基于猶豫模糊集的生產安全事故應急預案評估研究*

安景文，安 嫻，王龍康，李 璐

(中國礦業大學(北京) 管理學院，北京 100083)

0 引言

生產安全事故應急預案是企業應急管理的重要組成部分。為了更好地規范生產安全事故應急預案管理工作，2016年4月15日，國家安監總局出臺了修訂后的《生產安全事故應急預案管理辦法》，幫助企業快速有效地應對突發事故。與此同時，各級地方政府、各行業企業也加緊開展關于生產安全事故應急預案體系的建設工作。預案評估是預案管理的重要組成部分，不僅可以全面評估預案編制質量和實施效果，同時可以在評估過程中，發現企業應急管理工作的不足并及時改進。

目前國內外專家學者已廣泛關注對應急預案評估的研究，并取得相關研究成果。美國、日本等發達國家政府已編制了部分專項應急預案的評審標準，但研究內容主要集中于應對突發事故的專業技術和方法等[1]。國內學者近幾年對應急預案的評估研究涉及了化工、鐵路、水利等領域，并運用了多種將定性轉化為定量研究的評估方法。張英菊[2]綜合運用灰色系統理論和多層次分析法建立了基于灰色多層次評價的危化品泄漏事故應急預案實施效果評價模型；常建鵬等[3]提出1種基于前景理論與模糊測度理論的鐵路應急預案評估方法；茍敏等[4]提出1種基于Vague集和TOPSIS方法的鐵路應急預案評價方法，實現對各預案的優劣進行排序；樊自甫，王蕾[5]構建了基于流程的通信保障應急預案的有效性評估模型，并隨機選取3個級別的預案進行評估說明；張士辰等[6]考慮到水庫突發事件應急預案可行性指標體系的不完備性等灰色特征，建立了基于灰色關聯度的可行性評價方法。從現有研究文獻來看，我國未形成完善的評估模式或體系，多數評估方法尚不能有效解決評估信息的模糊性；尤其當評估專家在給出評估值時，經常出現的猶豫不決等情況有可能影響評估結果的可靠性。基于此，本文提出1種基于猶豫模糊語言集的預案評估方法，以期能夠提高生產安全事故應急預案評估工作的準確度。

1 構建應急預案評估指標體系

合理設計生產安全事故應急預案評估指標體系是進行應急預案評估工作的基礎，首先需要科學選取評估指標，再合理構建指標體系，以保證應急預案評估結果的準確度。本文通過對生產安全事故應急預案實際狀況的調研、分析和總結，借鑒學者在應急預案評估指標體系方面的部分研究成果[1,4,7]，并作適當調整與改進，對評估指標從預案編制的合規性、內容的全面性、應用的科學性、費用的經濟性和廣泛的可操作性5個方面進行分類，選取了符合法律法規、符合規范性文件等19個評估指標因子，具體分析如下：

1)編制的合規性。應急預案是否符合有關法律、法規、規章、標準以及有關部門和上級單位規范性文件要求。

2)內容的全面性。生產企業的應急管理體制體系是否健全，應急預案文本內容與結構是否完整，是否具有組織機構及職責、預防與預警、信息報告與處置流程等相關內容。善后工作是否全面妥當；以及在演練、宣傳和培訓是否滲透到日常工作中。

3)應用的科學性。機構設置、響應程序和處置方案等內容是否科學，應急方案是否合理可行、符合邏輯；部門間與不同部門之間能否聯動協作；生產事故的風險評估工作是否科學有效；預案的管理工作是否科學合理；能否連貫高效處置突發事故。

4)費用的經濟性。應急響應、應急處置和保障措施是否充分考慮到成本因素，是否存在響應過度等情況，需要從經濟性上衡量，概括為兩方面：應急響應是否適度，應急資金分配是否合理。

