基于SD-SEM模型的施工應急能力的響應決策行為研究

王婧雯

(三峽大學水利與環境學院，湖北 宜昌 443002)

近年來，為方便人類住、行，提高生活質量，工程施工越來越普遍。由于工地施工現場存在大量危險源，同時工程施工中存在眾多不可預見因素易誘發突發事件[1]，造成經濟損失與人員傷亡。所以，工程施工應急能力主要影響因素的確定，不僅有利于應急響應中工程管理者的正確決策，還有助于提升工程突發事件的應急管理水平。目前已相繼有不少學者提出和借鑒多種適用的方法和工具去解決突發事件應急管理問題。Lee等[2]建立了應急事件發生的概念關系模型(CRM)和動態知識流動模型(DKFM)來組織和表示應急知識并提出了一個非結構化信息管理系統(UIMS)用于應急管理。Fogli等[3]提出了一種基于設計模式的方法，可用于DSS概念設計以進行應急管理。Li Hongyan[4]運用演化博弈理論，構建應急事件的合作模型，然后就系統參數對政府行為的演化影響進行了相關分析。劉德海等[5]考慮到不同評價方法的沖突性仍存在于突發事件應急能力評價問題中這一情況，選擇高速公路突發事件應急能力評價作為研究對象，提出運用最小偏差組合權重的方法來構建評價模型的想法。陳升等[6]提出政府應急績效與應急能力的理論框架，以蘆山地震與汶川地震為例開展了問卷調查，首次比較分析兩地縣級政府應急能力對應急管理績效的貢獻程度。譚章祿等[7]基于可拓優度理論建立了應急能力物元的經典域和節域。劉天暢等[8]對案例驅動CI系統應急能力不足的問題進行詳細闡述，最后應急能力不足的評估結果由應急能力不足圖譜表示。盧文剛等[9]對地鐵踩踏事件發生和演化的機理進行分析，地鐵踩踏事件應急能力評價模型的建立聯合運用了層次分析法、RI值測度法和模糊綜合評價法。郭燕等[10]從應急管理時間軸的角度引入了解釋結構模型對地震應急管理能力進行評估。

不同的理論方法被學者們挖掘運用，他們從不同角度探討了突發事件應急管理。工程決策者由于受到可利用資源和決策時間的限制，很難充分掌握施工現場與決策環境有關的信息情報。因此，本文從應急能力角度出發，將應急能力系統視為一個具有多目標、非線性、多重反饋的復雜系統，并對項目施工應急能力進行研究，根據應急能力來輔助管理者做出正確的響應決策。基于系統動力學具備研究復雜多變系統優勢[11-13]，同時引進結構方程模型，通過實地調查收集數據以確定變量之間的數量關系，避免因為影響因素等定性因素難以量化，而人為的給變量賦值缺乏科學依據的缺陷。采用系統動力學和結構方程模型模擬工程施工應急能力對響應決策行為的影響機理，明確其主要影響因素，以期為工程應急管理者提供相關決策依據。

1 工程施工應急能力結構方程模型

通過建立結構方程模型，可以定量地衡量工程施工應急能力相互之間影響的關系，以及有關因素間相互影響程度值。變量之間的路徑系數可以從結構方程模型得到，可將它作為系統動力學方程的系數來構建系統動力學模型。

1.1 工程施工應急能力影響因素的確定

突發事件應急響應決策是一個不斷變化的動態過程，工程施工具有不確定性，再加上應急能力關系到事前、事中與事后3個環節的預防、控制、處理與恢復等多項能力。因此，工程施工應急能力對應急決策行為的影響貫穿于應急管理各個階段。

工程施工協同應急響應能力的影響因素眾多，本文參考前人的相關研究成果[14-16]和國家應急管理相關文件，并結合工程項目的實際生產條件和施工突發事件協同響應的特點，在咨詢相關專家意見和多次分析比較、篩選的基礎上，工程施工應急能力的主要影響因素得以確定(表1)。

1.2 模型假設

在進行突變事件應急救援的過程中，迅速識別突發事件發生前的些許征兆，快速指揮現場人員、設備撤離，能極大提高應急響應效果，大大減少人員傷亡和經濟損失，保證決策信息的快速傳遞；同時，應急資源和應急設施是高效完成救援任務的基礎，是保障應急行動順利展開的關鍵；此外，有些工程項目施工地點偏僻，應急救援以自救為主，所以提高相關人員應急意識至關重要；與此同時，各參建單位互幫互助構建應急聯動機制，可以提高施工現場整體的應急水平。以表1中工程施工各應急能力影響因素之間的相互影響關系為基礎，通過對表1工程施工應急能力影響因素構建結構方程模型不斷設定，進行識別，并在建模的過程中，通過每次建模計算得到的結果去分析這個模型的合理性，然后要依據經驗及前一模型的擬合結果去不斷調整模型的結構，從而構建工程施工應急能力影響因素理論概念模型，并提出的假設見表 2。

