基于拓展標度AHP的港區船舶溢油應急設備庫選址*

田延飛　黃立文　曹　瑞

(武漢理工大學航運學院 內河航運技術湖北省重點實驗室　武漢　430063)

基于拓展標度AHP的港區船舶溢油應急設備庫選址*

田延飛黃立文曹瑞

(武漢理工大學航運學院 內河航運技術湖北省重點實驗室武漢430063)

摘要：為突破傳統層次分析法標度的局限性和實現以港區船舶溢油事故風險為主要決策依據時的溢油應急設備庫選址，基于傳統層次分析法構建了以船舶溢油事故風險為準則的港區船舶溢油事故應急設備庫選址模型.考慮對風險定性認識的差異、表征風險各指標的值的差異以及各指標風險等級分級差異等，對模型中因素重要性比較標度進行了拓展.對舟山港6個港區的船舶溢油應急設備庫選址進行了算例分析，結果顯示，1#港區權重最大，風險準則下溢油應急設備庫選址最優方案為1#港區.研究表明，所構建溢油應急設備庫選址模型是可行的，能夠為港區船舶溢油風險排序以及應急設備庫選址等提供依據.

關鍵詞：船舶溢油風險；應急設備庫；選址；層次分析法；拓展標度

田延飛(1983- )：男，博士生，主要研究領域為智能航海、交通系統風險評估與安全保障

0引言

應急資源選址和配置布局設計屬于應急系統管理中的關鍵問題，在研究應急資源選址問題時，應依據突發事件發生特征建立合適的選址模型[1].從風險管理的要求出發，應急資源選址時首要考慮的就是各備選點發生事故的風險，根據風險程度選定應急設備庫的位置或分配各種應急資源，以實現較快的應急速度和較高的應急成效.而船舶溢油事故風險又分為不同的類別，且各類別的溢油事故風險主要有發生事故的概率和事故的后果來衡量，因此，在直接考慮備選點事故的風險作為決策依據時，間接的或根本的決策因素是不同類別的溢油事故風險以及該發生該風險的概率和后果.由此可見，港區船舶溢油應急設備庫選址是一個需要考慮多種因素綜合決策的過程.

鑒于層次分析法(analytic hierarchy process, AHP)是應用比較成熟的一種定性與定量相結合的決策分析方法[2]，適宜于結構較為復雜的、決策準則較多的,且有些準則不宜量化的決策問題[3].本文基于傳統AHP，構建港區船舶溢油應急設備庫選址模型，以量化的權重來實現備選方案的優選排序，從而為港區船舶溢油應急設備庫選址的綜合決策提供依據.其中，為突破傳統層次分析法標度的局限性和用打分時可能出現的隨意性，文中根據對風險定性認識的差異、表征風險各指標的值的差異以及各指標風險等級分級差異等，對各因素重要性比較標度進行了拓展.最后，以舟山海事局轄區港區船舶溢油應急設備庫選址開展實例研究.

1風險準則下溢油應急設備庫選址AHP模型

基于傳統AHP構建港區溢油應急設備庫選址模型，將在總目標層中所占權重最大的參與溢油應急的港區作為最優選址.

如前所述，應急資源選址時首要考慮的就是各備選點發生事故的風險.因此，將船舶溢油事故風險作為港區溢油應急設備庫選址的準則.根據文獻[4]，船舶溢油事故風險(R)由發生事故的概率(或頻率，P)和事故后果(C)來衡量，故將概率與后果作為溢油應急設備庫選址的時需要考慮的指標.參照文獻[5-6]，構建目標層為港區船舶溢油應急設備庫選址、準則層為港區船舶溢油事故風險(分為操作性(O)溢油事故風險(RO)和海難性(M)溢油事故風險(RM))、指標層(即子準則層)為表征各種類別風險的概率、后果，方案層為參與船舶溢油應急的各個港區的4層結構的AHP選址模型，見圖1.

