基于AHP-DEMATEL云模型的應急能力評估

黃仕鑫，陶小飛，方少林，高長仁，胡少華

(1.湖北安源安全環保科技有限公司，湖北 武漢 430040；2.武漢理工大學，湖北 武漢 430070)

0 引言

電力行業作為我國經濟高速穩定發展的支柱行業，對國家的穩定和安全有著重要的影響。在電力建設企業項目中，危險作業眾多、環境復雜多變、人員流動性大、施工周期長等特點決定了其安全應急管理的復雜性和困難性。根據國家能源局發布的《2019年12月事故通報及年度事故分析報告》，2019年，全國發生電力人身傷亡事故38起、死亡43人；其中，電力生產人身傷亡事故29起，死亡32人；電力建設人身傷亡事故9起，死亡11人。這些事故不僅帶來了巨大的經濟損失和大量的人員傷亡，同時給國家和社會帶來慘痛的教訓。因此，針對電力建設企業應急能力存在的問題，開展科學合理的應急能力建設評估具有建設性的意義。

國外對于應急管理的研究起步較早于國內，在20世紀80年代開始了相關課題研究。如Helm P分析了自然類和技術類的風險，通過不同狀態下的損益值來評定應急的能力[1]。Micheal K.Lindell通過詳細分析應急管理全過程各層次的相關各方，闡述了應急管理分為災害減緩、準備、響應、恢復四個階段，并對應急管理的發展做出了展望[2]。國內應急能力評估相關研究課題正在起步階段，學者主要從應急能力評估方法的選擇改進和評估主體的評估指標體系構建這兩個方面進行研究，普遍采用的方法有層次分析法、模糊綜合評價法、數據包絡分析法、人工神經網絡(analytic hierarchy process, AHP)評價法等。如唐川等運用層次分析法和專家調查法(decision-making and trial evaluation laboratory，DEMATEL)合理地確定了各個評價指標的權重，建立起城市災害應急能力評價模型[3]。而AHP方法中的指標體系需有專家系統的支持，如指標不合理即存在結果不正確的問題。模糊層次分析法是對AHP的改進方法，即通過隸屬度或隸屬函數來描述模糊信息量，考慮各個因素與系統的關系，做出定量評價從而得出結論。

綜上所述，針對應急能力評估中的問題，國內外學者進行了大量研究。下面以某電力建設企業應急能力評估為研究對象，基于應急管理相關理論基礎和現場調研得到的企業應急管理現場實際，提出AHP-DEMATEL確定綜合權重的方法，并引入傳統云模型對現場調研得到的應急能力評估數據進行分析，對電力建設企業應急能力開展了評估。

1 AHP-DEMATEL模型

1.1 評價指標體系

電力建設企業突發事件應急能力評價指標包括預防與應急準備能力指標、監測與預警能力指標、現場處置與救援能力指標和事后恢復與重建能力4個準則層指標，然后根據評價指標的選取原則，對每個準則層進行細化，共選用了19個三級指標，以此構成了電力建設企業突發事件應急能力評估指標體系，如圖1所示。

圖1 電力建設企業應急能力評估指標體系

1.2 構建云評價集

云模型是表示數量與定性概念之間的不確定性的模型，表達的特征由云的數字特征決定，其數字特征用期望(Ex)、熵(En)、超熵(He)表示，記為C (Ex，En，He)。通過數字特征融合隨機性和模糊性，以云圖的形式表達定型概念的特征。引入云模型的模糊綜合評價法既考慮了模糊性，又考慮了隨機性，并以云圖的形式展現，使評價結果更直觀。

依據云模型提出者李德毅教授的五層正態云的定義[4]，在論域[0，1]可劃分為五個評價等級，根據數字特征對于應急能力評估體系可對應為優秀、良好、一般、合格、不合格，其對應的云模型參數如表1所示。

表1 標準云模型數字特征

1.3 指標綜合權重

層次分析法是預先假設決策目標的各個影響因素之間相互獨立，未考慮影響因素之間的相互影響。決策實驗室法考慮了各因素之間的相互影響，但未涉及各因素之間的權重。為了提高權重賦值的科學性、準確性和客觀性，改善評價結果，既考慮影響因素相比較的重要程度，又考慮影響因素之間的相互影響，引進了AHP-DEMATEL[5]。

(1) AHP通過九分位標度法判斷矩陣影響因素之間的重要程度。同層指標之間依據評定標準，通過相對重要度的相互比較，得到判斷矩陣B1。假設判斷矩陣B1=(cij)n×n，通過對判斷矩陣B1按列進行規范化處理得到正規化判斷矩陣：

