基于拓展标度AHP的港区船舶溢油应急设备库选址*

田延飞　黄立文　曹　瑞

(武汉理工大学航运学院 内河航运技术湖北省重点实验室　武汉　430063)

基于拓展标度AHP的港区船舶溢油应急设备库选址*

田延飞黄立文曹瑞

(武汉理工大学航运学院 内河航运技术湖北省重点实验室武汉430063)

摘要：为突破传统层次分析法标度的局限性和实现以港区船舶溢油事故风险为主要决策依据时的溢油应急设备库选址，基于传统层次分析法构建了以船舶溢油事故风险为准则的港区船舶溢油事故应急设备库选址模型.考虑对风险定性认识的差异、表征风险各指标的值的差异以及各指标风险等级分级差异等，对模型中因素重要性比较标度进行了拓展.对舟山港6个港区的船舶溢油应急设备库选址进行了算例分析，结果显示，1#港区权重最大，风险准则下溢油应急设备库选址最优方案为1#港区.研究表明，所构建溢油应急设备库选址模型是可行的，能够为港区船舶溢油风险排序以及应急设备库选址等提供依据.

关键词：船舶溢油风险；应急设备库；选址；层次分析法；拓展标度

田延飞(1983- )：男，博士生，主要研究领域为智能航海、交通系统风险评估与安全保障

0引言

应急资源选址和配置布局设计属于应急系统管理中的关键问题，在研究应急资源选址问题时，应依据突发事件发生特征建立合适的选址模型[1].从风险管理的要求出发，应急资源选址时首要考虑的就是各备选点发生事故的风险，根据风险程度选定应急设备库的位置或分配各种应急资源，以实现较快的应急速度和较高的应急成效.而船舶溢油事故风险又分为不同的类别，且各类别的溢油事故风险主要有发生事故的概率和事故的后果来衡量，因此，在直接考虑备选点事故的风险作为决策依据时，间接的或根本的决策因素是不同类别的溢油事故风险以及该发生该风险的概率和后果.由此可见，港区船舶溢油应急设备库选址是一个需要考虑多种因素综合决策的过程.

鉴于层次分析法(analytic hierarchy process, AHP)是应用比较成熟的一种定性与定量相结合的决策分析方法[2]，适宜于结构较为复杂的、决策准则较多的,且有些准则不宜量化的决策问题[3].本文基于传统AHP，构建港区船舶溢油应急设备库选址模型，以量化的权重来实现备选方案的优选排序，从而为港区船舶溢油应急设备库选址的综合决策提供依据.其中，为突破传统层次分析法标度的局限性和用打分时可能出现的随意性，文中根据对风险定性认识的差异、表征风险各指标的值的差异以及各指标风险等级分级差异等，对各因素重要性比较标度进行了拓展.最后，以舟山海事局辖区港区船舶溢油应急设备库选址开展实例研究.

1风险准则下溢油应急设备库选址AHP模型

基于传统AHP构建港区溢油应急设备库选址模型，将在总目标层中所占权重最大的参与溢油应急的港区作为最优选址.

如前所述，应急资源选址时首要考虑的就是各备选点发生事故的风险.因此，将船舶溢油事故风险作为港区溢油应急设备库选址的准则.根据文献[4]，船舶溢油事故风险(R)由发生事故的概率(或频率，P)和事故后果(C)来衡量，故将概率与后果作为溢油应急设备库选址的时需要考虑的指标.参照文献[5-6]，构建目标层为港区船舶溢油应急设备库选址、准则层为港区船舶溢油事故风险(分为操作性(O)溢油事故风险(RO)和海难性(M)溢油事故风险(RM))、指标层(即子准则层)为表征各种类别风险的概率、后果，方案层为参与船舶溢油应急的各个港区的4层结构的AHP选址模型，见图1.