表1 工程施工應急能力影響因素

表2 工程施工應急能力各影響因素間的假設關系

根據以上假設，構建工程施工應急能力影響因素概念模型(圖1)。

圖1 工程施工應急能力影響因素概念模型

1.3 初始模型構建

根據圖1模型假設，發放調查問卷347份，回收315份，其中有效問卷293份。隨后對問卷情況進行信度效度檢驗，擬構建的結構方程模型見圖2。

注：圖中顯變量對應的工程施工應急能力影響因素見表1。

表3中Cronbach’s Alpha是指量表所有可能的影響因素劃分方法得到的折半信度系數的平均值，是檢驗問卷內在信度的常用方法。由表3可知，工程施工應急能力各影響因素信度分析Cronbach’s Alpha值均大于0.7[17]，說明工程施工應急能力問卷數據的真實性和可靠性滿足要求。

表3 工程施工應急能力各影響因素信度分析Cronbach’s Alpha匯總

1.4 模型擬合

運用AMOS17.0來擬合工程施工應急響應能力影響因素初始模型，并驗證初始SEM模型，結果見表4。

由表4可知，38個外生變量的方差值均為正數，其中除了誤差項e6的方差未達到顯著性水平外，其他均達到顯著水平。此外，誤差項及殘差項的誤差方差均為正值，表示初始模型達到模型基本適配度檢驗標準。表4中所估計的顯著水平，估計參數均較小，表明各指標擬合度較好，模型質量達到理想標準。

表4 初始SEM模型驗證

模型擬合質量合格后，在初始模型中代入標準化估計值及樣本數據，獲得工程施工應急能力影響因素路徑系數及其最終模型(圖3)。

圖3 工程施工應急能力最終模型

2 工程施工應急能力響應決策的系統動力學模型

發生工程施工突發事件后，事故等級及其可控性由事發企業項目部進行預判，根據工程施工應急能力的強弱程度來做出響應決策是及時啟動應急預案采取救援行動控制險情還是將警情層層上報進行多方聯合，協同應急采取措施，具體協同應急響應流程見圖4。因此，本文通過工程施工應急能力對應急管理者的響應決策行為進行研究，提出工程施工應急能力響應決策的系統動力學模型。

圖4 工程施工應急響應流程

2.1 模型的影響機理

工程施工應急決策過程是一個動態演化的復雜過程[18]，在演化過程中，施工應急能力對突發事件處理效率產生影響，從而對管理者的響應決策行為產生影響。當工程施工應急能力較大，管理者在發生突發事件后能及時采取措施，井然有序應對突發事件并在短時間內控制險情，則現場應急救援組織只需被管理者啟動，達到損失最低的效果即可。當工程施工應急能力較弱，管理者應在第一時間內將險情上報，請求救助，降低損失。應急管理的關鍵環節是應急響應決策行為，合理有效的應急決策行為能使突發事件造成的人員傷亡與財產損失最大程度地降低。

2.2 工程施工應急能力響應決策的SD模型情景假設與邊界確定

本文的研究對象是工程施工應急能力。分析重大危險源監測預警能力、應急資源準備能力、應急響應信息傳遞能力、協同應急響應能力、現場指揮能力、應急培訓實際運用能力、協同應急平臺運行能力7個子系統對工程施工應急響應決策行為的影響，在咨詢應急管理者意見和走訪調查一線員工的基礎上，提出了下面3個情景假設。

a)假設一。以工程應急管理事件為起點，考慮重大危險源監測預警能力、應急資源準備能力、應急響應信息傳遞能力、協同應急響應能力、現場指揮能力、應急培訓實際運用能力、協同應急平臺運行能力7個子系統間相互作用，會影響工程施工應急響應決策行為，作為外生變量的其他影響因素不被考慮。

b)假設二。本文的研究以應急管理人員的角度為準，所以其他由于不可控外界因素致使系統崩潰的情況不予以考慮。

c)假設三。應急管理在一定程度上具有降低突發事件造成損失的作用，但并不能將其帶來的不良后果完全消除掉。

2.3 模型構建

基于結構方程模型對影響路徑進行假設，建立施工應急能力響應決策的SD模型。圖5中YJ代表應急決策合理性，SY代表施工應急能力。為了實現施工應急能力對應急管理者決策行為影響的模擬，利用模型中速率變量、狀態變量與輔助變量的實際含義，根據圖5，對模型中全部變量根據結構方程模型中路徑系數進行無量綱化處理，同時將模型中各個因素的聯系抽象為數學公式，部分主要變量SD方程見表5。

