区域应急响应方案柔性生成方法研究*

荣莉莉，黄佳慧

(大连理工大学 经济管理学院，辽宁 大连 116024)

0 引言

非常规突发事件的发生会给社会带来人员伤亡、财产损失等后果。在我国发生的灾害具有种类多、频率高、分布广、损失大等特点。为了减少突发事件所造成的危害，必须在事件发生时采取迅速、合理、有效的处置方案[1-3]。因此，研究如何生成有针对性的突发事件应急方案，对于提高应急有效性、减轻灾害损失具有重要的理论和实际意义。

为有效应对突发事件，有必要在“事前”建立应急机制，编制应急预案等。应急预案作为应急工作的指导性文件，是应急处置的依据和基础[4]。然而，在实践过程中，应急预案往往暴露出很多不足之处，例如：本区域、本行业的个性特点不够突出；应急预案的同质化倾向比较明显；上下级预案、同级预案、政府与企业或者相邻地区之间的预案没有很好地衔接；地方区域性预案对其上一级预案的抄袭痕迹；不适应巨灾救援需要；可操作性差等[5-8]。由于灾害的特性，即使是相同的事件也会产生不同的灾害后果，而针对无数个任意的可能来制定针对性的预案显然是不现实的，因此本文认为应该通过构建应急响应方案来解决预案缺少针对性的问题。应急响应方案是以应急预案为基础，内容更加详实且具有区域针对性的方案。应急响应具备决策环境复杂，非结构化，涉及对象众多，各种因素相互关联和耦合等特点[9]。现有针对应急响应方案生成的研究主要分为2大类，第1类是研究预案的数字化应用，进行该类研究的学者认为应急预案是制定应急决策的指导性文件，建立完善的应急预案并在突发事件发生时高效调取预案信息，可以使应急决策更高效快捷，近几年最流行也是最普遍的方法之一就是建立应急预案本体语义模型[10]；第2类是通过案例匹配或推理生成决策方案，近年来，我国产生了大量基于“情景-应对”理论，采用案例推理方式进行应急决策的研究。

上文指出应急预案并不能直接成为某地区突发事件的行动方案，因为应急预案往往不是针对区域设置的应急行动方案。目前，大多数已经编制发布的预案中，关于突发事件的描述往往只是一种假设，并不是对突发事件现场实际情况的描述和推理，因此当面对具体的区域突发事件时，往往无法直接生成具有可操作性的应急响应方案。而目前对应急响应方案的生成机理的研究相对缺乏，无法解决预案本身缺乏区域适应性的问题，虽然针对预案的数字化应用分析可以提高方案生成效率，但并不能弥补预案中内容缺失所带来的种种不足；针对案例推理的研究重点是分析检索与匹配的有效性，但却忽视了案例粒度过大的问题，往往难以满足决策情景的个性需求。针对以上问题，本文基于预案知识，提出1种具有区域针对性的应急响应方案生成方法，从环境变化和对应方案变化2方面思考预案应用能力，通过识别环境变化来进一步调整生成的应急响应方案。

1 区域应急响应方案模型构建分析

1.1 预案层次网络模型

应急预案中的有效流程信息应包含4种要素：主题、主体、任务、资源。其中，主体对应“谁来做”，主题对应“做什么”，任务对应“怎样做”，资源对应“谁用什么工具做”。每个预案必须具备这4个方面的信息，用主题作为一系列相关任务的命名，最终采用层次网络的方法将流程要素串联起来[11-13]。这种建模方法不仅能纵向表示流程要素全面信息，同时也可以通过逻辑将各项任务横向连接形成任务流，主体层间的关联则可以描述部门间的协同关系，最终构成以各层要素为节点、以要素之间的关联为连边的层次网络模型。同时这种建模方法打破预案之间的界限，方便要素节点的扩展，为后续区域应急响应方案的生成提供柔性能力。

