基于AHP-模糊综合评价法的油气田企业应急能力评估

2020-06-29王怀杰张玉涛王志城杨子阳吕锡胜

工业安全与环保 2020年6期

王怀杰张玉涛王志城杨子阳吕锡胜

(1.中石油煤层气有限责任公司韩城分公司西安 710025； 2. 陕西海山安全技术服务有限公司西安 710025；3. 长庆井下作业技术公司西安 710016； 4. 西安秦华天然气有限公司西安 710075)

0 引言

随着我国经济生产水平的不断发展，国家对危化品企业的安全要求越来越严格，社会群众的安全意识越来越高，油气田企业(由于海上油气田面对的风险与陆地油气田有很大的不同，本文讨论之方法仅限于陆地油气田，文中所称油气田企业均默认为陆地油气田)因其特殊的地理环境，复杂的开发历史，给当下的安全生产带来了严峻的考验。2003年12月23日，重庆市开县特大井喷事故，导致243人因硫化氢中毒死亡、2 142人因硫化氢中毒住院治疗、65 000人被紧急疏散安置；2015年10月26日，延长油田发生高压气体井喷事故，导致井口发生火灾事故，社会影响恶劣。

油气田企业由于生产环境复杂、生产区域分布广，其生产过程存在大量不安全因素和重大安全隐患，容易发生安全生产事故且造成严重社会影响，良好的应急管理是避免事故发生、降低事故损失的重要手段。因此，应急管理对油气田企业的安全生产有很重要的作用，而应急能力评估则贯穿于应急管理的全生命周期，评估结果可作为企业提升应急管理水平和应急决策的重要依据。

近年来国内外专家学者对企业的应急管理能力建设作了大量研究，大部分学者认为，应急管理是指对事故的产生原因、发展过程、损失后果进行综合分析，调动内外部应急资源以预警、控制和处理事故，实现最大限度减少事故发生、降低事故危害和损失的目的，应急管理应包括事故分析、风险评价、检测控制、预测预警、决策指挥、救援处置、恢复重建等各个环节[1-2]。以此为基础开展了一些应急能力评估体系研究，王飞跃等[3]从控制事故致因角度出发，得到6个化工园区应急管理能力一级影响指标和32个二级影响指标，通过专家自然属性权重和模糊层次分析法对影响指标的权重进行研究,并运用模糊综合评价方法对某化学工业园区的应急管理能力进行评估；佟淑娇等[4]认为应急管理的4个核心要素即预防、准备、响应和恢复，以此为基础进一步确定基本指标，并开发了应急管理能力评价模型(ACEM)，运用于化工企业的应急管理评价；齐琪[5]以煤矿事故致因要素为视角构建的煤矿应急管理能力指标，包括人员组织、预案制度、资源保障、监测控制、指挥协调、恢复总结6项一级指标及其对应的26项二级指标。

以上研究大多针对化工企业和煤矿企业，同样高危的油气田企业仍缺乏应急能力评估方面的研究，本文基于油气田管理现状和上述研究经验，确定油气田企业应急能力评估范围包括组织机构及人员构成、设备设施、资金保障等内容,应涵盖应急准备、应急响应、应急恢复三个工作阶段的全过程。AHP-模糊综合评价法已广泛应用于系统安全评价、企业管理、方案评价、系统工程等评估领域[6-10]。本文采用AHP-模糊综合评价法综合评估油气田企业应急能力，利用层次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)计算某层指标对上层准则的权重，建立模糊数学模型，对各指标进行综合分析，并对某油田的应急能力进行评估。

1 油气田企业的应急能力评估指标体系

油气田企业安全生产事故应急能力评估指标体系较为复杂，其建立应结合油气田生产作业特点、应急体系架构、应急救援的任务和应急响应程序等方面,选取具有代表性的评估指标,构建评估指标体系。本文根据《国家突发事件应对法》、《国家突发公共事件总体应急预案》、《国家安全生产事故灾难应急预案》等文件对企业的要求，参照化工园区、危化企业应急能力评估的研究成果，并征求油气田应急管理专家的意见，最终建立了油气田企业安全生产事故应急能力评估指标体系，包括目标层、准则层(5项指标)和方案层(22项指标)，各级指标如表1所示。

2 AHP-模糊综合评价法

2.1 层次分析法

层次分析法(Analytic Hierarchy Process, AHP) 由美国运筹学家匹茨堡大学教授萨蒂于20世纪70年代初提出，是一种层次权重决策分析方法, 将定性与定量分析方法相结合，通过方案权重的比较得到最优解决方案[11-12]。该方法在安全和环境等多个研究领域得到广泛应用。其步骤如下：

