基于情景构建与推演的企业应急能力评估

韩心星

(清华大学工程物理系公共安全研究院， 北京 100084)

在企业的生产运营过程中，很难完全避免突发事故的发生。突发事故一旦发生，很可能造成人员伤亡、设施设备损坏、经济损失等严重后果。为预防企业事故发生或事故发生后减少事故损失，快速、科学、高效的应急管理工作就显得尤为重要。而改进企业的应急管理工作、提高企业的应急管理能力的关键是对企业的应急能力进行科学评估。目前常见的评估方法是首先建立企业的应急能力评估指标体系，然后采用德尔菲法、层次分析法、层级熵分析法等计算指标权重，采用模糊综合评价法、模糊集值统计法、线性加权法、灰色系统理论等对企业的应急能力进行评估[1-6]。这些方法在企业的应急能力评估过程中发挥着重要作用，但在企业的应急管理过程中，由于管理者的决策引导、各项资源的动态调配以及其他一些外界因素，各项应急能力评估指标的权重会发生变化，此时企业的应急能力大小也随之变化，常规的评估方法难以完全满足企业管理者的实时应急决策需求。

现基于梳理的企业应急能力评估指标体系，选用评估指标的乐观状态作为应急情景的基本事件，采用交叉影响分析法和解释结构模型法进行情景构建与推演，对企业的应急能力进行评估。

1 企业应急能力评估指标体系

以电网[6-7]、石化[8-9]、煤矿[10-11]企业的应急能力评估指标体系为基础，从应急预防、应急准备、应急响应、应急恢复四个阶段梳理得出一般企业的应急能力评估指标体系如表1所示。

2 企业应急情景基本事件集

2.1 何为情景

“情景”一词最早出现在Theyear2000:AFrameworkforSpeculationontheNextThirty-ThreeYears一书中，此后中外学者对“情景”概念赋予不同的定义，但目前尚未达成一致[12]，主要存在两种代表性观点，部分学者认为情景是突发事件发生发展态势的描述[13-16]，其中“态”是指突发事件目前的状态，“势”是指突发事件未来的发展趋势[17]。部分学者认为情景是各种重要参数的集合，这些参数是突发事件发生发展过程中，所有灾害要素的集合，包括事件本身要素、周围环境内各要素以及要素之间的关系[18-22]。综合理解情景就像故事，情景的基本事件就像故事的情节，基本事件之间相互作用影响构成情景的过程就像基于故事情节之间的逻辑关系论述故事，情景推演就像设定不同的故事情节(即设定不同的基本事件的发生状态)去推演可能的故事结局。

2.2 企业应急情景基本事件集的确定

以情景构建与推演方法对企业的应急能力进行评估，首先必须要确定构成情景的基本事件，将企业的每个应急能力评估指标(表1)取其乐观状态作为企业应急情景的指标事件IEi，以应急处置效果良好作为应急情景的效果事件EEi，应急情景的基本事件集如表2所示。

3 企业应急情景构建

上述已经确定了企业应急情景的基本事件集，下面基于这些基本事件集，综合采用交叉影响分析法和解释结构模型法构建企业应急情景。

3.1 交叉影响矩阵

为了介绍基于情景构建与推演方法评估企业应急能力的可行性，其应急情景的基本事件是基于一般企业的应急能力评估指标取其乐观状态得到，而不是依据某个具体企业的实际情况得到的对应事件集。邀请6位应急管理领域的专家对基本事件之间的关系进行打分，打分依据如表3所示[23]。直接采用各专家打分数值的算术平均值构建评估矩阵R=(Rij)n×n，其中n为基本事件的数目，Rij表示事件Ej发生对事件Ei发生的影响。具体企业应急情景的基本事件评估矩阵的构建将在后面加以讨论。

