基于可拓物元理论的煤矿企业应急救援能力评价

王 姣，高康雅，祁银鸽

(1. 阳泉煤业(集团)股份有限公司一矿，山西 阳泉 045008；2. 华北科技学院 安全工程学院，北京 东燕郊 065201)

0 引言

近年来，煤矿企业大小事故频繁突发，给企业和人民的生命财产造成了重大的损害。党中央、国务院一直高度重视煤矿企业应急救援工作，特此出台了各种相关法律法规，针对于各个企业的自身实际情况，制定出各自相应的应急救援对策和方案。目前，国内在煤矿企业应急救援能力评价方法上有众多的见解，但主要是由应急救援能力体系的建立、应急救援能力的构成机制，应急救援能力的评价和应急救援能力的方案等方面进行拓展分析。石钰[1]影响因素指标体系概念模型，采用SEM方法并运用AMOS软件拟合，对模型验证和实际应用，取得了合理的结果。冯珍[2]从组织管理、制度建设、保障系统、人力资源4个方面建立了煤矿企业应急救援能力的评估指标体系，并用模糊决策参数法确定指标属性值。杨力[3-4]首先把改进的层次分析法、熵权法和模糊综合评判法相集成，并用到煤矿应急救援能力评价上，保证了评价结果的客观性和准确性，后又引入网络层次分析法和模糊综合评价法建立了煤矿应急救援能力评价模型，利用超级决策软件和专家打分对各个指标赋值评价。

我国蔡文教授于1988年提出一种新学科—可拓学(Extenics)[5-6]，它研究了事物拓展的可能性和开拓创新的规律与方法，并解决该事物存在的问题。可拓学是哲学、数学和工程学的交叉学科，该方法研究从1976年开始，于1983年发表第一篇论文。可拓物元理论、可拓逻辑和可拓集合理论是可拓学的三大理论支柱，物元是可拓学的逻辑细胞，可拓物元评价模型基于上述三大理论支柱，并由经典域、节域和待评物元组合建立。现如今，可拓物元方法已形成初步的理论框架，并建立了在人工智能、计算机、管理、控制、检测等领域的应用方法。可拓物元理论也越来越多地应用在各工程领域里，并得到了众多科学合理的结论[7-10]。本文引入可拓物元理论，建立评价指标体系和可拓评价模型，运用初等关联函数确定评价指标可拓权重系数，降低了主观影响，更加客观地评价煤矿企业应急救援能力，本文研究分析各物元、事元和关系元的基本性质，解决可拓集合论的推理形式和逻辑关系，把煤矿应急救援能力评价的研究转化为定性和定量后的基元之间关系。

1 煤矿应急救援能力评价指标体系

1.1 建立煤矿应急救援能力评价指标体系

煤矿企业应急救援能力是一项复杂的动态工程，其影响因素众多，但主要可归纳为人、物、环境、管理四个方面因素。本着科学性、系统性、实用性和可量化等原则，并围绕人、物、环、管四个方面，本文从危险监测与预警能力、应急准备与保障能力、应急响应与救援能力及灾后处理与恢复能力四个方面展开构建了煤矿应急救援能力评价指标体系。

1.2 评价指标权重

为准确反映出各个指标对体系的影响程度，本文结合层次分析法(AHP)确定了各级指标权重。将四个一级指标两两比较判断，构建判断矩阵，并邀请相关专家对指标两两比较打分，计算出可得一级指标因素的相对权重，经方根法计算判断矩阵最大特征值λmax为4.0105，一致性指标CR为0.0038小于0.1满足检验结果，同样计算可得二级、三级指权重，鉴于篇幅有限，具体计算过程不在文中详细写出,具体见表1。

2 可拓评价模型

2.1 可拓经典域与节域

可拓物元是以事物、特征及事物关于特征的量值组成的有序三元组，记为R。设煤矿应急救援能力评价为N，该事物N表示的特征为C及其特征的量值V，得到该经典域物元模型：

Roj=[Noj,C,Voj]

(1)

