基于模糊数学的应急演练效果评估方法研究

闫 博，覃 勇，李国和，刘 璐

(1.中石化管道储运有限公司，江苏 徐州 221008;2.中国石油大学(北京)油气数据挖掘北京市重点实验室，北京 102249;3.石大兆信数字身份管理与物联网技术研究院，北京 102229)

0 引言

目前，油库应急演练形式大于内容，而应急演练对油库突发事件的有效处理对减少人民生命财产的损失具有重要的意义。通常，油库采用职工满意度调查问卷的形式来评估应急演练效果和实施情况。但是，职工满意度调查问卷往往存在职工没有认真填写调查问卷、职工对填写调查问卷有顾虑、调查问卷回收质量低等问题。基于模糊数学的评估方法是目前比较流行的一种评估方法［1］，还有故障树［2］、层次分析法［3］、DEA 数据包络分析法［4］、多准则妥协排序法［5］和熵权法［6］等多种评估方法。为了提高油库应急演练的针对性和实用性，使应急演练能够与本单位生产实际相结合，改善应急演练的实际效果，本文采用二级模糊综合评估模型［1，7］对油库应急演练进行评估。

1 模糊综合评估模型原理

模糊数学是用数学方法研究与处理模糊现象的数学。模糊综合评估模型是一种基于模糊数学的综合评估方法，根据模糊数学的隶属度原理把定性问题转化为定量［8］问题，着眼于所有相关指标，对某一对象进行全面评价，从而得出系统性和综合性的评价结果。此综合评估模型具有结果清晰，系统性强［9］的特点。评价指标中的定性指标由于其非确定性质，受限于良好的模型应用，模糊综合评估模型很好地解决了定性指标难以量化的问题，所以适合于各种非确定性问题的解决［10-18］。

2 模糊综合评估模型的构建

模糊综合评估模型流程图［19-20］如图1 所示。

图1 模糊综合评估模型流程图

具体实施步骤为:

1)确定因素集。

2)确定评语等级及赋值。

3)确定维度权重向量和指标权重向量，如图2 所示。

图2 权重向量的确定流程图

4)确定指标隶属度向量，如图3 所示。

图3 隶属度向量的确定流程图

5)维度模糊评价，如图4 所示。

图4 维度模糊评价流程图

6)项目综合评价。

3 模糊综合评估模型在油库应急演练效果评估

3.1 油库应急演练评估因素集

油库应急演练体系可划分为3 个维度:应急演练结构及编写、应急演练实施和参与效果以及应急演练讲评及反馈。每个维度可以用相应的指标来刻画，而每个指标又可以用相应的度量项来度量。油库应急演练体系划分后的结果如表1 所示。

表1 油库应急演练体系划分表

3.2 评语等级映射

评估油库应急演练每个指标所对应的度量项，先要由油库应急演练方面的专家对油库应急演练体系中所有度量项进行百分制打分，然后根据度量项得分与评语等级之间的映射关系进行等级映射。度量项得分与评语等级的映射关系［21］如表2 所示。

表2 度量项得分与评语等级映射关系表

3.3 等级赋值

根据相关文献资料，本次油库应急演练效果评估采用5 级评语等级赋值［21］，如表3 所示。

表3 5 级评语赋值表

3.4 确定权重向量

根据11 位油库应急演练专家的权重划分结果，取均值可知油库应急演练体系的维度权重向量为:A=(0.35 0.35 0.30)。同理，也可以求得各维度下相应指标的权重向量为:A1=(0.50 0.50)，A2=(0.20 0.27 0.33 0.30)，A3=(0.40 0.15 0.45)。

3.5 确定指标隶属度向量

以维度二——应急演练实施和参与效果所对应的第一个指标，即安排清晰、合理、易懂为例来说明指标隶属度向量是如何确定的。指标安排清晰、合理、易懂包括清晰度、合理度和简单易懂性这3 个度量项。每一个度量项都由11 位油库应急演练专家进行百分制评分，并将该度量项的得分与评语等级映射表进行映射，如表4 所示。根据映射结果计算每一个度量项在各个评语等级下的隶属度的平均值，所得结果是指标安排清晰、合理、易懂的隶属度向量，如表5 所示。

表4 维度二第一个指标对应度量项评语等级结果

表5 维度二第一个指标隶属度向量

同理，可得3 个维度所对应的所有指标的指标隶属度向量。

表6 所有维度所对应的指标隶属度向量

3.6 维度模糊评估

以维度二——应急演练实施和参与效果为例来说明是如何进行维度模糊评价的。应急演练实施和参与效果该维度包括4 个指标，分别是:①安排清晰、合理、易懂;②重点突出、切合实际;③新颖度、吸引力;④参与人员所获、安全意识。根据3.5 节可以确定每个指标的隶属度向量，进而可以得到该维度的二级模糊关系矩阵:

根据3.4 节可以知道该维度相应指标的权重向量为:

则该维度应急演练实施和参与效果的评估向量为:

经归一化计算后可得:

则应急演练实施和参与效果该维度的维度模糊评估得分为:

其中，b2i表示维度评估向量B2的元素;ωi表示本次油库应急演练效果评估所采用的5 级评语等级赋值。

从而得到应急演练实施和参与效果该维度的评估得分为70.1 分，评估结果所对应的评语等级为“一般”。

通过评估向量B2认为:对于应急演练实施和参与效果评估的结果为“很好”占21%，评估结果为“好”占21%，评估结果分别为“一般”、“差”和“很差”分别占26%、23%和9%。其它各维度的评估方法相同，最终，各维度综合评分和评估结果如表7 所示。

表7 各维度综合评分和评估结果

3.7 业务综合评估

由3.6 节可以分别计算出油库应急演练三大维度的评估向量，由此可以构成一级模糊关系矩阵:

根据3.4 节可以知道维度权重向量为:

则油库应急演练综合评估向量为:

经归一化计算后可得:

则油库应急演练综合得分为:

其中，bi表示维度评估向量B 的元素;ωi表示本次油库应急演练效果评估所采用的5 级评语等级赋值。

从而得到油库应急演练最终评估得分为72.5分，评估结果所对应的评语等级为“一般”。

通过评估向量B 认为:对于油库应急演练评估的结果为“很好”占17%，评估结果为“好”占31%，评估结果分别为“一般”、“差”和“很差”分别占23%、22%和7%。

4 实验对比

为了验证分级模糊综合评估模型的有效性和可行性，使用用户调查问卷统计的方法进行对比试验。

首先，设计了某油库应急演练效果统计调查表，统计了某油库30 名员工对油库应急演练效果的反馈评分。

对应每一个度量项的统计得分，计算均值，并将该维度下的所有度量项的均值进行求和计算后，再计算均值，即为该维度的评估得分。分别计算出3 个维度的评估得分后，通过加权平均法，计算出油库应急演练效果的评估结果，如表8 所示。

表8 各维度综合评分和评估结果

5 结果分析

对比模糊综合评价方法和调查统计方法所得评估结果，可以发现2 种方法的最终评估结果相差很大。

对比实验过程和结果并分析原因，在使用调查统计方法进行评估时，发现以下问题:

1)员工填写调查表有顾虑，害怕影响个人发展。

2)员工填写调查表不认真，部分问卷所有选项都一样。

3)调查表回收率低，发出去30 份，回收22 份。

4)调查表统计结果在小样本下可靠性和可信度不高。

模糊综合评价方法克服了调查统计方法存在的这些问题，并能够准确地得到各个评语等级所获得的百分比，提高了油库应急演练效果评估的可靠性和可信度。

本文主要创新点包括:

1)根据某油库特点对油库应急演练体系进行划分;

2)将模糊数学综合评估模型应用于实际油库应急演练效果评估中。

6 结束语

对应急演练效果评估是一个从定性到定量的过程。采用职工调查问卷进行评估存在各种各样的问题，影响效果评估的准确性。本文建立了一个基于模糊数学的应急演练评估模型，采用分级模糊综合评估模型进行评估，实现了对应急演练编写、实施和演练效果的评估。通过实例具体说明了所提出方法的操作过程和方法的可行性，能够为企业应急演练的预案编写和实施提供有力的参考依据。

［1］郝然，鲁瑶.北京南站突发事件应急疏散预案评价方法及应用［J］.铁道运输与经济，2012，34(11):44-48.

［2］张长林，薛保贵，程仁德.公路突发事件应急能力评价模型研究［J］.科学决策，2014(9):82-94.

［3］刘岱楠，王亚阳，王汉斌.基于熵权的煤矿应急管理能力模糊综合评价［J］.经济师，2014(11):46-48.

［4］郭子雪，张强.基于直觉模糊集的突发事件应急预案评估［J］.数学的实践与认识，2008，38(22):64-69.

［5］蔡正杰，梁昌勇，赵树平.突发环境事件等级评估方法研究［J］.计算机应用研究，2014，31(11):3217-3220.

［6］刘畅.建筑行业安全生产应急预案评价方法研究［D］.沈阳:东北大学，2011.

［7］陈传全.水上交通事故应急预案的制定与评价［D］.上海:上海海事大学，2007.

［8］季学伟，翁文国，倪顺江，等.突发公共事件预警分级模型［J］.清华大学学报(自然科学版)，2008，48(8):1252-1255.

［9］邓万涛.煤矿应急预案评价方法研究［J］.中国安全科学学报，2010，20(5):167-171.

［10］康亚，刘泽功，王怀义.生产安全事故应急预案评审存在问题及改进措施［J］.中国安全生产科学技术，2011，7(8):221-224.

［11］韩芳，秦练，马新悦，等.数字化应急预案可操作性评价系统设计与开发［J］.计算机系统应用，2010，19(3):12-16.

［12］祝凌曦，肖雪梅，李玮，等.基于改进DEA 法的铁路应急预案编制绩效评价方法研究［J］.铁道学报，2011，33(4):1-6.

［13］李磊，王富章.基于改进多准则妥协解排序(VIKOR)法的铁路应急预案评估研究［J］.中国安全科学学报，2012，22(8):29-36.

［14］张盼娟，陈晋，刘吉夫.我国自然灾害类应急预案评价方法研究(Ⅲ):可操作性评价［J］.中国安全科学学报，2008，18(10):16-25.

［15］张利华，黄宝荣，李颖明，等.对杭州市部分自然灾害应急预案完备性评价的实证研究［J］.中国安全科学学报，2009，19(9):5-11.

［16］于瑛英，池宏.基于网络计划的应急预案的可操作性研究［J］.公共管理学报，2007，4(2):100-107.

［17］江智慧.突发事件下应急预案启动时刻问题模型研究［D］.重庆:重庆大学，2010.

［18］杨永俊.突发事件应急响应流程构建及预案评价［D］.大连:大连理工大学，2009.

［19］闫博，李国和，黎旭.基于ARMA 的销售预测方法与系统实现［J］.计算机与现代化，2014(5):131-135.

［20］闫博，周在金，李国和，等.基于ARMA 和BP_AdaBoost的组合销售预测模型研究［J］.计算机与现代化，2015(2):14-18.

［21］金宏彬，马智良.基于用户感知度的移动业务评估体系和方法的探讨［C］// 2007 年中国通信学会“移动增值业务与应用”学术年会论文集.2007:7.