(1)建立递阶结构。将复杂问题分解成若干部分，再将每部分细分为若干要素，即表1中的目标层、准则层和方案层。

(2)构造判断矩阵。根据9级标度法排定各评价指标的相对优劣顺序，依次构造出评价指标的判断矩阵A。

(3)确定指标权重。对判断矩阵A的最大特征值γmax的特征向量W进行归一化处理，即为该层指标对于上一层次某因素相对重要性的权重。

(4)一致性检验。一致性指标CI越小，说明一致性越大，同时考虑到随机原因造成的偏离，需将CI与平均随机一致性指标RI比较，得出检验系数CR，当CR<0.1时，认为判断矩阵通过一致性检验。一致性指标CI和检验系数CR见式(1)～式(2)，一致性指标RI的取值见表2。

(1)

(2)

表1 油气田企业应急能力评估的多层级指标

表2 平均随机一致性指标RI标准值

2.2 模糊综合评价法

模糊集合理论(fuzzy sets)的概念由美国自动控制专家查德(L．A． Zadeh)教授于1965 年提出，用以表达事物的不确定性。模糊综合评价法作为模糊数学的一种具体应用方法，最早是由我国学者王培庄提出的，该方法以其模型简单、分析半定量等优点，在多因素、多层次的复杂问题中得到了广泛的应用[13-14]。其步骤如下：

(1)建立评价因素集U。将评价对象的各影响因素建立评价指标集。

U={U1,U2,…，UN}，其中U={Ui1,Ui2,…，Uik},i=1,2,…，N。

(2)建立评估等级集V。即把被评价的等级分为：很好、较好、一般、较差和很差，共5个等级。

V={V1,V2,…，V5}

(3)

(3)建立权重集。对因素集U中的诸因素, 确定它们在被评判事物中的重要程度,即权重。常用方法为专家评议法，本文采用层次分析法来计算权重。

(4)模糊计算。R为评价因素集U到抉择评语集V的一个模糊关系，表示对应因素对抉择等级的隶属度。

Bi=Ai×Ri

(4)

2.3 油气田企业应急能力评估模型构建

2.3.1 确定评估指标

表1所列指标即为油气田企业安全生产事故应急能力评估的指标，其中目标层为应急能力，准则层为一级指标，方案层为二级指标，分别为：

U={U1,U2,U3,U4,U5}={危险识别控制，应急准备，应急保障，应急响应，应急恢复}，U1={u11,u12,u13,u14}={危险识别，风险分析，危险源监控，事故监测预警}，U2={u21,u22,u23,u24}={组织机构与职责，应急预案，教育培训，应急演练}，U3={u31,u32,u33,u34}={信息通信保障，物资装备保障，人力资源保障，资金保障},U4={u41,u42,u43,u44,u45,u46}={指挥与协调，医疗救护，消防与抢险，警戒疏散，应急资源调配，媒体信息应对},U5={u51,u52,u53,u54}={现场清理，善后处理，恢复重建，事故调查}。

2.3.2 构造判断矩阵，确定指标权重

根据油气田生产经营的实际情况，对准则层的5项指标做两两对比形成判断矩阵，计算准则层指标对目标层的权重，并进行一致性检验，结果如表3所示。依次计算方案层指标对其对应准则层指标的权重，结果如表4～表8所示。

表3 应急能力指标(U)的权重计算结果

表4 危险识别控制指标U1的权重计算结果

表5 应急准备指标U2的权重计算结果

表6 应急保障指标U3的权重计算结果

表7 应急响应指标U4的权重计算结果

表8 应急恢复指标U5的权重计算结果

2.3.3 模糊综合评估

根据2.2节的介绍，评级等级集V中的元素都是定性模糊描述性语言，为了便于计算结果，采用赋值的方法对评语进行定量转换，赋值情况如表9所示。在加权平均计算中，每一评语用对应分值区间的中间数代替，即评语集向量为：

V={95,85,75,65,30}

(5)

表9 评语等级与分值对照

采用专家打分法对方案层的22个要素对某个评估等级的隶属度进行打分，并进行归一化处理，从而得到模糊判断矩阵R，用式(4)进行最终的模糊综合评判。

3 应用实例

本文所建立的油气田企业应急能力评估方法仅适用于陆地油气田，以我国某油田为例，运用本文AHP-模糊综合评价法对该企业的应急能力进行评估。为保证评估结果的客观公正，评估组由10名油田生产、应急管理和安全咨询方面的专家组成，针对方案层的22个要素对某个评估等级的隶属度进行打分，并进行归一化处理，得到模糊判断矩阵R，如表10所示。