基于AHP-模糊评价的炼化企业生产安全事故应急能力评估方法体系
时间：2023-02-08 10:25:10 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
甘亦凡 储胜利 秦龙龙 崔云峰 狄振忠 李 娜 栾国华 绪 军 谢永刚
(1.中国石油集团安全环保技术研究院有限公司；
2.国家管网集团西南管道有限责任公司；
3.中国石油消防应急救援吉林石化支队；
4.中国石油天然气股份有限公司吉林油田分公司生产运行处；
5.中国石油炼油与化工分公司；
6.中国石油独山子石化公司)
炼化行业是国民经济的支柱产业，对我国国民经济发展具有重大影响。根据“中策大数据”查询结果，仅2021年1月，就先后有6个省的37个大型石化项目投入规划和建设[1-3]。炼油化工为高危行业，其使用的油气原料、生产过程中产生的中间体和产出物大多为危险化学品，生产经营活动固有风险高，重特大事故时有发生。炼化企业灾害事故突发性强、破坏性大，对应急救援的专业能力和响应能力要求较高[4-7]。为有效应对各类突发事件，有必要提升炼化企业生产安全事故应急管理水平，完善和加强企业安全事故应急能力。
开展炼化企业生产安全事故应急能力评估有助于发现应急管理中的薄弱环节，从而针对性的完善应急管理体系、提升应急能力，研究者们针对此项课题开展了一系列关键课题研究。赵永华等[8]提出了包括应急准备评估和重大事故情景应对能力评估在内的炼化企业应急能力定性评估方法，从10个应急功能出发对应急能力进行分析，评估结果分为4个等级，并在某天然气生产企业进行了试点应用；
杨振宏等[9]在建立化工园区应急管理能力评估指标体系的基础上，引进可拓理论，采用关联函数确定评估指标可拓权重系数，减少了专家主观评价的影响，以针对性地提升应急能力；
袁斐等[10]引入诱导矩阵对层次分析法进行改进，据此计算出化工园区应急能力各因素的权重，最后结合专家打分法，确定化工园区的应急能力等级。
综上，研究者们根据炼化企业应急特点和救援程序，构建了相应的应急能力评估指标体系，并求解确定了指标权重和应急能力分值，但部分研究确定的应急能力分值尚依赖于专家的主观定性评价。对于复杂的炼化企业应急体系，基于主观评价的应急能力分值是一个模糊概念，相关研究亦未对所涉及的模糊概念进行数学规律提炼，导致评估结果存在客观性不足、边界不清和无法定量分析等问题。此外，部分研究仅侧重于应急能力理论分值的确定，在专家遴选、评估方法和现场试点应用等关键环节涉及较少，未形成完善的应急能力评估方法体系。针对以上问题，本文构建了炼化企业生产安全事故应急能力评估指标体系，并基于层次分析法(AHP)，计算了各级指标的权重分布；
在此基础上，建立了基于模糊综合评价的应急能力评估模型，将专家评估结果中模糊性的程度语言概念进行量化处理，将定性研判转换为定量分析；
同时，提出了与评估模型相配套的专家遴选方法、问题清单化梳理和试点应用方法，形成了完善的炼化企业生产安全事故应急能力评估方法体系。研究成果可为炼化企业应急能力评估提供一定的理论和实践依据。
通过梳理炼化企业应急管理实践经验和应急救援程序特点，参考国家、行业相关法律法规，将炼化企业应急能力划分为风险辨识能力、应急体系策划能力、应急设备设施配备与管理能力、应急救援队伍专业能力、应急演练培训组织能力和应急操作实战能力6个部分，应急能力评估工作从这6个方面重点开展。此外，在实际开展应急能力评估过程中，各项能力指标各自对应了与之匹配的评价要点和细节要素，这些要素是开展应急能力评估工作的重要抓手。
鉴于所提出的6个分项能力指标及与之匹配的评价要点对炼化企业总体应急能力的影响程度各不相同，为实现针对企业总体应急能力的科学合理评价，本文采用AHP法，确定各分项能力和二级评估要素的指标权重，基本步骤如下[11-12]：
1)建立应急能力评估指标体系
以炼化企业总体应急能力作为目标层T，以所提出的6个分项能力作为Ⅰ级指标层Ui。同时对6个分项能力指标进行要素梳理，明确各分项能力指标的评价要点，作为与Ⅰ级指标层相匹配的Ⅱ级指标层Uij。在此基础上，构建了炼化企业应急能力评估指标体系，见图1。
图1 炼化企业应急能力评估指标体系
2)构造判断矩阵
根据炼化企业应急救援程序和特点，经专家组研讨，确定Ⅰ级指标层6个能力指标相较于目标层T的两两相对重要程度，并基于1～9标度法构造了判断矩阵Z(表1)。
3)计算指标权重系数