通過正規化判斷矩陣按行相加得到和向量：

(2) DEMATEL中專家依據各因素的影響程度判定標準，對各因素之間的影響程度進行打分，以此來構成直接影響矩陣N[6]。各影響因素之間的相互影響程度可分為無影響、影響弱、影響一般、影響強4個等級，依次用0，1，2，3表示。其直接影響矩陣N為：

通過對直接影響矩陣按列進行規范化得到規范化直接影響矩陣B：

計算綜合影響矩陣T：

其中：I為單位矩陣，tij表示因素Ni對因素Nj的影響度。

計算各個影響因素之間的影響度和被影響度，其中影響度fi：

被影響程度gi：

影響程度di：

權重：

(3) AHP-DEMAEL確定綜合權重wi如下：

1.4 確定評價值

通過比較評價對象云與各個評價狀態云的相似度，依據最大相似度原則，得出評價對象云與評價狀態云中最大云相似度所對應的評價狀態等級為應急能力評價的等級。

2 應急能力評估

2.1 企業概況

某電力建設企業以水電工程施工為主，是集勘察、設計、咨詢、科研、投資與裝備制造為一體的綜合大型企業。公司具有水利水電工程施工總承包特級；市政公用、建筑工程施工總承包壹級；電力工程施工總承包三級，地基基礎工程、河湖整治工程專業承包一級；地質災害防治施工甲級、工程勘察專業類巖土工程(設計)甲級、工程勘察專業類巖土工程(勘察)乙級、水利工程質量檢測甲級(混凝土工程、巖土工程)、水利行業(水利樞紐、引調水、河道整治)專業設計甲級、咨詢乙級等資質。

2.2 指標權重計算過程

通過邀請從事電力建設企業安全事業部的安監部、安全評價公司應急能力評估專家、高校教師等14人，圍繞預防與應急準備、風險監測與預警、應急處置與救援、事后恢復與重建四個方面，開展了應急能力評估工作。采用調查表的方式，對應急能力評估指標體系依據九分位標度法進行兩兩比較，構造出各層指標的判斷矩陣權重wi1。同時依據提出的影響程度判定標準進行相互比較，構造出影響因素的相互影響矩陣權重wi2，計算參數如表2所示。從而可得AHP-DEMAEL綜合權重wi，如表3所示。

表2 DEMATEL計算參數

表3 基于AHP-DEMATEL確定的綜合權重

2.3 結果分析

(1) 三級評價云。利用逆向云發生器算法在MATLAB中進行計算獲得每個三級評價指標云的數字特征，期望Ex、熵En和超熵He，計算結果如表4所示。

表4 三級指標云的數字特征

利用正向云發生器算法在MATLAB進行運算，將云的數字特征還原成1 000個云滴，可以直觀的顯示三級指標云滴的分布情況。通過對三級指標云圖的直接觀察，可直觀的判斷三級指標評價云的云滴大多分布在[0.8-1]的區域內，初步評判電力建設企業三級指標應急能力評級等級為優秀。其中應急規劃與實施、監測預警能力、事件監測、預警管理云圖云滴分散程度大，表明不同專家對這些評估指標的評估打分差異性大，則方差較大，生成的云圖較為分散。其余三級指標云圖云滴分布相對較為集中，表明專家對這些評估指標的評估打分差異性不大，分數方差較小，生成的云圖較為集中。應急規劃與實施、應急預案管理、應急培訓與演練、應急保障能力、預警管理指標評估結果相對較低，表明該電力建設企業在這些方面還可以加強。

(2) 一級指標評價云。一級指標評價云的云滴大多分布在[0.8-1]的區域內，分布相對較為集中，可以直觀判斷初步評判應急能力評級等級為優秀。為提高應急能力評估的精確度，此處利用公式(13)計算評價指標云與標準云的相似度CS(ij)，如表5所示。可以看出一級指標云與優秀等級標準云相似度最高為0.990 021，表明其應急能力評估等級為優秀，與直觀判斷結果一致。該電力建設企業應急能力建設屬于比較滿足階段，意味著應急管理建設現狀能基本滿足應對處置現階段的各類突發事件。

表5 一級指標云相似度

3 結論

(1) 利用AHP-DEMATEL確定權重的方法，科學合理地確定了應急能力評估指標綜合權重。

(2) 通過AHP-DEMATEL云模型可以判斷出該電力建設企業在應急規劃與實施、應急預案管理、應急培訓與演練、應急保障能力、預警管理指標評估結果相對較低，尚需進一步加強。

(3) 采用AHP-DEMATEL云模型得出的一級指標云結果與優秀等級標準云相似度為0.990 021，表明該電力建設企業應急管理建設現狀能基本滿足應對處置現階段的各類突發事件，同時表明該模型可以科學有效進行應急能力評估。