5)廣泛的可操作性。應急預案編制或修訂是否具有針對性，是否做到目標明確，切合本單位實際情況。企業的物資、人員等各方面的保障是否充分。應急響應、應急處置和保障措施等是否規范化、圖解化，簡易清晰便于操作。是否與其他應急預案重復或矛盾，是否做到相互銜接、有機統一。當突發事件的狀態發生變化或引起次生事故時，該預案能否靈活調整，確保繼續適用。

基于此，本文構建了生產安全事故應急預案評估指標體系，如圖1所示。

圖1 生產安全事故應急預案評估指標體系Fig.1 Comprehensive evaluation index system of production safety accident emergency plan

2 應急預案評估方法分析

2.1 集值迭代法

在上文建立的生產安全事故應急預案評估指標體系中，同級指標數量較多，可選取集值迭代法來確定各指標的權重[8]；集值迭代法是基于“功能驅動”原理的指標偏好型賦權法，根據評估指標的相對重要性程度來確定其權重系數。該方法算法簡單、易于操作，可有效降低主觀因素對權重的影響，使權重結果更加客觀真實[9-10]。

假設指標集為X={x1,x2,…,xm}，有L位專家，可通過以下步驟計算各指標權重。

2.1.1 選取指標子集

選定1個正整數gk(1≤gk

Step1：從X中選出排名在前gk的指標，得指標子集X1,k={x1,k,1,x1,k,2,…,x1,k,gk}。

Step2：從X中選出排名在前2gk的指標，得指標子集X2,k={x2,k,1,x2,k,2,…,x2,k,2gk}。

… …

Stepsk：從X中選出排名在前skgk的指標，得指標子集Xsk,k={xsk,k,1,xsk,k,2,…,xsk,k,skgk}。

若有自然數sk以及rk(0≤rk

2.1.2 計算(示性)函數

整理所有專家的指標子集，統計各指標的出現次數，作函數uik(xj)：

(1)

令：

(2)

2.1.3 計算權重系數

將g(xj)歸一化，得到指標xj相對應的權重系數：

(3)

若某一指標從未被選中，即被專家們統一認為極不重要，其權重系數可做如下調整：

(4)

2.2 猶豫模糊集成算子

猶豫模糊集是由Torra和Narukawa在2009年提出的1種模糊集的拓展形式，它有效地解決了集結算子導致的信息丟失問題[11]。由于猶豫模糊集是由若干個可能的隸屬度值組成的集合，相較于其他模糊集，它更能夠考慮到現實中各隸屬度值的不唯一性，因此，猶豫模糊集更滿足人們在處理實際問題時的客觀需求[12-13]。采用集成算子對專家的模糊打分結果進行計算，能夠更精確的反映評估結果[14]。具體評估過程如下所述：

設有非空集合X，則H={[x,hH(x)]|x∈X}為猶豫模糊集。其中hH(x)表示對于x∈X的可能隸屬度值所組成的集合，是區間[0,1]的子集[15-16]。

2.2.1 劃分評估等級

評估等級作為對評估對象所有可能評估結果的匯總，可表示為hH(x)={h1(x),h2(x),…,hn(x)}，hi(x)(i=1,2,…,n)是n種評估等級中的第i種可能評估結果。不同的評估體系對應不同的評估等級，且評評估等級的劃分涉及相關領域的諸多規范和標準，合理劃分評估等級有利于反映評估對象的真實水平。

2.2.2 統計猶豫模糊評估集

2.2.3 計算每項指標分值S(hi)

選用猶豫模糊加權平均算子(HFWG)[17]計算各指標分值S(hi)(i=1,2,…,m)，算子定義如下。

通過HFWA算子，將專家們對各指標的猶豫模糊評估集yij進行集成，計算各指標的分值s(hi)，最終得到分值集合Y=(y1,y2,…,yn)。

2.2.4 計算評估結果S

(5)

本文采用“優秀”、“良好”、“一般”、“較差”、“差”5個等級進行評定，對應等級標準如表1所示。評估結果對應的等級標準顯示，評估結果S的數值越大，說明評估結果越理想，因此可以根據評估結果進行應急預案的質量優選和改進工作。