1.2 适应区域特征的方案生成框架

一个有针对性的应急响应方案应准确包含全部的任务，任务可能是预案里提到的，也可能是未提到的，最终根据区域环境特点补全任务执行流程的4要素内容。固定的应急预案难以适应情景演变下的决策需求。因此，本文引入柔性概念，即分析应急响应方案的柔性生成方法，并且应急响应可按救援主题轻重缓急分阶段进行。本文认为区域应急响应方案应体现3方面内容：1)方案中的灾害后果分析符合事件和区域特点；2)任务的制定在承接事件灾害主题下能针对区域个性灾害后果；3)方案可以明确生成描述“做什么”、“谁来做”、“怎么做”、“用什么做”4大信息要素及其连接关系的应急流程。以不同的区域发生地震后对人的影响为例，人通常会产生的状态是“被压埋”，而由于区域会受到次生灾害影响，有些地区会在地震后发生火灾，导致人的受伤状态中多出“烧伤”，因此救援任务则需加入救治烧伤患者与携带相关医疗设备；而有些地区由于受某些区域特征影响，如：“天气非常寒冷”，导致人的受伤状态中多出“寒冻伤”，因此应急任务需要救治寒冻伤患者并配备相关医疗设施。这些来自不同承灾体的不同受损状态，在不同区域中是独特的，是区域间灾害后果差异的体现。

综上，应急响应方案层次模型中节点随灾害后果而变，节点的添加或删除与灾害后果是强因果关系。因此，本文认为区域应急响应方案的生成过程要体现出区域特征对方案要素造成的影响并确定影响规则，故引入承灾体与承灾体状态概念表示灾害后果，将其作为区域灾害后果柔性要素，在预案层次网络的基础上添加承灾体层和承灾体状态层，共同构成应急响应方案层次网络模型。

对于相同的灾害事件，会有通用的应急主题，例如：地震事件不管发生在哪里，会引发什么特殊的次生灾害，救人都是首要的。当不考虑区域特点时，对预案中的刚性知识建模，可表示为4层层次网络结构，本文把这部分内容称为共性框架，由节点和边构成。而由区域特点决定的承灾体层和承灾体状态层以及因受区域特点影响而使流程增加的节点及其连边称为个性框架。由预案刚性知识组成的共性流程和由区域特点决定的个性流程，共同构成了应急响应方案柔性生成框架，如图1所示。

图1 区域应急响应方案柔性生成框架Fig.1 Flexible generation framework of regional emergency response scheme

1.3 方案的柔性要素

柔性被大多数学者定义为适应环境变化的能力。应急响应方案改变应急流程来适应不同区域灾害后果。本文将承灾体和承灾体状态纳入区域灾害后果柔性要素，并给出应急响应方案柔性要素的定义。

1)应急主题柔性：应急主题是指应急响应过程中，为解决某种灾害主题而执行的一系列应急任务的集合，且为共性和个性主题。应急响应方案为适应不同区域而产生不同的应急主题的能力，称为应急主题的柔性。对于共性部分，应对同一类突发事件有大量相对固定的工作，只要事件一样，所影响的承灾体的就大致相同，对应的主题就大致相同。

2)应急主体柔性：应急主体是指参与应急响应的具体职能部门。为应对灾害事件而调动不同部门的能力称为应急主体柔性。应对灾害事件时，存在共性主题则存在共性主体，个性主题则会需要调动个性主体参与到应急行动中。主体层节点受级别和职能的影响。

3)应急任务柔性：为完成应急主题目标而采取的具体行动，通过具体灾害后果呈现方式确定。为完成应急主题而执行的不同工作的能力称为应急任务的柔性。一个主题下不同区域都会涉及的任务称为共性任务，而由区域灾害后果导致的任务称为个性任务。任务的完成方式和流程受承灾体状态影响，需要针对区域特点，通过决策知识确定任务执行方式。决策知识的来源可能分布于各级预案之中、应急领域专家经验与应急救援案例总结中。决策知识可以看成是方案选择的规则，并在下文给出规则。

4)应急资源柔性：应急资源是指应急响应中为完成应急任务而配备的保障资源。应急方案为适应不同区域而调用资源的能力，称为应急资源的柔性。

2 区域应急响应方案节点与连边生成方法

用承灾体及其状态作为反映区域特点的切入点，将承灾体与主题对应，将承灾体状态与具体任务对应，将灾害后果变化与方案变化连接在一起，从而实现对方案的各层节点要素进行增加或删改的柔性变动，使其具有适应区域应急需求的能力，为方便表示，下文统一用t表示应急主题，k表示应急任务，S表示应急主体，B表示承灾体类别，BS表示承灾体状态。

2.1 承灾体层与状态层的确定

不同区域应急响应方案中，承灾体状态层节点受区域特点影响，区域中可能发生的次生灾害，如自然环境或重大危险源等导致的，会对承灾体状态产生直接影响。若区域存在可能发生的次生灾害，则对应的承灾体状态节点添加；区域的特征属性，如气温、海拔等，也会对承灾体状态造成直接影响。若区域存在可能导致灾害后果发生的特征属性，则对应的承灾体状态节点添加。以地震为例，参考多次地震的案例分析以及地震应急预案主题下包含的承灾体，确定地震事件影响的承灾体类别为：人、环境、建筑、生命线工程、交通、危险工业设施、动物、其他。

