問題類別主要包括重要性問題和一般性問題，重要性問題是指對分項應(yīng)急能力產(chǎn)生重要影響或合規(guī)性方面存在重大遺漏，需要研究制定具體措施改進(jìn)的重點問題；一般性問題是指對分項應(yīng)急能力不構(gòu)成整體影響，但會減弱具體部位應(yīng)急能力的問題，需要即查即改或持續(xù)完善提升。在現(xiàn)場應(yīng)急能力評估工作結(jié)束后，需要對評估工作期間發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行匯總整理，各位專家依據(jù)實際現(xiàn)場評估情況和自身工作經(jīng)驗對各項指標(biāo)進(jìn)行判斷，以程度語言“好，較好，一般，較差，差”作為評價等級進(jìn)行評級，以實現(xiàn)針對煉化企業(yè)應(yīng)急能力的定性評估。

2.2 應(yīng)急能力模糊綜合評價模型

專家組主要采用主觀模糊概念對各項指標(biāo)因素的評估結(jié)果進(jìn)行定性描述，造成主觀性和模糊性較大，邊界不清和無法定量分析等問題[13-15]。本文基于模糊綜合評價理論，將專家評估結(jié)果中模糊性的程度語言概念進(jìn)行量化處理，將定性研判轉(zhuǎn)換為定量分析，實現(xiàn)了對多因素多層次復(fù)雜問題的有效評估。為此，構(gòu)建了煉化企業(yè)應(yīng)急能力模糊綜合評價模型，建模具體步驟如下：

1)構(gòu)建煉化企業(yè)應(yīng)急能力評估因素集U。根據(jù)第1節(jié)構(gòu)建的煉化企業(yè)應(yīng)急能力評估層次結(jié)構(gòu)模型，將Ⅰ級指標(biāo)層中的6個應(yīng)急能力評估指標(biāo)記為U={Ui}={U1，U2，…Ui}；將下一層Ⅱ級指標(biāo)集記為Uik={Ui1，Ui2，…Uik}。

2)建立評語集V。根據(jù)2.1節(jié)制定的應(yīng)急能力評分規(guī)則，在模糊綜合評價模型中，將制定的5個等級程度語言作為評語集，即V={好，較好，一般，較差，差}。

3)建立模糊關(guān)系矩陣R。根據(jù)制定的評語集，結(jié)合專家針對各Ⅱ級指標(biāo)因素的評級結(jié)果，逐個計算各指標(biāo)因素Uik相對于評語集的隸屬度，設(shè)n個專家對指標(biāo)Uik進(jìn)行評價，其中q個專家選中評語集中的某一評語等級，則該指標(biāo)對于該評語的隸屬度為q/n，據(jù)此生成模糊關(guān)系矩陣R=(rij)l×k，其中，rij表示第i個指標(biāo)對該評語的隸屬度。

4)生成模糊綜合評價向量。根據(jù)前文層次分析模型確定的各指標(biāo)權(quán)重向量W，將W與模糊關(guān)系矩陣R用模糊算子進(jìn)行合成，得到涵蓋各項評價指標(biāo)的模糊綜合評價向量Y，其中，模糊算子采用加權(quán)平均型算子M(·，⊕)。

5)應(yīng)急能力評估結(jié)果的量化處理和分析。為直觀、量化反映評估結(jié)果，分別對評語集中的5個等級進(jìn)行模糊化賦值，見表3。

表3 煉化企業(yè)應(yīng)急能力評估標(biāo)準(zhǔn)

采用加權(quán)平均法確定最終的量化評價結(jié)果。通過取5個應(yīng)急能力評估標(biāo)準(zhǔn)賦值區(qū)間的中間值：“好”=90，“較好”=70，“一般”=50，“較差”=30，“差”=10，構(gòu)成賦值矩陣P=[90，70，50，30，10]；在此基礎(chǔ)上，將所確定的模糊綜合評價向量與賦值矩陣相乘，確定評價結(jié)果的量化數(shù)值，進(jìn)而根據(jù)數(shù)值所處的分值區(qū)間確定評估等級。

