基于层次分析和模糊综合评价的液化天然气企业应急能力评估

郭海新

昆仑能源湖北黄冈液化天然气有限公司

液化天然气企业对于社会的发展十分重要，可以为社会的进步起到推动作用。但是对于液化天然气企业而言，任何微小的扰动都可以使得整个企业受到严重的破坏，进而引发严重的突发事件[1-2]。一般情况下，液化天然气企业只要出现风险问题，其造成的经济损失以及社会影响都难以估量，为了应对液化天然气企业中容易出现的突发事件问题，制定应急管理措施十分重要。目前，我国大多数液化天然气企业都根据自身的实际情况，制定了完善的应急保障措施[3-4]。通过对应急能力进行全面的评估，有利于促进液化天然气企业提高自身的应急保障能力，这对于液化天然气企业的进一步发展具有重要意义。

目前，国内外学者对液化天然气企业应急能力的研究相对较多。刘应春等[5]对液化天然气企业内的泄漏以及火灾风险问题进行模拟研究，发现在液化天然气企业内出现泄漏以及火灾风险问题以后，会出现严重的池火危害，因此需要提前制定应急保障措施，对出现的风险进行严格的控制，全面提高液化天然气企业运行的安全性；欧银军[6]对液化天然气企业内应急管理体系的建立进行了深入研究，建立了液化天然气企业针对风险问题的应急预案、专项预案、处置方案以及应急演练体系，完善了液化天然气企业的应急管理措施，提高了应急管理能力；HYLKO 等[7]针对液化天然气企业中的风险问题，提出了培训以及应急组织方案，通过加强员工培训的方法，在出现风险问题以后可以及时地采取应急方案，对风险问题进行处理，同时还对应急管理方案进行了全面的研究。

通过对国内外研究现状进行调研后发现，目前国内外学者对于液化天然气企业内应急管理方案的研究相对较多，对应急能力评估的研究相对较少，这十分不利于企业应急能力的提高。针对此问题，本次研究引入层次分析法以及模糊综合评价方法，以我国某液化天然气企业为例，对其应急能力进行全面的研究，为提高我国液化天然气企业的应急能力奠定基础。

1 应急能力评估

1.1 应急能力现状

自进入21 世纪以来，我国十分重视液化天然气企业应急管理体系的建立，目前，我国大多数的液化天然气企业都根据自身的实际情况、依据相关标准规范制定了相应的应急预案体系，以便在出现风险问题以后，各部门可以有序解决问题，为保障液化天然气企业的安全运行奠定基础[8-9]。

但是，我国对于液化天然气企业应急管理的研究起步相对较晚，制定的应急预案不够完善，企业内部的技术不足，使得应急预案的响应效率受到了严重的影响[10]。另一方面，液化天然气企业应急能力的时间精度相对较低，一般都是以小时为单位处理各种风险问题，各部门之间的分工也并不明确，这都使得应急效率受到了严重的影响，同时还会出现应急支援浪费的问题，当液化天然气企业预警能力相对较差时，就无法对企业内的各种信息进行综合性的分析。

1.2 应急能力评估体系

在建立液化天然气企业应急能力评估体系的过程中，必须遵循科学性以及可行性的基本原则，建立的评估体系必须可以对企业内的应急能力进行动态性的评估。根据目前我国液化天然气企业内应急能力现状，可以将应急能力划分为四个部分，分别是风险预防、风险准备、风险响应、风险恢复、参考国内外对应急能力评估的研究现状以及我国的相关法律法规，可以对液化天然气企业应急能力评估进行研究的过程中设定三级指标（表1）。

表1 液化天然气企业应急能力评估体系Tab.1 Emergency capability assessment system of LNG enterprises

2 应急能力评估体系权重确定

2.1 层次分析方法权重的确定原理

在对液化天然气企业应急能力进行评价的过程中，首先需要确定各种指标的权重，目前对于权重确定的方法研究相对较多，常见的方法包括层次分析法以及主成分分析法等[11]。在本次研究中，将使用层次分析法对液化天然气企业中应急能力的各级指标权重进行准确的确定，进而可以使模糊化的问题转变为定量分析问题，并使用一致性检验的方法将评价误差降低。使用层次分析法确定各级指标权重的基本步骤如下：

（1）层次分析结构的建立。对液化天然气企业应急能力进行评估的过程中，首先需要确定目标层，目标层就是应急能力，然后根据应急能力评估体系将其分为三级指标。

（2）判断矩阵的确定。组织相关专家对应急能力评估过程中的各项指标进行赋值，并根据Saaty方法确定各项指标的比较尺度（表2），对每一级指标内的各项内容进行全面的对比，以此确定判断矩阵。

表2 比较尺度Tab.2 Comparison scale

对每个指标内的两项内容xi和xj进行选择，使用aij表示这两项内容的影响力之比，同一个评价指标层内的所有评价结果组成矩阵A=(aij)n×n，该矩阵就是判断矩阵。

