船舶溢油应急处置群体选择偏好

王立坤

(上海海事大学交通运输学院，上海 200135)

0 引言

2006—2008年，我国沿海共发生船舶溢油污染事故367起，总溢油量达2 221 t，对海洋生态环境和资源造成严重威胁.［1]为此，对船舶溢油事故的应急处置应予以高度重视，以减少溢油事故造成的环境污染与财产损失.

船舶溢油应急处置的成功很大程度上取决于行动方案的正确选择与执行.危机下的情况复杂，个体的认知、经验也很有限，个体很可能作出错误的决策或不执行正确方案，而海事溢油应急处置的决策往往由群体集成众多个体的选择偏好，因此，在确知个体对方案选择概率的基础上，有必要针对群体如何集成个体对方案的选择偏好进行研究.

目前，有关群体决策的研究主要集中在基础理论与技术方法层面.YU［2]在给定的决策空间上定义群体效用函数集，并以乌托邦为例研究群体决策的属性，给出使群体决策缺陷最小的解决方案.SAH等［3]指出经济系统中个人判断存在误差，群体决策会减少个体判断的误差，其效果主要受组织架构的影响.

尽管群体决策的理论相对比较成熟，但对溢油应急处置方面的研究仍集中于个体层面.如张欣［4]曾定性分析船舶溢油应急处置中个体决策的失误，并用CREAM模型测算人误致因与人误二者间的相关性.

为此，本文首先对船舶溢油应急处置所涉及的群体选择组成要素进行形式化描述，在此基础上，以事故报告、溢油先期处理、现场查看、应急计划启动和清污方法制定等决策事件为对象，运用群体决策理论对船舶溢油应急处置的选择偏好进行分析，并就如何提高群体决策水平提出相应的措施.

1 船舶溢油应急处置群体选择的形式化描述

船舶溢油应急处置群体选择由事件D，群体构成N，方案e和决策规则f等4个要素组成.

(1)事件D.船舶溢油应急处置所涉及的决策事件用D={D1，D2，D3，D4，D5}描述，其中Di(i=1，2，3，4，5)表示第 i个事件.

(2)群体构成N.船舶溢油应急处置涉及15个个体，N={n1，n2，…，nj，…，n15}，这些个体又分别构成6 个群体{N1，N2，…，Nq，…，N6}，其中 nj(j=1，2，…，15)表示第 j个个体，Nq(q=1，2，… ，6)表示第q个群体.

(3)决策方案e.对于决策事件D1和D3，存在唯一正确方案，记为e11和e31;对于其他决策事件Di，存在若干方案，eim记为与Di相关的第m个方案.

(4)决策规则f.可分为同质委员会、非同质委员会和层级模型等3类.同质委员会和非同质委员会规则以“投票达到k票通过方案(k为方案通过票数)”的方式作出决策，层级规则以“最高层确定方案”方式作出决策.［5-6]

根据2000年《中国海上船舶溢油应急计划》［7]，船舶溢油应急处置中涉及的决策事件和对应方案见表1.

表1 事件和对应方案

应急处置群体由下列决策人构成:船长(n1)，轮机长(n2)，大副(n3)，船公司代理(n4)，应急值班人员(n5)，指挥中心人员(n6)，辖区应急总指挥(n7)，辖区应急副总指挥(n8)，局级应急总指挥(n9)，局级应急副总指挥(n10)，现场总指挥(n11)，现场副总指挥(n12)，专家(设为 n13，n14，n15).

2 群体选择偏好分析

2.1 假定

对有唯一正确方案的事件Di(i=1，3):若个体nj执行正确方案，记为g(nj)=ei1，nj执行正确方案ei1的概率记为P(g(nj)=ei1);群体Nq对个体执行方案的概率集成记为P(f(Nq)=ei1)，在k票规则下的概率记为P(k)(f(Nq)=ei1).

对其他有若干决策方案的事件Di(i=2，4，5):若个体nj选择某方案，则记为g(nj)=eim，nj选择eim的概率记为P(g(nj)=eim);群体Nq对个体选择某方案的概率集成记为P(f(Nq)=eim)，在k票规则下的概率记为P(k)(f(Nq)=eim).

2.2 事故报告选择偏好

按规定，发生溢油后必须进行事故报告，即采用同质或非同质委员会模型进行选择时，k=0;但若k=0，则无法明确决策主体.因此，必须针对k>0时的选择偏好情况展开分析.

2.2.1 基于同质委员会的分析

(1)基本公式.设群体为 N1={n1，n2，n3，n4}，决策事件为事故报告(D1)，采用同质委员会和k票规则.令P(g(nj)=e11)=p1，则群体N1选择e11的概率为

当k=1～4时，N1同质群体选择偏好见表2.

表2 N1同质群体选择偏好

(2)分析.令 p1在［0，1]内变化，可得 k值不同时的事故报告概率，见图1.由图1可知:随着k值的减少，执行事故报告方案的概率增加;随着决策个体nj执行事故报告方案的概率p1增大，群体N1报告事故的概率增加;当采用1票规则，或2票规则且p1>0.24，或3票规则且p1>0.78时，群体进行事故报告的概率会高出船长独自决策的概率.因此，为及时、准确地报告事故，在实践中可设置k=1票规则，即船长、轮机长、大副和代理中的任一人有权最终作出事故报告.此外，若能提升船长等报告事故的偏好，也能使事故的报告更及时、准确.

图1 p1变化的事故报告概率

2.2.2 基于非同质委员会的分析

(1)基本公式.由于船长是首要决策者，事故报告决策事件D1也可采用非同质委员会模型.为不失一般性，设{n2，n3，n4}拥有 1 票，n1拥有的票数分别为 1～5票，k=3.令 P(g(n1)=e11)=p2，P(g(nj)=e11)=p3(j=2，3，4)，则群体执行事故报告方案的概率P(f(N1)=e11)见表3.