①按列对判断矩阵Z进行规范化，见式(1)。
(1)
②规范化后的判断矩阵按行相加，见式(2)。
(2)
(3)
计算得到的特征向量W=(W1，W2，…Wm)T即为权重向量。
④根据方程Z·W=λmaxW，计算矩阵Z的最大特征根λmax，见式(4)。
(4)
式中：λmax为矩阵Z的最大特征根，m为矩阵Z的行数，Wi为特征向量中的元素。
4)一致性检验
①判断矩阵偏离的一致性指标C.I.，见式(5)。
(5)
②随机一致性比率C.R.，见式(6)。
(6)
其中，R.I.为平均随机一致性比率，可通过查询随机一致性指标值表确定。
5)层次总排序
计算Ⅰ级指标层6项能力指标的权重系数及一致性检验结果，见表1。
表1 炼化企业应急能力评估层次结构模型
采用相同方法，分别构造各Ⅱ级指标相较于Ⅰ级指标层的判断矩阵，计算相应的权重系数和总权重。
2.1 应急能力评估方法与问题清单化梳理
炼化企业应急能力评估工作依据国家应急法律法规及标准、炼化企业应急制度及其他相关技术文件，重点采用调查问卷、查阅资料、人员访谈、现场检查和组织演练等评估方法。专家组成员在当天应急能力评估任务结束后，由组长组织召开研讨会，通过研讨分析，完成如表2所示的问题清单，梳理归纳当天评估工作中发现的各类问题。
表2 炼化企业应急能力评估问题清单
根据表2，应急能力评估专家组成员依据各自的职责分工，梳理归纳当天评估工作中发现的问题，勾选对应的指标因素，同时对问题的类别进行判断，并附上与问题相匹配的现场评估照片，以便于企业应急管理人员进行针对性地提升与改进。在表2中，问题类别主要包括重要性问题和一般性问题，重要性问题是指对分项应急能力产生重要影响或合规性方面存在重大遗漏，需要研究制定具体措施改进的重点问题；
一般性问题是指对分项应急能力不构成整体影响，但会减弱具体部位应急能力的问题，需要即查即改或持续完善提升。在现场应急能力评估工作结束后，需要对评估工作期间发现的问题进行汇总整理，各位专家依据实际现场评估情况和自身工作经验对各项指标进行判断，以程度语言“好，较好，一般，较差，差”作为评价等级进行评级，以实现针对炼化企业应急能力的定性评估。
2.2 应急能力模糊综合评价模型
专家组主要采用主观模糊概念对各项指标因素的评估结果进行定性描述，造成主观性和模糊性较大，边界不清和无法定量分析等问题[13-15]。本文基于模糊综合评价理论，将专家评估结果中模糊性的程度语言概念进行量化处理，将定性研判转换为定量分析，实现了对多因素多层次复杂问题的有效评估。为此，构建了炼化企业应急能力模糊综合评价模型，建模具体步骤如下：
1)构建炼化企业应急能力评估因素集U。根据第1节构建的炼化企业应急能力评估层次结构模型，将Ⅰ级指标层中的6个应急能力评估指标记为U={Ui}={U1，U2，…Ui}；
将下一层Ⅱ级指标集记为Uik={Ui1，Ui2，…Uik}。
2)建立评语集V。根据2.1节制定的应急能力评分规则，在模糊综合评价模型中，将制定的5个等级程度语言作为评语集，即V={好，较好，一般，较差，差}。
3)建立模糊关系矩阵R。根据制定的评语集，结合专家针对各Ⅱ级指标因素的评级结果，逐个计算各指标因素Uik相对于评语集的隶属度，设n个专家对指标Uik进行评价，其中q个专家选中评语集中的某一评语等级，则该指标对于该评语的隶属度为q/n，据此生成模糊关系矩阵R=(rij)l×k，其中，rij表示第i个指标对该评语的隶属度。
4)生成模糊综合评价向量。根据前文层次分析模型确定的各指标权重向量W，将W与模糊关系矩阵R用模糊算子进行合成，得到涵盖各项评价指标的模糊综合评价向量Y，其中，模糊算子采用加权平均型算子M(·，⊕)。
5)应急能力评估结果的量化处理和分析。为直观、量化反映评估结果，分别对评语集中的5个等级进行模糊化赋值，见表3。
表3 炼化企业应急能力评估标准
采用加权平均法确定最终的量化评价结果。通过取5个应急能力评估标准赋值区间的中间值：“好”=90，“较好”=70，“一般”=50，“较差”=30，“差”=10，构成赋值矩阵P=[90，70，50，30，10]；
在此基础上，将所确定的模糊综合评价向量与赋值矩阵相乘，确定评价结果的量化数值，进而根据数值所处的分值区间确定评估等级。
3.1 试点企业应急能力评估
选择A、B和C三家炼化公司作为试点企业，三家企业均具备千万吨级以上的原油加工能力，装置条件完备，工艺种类齐全。为保证评估结果的科学性、系统性和代表性，遴选炼化突发事件应急领域内理论水平较高、实践经验丰富的专家作为应急能力评估专家组成员；