2.2 主题层的确定

2.2.1 基于预案的共性主题分析

通过对我国各层级各类别应急预案分析，大部分的预案都存在二级标题结构，且有以“应急响应”作为一级标题的部分。自从汶川大地震发生后，以四川为主的部分省份开始以工作组的形式描述地震救援内容。本文认为应急响应方案的主题针对同一事件具有一定的共通性，因此可以从预案中提取主题节点中有共性的部分，具体方法如下：

1)从预案文本中提取一级标题，如果有“应急响应”，则提取此标题下全部内容，转到第3步；否则转到第2步；

2)从预案文本中找到描述工作组分工的部分，提取二级标题，转到第3步；

3)提取的二级标题若能体现出是针对某种承灾体的行动，或者体现出对某种行动的辅助行动，则保留，转到第4步；

4)将二级标题统一成动宾形式，且动词具有明确含义，若宾语为有具体指向意义的名词，则转到第5步；若宾语不具有明确指向性，如“防御次生灾害”，次生灾害既不是某种承灾体类别，也不能对应唯一的行动，则提取具体内容中的动宾短语，保留与救援行动直接相关的内容作为主题，转到第6步；

5)将具有多个动作的组合型主题拆分，转到第6步；

6)合并具有相同承灾体类别或者相同承灾体的主题，例如：“恢复电力设备”、“恢复通信设备”和“恢复生命线设备/恢复基础设施”，具体的内容都是相似的含义，应整合统一。

假设某地发生地震后，国家地震应急预案里提到了“防御次生灾害”这一主题，并制订了如下任务：“防范滑坡、泥石流等造成人员伤亡”“对水库、堤坝、堰塞湖等进行排查”“组织危险地区人员转移”“排查危险化学品的存储、管道等受损情况”“重点防范核电站等设施”。这段话实际上描述了对2种承灾体大类的处置任务，分别是：能引发地质灾害的承灾体“环境类”，其状态可能是“滑坡、泥石流、堰塞湖”；以及能引发事故灾害的承灾体“工业设施类”。而一旦发生次生灾害，需要同时启动针对性的预案，仍然按照上述规则提供共性主题节点，例如：若地震引发工业事故次生灾害，启动生产事故灾难应急预案，增加“应急人员安全防护”“群众防护”“群众疏散”“启动应急避难场所”“治安管理”“事故原因调查”等，并针对相同的部分，如“治安管理”主题，进行合并。

2.2.2 基于承灾体的个性主题分析

主题的目的是对承灾体的受损状态做出应对。主题与承灾体层是多对多关系，保证每个主题下面都对应至少1个承灾体，每个承灾体至少对应1个主题。具体方法如下：

1)首先确定该区域的承灾体，确保每个承灾体必须有主题对应，主题为解决承灾体状态的任务概括。如果没有对应主题，则主题层节点加1；

2)每个主题必须有对应的承灾体类别，且不一定只有1个，若主题下对应的承灾体类别在该区域不存在，则主题层节点减1；

2.3 任务层的确定规则

2.3.1 基于主题内容的共性任务分析

大部分应急行动的描述都在应急响应这一标题对应的内容中，并对应在不同的二级标题下。识别应急主题在预案中提到的位置，提取下面对该主题的详细描述。取其中具有实际意义的动宾短语，同时可确定任务和主题连边。

2.3.2 基于承灾体状态的个性任务分析

任务节点的确定受到承灾体状态的影响，任务的完成方式受到区域环境因素的影响，同时区域因素也会影响承灾体的状态，如图2所示。影响规则如下：

1)针对每种区域承灾体状态添加有可操作性的详细任务，1个状态可能对应多条任务，并构建任务层的个性连边；

2)区域特点，尤其是天气等环境因素，会导致某些承灾体状态出现，对新加入的承灾体状态要添加个性任务节点。比如，对承灾体“人”的“需安置”状态，需制定“开放安置点，搭建安置点，提供食物”任务，但是如果区域存在“高原、寒冷”的环境特点，则可能使得该区域被安置的灾民出现需保暖状态，因而决策者在制定任务时，应做到“通知民政部提供保暖保障如棉被等”，即新增任务层个性节点；