圖5 施工應急能力響應決策的存量流量

表5 施工應急能力響應決策部分主要變量SD方程

3 案例分析

某地鐵工程2號線一期工程A工程局標段右線施工過程中工地突發透水狀況，導致施工隧道管片變形并部分破損，從而引發地面某一路段出現20多米路段坍塌。

3.1 模型參數確定

針對A工程局應急管理組織中的應急專家組、技術專家組、緊急疏散組、現場搶險組、后勤保障組和醫療救護組，現每個小組各隨機抽取1位專家進行專家打分，為了對數據進行無量綱化處理，方便計算，本文將打分區間值限定為0～10(其中0代表A工程局不具備該施工應急能力，10代表A工程局的施工應急能力很強，足以應對常見的施工事故)。并采用三點估計法(即最小值a，最可能值m，最大值b)計算施工應急能力初始值[xi=(a+4×m+b)÷6](表6)。

表6 施工應急能力主要影響因素原始數據及初值

將初值代入模型，將模型仿真值與實際值(實際值由專家根據施工項目實際應急能力資料整合得到)進行差距比較，模型系數經過多次修正后，得到表5中模型修正系數最終值為e=0.18、f=0.15、g=0.12、h=0.11、i=0.13、j=0.17、k=0.14。

3.2 仿真預測結果分析

本研究運用vensim軟件作為模擬工具，對A工程局施工應急能力響應決策進行模擬。根據事故相關資料顯示整個施工事故從發生到搜救到所有遇害人持續時間為41 h，對事故完成善后處理持續時間為8 d，對事故相關責任人完成責任處罰持續時間為5個多月。本文主要研究A工程局自身施工應急能力對應急響應決策行為的影響，因此以41 h作為研究時間范圍。運用vensim模擬施工應急能力與響應決策之間的關系(圖6)。圖中縱坐標表示施工應急能力強弱程度，橫坐標表示時間。

圖6 工程施工應急能力仿真模擬趨勢

由圖6分析可知，事故發生后第一時間得到上報，A工程局及時組織應急救援人員前往事故現場，使得施工應急能力上升較快，2～3 h救援小組人員陸續趕往現場并積極投入救援，使得施工應急能力達到最大值，3～16 h救援持續進行中，期間由于人員疲憊等因素影響導致施工應急能力呈緩慢降低趨勢。16 h后由于事故帶來損失較大，得到上級部門與相關組織機構重視，而成立相關調查組參與調查救援，事故應急能力16～17 h得到急速提升，17～20 h調查人員漸漸熟悉事故現場使得施工應急能力值達到最大值，20～40 h施工應急能力一直處于較強狀態。但實際事故發生后所需應急能力值一直處于6.16～8.6 h之間，且在該應急能力狀態下施工應急能在32 h內搜救到所有遇害人，并將損失降低到最低。

現場實際施工應急能力未能達到實際事故發生后所需應急能力值，根據工程施工應急能力仿真模擬趨勢圖可知應急管理者應在得到相關消息后將險情在2 h內上報并啟動聯合其他項目部協同應急預案，將施工應急能力提高到現場應急能力極值，能在最大程度上達到人員傷亡與經濟損失減少的效果。實際中事故發生后由于A工程局高估施工現場應急響應能力，做出錯誤決策行為，事故信息送報不及時，未能及時聯合其他項目部協同應急，導致事故嚴重性被擴大而造成6人死亡，8人受傷。因此，本模型有利于應急管理者根據常見事故等級有針對性通過培訓、演練等方式提升自身施工應急能力，同時有助于管理者從本項目工程施工應急能力角度出發對突發事故作出正確合理的決策，既不因為高估自身能力作出錯誤決策造成更嚴重的損失，也避免低估自己能力盲目啟動聯合應急預案浪費資源的現象。

4 結論

a)確定施工應急能力主要影響因素，并通過對專業人員進行問卷調查，將問卷中的調查數據通過AMOS軟件進行分析處理，然后建立施工應急能力結構方程模型，應用路徑分析，最后得到變量之間的路徑系數。

b)將結構方程模型中路徑系數作為系統動力學方程的系數，并確定施工應急能力因素間復雜函數關系，構建施工應急能力響應決策SD-SEM模型，動態模擬演化施工應急能力對施工應急決策合理性的影響程度。模擬結果表明A工程局應在第一時間啟動聯合預案，將事故損失降到最低，與實際相符。

c)影響應急管理者應急響應決策行為的因素較多，筆者研究的角度是施工應急能力，僅僅是其中一小方面，具有一定局限性，而其他角度有待進一步深入研究。