所选专家在本领域从事10年以上相关专业工作；
专家人数不少于10人。专家组设置组长1名，主要负责评估工作统筹规划、分工协调、组织研讨汇总当天问题和确定评估结论等；
设置副组长2名，分别负责应急管理评估小组和现场评估小组专家的管理与协调工作，其中，应急管理评估小组负责公司组织职责评估、风险辨识评估、制度预案评估、公司桌面应急演练、公司层员工访谈、应急管理交流等工作任务；
现场评估小组负责消防队伍管理评估、现场应急设施检查、车间班组现场处置方案和应急处置卡评估、基层双盲应急演练、基层应急管理座谈等工作任务。评估组的10位专家深入三家企业，采用制定的评估方法，针对6项Ⅰ级指标和16项Ⅱ级指标进行评估定级。在此基础上，基于构建的炼化企业AHP-模糊评价方法体系，确定三家企业应急能力各项指标因素的隶属度。
根据确定的三家炼化企业应急能力各项指标因素的隶属度，以A企业为例，计算相应的模糊综合评价矩阵，据此对炼化企业的应急能力评级结果进行量化处理，A企业“风险辨识能力U1”Ⅰ级指标的模糊关系矩阵R1为：
(7)
根据前文确定的各Ⅱ级指标相对于“风险辨识能力U1”Ⅰ级指标的权重向量W1=(0.297 0，0.539 6，0.163 4)，运用模糊算子M(·，⊕)，计算确定“风险辨识能力U1”的模糊综合评价向量Y1=W1×R1=(0.137 6，0.267 3，0.532 7，0.062 4，0.000 0)。采用相同的方法，分别计算A企业包括应急体系策划能力U2、应急设备设施配备与管理能力U3、应急救援队伍专业能力U4、应急演练培训组织能力U5和应急操作实战能力U6的模糊综合评价向量，并由以上Ⅰ级指标的模糊综合评价向量计算结果构成相对于目标层T(炼化企业应急能力)的模糊关系矩阵RA：
(8)
根据前文确定的炼化企业应急能力评估各Ⅰ级指标相对于目标层T的权重集WT=(0.106 0，0.371 6，0.159 4，0.073 2，0.050 1，0.239 8)，计算A企业应急能力评估的模糊综合评价向量YA=WT×RA=(0.176 5，0.292 9，0.435 6，0.094 0，0.001 0)，根据所制定的赋值矩阵P，确定A企业应急能力评估分值为61.00分，得分位于80>V≥60。根据表2应急能力评估标准可知，A企业的应急能力为“较好”。
采用相同的方法，确定B企业和C企业的模糊综合评价向量分别为：YB=(0.134 8，0.187 7，0.561 0，0.094 2，0.022 3)，YC=(0.100 4，0.385 7，0.451 9，0.062 0，0.000 0)。最后，根据所制定的赋值矩阵P，确定B企业和C企业的应急能力评估分值为56.39分和60.50分。根据表2，B企业和C企业的应急能力分别为“一般”和“较好”。
3.2 试点企业应急能力评价
根据三家试点企业的应急能力评估结果，A和C企业的应急能力为“较好”，B企业为“一般”。A和C企业应急能力总体较好，在突发事件发生时，能有效开展应急救援，减少或降低突发事件造成的损失；
A企业的应急设备设施配备与管理能力，C企业的应急操作实战能力较为突出，值得学习和借鉴。B企业应急能力总体一般，通过分析各项指标隶属度和实际评估情况，发现该企业在风险辨识方面存在风险防控措施不足、舆情应对措施不完善，以及在应急设备设施配备与管理方面存在现场消防应急设施隐患较多、防护器材失效等问题，导致B企业应急能力评估总体分值较低。
1)以炼化企业生产安全事故总体应急能力作为目标层，以凝练划分的6个分项能力作为Ⅰ级指标层，以分项能力对应的评估要素作为Ⅱ级指标层，构建了炼化企业应急能力评估指标体系，同时基于层次分析法，确定了各级指标的权重分布。
2)基于模糊综合评价理论，建立了模糊综合评价模型，结合构建的生产安全事故应急能力评估指标体系和各指标权重，将专家评估结果中模糊性的程度语言概念进行量化处理，将定性研判转换为定量分析，实现了对多因素多层次复杂问题的有效评估。
3)基于构建的炼化企业AHP-模糊评价方法体系，在三家炼化公司开展试点应用，经现场实践及专家论证，所建评估方法体系具有一定的实用性与可操作性，可科学全面地反映炼化企业的生产安全事故应急能力；
但该评估方法体系目前尚依赖人工梳理和收集评估问题，降低了工作效率，可考虑开发能辅助梳理汇集评估问题的应急能力评估软件，以提升应急能力评估工作效率。