3)区域特点会导致某些共性任务缺乏可操作性。例如，共性任务节点指出“向后方转移伤员，有必要时动用直升机运输”，而某地存在伤亡较重灾民，但是却没有机场，此时应对原有任务进行补充，增加任务节点“临时开放飞机降落场”。

图2 任务个性节点增加规则Fig.2 Increase rules of individual nodes in task

可对应急任务产生影响的因素有很多，影响的类型包括影响任务的执行方式，影响任务的复杂程度等，有学者研究相关问题，本文结合前人经验和实际，将影响因素分为如下几种：建筑物的结构、建筑材料；道路交通条件；通讯条件；次生灾害要素的种类和分布；自然环境，如极端天气、海拔、地形、地势等；社会环境，如少数民族等。

2.4 主体与资源层的确定规则

针对任务描述梳理所需资源，构建区域应急响应方案的资源层。对于具体任务的操作流程，依然要保证明确了“做什么？谁来做？用什么做？”的流程信息要求。其中“做什么？”就是具体任务，“谁来做？”和“用什么做？”则是执行任务的队伍和所需资源。因此资源层需包括2大类别，任务对应的人力资源和物资。

2.5 连边的确定规则

从柔性的角度分析，连边的构成分为共性连边和个性连边，层内同类要素连边和层间异类要素连边。连边的确定需要分析要素之间的各种关系，非常规突发事件一旦发生，必然存在对应的承灾体变化与应对任务，然后各个任务之间存在相互作用关系。本文将通过预案文件就可以确定的连边关系称为共性连边，需考虑承灾体状态才能确定的关系称为个性连边。

1)“主体-主体”与“主体-主题”

与同一主题相关的主体之间存在协同关系。文件中对主题的责任主体应作出说明，若缺失，则需要应急决策者迅速分配工作。同时若文件中在同一主题下提到多个部门，且存在“配合、辅助、组织”等字样，则多个部门之间存在协同关系。

2)“主题-主题”

在判断连边时，先找到应优先执行的主题，划分出大致执行顺序，然后依据逻辑和发生时间确定相关性高的主题之间的先后顺序，其余的无相关性的主题之间则不构建连边。在非常规突发事件应急响应过程中，2个主题之间存在的关系可能有如下3种情况：

① 无明显关系：主题分属2个事件，2个事件发生时间间隔较长；或主题之间无明显相关性，例如：“震后需要监控水源，防范疫情”和“震后人员医疗救治”的主题之间不存在关系。

② 时间先后顺序关系：主题间的连边含义表示先后执行的顺序，主题执行有轻重缓急和逻辑顺序约束，导致主题之间存在连边关系。以地震发生后3 d内对承灾体“人”的救援主题为例：首先把人搜救出来；其次是对受伤群众的医治和对正常群众的安置；最后是对抢救无效的伤员进行死亡处理主题。

③优先级顺序关系：某些主题之间不存在强制的先后顺序，可以区分出优先级。例如：“对堰塞湖的治理和疏通”应该排在“抢救人员”之后。

3)“任务-任务”

生成任务连边的规则如下：

情况1：2个任务处于同主题。① 若在预案中明确指出2个任务之间存在“k1完成后‘立即’‘迅速’‘马上’‘及时’执行k2“的字样，那么k1和k2之间可构建共性连边；② 若预案中未提及任务关系，则根据逻辑关系，即应急响应过程中的办事规范和准则，制定k1和k2之间的个性连边。

情况2：2个任务处于不同主题。① 选取需要判别任务关系的2个主题t1和t2；②选定对应的承灾体状态BS(t1)，BS(t2)；③ 判断承灾体状态是否一致，若BS(t1)=BS(t2)，则k1和k2为可合并关系；④判断承灾体状态是否存在制约关系，即是否必须解决了BS(t1)才能处置BS(t2)，若是，则k1和k2之间存在时序关系；⑤ 对存储的存在时序关系的任务进行查询，对于应急任务k1，k2，k3，若k1和k2之间存在时序关系，k2和k3之间存在时序关系，则任务为顺序关系，连边为“k1-k2-k3”；若存在k1和k2之间存在时序关系，k1和k3之间存在时序关系，则称这种任务流程为并发关系；若存在k1和k3之间存在时序关系，k2和k3之间存在时序关系，则称这种任务流程为聚合关系。