（3）对评价结果进行单排序，并进行一致性检验。对判断矩阵的最大特征值λmax以及所对应的向量W进行计算，对判断矩阵进行一致性指标CI计算，公式为

式中：λmax为判断矩阵中的最大特征值；n为判断矩阵的阶数。

对判断矩阵的一致性比率CR进行计算，公式为

式中：CI为矩阵的一致性指标；RI为矩阵的平均随机一致性指标（表3）。

表3 矩阵的平均随机一致性指标Tab.3 Average random consistency index of the matrix

当CR的计算值小于0.10 时，则通过一致性的检验，此时就是该指标内容的权重；当CR的计算值大于等于0.10 时，就需要对判断矩阵进行重新构造[12-13]。

（4）对评价结果进行总排序，并进行一致性检验。根据单排序得到的指标权重，可以推断出每一项指标对于液化天然气企业应急能力的权重，假设某个指标层A中的指标是Aj，其下一级别的指标分别为b1，…，bk，那么根据Aj的单排序权重b1j，…，bnj就可以得到其对于液化天然气企业应急能力的权重，计算公式为

式中：bij为在第B指标层中的i元素相对于aj的权重值；aj为第A指标层中的j元素相对于目标层的权重值；l为第A指标层中的指标数量；k为第B指标层中的指标数量[14]。

在对评价进行总排序以后，也需要对其进行一致性检验，主要是因为每一层中的非一致性可能会累加，导致最终的评价结果产生严重的误差，一致性检验过程中的一致性比率计算公式为

式中：CRB-1为第B指标层上一层对总目标的一致性比率数值；aj为第A指标层中j元素相对于总目标的权重；CIj为第B指标层中的所有指标相对于Aj的一致性指标数值；RIj为第B指标层的平均随机一致性指标数值，其中，j=1，2，3，…，l。

如果CRB小于0.10，则说明总排序的结果通过了一致性检验，各项权重的计算结果可以使用，否则需要对判断矩阵进行重新构建[15]。

2.2 层次分析方法确定指标权重

使用本次研究所提出的层次分析法，对我国某液化天然气企业中的应急能力进行打分，并对第一级和第二级指标的权重进行计算。本次研究共邀请了30 位专家及现场工作人员对评价指标进行打分，某专家对液化天然气企业应急能力评价第一级指标的打分结果的判断矩阵如表4 所示。

表4 根据某专家打分结果得到的判断矩阵Tab.4 Judgment matrix based on an expert's scoring results

根据表4 的判断矩阵，使用公式（2）对一致性比率进行计算，计算结果为CR=0.051 4，即通过了检验，此时可以得到所有第一级指标的权重（0.354 5，0.118 3，0.246 2，0.281 0）。对30 名专家及工作人员的打分分别进行判断矩阵构建，并进行一致性比率计算及检验，最终得到第一级和第二级指标的权重值（表5）。

表5 某液化天然气企业应急能力评价指标权重计算结果Tab.5 Calculation results of the weights of the emergency capability evaluation index of an LNG enterprise

3 模糊综合评价方法的应用

3.1 模糊评价方法原理及流程

在对应急能力进行评估研究的过程中，最常见的方法为灰色分析方法和模糊综合分析方法[16]。所谓的灰色分析方法主要是根据灰色系统模型以及专家评分结果，对应急能力进行评价，该种评价方法的应用相对较少，因此，本次研究将使用模糊综合评价方法对液化天然气企业的应急能力进行评估。模糊综合评价方法主要基于模糊数学理论，可以将评价内容转化为定量评价[17-19]。在对液化天然气企业进行应急能力评估的过程中，将引入“好、较好……”等多种类型的模糊概念。使用模糊综合评价方法进行应急能力评估的具体流程如下：

（1）对评价因素数据集进行构建。首先假设在液化天然气企业应急能力评估的某一层中含有l个指标，则可以看作为A={Ai}={A1，A2,…，Al}，则下一级别的指标Ai可以看作为Ai={Ai1，Ai2,…，Aik} 。

（2）对评语集合进行构建。如果评语较多，则会出现计算复杂的问题，因此本次研究将会把评语划分为五个级别，即为V={好，相对较好，一般，相对较差，差}。

（3）对各项指标的隶属度进行确定。所谓的隶属度主要指的是某种类型指标与应急能力评估过程中评语集合的隶属关系，假设t位专家对某一项评价指标进行评价，其中s位专家使用了某个评语，则该评价指标与该评语之间的隶属关系可以看作为。

（4）对模糊矩阵进行确定。根据专家评价结果确定每种指标的隶属关系以后，就可以构建模糊矩阵R=(rij)l×k，在公式中，rij表示第i种指标与第j种评语之间的隶属关系[20-21]。

（5）对评价向量进行计算。在使用模糊综合评价方法的过程中，模糊算子的类型相对较多，在本次研究中，为了充分考虑各项指标的权重，将使用加权评价的模糊算子进行进一步的评价，进而可以得到评价向量B。