基于已经得到的评估矩阵，按照式(1)[23]计算交叉影响矩阵C=(Cij)n×n，结果如表4所示。Cij为正值表明事件Ej的发生促进事件Ei的发生，Cij为负值表明事件Ej的发生阻碍事件Ei的发生。从表4可以看出，所有数值皆为正值，这是因为本次应急情景的基本事件集是取各应急能力评估指标的乐观状态作为基本事件组成，并且事件之间均存在促进作用。

表4 交叉影响矩阵Table 4 Cross-impact matrix

(1)

式(1)中：Cij为事件Ej对事件Ei的影响系数；Pi、Pj分别为事件Ei、Ej的先验概率，假设Pi=Pj=0.5。

3.2 解释结构模型

解释结构模型法由Warfield[24]于1973年提出，可以通过多级递阶结构将系统内各要素之间的复杂关系表达出来[25]，其主要计算步骤如下[26-28]：

3.2.1 邻接矩阵计算

基于前面确定的应急情景的基本事件集，判断两事件之间是否存在直接的影响关系，以邻接矩阵A=(Aij)n×n表示为

(2)

3.2.2 可达矩阵计算

对邻接矩阵A和单位矩阵E之和A+E基于布尔代数法进行幂计算，直至存在n使得式(3)成立，即

M=(A+E)n+1=(A+E)n≠

(A+E)n-1…≠A+E

(3)

式(3)中:M为可达矩阵。

3.3.3 层级关系划分

计算各事件的可达集合R(Ei)与前因集合N(Ei)，这里的可达集合R(Ei)表示事件Ei可以到达的所有事件的集合，前因集合N(Ei)表示可以到达事件Ei的所有事件的集合。当存在关系式

R(Ei)∩N(Ei)=R(Ei)

(4)

就以R(Ei)中的事件集合作为第一层级，然后将这些事件从可达矩阵M中删除，然后重复上述步骤，自上而下依次将所有事件进行层级划分。

按照上述方法求得的情景层级图的形式与选取的事件间影响系数的临界值A的大小有关，只有当事件间的影响系数Cij≥A时，该事件间才认为存在直接影响。为了将事件间的强影响关系体现出来，选取临界值A=3.68，即选取最前20%的紧密关系，计算得到情景层级图如图1所示。

图1 情景层级图Fig.1 Scenario hierarchy

由图1可知，在情景层级图中，缺少事件IE5、IE15、IE16，这是因为这三个事件与其他事件之间的关系相对微弱，其影响系数Cij<3.68。由分析情景层级图可以看出，应急组织体系完善(IE1)能够促进应急预案体系完善(IE2)和应急规章制度体系完善(IE3)，完善的应急预案体系和应急规章制度体系可以促进合理充足的应急演练培训(IE6)。充足的培训演练(IE6)和坚强有力的科技支撑(IE7)能够促进应急通信能力的提高(IE13)。在企业的应急管理过程中，提高监测预警水平(IE10)、应急通信能力(IE13)、总结评估改进能力(IE17)可以促进指挥协调决策能力的提高(IE14)，另外，提高应急救援队伍的组织建设水平(IE8)、监测预警水平(IE10)可以在突发事件发生时，促使应急预案及时启动(IE11)。企业自身功能的稳定可靠性的提高(IE4)、应急救援队伍的组织建设水平的提高(IE8)以及救援物资装备保障到位(IE9)均能促使应急队伍在突发事故中的应急救援抢险能力得到提高(IE12)。当突发事故发生时。应急预案及时启动(IE11)、指挥部的指挥协调决策能力的提高(IE14)、应急救援队伍的应急救援抢险能力的提高(IE12)会产生一个良好的应急处置效果(EE18)，即企业的应急能力得到较大提升。

4 企业应急情景推演

上面已经通过交叉影响分析方法得到了事件集中各基本事件之间的影响关系，通过解释结构模型法将基本事件间的复杂关系用层级图的形式表达出来。在实际的应急管理过程中，受社会、经济等各方面的影响，指标事件经常发生变化，会最终影响企业应急的效果。下面基于交叉影响矩阵通过式(5)[23,29]对企业应急情景进行推演，即通过预设指标事件(IEi)的概率来预测反映企业应急水平的应急处置效果事件(EE18)的概率，从而对企业的应急能力进行评估。