3 煉化企業(yè)應(yīng)急能力評估試點應(yīng)用及評價

3.1 試點企業(yè)應(yīng)急能力評估

選擇A、B和C三家煉化公司作為試點企業(yè)，三家企業(yè)均具備千萬噸級以上的原油加工能力，裝置條件完備，工藝種類齊全。為保證評估結(jié)果的科學(xué)性、系統(tǒng)性和代表性，遴選煉化突發(fā)事件應(yīng)急領(lǐng)域內(nèi)理論水平較高、實踐經(jīng)驗豐富的專家作為應(yīng)急能力評估專家組成員；所選專家在本領(lǐng)域從事10年以上相關(guān)專業(yè)工作；專家人數(shù)不少于10人。專家組設(shè)置組長1名，主要負(fù)責(zé)評估工作統(tǒng)籌規(guī)劃、分工協(xié)調(diào)、組織研討匯總當(dāng)天問題和確定評估結(jié)論等；設(shè)置副組長2名，分別負(fù)責(zé)應(yīng)急管理評估小組和現(xiàn)場評估小組專家的管理與協(xié)調(diào)工作，其中，應(yīng)急管理評估小組負(fù)責(zé)公司組織職責(zé)評估、風(fēng)險辨識評估、制度預(yù)案評估、公司桌面應(yīng)急演練、公司層員工訪談、應(yīng)急管理交流等工作任務(wù)；現(xiàn)場評估小組負(fù)責(zé)消防隊伍管理評估、現(xiàn)場應(yīng)急設(shè)施檢查、車間班組現(xiàn)場處置方案和應(yīng)急處置卡評估、基層雙盲應(yīng)急演練、基層應(yīng)急管理座談等工作任務(wù)。評估組的10位專家深入三家企業(yè)，采用制定的評估方法，針對6項Ⅰ級指標(biāo)和16項Ⅱ級指標(biāo)進(jìn)行評估定級。在此基礎(chǔ)上，基于構(gòu)建的煉化企業(yè)AHP-模糊評價方法體系，確定三家企業(yè)應(yīng)急能力各項指標(biāo)因素的隸屬度。

根據(jù)確定的三家煉化企業(yè)應(yīng)急能力各項指標(biāo)因素的隸屬度，以A企業(yè)為例，計算相應(yīng)的模糊綜合評價矩陣，據(jù)此對煉化企業(yè)的應(yīng)急能力評級結(jié)果進(jìn)行量化處理，A企業(yè)“風(fēng)險辨識能力U1”Ⅰ級指標(biāo)的模糊關(guān)系矩陣R1為：

(7)

根據(jù)前文確定的各Ⅱ級指標(biāo)相對于“風(fēng)險辨識能力U1”Ⅰ級指標(biāo)的權(quán)重向量W1=(0.297 0，0.539 6，0.163 4)，運用模糊算子M(·，⊕)，計算確定“風(fēng)險辨識能力U1”的模糊綜合評價向量Y1=W1×R1=(0.137 6，0.267 3，0.532 7，0.062 4，0.000 0)。采用相同的方法，分別計算A企業(yè)包括應(yīng)急體系策劃能力U2、應(yīng)急設(shè)備設(shè)施配備與管理能力U3、應(yīng)急救援隊伍專業(yè)能力U4、應(yīng)急演練培訓(xùn)組織能力U5和應(yīng)急操作實戰(zhàn)能力U6的模糊綜合評價向量，并由以上Ⅰ級指標(biāo)的模糊綜合評價向量計算結(jié)果構(gòu)成相對于目標(biāo)層T(煉化企業(yè)應(yīng)急能力)的模糊關(guān)系矩陣RA：

(8)