圖1　溢油應急設備庫選址AHP模型

2各層準則下各因素重要性比較拓展標度值

2.1目標層下2大風險準則重要性比較拓展標度值

對準則層指標，其重要度的比較一般可以根據人們普遍的認識直接給定.其構造方法為：

1) 對同一個概率含義的事故，如操作性溢油事故風險中對該概率等級表示為模糊語言A，而海難性溢油事故風險中對該概率等級表示為模糊語言B，則在概率方面，操作性溢油事故風險與海難性溢油事故風險重要性比較標度值rPOM為

對“每 1 個工作年內發生1次” 的事故，文獻[4]中對該概率的操作性溢油事故等級定為“大”，而對該概率的海難性溢油事故等級定為“極大”，即模糊語言A,B分別為“大”、“極大”.取“大”與“極大”2個模糊語言對應的數值分別為1和3，則在概率方面，操作性溢油事故風險與海難性溢油事故風險重要性比較標度值：rPOM=1/3.

2) 對同一后果(溢油量)等級的事故，如在操作性溢油事故風險中對該溢油量的事故引起的直接經濟損失對應為D(萬元)，而在海難性溢油事故風險中對該溢油量的事故引起的直接經濟損失為E(萬元)，則在后果方面，操作性溢油事故風險與海難性溢油事故風險重要性的比較值標度為：rCOM=D/E

對“船舶溢油量 50 t以下”的事故，文獻[4]中對該后果的操作性溢油事故的直接經濟損失對應為“不足 500 萬元”，而對該后果的海難性溢油事故的直接經濟損失對應為“不足1 000 萬元”，故在后果方面操作性溢油事故風險與海難性溢油事故風險重要性比較標度值：rCOM=500/1 000=1/2.

3) 此時，確定操作性溢油事故風險與海難性溢油事故風險2個準則重要性比較標度值rOM=rPOM·rCOM.

2.2風險準則下兩指標重要性比較拓展標度值

在海洋溢油風險評價中，風險評價標準是非常重要的問題，但有時也容易被忽視[7].制定社會風險標準的一種方法是利用某種特定危害現有的F/ N曲線,向下平移一定距離作為社會風險標準的F/N曲線，也就是取現有F/N值的一部分作為標準[8].在英國、荷蘭、丹麥等國家，推薦的不同容忍線的斜率為-1.

文獻[4]中對操作性船舶溢油風險的評估，將概率、后果分別劃分為3個等級；對海難性船舶溢油風險的評估，將概率、后果分別劃分為5或6個等級.若以曲線形式表示，在3×3，5×5(或6×6)的風險矩陣中，低風險區與中風險區分界、中風險區與高風險區的分界近似于1條斜率為-1的直線.即風險的后果每上升1個梯度，相應風險的概率需上升1個梯度與之對應.因此，本文將操作性船舶溢油風險與海難性船舶溢油風險下的概率指標與后果指標的重要性比較標度值分別取為1，即兩者同等重要.

2.3指標準則下備選方案重要性比較拓展標度值

1) 概率指標準則下備選方案重要性比較標度值設i#港區與j#港區(i,j=1,2,…,n)操作性溢油事故風險概率分別為POi和POj，則i#港區與j#港區在操作性溢油事故風險概率指標準則下重要性比較標度值(POij)為：

設i#港區與j#港區(i,f=1,2,…,n)海難性溢油事故風險概率分別為PMi和PMj，則i#港區與j#港區在海難性溢油事故風險概率指標準則下重要性比較標度值(PMij)為

2) 后果指標準則下備選方案重要性比較標度值設i#港區與j#港區(i,j=1,2,…,n)操作性溢油事故風險后果分別為COi和COj，則i#港區與j#港區在操作性溢油事故風后果指標準則下重要性比較標度值(COij)為

設i#港區與j#港區(i,j=1,2,…,n)海難性溢油事故風險后果分別為CMi和CMj，則i#港區與j#港區在操作性溢油事故風險后果指標準則下重要性比較標度值(CMij)為

由上述做法，得到各層因素重要性比較標度后，即可由其構造一致性判斷矩陣，進而用于特征值、特征向量、因素權重等的計算.

3算例分析

以舟山港港區的船舶溢油應急設備庫選址為例，對本文所建模型及計算步驟進行驗證.已知研究范圍內參與溢油應急的港區為1～6#港區，其位置見圖2.

圖2　備選港區位置圖

3.1各港區溢油事故風險計算

根據調研時獲得的近10年船舶溢油事故資料以及各港區代表船型資料，依據文獻[4]，統計和計算得到各港區的溢油事故發生概率、后果及風險計算結果,見表1.