4)任务与资源、主题与承灾体、承灾体与承灾体状态

这3类连边体现的都是包含与被包含关系，在确定节点时就已经体现了相关性。

3 考虑区域特征的应急响应方案柔性生成过程分析案例

假设A区域发生地震，并引发了滑坡，同时地震使该地形成了堰塞湖，水位不断上升，存在一定隐患；针对重伤病人，向安全区域转移需调用直升机，但本市没有机场，需开设临时停降场所；由于天气寒冷灾民安置点需安排保暖工作。

按照分析规则，先确定各层节点，重点提炼应急主题和任务层节点。假设地震发生后，当地启动了该区域地震应急预案，从预案中提取应对地震事件的共性主题。

该地区的承灾体大类主要包括：人、环境、道路，由于该地区最终的灾害没有造成生命线系统的损坏，删除多出的共性主题。该地区地震发生后，又引发了滑坡和堰塞湖，滑坡和地震几乎同时发生，堰塞湖在逐步形成的过程中引发了决策者注意。因此该地区的承灾体应多出“环境-地质”和“环境-水”2种，并生成针对区域特殊灾害后果的个性应急主题，最终该区域的应急主题层节点如表1所示。有一些主题之间因为时间跨度较大不存在关联，也不同时存在，为简化演示任务节点与连边的过程，本文假设某一时间段存在的主题为：t1，t2，t3，t5，t7；用B1，B2分别表示承灾体人和道路。

从预案中找出主题下包含的共性任务。个性任务需先明确区域会产生的承灾体状态，并根据影响规则进行制定。以医疗救治主题为例，A区域通过历史案例和专家意见确定环境因素影响伤员状态集为{轻伤、重伤、压砸伤、窒息}，因此需要针对共性任务中没有考虑到的后3者生成应对任务，分别是“对受到压砸伤的人进行骨折固定和输液”“对窒息的人进行紧急处理呼吸”“最后让受重伤的人搭乘飞机向后方医院转移同时进行医疗监护”。同理对其他主题执行相同操作，最终该区域的任务层节点如表2所示。

表1 主题节点Table 1 Topic nodes

表2 A区域应急任务Table 2 Emergency tasks of region A

再依据2.5节的规则生成连边，存在的协同关系的连边集合为{(S1,S2),(S4,S7),(S5,S6)}。通过事件应急主题将行动规划分成了一个个单独流程，而将包含所有承灾体的全部应急流程组合到一起，就是突发事件应急响应的逻辑流程。该情景下一共涉及15个具体任务，首先建立共性连边，遵从预案硬性规定和办事逻辑性可提取共性连边集{(k1,k2),(k2,k3),(k3,k8),(k3,k9)}；其次分析来自不同主题的任务之间的相关性，k2和k14对应着相同的承灾体状态——人被压埋，因此k2和k14之间为可合并关系；有一部分受伤群众需要乘飞机向后方医院转移，需要在之前先解决需给飞机提供停降场的状态，因此k12和k4对应的承灾体状态之间存在限制关系，k12和k4之间存在时序关系，生成k12到k4的连边。同理，对每个任务都进行连边规则的比对，确定全部连边关系，在找出所有时序关系后，按照顺序关系、聚合关系和并行关系构建的原理，将全部任务节点连到一起，形成任务层的网络结构。确定各层节点后，依次建立各层要素之间的对应关系，从而将应急响应方案要素进行集成，得到具有区域特点的应急响应方案模型，如图3所示。

用任务数量表示应急任务的完备程度，用任务间连边的数量表示流程的完备程度，可以评估预案在应急响应方案中起到的作用，如表3所示。

4 结论

1)从柔性的角度出发，提出一种区域应急响应方案的生成方法。通过构建层次网络模型表示方案的节点和连边信息，以共性和个性的区别表示不同区域的柔性生成过程；用描述的灾害后果不同体现方案适应环境的能力，用承灾体与承灾体状态反映环境灾害后果，并制定节点和连边的生成规则，使得针对任意区域，都可以生成应急响应方案。

图3 A区域应急响应方案模型Fig.3 Emergency response scheme model of region A

对比项预案应急响应方案共性共性个性总计主题4415承灾体2202承灾体状态66814任务66915任务间连边691019任务完备度40%40%60%100%流程完备度32%47%53%100%

2)基于柔性的区域应急响应方案生成方法弥补了预案固有内容的不足，加强了应急方案的可操作性，且部门之间协同关系清晰，有助于提高沟通效率。同时，方法可满足实际工作中应急行动的时间特征，对方案的演化可以分阶段建模。通过构建主题时空矩阵表示突发事件生命周期，实现应急响应方案共性演化过程构建；通过构建承灾体状态概率决定函数，实现应急方案个性演化过程构建。