根據(jù)前文確定的煉化企業(yè)應(yīng)急能力評估各Ⅰ級指標(biāo)相對于目標(biāo)層T的權(quán)重集WT=(0.106 0，0.371 6，0.159 4，0.073 2，0.050 1，0.239 8)，計算A企業(yè)應(yīng)急能力評估的模糊綜合評價向量YA=WT×RA=(0.176 5，0.292 9，0.435 6，0.094 0，0.001 0)，根據(jù)所制定的賦值矩陣P，確定A企業(yè)應(yīng)急能力評估分值為61.00分，得分位于80>V≥60。根據(jù)表2應(yīng)急能力評估標(biāo)準(zhǔn)可知，A企業(yè)的應(yīng)急能力為“較好”。

采用相同的方法，確定B企業(yè)和C企業(yè)的模糊綜合評價向量分別為：YB=(0.134 8，0.187 7，0.561 0，0.094 2，0.022 3)，YC=(0.100 4，0.385 7，0.451 9，0.062 0，0.000 0)。最后，根據(jù)所制定的賦值矩陣P，確定B企業(yè)和C企業(yè)的應(yīng)急能力評估分值為56.39分和60.50分。根據(jù)表2，B企業(yè)和C企業(yè)的應(yīng)急能力分別為“一般”和“較好”。

3.2 試點企業(yè)應(yīng)急能力評價

根據(jù)三家試點企業(yè)的應(yīng)急能力評估結(jié)果，A和C企業(yè)的應(yīng)急能力為“較好”，B企業(yè)為“一般”。A和C企業(yè)應(yīng)急能力總體較好，在突發(fā)事件發(fā)生時，能有效開展應(yīng)急救援，減少或降低突發(fā)事件造成的損失；A企業(yè)的應(yīng)急設(shè)備設(shè)施配備與管理能力，C企業(yè)的應(yīng)急操作實戰(zhàn)能力較為突出，值得學(xué)習(xí)和借鑒。B企業(yè)應(yīng)急能力總體一般，通過分析各項指標(biāo)隸屬度和實際評估情況，發(fā)現(xiàn)該企業(yè)在風(fēng)險辨識方面存在風(fēng)險防控措施不足、輿情應(yīng)對措施不完善，以及在應(yīng)急設(shè)備設(shè)施配備與管理方面存在現(xiàn)場消防應(yīng)急設(shè)施隱患較多、防護(hù)器材失效等問題，導(dǎo)致B企業(yè)應(yīng)急能力評估總體分值較低。

4 結(jié) 論

1)以煉化企業(yè)生產(chǎn)安全事故總體應(yīng)急能力作為目標(biāo)層，以凝練劃分的6個分項能力作為Ⅰ級指標(biāo)層，以分項能力對應(yīng)的評估要素作為Ⅱ級指標(biāo)層，構(gòu)建了煉化企業(yè)應(yīng)急能力評估指標(biāo)體系，同時基于層次分析法，確定了各級指標(biāo)的權(quán)重分布。

2)基于模糊綜合評價理論，建立了模糊綜合評價模型，結(jié)合構(gòu)建的生產(chǎn)安全事故應(yīng)急能力評估指標(biāo)體系和各指標(biāo)權(quán)重，將專家評估結(jié)果中模糊性的程度語言概念進(jìn)行量化處理，將定性研判轉(zhuǎn)換為定量分析，實現(xiàn)了對多因素多層次復(fù)雜問題的有效評估。

3)基于構(gòu)建的煉化企業(yè)AHP-模糊評價方法體系，在三家煉化公司開展試點應(yīng)用，經(jīng)現(xiàn)場實踐及專家論證，所建評估方法體系具有一定的實用性與可操作性，可科學(xué)全面地反映煉化企業(yè)的生產(chǎn)安全事故應(yīng)急能力；但該評估方法體系目前尚依賴人工梳理和收集評估問題，降低了工作效率，可考慮開發(fā)能輔助梳理匯集評估問題的應(yīng)急能力評估軟件，以提升應(yīng)急能力評估工作效率。