基于情景構建與推演的企業應急能力評估

韓心星

(清華大學工程物理系公共安全研究院， 北京 100084)

在企業的生產運營過程中，很難完全避免突發事故的發生。突發事故一旦發生，很可能造成人員傷亡、設施設備損壞、經濟損失等嚴重后果。為預防企業事故發生或事故發生后減少事故損失，快速、科學、高效的應急管理工作就顯得尤為重要。而改進企業的應急管理工作、提高企業的應急管理能力的關鍵是對企業的應急能力進行科學評估。目前常見的評估方法是首先建立企業的應急能力評估指標體系，然后采用德爾菲法、層次分析法、層級熵分析法等計算指標權重，采用模糊綜合評價法、模糊集值統計法、線性加權法、灰色系統理論等對企業的應急能力進行評估[1-6]。這些方法在企業的應急能力評估過程中發揮著重要作用，但在企業的應急管理過程中，由于管理者的決策引導、各項資源的動態調配以及其他一些外界因素，各項應急能力評估指標的權重會發生變化，此時企業的應急能力大小也隨之變化，常規的評估方法難以完全滿足企業管理者的實時應急決策需求。

現基于梳理的企業應急能力評估指標體系，選用評估指標的樂觀狀態作為應急情景的基本事件，采用交叉影響分析法和解釋結構模型法進行情景構建與推演，對企業的應急能力進行評估。

1 企業應急能力評估指標體系

以電網[6-7]、石化[8-9]、煤礦[10-11]企業的應急能力評估指標體系為基礎，從應急預防、應急準備、應急響應、應急恢復四個階段梳理得出一般企業的應急能力評估指標體系如表1所示。

2 企業應急情景基本事件集

2.1 何為情景

“情景”一詞最早出現在Theyear2000:AFrameworkforSpeculationontheNextThirty-ThreeYears一書中，此后中外學者對“情景”概念賦予不同的定義，但目前尚未達成一致[12]，主要存在兩種代表性觀點，部分學者認為情景是突發事件發生發展態勢的描述[13-16]，其中“態”是指突發事件目前的狀態，“勢”是指突發事件未來的發展趨勢[17]。部分學者認為情景是各種重要參數的集合，這些參數是突發事件發生發展過程中，所有災害要素的集合，包括事件本身要素、周圍環境內各要素以及要素之間的關系[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，基本事件之間相互作用影響構成情景的過程就像基于故事情節之間的邏輯關系論述故事，情景推演就像設定不同的故事情節(即設定不同的基本事件的發生狀態)去推演可能的故事結局。

2.2 企業應急情景基本事件集的確定

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

3 企業應急情景構建

上述已經確定了企業應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構模型法構建企業應急情景。

3.1 交叉影響矩陣

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

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

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；Pi、Pj分別為事件Ei、Ej的先驗概率，假設Pi=Pj=0.5。

3.2 解釋結構模型

解釋結構模型法由Warfield[24]于1973年提出，可以通過多級遞階結構將系統內各要素之間的復雜關系表達出來[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系，以鄰接矩陣A=(Aij)n×n表示為

(2)

3.2.2 可達矩陣計算

對鄰接矩陣A和單位矩陣E之和A+E基于布爾代數法進行冪計算，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為可達矩陣。

3.3.3 層級關系劃分

計算各事件的可達集合R(Ei)與前因集合N(Ei)，這里的可達集合R(Ei)表示事件Ei可以到達的所有事件的集合，前因集合N(Ei)表示可以到達事件Ei的所有事件的集合。當存在關系式

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矩陣M中刪除，然后重復上述步驟，自上而下依次將所有事件進行層級劃分。