表1 評估結果對應等級標準

3 實證研究

本研究以某煤礦生產安全事故為例，邀請5位參與事故應急救援的應急管理專家，運用猶豫模糊評估集對該企業生產安全事故應急預案的實施效果進行綜合評估，最終得到該預案的評估結果。

3.1 確定權重

選用集值迭代法計算權重，參照3.1節的具體步驟，gk取4，則sk=4,rk=3，本文默認gk選中的指標包含在指標子集2gk中，以此類推。專家對指標子集的最終選取如表2所示。

運用公式(1)，(2)得到各指標的示性函數g(xj)，計算結果如表3所示。

結果顯示，所有指標均被專家選中，根據公式(3)，計算可得各指標的權重系數，如表4所示。

表2 專家選取指標子集

表3 g(xj)計算結果

表4 基于猶豫模糊集的生產安全事故應急預案打分

3.2 統計猶豫模糊評估集yij

選定區間[0,1]的等分評估等級，即hH(x)={0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1}，分值越大代表該評估指標的質量越高。由5位專家根據自身專業背景、工作經驗以及事故的實際情況等確定指標的若干分值，最終得到猶豫模糊評估集，如表4所示。

3.3 計算評估結果

3.3.1 指標層算子集成

根據猶豫模糊加權平均算子(HFWG)的計算公式，運用MATLAB對19個二級指標的分值進行集成。由于本文所邀專家在該領域內的專業背景相近，因此在運用算子集成時，默認專家權重相同，即w={0.2,0.2,0.2,0.2,0.2}T。具體計算過程如下(以指標C1的得分S(h1)為例)：

∪r11∈h11,r12∈h12,r13∈h13,r14∈h14,r15∈h15{1-(1-r11)0.2(1-r12)0.2(1-r13)0.2(1-r14)0.2(1-r15)0.2}=

{0.868,0.9,0.885 1,0.885 1}

由定義2計算該指標的評估得分，為S(h1)=0.884 55。

同理求得，指標層所有的數據集成及指標得分，如表5所示。

光線調節系統是光學顯微鏡的基本結構，但也最容易被忽略，而光線的強弱在觀察顯微鏡下標本時非常重要。普通光學顯微鏡的調光裝置包括光源、集光器和光圈[3]。在觀察標本時，并非光線越亮越好。如果視野范圍內的光線太強太亮，會造成所觀察的標本各部位的亮度低反差，導致有些結構模糊不清。如觀察蛔蟲卵形態結構時，若視野范圍太亮，則只能觀察到蟲卵的大體形態，而卵殼內部結構就非常模糊。若把亮度調整至明暗適中，就可以看到清晰的蛋白質膜和新月形空隙。另外，視野光線太強還容易刺激學生眼睛造成視疲勞。

表5 指標層算子集成及得分

3.3.2 準則層指標得分

結合表4中各指標的權重，將指標層的得分結果，代入公式(5)，運用MATLAB計算準則層指標的得分，結果如表6所示。

表6 準則層指標得分結果

3.3.3 計算目標層結果S(A)

將表6中準則層的得分結果，代入公式(5)，得到該生產安全事故應急預案的最終評估結果S(A)=0.701 8。

3.3.4 小結

4 結論

1)從生產安全事故應急預案的合法性、全面性、科學性、經濟性和可操作性等5個維度出發，選取符合法律法規、符合規范性文件等19個評估指標因子，構建了生產安全事故應急預案評估指標體系，為預案的評估工作奠定了基礎。

2)采用集值迭代法與猶豫模糊集相結合的評估方法，允許評分專家在評估過程中出現猶豫不決的情況，不僅提高了評估結果的精準度，也從新角度開拓了生產安全事故應急預案的定量評估方法，為猶豫模糊集在應急預案評估研究的推廣應用奠定基礎。

3)通過實證研究表明，運用基于猶豫模糊集的評估方法所得到的結果，不僅可以判斷測評預案的質量等級，還能通過指標體系的各層指標得分值，找出預案的操作短板和缺陷，有針對性地對薄弱部分進行修訂，因此該評估方法具有可行性。

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