表3 N1非同质群体选择偏好

(2)个体权重与方案执行关系分析.个体权重可用个体分配的票数表示.设船长分配票数分别为1～5票，其他个体均为1票，则对应p2=0.4(p3=0.6)，p2=0.5(p3=0.5)，p2=0.6(p3=0.4)和 p2=0.7(p3=0.3)等4种情况下，得到N1执行方案e11的概率，见图2.

图2 k变化的事故报告概率

由图2可知，当k≥3时，执行事故报告方案的概率不随票数的增加而变化，说明当船长的权重高于某个数值时，决策结果不受他人影响.

(3)个体概率与方案执行关系分析.分别令p2=0.2，0.4，0.6，0.8 和 1，当 k=4，p3∈(0，1)时，执行事故报告方案f(N1)=e11的概率见图3.

图3 p3变化的事故报告概率

分别令 p3=0.2，0.4，0.6，0.8 和 1，当 k=4，p2∈(0，1)时，执行事故报告方案f(N1)=e11的概率偏好见图4.

图4 p2变化的事故报告概率

由图3和4可知，随着个体事故报告偏好的提高，群体执行事故报告的概率也提高，其中船长的影响高于其他人.

2.3 溢油先期处置选择偏好

(1)一般公式.设群体为N2={n1，n2，n3}，决策事件为船舶溢油先期处置D2，决策规则采用层级模型.［8]首先，大副和轮机长提出处置方案提交给船长，设 V(n1)=1，V(n2)=0，V(n3)=0，V(n1，n2)=1，V(n1，n3)=1，V(n2，n3)=1，V(n1，n2，n3)=1，其中V(nj)=1和V(nj)=0分别表示当nj选择某方案时，此方案被通过和未被通过.根据惯例，有P(g(n1)=e2m|g(n2)=e2m，P(g(n3)=e2m)=1;另采用 SHARPLEY［9]指数计算，得 P(g(n1)=e2m|g(n2)=e2m)和 P(g(n1)=e2m|g(n3)=e2m)均为1/3.令不同决策人选择溢油事故先期处理方案e2m的概率为大副P(g(n2)=e2m)=p4，轮机长P(g(n3)=e2m)=p5，船长 P(g(n1)=e2m)=p6，得群体选择先期处置方案e2m的概率

(2)分析.设 p4=p5，且分别取 0.2，0.4，0.6，0.8和1，当p6∈(0，1)时，选择某先期处置方案 e2m的概率见图5.

图5 p6变化方案的通过概率

设 p6分别取 0.2，0.4，0.6，0.8 和 1，p4=p5，当p4∈(0，1)时，选择先期处置方案e2m的概率见图6.

图6 p4变化方案的通过概率

由图5可知，若轮机长和大副均选择某种先期溢油处置方案时，该方案通过;若轮机长和大副选择某方案的概率较低时，该方案最终通过的概率主要受船长偏好的影响.由图6可知，若船长倾向于选择某方案，而轮机长和大副拒绝此方案，则方案通过的概率较高，但低于船长的个体偏好;若轮机长和大副都倾向于选择某方案，则该方案的最终通过将不受船长个体偏好的影响.

3 模型扩展

以上对事故报告和先期处理2类事件的群体决策进行建模和分析，基于同样原理，可给出船舶溢油应急的其他3个主要决策事件的方案选择偏好，见表4.

表4 群体选择偏好

4 结束语

本文利用同质委员会、非同质委员会和层级模型等决策规则，给出船舶溢油应急处置中主要决策事件的群体选择偏好，研究表明:

(1)根据应急预案，对于溢油事故报告事件，必须选择向海事部门报告的方案;对于现场查看事件，必须选择赶赴现场的方案.因此，对于类似具有明确规定的决策可采用委员会模型和1票规则，从而保证该方案的准确和及时实施.

(2)对于需根据具体情境而采取特定方案的决策事件，可采用层级模型，并赋予最终决策者较大的权重因子.一方面可减少个体决策的误差，另一方面既可在决策者偏好不一致时平衡各方的偏好，也可在决策者偏好一致时叠加决策者的偏好.

［1]中华人民共和国环境保护部.中国环境状况公报［EB/OL].(2009-12-20)［2009-12-25].http://www.zhb.gov.cn/plan/zkgb.

［2]YU P L.A class of solutions for group decision problems［J].Manage Sci，1973，19(8):936-946.

［3]SAH R K，STIGLITZ J E.The architecture of economic systems:hierarchies and polyarchies［J].Am Economic Rev，1986，76(4):716-727.

［4]张欣.人的失误模型在船舶溢油事故应急中的应用分析［J].中国航海，2008，31(4):360-363.

［5]李武，席酉民，成思危.群体决策过程组织研究述评［J].管理科学学报，2002，5(2):55-66.

［6]李武，席酉民.二分群体决策规则约束条件研究［J].管理工程学报，2002，16(4):38-41.

［7]中华人民共和国海事局.中国海上船舶溢油应急计划［R].北京:中华人民共和国海事局，2000.

［8]BRINK R V D，STEFFEN F.Decision making power in Hierarchies［C/OL]//Annu Meeting of the American Political Sci Assoc.Pennsylvania:2006.(2006-03-16)［2009-09-30].http://congress.utu.fi/epcs2006/docs/F7_steffen.pdf.

［9]SHARPLEY L S.A value for n-person games［M].Princeton:Princeton University Press，1953:307-317.