图1　溢油应急设备库选址AHP模型

2各层准则下各因素重要性比较拓展标度值

2.1目标层下2大风险准则重要性比较拓展标度值

对准则层指标，其重要度的比较一般可以根据人们普遍的认识直接给定.其构造方法为：

1) 对同一个概率含义的事故，如操作性溢油事故风险中对该概率等级表示为模糊语言A，而海难性溢油事故风险中对该概率等级表示为模糊语言B，则在概率方面，操作性溢油事故风险与海难性溢油事故风险重要性比较标度值rPOM为

对“每 1 个工作年内发生1次” 的事故，文献[4]中对该概率的操作性溢油事故等级定为“大”，而对该概率的海难性溢油事故等级定为“极大”，即模糊语言A,B分别为“大”、“极大”.取“大”与“极大”2个模糊语言对应的数值分别为1和3，则在概率方面，操作性溢油事故风险与海难性溢油事故风险重要性比较标度值：rPOM=1/3.

2) 对同一后果(溢油量)等级的事故，如在操作性溢油事故风险中对该溢油量的事故引起的直接经济损失对应为D(万元)，而在海难性溢油事故风险中对该溢油量的事故引起的直接经济损失为E(万元)，则在后果方面，操作性溢油事故风险与海难性溢油事故风险重要性的比较值标度为：rCOM=D/E

对“船舶溢油量 50 t以下”的事故，文献[4]中对该后果的操作性溢油事故的直接经济损失对应为“不足 500 万元”，而对该后果的海难性溢油事故的直接经济损失对应为“不足1 000 万元”，故在后果方面操作性溢油事故风险与海难性溢油事故风险重要性比较标度值：rCOM=500/1 000=1/2.

3) 此时，确定操作性溢油事故风险与海难性溢油事故风险2个准则重要性比较标度值rOM=rPOM·rCOM.

2.2风险准则下两指标重要性比较拓展标度值

在海洋溢油风险评价中，风险评价标准是非常重要的问题，但有时也容易被忽视[7].制定社会风险标准的一种方法是利用某种特定危害现有的F/ N曲线,向下平移一定距离作为社会风险标准的F/N曲线，也就是取现有F/N值的一部分作为标准[8].在英国、荷兰、丹麦等国家，推荐的不同容忍线的斜率为-1.

文献[4]中对操作性船舶溢油风险的评估，将概率、后果分别划分为3个等级；对海难性船舶溢油风险的评估，将概率、后果分别划分为5或6个等级.若以曲线形式表示，在3×3，5×5(或6×6)的风险矩阵中，低风险区与中风险区分界、中风险区与高风险区的分界近似于1条斜率为-1的直线.即风险的后果每上升1个梯度，相应风险的概率需上升1个梯度与之对应.因此，本文将操作性船舶溢油风险与海难性船舶溢油风险下的概率指标与后果指标的重要性比较标度值分别取为1，即两者同等重要.

2.3指标准则下备选方案重要性比较拓展标度值

1) 概率指标准则下备选方案重要性比较标度值设i#港区与j#港区(i,j=1,2,…,n)操作性溢油事故风险概率分别为POi和POj，则i#港区与j#港区在操作性溢油事故风险概率指标准则下重要性比较标度值(POij)为：

设i#港区与j#港区(i,f=1,2,…,n)海难性溢油事故风险概率分别为PMi和PMj，则i#港区与j#港区在海难性溢油事故风险概率指标准则下重要性比较标度值(PMij)为

2) 后果指标准则下备选方案重要性比较标度值设i#港区与j#港区(i,j=1,2,…,n)操作性溢油事故风险后果分别为COi和COj，则i#港区与j#港区在操作性溢油事故风后果指标准则下重要性比较标度值(COij)为

设i#港区与j#港区(i,j=1,2,…,n)海难性溢油事故风险后果分别为CMi和CMj，则i#港区与j#港区在操作性溢油事故风险后果指标准则下重要性比较标度值(CMij)为

由上述做法，得到各层因素重要性比较标度后，即可由其构造一致性判断矩阵，进而用于特征值、特征向量、因素权重等的计算.

3算例分析

以舟山港港区的船舶溢油应急设备库选址为例，对本文所建模型及计算步骤进行验证.已知研究范围内参与溢油应急的港区为1～6#港区，其位置见图2.

图2　备选港区位置图

3.1各港区溢油事故风险计算

根据调研时获得的近10年船舶溢油事故资料以及各港区代表船型资料，依据文献[4]，统计和计算得到各港区的溢油事故发生概率、后果及风险计算结果,见表1.