式中：W为所有指标的权重数据集合；R为模糊矩阵。

（6）对液化天然气企业的应急能力进行评价。根据评语集合中的所有评语赋值结果，得到赋值矩阵P，P=(pi)5×1。将评价矩阵与赋值矩阵相乘，得到液化天然气企业应急能力评价结果L。

式中：B为评价向量；P为赋值矩阵。

为了使得评价结果更加的直观，对五种类型的评语进行数值划分（表6），同时需要对赋值矩阵进行赋值，赋值结果为p1=100，p2=80，p3=60，p4=40，p5=20。

表6 液化天然气企业应急能力评价标准Tab.6 Evaluation criteria for emergency capability of LNG enterprises

3.2 基于模糊评价方法的应急能力评估

根据每一项评价指标的权重，结合专家对隶属关系的打分结果，对评价向量以及最终的评价结果进行全面的计算。本次研究将以第二级评价指标为例，专家对液化天然气企业应急能力的隶属关系进行了打分（表7）。根据公式（5），可以对第一级指标的评价矩阵进行计算，计算结果为B1=（0.186 4，0.368 2，0.268 3，0.128 6，0.048 5），B2=（0.108 5，0.325 6，0.315 8，0.218 1，0.072 0），B3=（0.068 4，0.416 8，0.394 2，0.116 2，0.004 4），B4=（0.275 3，0.345 3，0.264 2，0.107 2，0.008 0）。

表7 某液化天然气企业应急能力隶属关系打分结果Tab.7 Scoring results of affiliation relationship of an LNG enterprise's emergency capability

由此可以对第二级评价指标的隶属关系矩阵进行计算：

对评价向量进行计算：

最终得到综合的评价结果：

根据评价结果可以看出，该液化天然气企业的应急能力相对较好。对该液化天然气企业的第二级评价指标进行加权分数和加权扣分计算，并对第一级评价指标的相对权重和相对权重扣分进行计算，计算结果如表8 所示。

表8 液化天然气企业应急能力评价分数Tab.8 Evaluation scores of emergencycapabilities of LNG enterprises

对评价结果进行综合分析可以发现，对各种应急能力指标进行排序的结果为风险预防、风险响应、风险恢复以及风险准备。在风险预防环节中，必须首先考虑运行工艺以及设备的可靠性，然后制定合理的应急规划和相应的规章制度，防止出现风险问题；在风险准备环节中，需要建立完善的风险预警系统和综合保障体系，同时也需要对组织队伍、科技支撑以及演练培训进行全面的完善；在风险响应方面，必须首先提高应急风险的指挥能力，风险救援、通信设施以及舆情应对能力也需要进行完善；在风险恢复方面，需要尽可能提高风险问题出现以后的恢复能力。

4 结论

建立了用于液化天然气企业应急能力评估体系，对层次分析法和模糊综合评价方法的应用步骤进行了介绍，使用层次分析法对评价体系中的各项指标进行了确定，使用模糊综合分析法对液化天然气企业的应急能力进行了全面的评价。通过本次研究可以得出以下结论：

（1）根据目前我国液化天然气企业内应急能力现状，可以将应急能力划分为四个部分，分别是风险预防、风险准备、风险响应、风险恢复，参考国内外对应急能力评估的研究现状以及我国的相关法律法规，对液化天然气企业应急能力评估进行研究的过程中可以进行三级评价指标划分。

（2）使用层次分析法对液化天然气企业应急能力评价指标进行权重确定，并对确定的权重进行一致性检验，最终确定风险预防的权重为0.364 2，风险准备的权重为0.146 2，风险响应的权重为0.274 3，风险恢复的权重为0.215 3。

（3）根据层次分析法权重的确定结果，使用模糊综合评价方法对我国某液化天然气企业进行应急能力评价，评价结果为70.106 7，证明该企业的应急能力相对较好，同时也证明基于层次分析法和模糊综合评价方法的评价模型可以用于液化天然气企业应急能力评估。

（4）对评价结果进行综合分析可以发现，对各种应急能力指标进行排序的结果为风险预防、风险响应、风险恢复以及风险准备。在风险预防环节中，必须首先考虑运行工艺以及设备的可靠性；在风险准备环节中，需要建立完善的风险预警系统和综合保障体系；在风险响应方面，必须首先提高应急风险的指挥能力；在风险恢复方面，需要尽可能提高风险问题出现以后的恢复能力。

（5）针对液化天然气公司的应急能力问题，未来需要加强三方面的研究，首先，需要进一步对评价指标体系进行细化，使得评价过程更加的科学；其次，对赋分权重进行研究，使得评价结果更加的准确；最后对液化天然气企业与油气领域其他相关企业开展对比研究，了解不同类型企业之间的区别，为进一步了解液化天然气企业的特点以及制定应急措施奠定基础。