式中，Noj是煤矿应急救援能力评价工作中的第j的评价等级；其表示的特征ci为决定Noj的因素，特征的量值V0j的量值范围也是煤矿应急救援能力的经典域为，得到节域的物元模型：

Rp=[Np,C,Vp]

(2)

式中，Rp为该煤矿应急救援能力评价节域物元，其量值Vpn是关于特征ci的扩大的量值范围也是节域为。

得到煤矿应急救援能力的可拓物元评价模型：

(3)

表1 煤矿企业应急救援能力评价指标体系及指标权重值

式中，Nt为第t个待评物元的样本，Vt为煤矿应急救援能力的待评物元样本的实际量值。

2.2 可拓物元的关联度

可拓学里建立了初等关联函数，它描述了待评物元具有某种性质的程度，即物元的关联度大小。本文由计算可得数据反应了煤矿应急救援能力的待评物元样本性质程度的变化。由距的定义可得，当待评物元为点时，反应了该点和区间的距离程度的大小，

(4)

(5)

式中，kt(vt)为煤矿应急救援能力的待评物元Nt第i个因素关于等级j的关联度。

2.3 可拓物元等级关联度

煤矿应急救援能力待评物元对象Nt关于评价等级j的关联度为：

kj(Nt)=∑ωikj(vt)

(6)

式中，ωi为各评价指标的权重系数；若kjo(Nm)为max{Kj(Nt),j=1,2,…,s}，则可判定待评样本Nm评价等级为j0类，kj0(Nm)数值的大小可判定为待评样本的评价等级j0的程度。

2.4 可拓等级变量特征值

j＊指等级变量特征值，它代表评价该样本的等级向其他评价等级靠拢的程度，j＊代表评价等级的最大值，如下式：

(7)

其中：

(8)

3 实例分析

3.1 指标等级划分

以山西省某实际煤矿企业为例，对其应急救援能力进行评价分析。将该煤矿企业应急救援能力分为五个等级，即U ={U1，U2，U3，U4，U5}={优秀，良好，一般，较差，很差};即优秀、良好、一般、较差、很差，分别对应的安全等级数值为(80,100]，(60,80]，(40,60]，(20,40]，(0,20]。一级评估指标集合为B={ B1，B2，B3，B4}={危险监测与预警能力，应急准备与保障能力，应急响应与救援能力，灾后处理与恢复能力};二级评估指标集合为C={ C1，C2，C3，C4，C5，C6，C7，C8，C9，C10}={危险监测能力，应急预警能力，应急管理能力，人员教育能力，应急保障能力，救援执行能力，应急指挥能力，生产恢复能力，事后总结能力}。

3.2 确定评价指标综合关联度

查阅有关文献和邀请专家打分计算得到三级评价指标分别为：{72，58，64，62，68，70，75，52，55，68，72，84，62，75，70，64，84，58，64，68，72，58，64，72，90，68，70}。代入公式(4)、(5)、(6)得一、二级评价指标综合关联度，见表2。

表2 一、二级评价指标综合关联度

3.3 确定评价结果

代入公式(6)从而可得煤矿企业应急救援能力综合关联度,根据公式(7)和(8)，计算可得煤矿应急救援能力评价体系等级变量特征值，见表3。由表可得到该煤矿应急救援能力等级处于Ⅰ级，即优秀等级，与实际结果相符。

表3 煤矿企业应急救援能力综合关联度及可拓评价结果

4 结论

(1) 基于现有煤矿企业应急管理和应急救援能力的特点，构建了煤矿企业应急救援能力三级评价指标体系，采用AHP分析法确定了各级指标的权重，并应用到实际煤矿企业评价。

(2) 将可拓物元理论引入评价中，由关联函数计算得到了煤矿企业应急救援能力关联度都趋近于良好等级，并求得煤矿企业应急救援能力等级变量特征值j*为1.990，为优秀等级，并偏向Ⅱ级，表明该煤矿企业应急救援能力水平较高。

(3) 通过应用证明了可拓物元理论在煤矿企业应急救援能力评价中合理可行，为研究分析煤矿企业应急救援评价工作提供了一个新的思路。