3.2港区权重计算及结果分析

将图1中的被选方案取为6个，其他部分不变.其中，目标层下2大风险准则重要性比较标度、风险准则下概率、和后果2个指标重要性比较标度值已经在2.1,2.2中给出.由表1数据，根据2.3方法计算得到不同类型风险的概率、后果指标准则下备选方案重要性比较的标度值.从而，可得各层因素的主要性比较判断矩阵.经递归计算，各备选港区在目标层下所占权重见图3.

表1　各港区溢油事故发生概率及后果

图3　备选港区在目标层下的权重

由图3可见，风险准则下1#,2#港区在目标层下所占权重分别为35.88%，29.84%，远大于其他4个港区，从而溢油应急的重点应为1#，2#港区，即设备溢油应急设备库选址时应倾向于1#，2#港区.若要求溢油应急设备库只能从1～6#港区中选择一个，则该设备库选址应在1#港区.

4结束语

研究表明，本文所构建的模型能够为港区溢油风险评估、港区溢油风险排序等提供参考.船舶溢油风险的概率和后果的衡量，涉及船舶流量、溢油量、敏感资源分布等多个因素[9]，即评估船舶溢油风险需考虑风险源危险性、风险受体脆弱性[10]等.本文以船舶溢油事故风险为准则，主要考虑事故风险的频率和溢油量，即风险源危险性，未考虑敏感资源分布、港区现有应急能力等风险受体脆弱性，对多种因素的全面考虑以及对模型的修改完善将作为后续的研究.

参 考 文 献

[1]张铱莹.多目标应急服务设施选址与资源配置问题研究[J].中国安全科学学报,2011,21(12):153-158.

[2]江新,赵静.工程项目群的AHP-NET风险评价模型[J].中国安全科学学报,2012,22(10):158-163.

[3]王春颖,肖丽娜,肖朋民.物流中心选址方法的研究[J].武汉理工大学学报：交通科学与工程版,2007，31(6):1113-1116.

[4]中华人民共和国海事局.船舶污染海洋环境风险评价技术规范(试行)[S].北京：人民交通出版社，2011.

[5]祝晶晶.基于AHP法的人防警报器选址[J].科技视界,2013(9):192-192,206.

[6]田依林.基于FAHP法的应急物资储备库选址研究[J].武汉理工大学学报：交通科学与工程版,2010，34(2):354-357.

[7]张爽,张硕慧,刘晓丰,等.船舶及相关作业造成的海洋油污染之风险评价标准[J].大连海事大学学报：社会科学版,2012(2):39-42.

[8]丁厚成,万成略.风险评价标准值初探[J].工业安全与环保,2004(10):45-47.

[9]邓健,黄立文,王祥,等.三峡库区船舶溢油风险评价指标体系研究[J].中国航海,2010(4):90-93.

[10]兰冬东,鲍晨光,马明辉,等.海洋溢油风险分区方法及其应用[J].海洋环境科学,2014(2):287-292.

中图法分类号：X913.4

doi:10.3963/j.issn.2095-3844.2015.01.021

收稿日期：2014-11-23

LocationofShipOilSpillEmergencyEquipmentLibrary
forPortAreasBasedontheAHPwithExtendedScale
TIANYanfeiHUANGLiwenCAORui

(School of Navigation, Wuhan University of Technology, Wuhan 430063, China)

(Hubei Key Laboratory of Inland Shipping Technology, Wuhan 430063, China)

Abstract：To surmount scale limitations of traditional analytic hierarchy process (AHP) and achieve location of emergency equipment library with risk of oil spill as the main decision-making basis,a location model was built based on traditional AHP with ship oil spill risk set as the decision criteria. Scales to indicate importance of indexes were extend with consideration of discrepancies in qualitative understanding of risk,index values charactering the risk and classification levels of the indexes.Location of the oil spill emergency equipment library for the six places at Zhoushan Port was made an example research,which indicated No.1 port as optimal location for its most weight. It showed that the built model was feasible,which could provide references to oil spill risk ranking and location of the emergency equipment library for port areas.

Key words：ship oil spill risk；emergency equipment library；location；AHP；extended scale

*交通运输部科技项目(批准号:2012-329-811-140)、中央高校基本科研业务费专项资金(批准号：2014-JL-010)资助