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的臨界值A的大小有關，只有當事件間的影響系數Cij≥A時，該事件間才認為存在直接影響。為了將事件間的強影響關系體現出來，選取臨界值A=3.68，即選取最前20%的緊密關系，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系相對微弱，其影響系數Cij<3.68。由分析情景層級圖可以看出，應急組織體系完善(IE1)能夠促進應急預案體系完善(IE2)和應急規章制度體系完善(IE3)，完善的應急預案體系和應急規章制度體系可以促進合理充足的應急演練培訓(IE6)。充足的培訓演練(IE6)和堅強有力的科技支撐(IE7)能夠促進應急通信能力的提高(IE13)。在企業的應急管理過程中，提高監測預警水平(IE10)、應急通信能力(IE13)、總結評估改進能力(IE17)可以促進指揮協調決策能力的提高(IE14)，另外，提高應急救援隊伍的組織建設水平(IE8)、監測預警水平(IE10)可以在突發事件發生時，促使應急預案及時啟動(IE11)。企業自身功能的穩定可靠性的提高(IE4)、應急救援隊伍的組織建設水平的提高(IE8)以及救援物資裝備保障到位(IE9)均能促使應急隊伍在突發事故中的應急救援搶險能力得到提高(IE12)。當突發事故發生時。應急預案及時啟動(IE11)、指揮部的指揮協調決策能力的提高(IE14)、應急救援隊伍的應急救援搶險能力的提高(IE12)會產生一個良好的應急處置效果(EE18)，即企業的應急能力得到較大提升。

4 企業應急情景推演

上面已經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系，通過解釋結構模型法將基本事件間的復雜關系用層級圖的形式表達出來。在實際的應急管理過程中，受社會、經濟等各方面的影響，指標事件經常發生變化，會最終影響企業應急的效果。下面基于交叉影響矩陣通過式(5)[23,29]對企業應急情景進行推演，即通過預設指標事件(IEi)的概率來預測反映企業應急水平的應急處置效果事件(EE18)的概率，從而對企業的應急能力進行評估。

(5)

式(5)中：Pi為事件Ei的預測概率；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。

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Pi=Pk=0.5；Cik為事件Ek對事件Ei的影響系數。

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

表5 應急效果事件的預測概率Table 5 Prediction probability of the emergency effect event

圖2 應急效果事件預測概率Fig.2 Prediction probability of the emergency effect event

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

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

5 討論

關于評估矩陣構建，為驗證基于情景構建與推演方法去評估企業應急能力的合理性和適用性，是基于一般企業的應急能力評估指標取其樂觀狀態得到應急情景的基本事件，通過專家打分，以打分數值的算術平均值構建評估矩陣。但在某個具體企業的應急能力評估過程中，需要結合企業的實際應急管理情況對基本事件集進行修改補充。另外，對具體企業的應急能力進行評估時，需要結合德爾菲法，邀請十數位本領域專家和該企業的資深應急管理人員對基本事件集內各事件之間的關系進行打分，經過多輪信息反饋，達成意見的一致性。

關于交叉影響矩陣，交叉影響系數Cij皆為正值，主要是因為以各應急能力評估指標的樂觀狀態作為基本事件構建的企業應急情景，且各基本事件間均存在促進作用。

關于情景層級圖，其展現形式是多變的，具體形式與選取的事件間影響系數的臨界值A的大小有關。當臨界值A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系較弱，其影響系數小于臨界值。為了將事件間的強影響關系體現出來，故選取的是前20%的強影響，導致出現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構將系統內各要素之間的復雜關系表達出來，其具體的展現形式與后面的情景推演沒有必然聯系。

關于情景推演，文中以指標事件IE6、IE10、IE12和IE14為例驗證了基于情景構建與推演進行企業應急能力評估的正確性和合理性，發現增強應急演練培訓可以更有效地增強企業的應急效果，四個指標事件綜合作用的應急效果更佳。在實際企業的應急管理過程中，可以通過該方法得到增強企業應急能力最有效的措施及措施組合。

6 結論

(1)基于文獻調研，從應急預防、應急準備、應急響應和應急恢復4個階段梳理出一般企業的17個應急能力評估指標。

(2)以一般企業應急能力評估指標的樂觀狀態為基本事件，結合應急處置效果事件組成企業應急情景的基本事件集，基于交叉影響分析法和解釋結構模型法對企業的應急情景進行構建。

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