3.2港區權重計算及結果分析

將圖1中的被選方案取為6個，其他部分不變.其中，目標層下2大風險準則重要性比較標度、風險準則下概率、和后果2個指標重要性比較標度值已經在2.1,2.2中給出.由表1數據，根據2.3方法計算得到不同類型風險的概率、后果指標準則下備選方案重要性比較的標度值.從而，可得各層因素的主要性比較判斷矩陣.經遞歸計算，各備選港區在目標層下所占權重見圖3.

表1　各港區溢油事故發生概率及后果

圖3　備選港區在目標層下的權重

由圖3可見，風險準則下1#,2#港區在目標層下所占權重分別為35.88%，29.84%，遠大于其他4個港區，從而溢油應急的重點應為1#，2#港區，即設備溢油應急設備庫選址時應傾向于1#，2#港區.若要求溢油應急設備庫只能從1～6#港區中選擇一個，則該設備庫選址應在1#港區.

4結束語

研究表明，本文所構建的模型能夠為港區溢油風險評估、港區溢油風險排序等提供參考.船舶溢油風險的概率和后果的衡量，涉及船舶流量、溢油量、敏感資源分布等多個因素[9]，即評估船舶溢油風險需考慮風險源危險性、風險受體脆弱性[10]等.本文以船舶溢油事故風險為準則，主要考慮事故風險的頻率和溢油量，即風險源危險性，未考慮敏感資源分布、港區現有應急能力等風險受體脆弱性，對多種因素的全面考慮以及對模型的修改完善將作為后續的研究.

參 考 文 獻

[1]張銥瑩.多目標應急服務設施選址與資源配置問題研究[J].中國安全科學學報,2011,21(12):153-158.

[2]江新,趙靜.工程項目群的AHP-NET風險評價模型[J].中國安全科學學報,2012,22(10):158-163.

[3]王春穎,肖麗娜,肖朋民.物流中心選址方法的研究[J].武漢理工大學學報：交通科學與工程版,2007，31(6):1113-1116.

[4]中華人民共和國海事局.船舶污染海洋環境風險評價技術規范(試行)[S].北京：人民交通出版社，2011.

[5]祝晶晶.基于AHP法的人防警報器選址[J].科技視界,2013(9):192-192,206.

[6]田依林.基于FAHP法的應急物資儲備庫選址研究[J].武漢理工大學學報：交通科學與工程版,2010，34(2):354-357.

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[8]丁厚成,萬成略.風險評價標準值初探[J].工業安全與環保,2004(10):45-47.

[9]鄧健,黃立文,王祥,等.三峽庫區船舶溢油風險評價指標體系研究[J].中國航海,2010(4):90-93.

[10]蘭冬東,鮑晨光,馬明輝,等.海洋溢油風險分區方法及其應用[J].海洋環境科學,2014(2):287-292.

中圖法分類號：X913.4

doi:10.3963/j.issn.2095-3844.2015.01.021

收稿日期：2014-11-23

LocationofShipOilSpillEmergencyEquipmentLibrary
forPortAreasBasedontheAHPwithExtendedScale
TIANYanfeiHUANGLiwenCAORui

(School of Navigation, Wuhan University of Technology, Wuhan 430063, China)

(Hubei Key Laboratory of Inland Shipping Technology, Wuhan 430063, China)

Abstract：To surmount scale limitations of traditional analytic hierarchy process (AHP) and achieve location of emergency equipment library with risk of oil spill as the main decision-making basis,a location model was built based on traditional AHP with ship oil spill risk set as the decision criteria. Scales to indicate importance of indexes were extend with consideration of discrepancies in qualitative understanding of risk,index values charactering the risk and classification levels of the indexes.Location of the oil spill emergency equipment library for the six places at Zhoushan Port was made an example research,which indicated No.1 port as optimal location for its most weight. It showed that the built model was feasible,which could provide references to oil spill risk ranking and location of the emergency equipment library for port areas.

Key words：ship oil spill risk；emergency equipment library；location；AHP；extended scale

*交通運輸部科技項目(批準號:2012-329-811-140)、中央高校基本科研業務費專項資金(批準號：2014-JL-010)資助