(5)

式(5)中：Pi为事件Ei的预测概率；Pk为事件Ek的初始概率；Gi为外部事件对事件Ei的影响；Cik为事件Ek对事件Ei的影响系数。

外部事件对事件Ei的影响Gi[29]表示为

(6)

式(6)中：Pi、Pk分别为事件Ei、Ek的先验概率，假设Pi=Pk=0.5；Cik为事件Ek对事件Ei的影响系数。

在企业的应急管理过程中，常常涉及突发事件发生前的培训演练，突发事件发生时的监测预警，突发事件发生后的应急救援抢险和指挥协调决策，这里选取应急情景中对应的指标事件IE6、IE10、IE12和IE14来验证基于情景构建与推演进行企业应急能力评估的正确性和合理性。通过改变这些指标事件的初始概率，来预测应急效果事件EE18的概率，除了这4个指标事件外的其他指标事件，其初始概率皆设置为0.5，得到21种预测情景Si，其应急效果事件的预测概率如表5所示。分别绘制单一指标事件作用与四个指标事件综合作用下的应急效果事件预测概率图如图2所示。

表5 应急效果事件的预测概率Table 5 Prediction probability of the emergency effect event

图2 应急效果事件预测概率Fig.2 Prediction probability of the emergency effect event

结合表5与图2(a)可知，随着应急演练培训合理充足(IE6)的概率逐渐增大，应急效果事件(EE18)的概率也逐渐增大，说明企业的应急演练培训越合理充足，其应急处置效果就越好，应急能力越强。同理，监测预警水平越高(IE10)，应急救援抢险能力越高(IE12)，指挥协调决策能力越高(IE14)，企业的应急能力也越强。比较不同指标事件作用下的应急效果事件概率折线图可知，对于应急效果的贡献，事件IE6>IE12>IE14>IE10，说明在这四个指标事件中，增强应急演练培训(IE6)能更有效地提高企业的应急效果，增强企业的应急能力。所以，通过情景构建与推演方法对单一措施下的企业应急能力进行评估，可以得到增强企业应急能力最有效的措施，为企业的应急决策提供参考。

结合表5与图2可知，四个指标事件综合作用下，应急处置效果事件的概率也随着指标事件概率的增加而增加，其应急处置效果也逐渐增强。比较同一概率下，单一指标事件作用与四指标事件综合作用的应急效果事件的概率变化可知，四个指标事件综合作用时，其应急处置效果要远强于单一指标事件作用下的应急处置效果。所以，在实际的企业应急管理过程中，需要对不同的措施组合下的企业的应急能力进行评估，得到增强企业应急能力最有效的措施组合，更有效地增强企业的应急能力。

5 讨论

关于评估矩阵构建，为验证基于情景构建与推演方法去评估企业应急能力的合理性和适用性，是基于一般企业的应急能力评估指标取其乐观状态得到应急情景的基本事件，通过专家打分，以打分数值的算术平均值构建评估矩阵。但在某个具体企业的应急能力评估过程中，需要结合企业的实际应急管理情况对基本事件集进行修改补充。另外，对具体企业的应急能力进行评估时，需要结合德尔菲法，邀请十数位本领域专家和该企业的资深应急管理人员对基本事件集内各事件之间的关系进行打分，经过多轮信息反馈，达成意见的一致性。

关于交叉影响矩阵，交叉影响系数Cij皆为正值，主要是因为以各应急能力评估指标的乐观状态作为基本事件构建的企业应急情景，且各基本事件间均存在促进作用。

关于情景层级图，其展现形式是多变的，具体形式与选取的事件间影响系数的临界值A的大小有关。当临界值A过大，就会存在层级图中缺少某些基本事件，这是因为这些基本事件与其他事件间的关系较弱，其影响系数小于临界值。为了将事件间的强影响关系体现出来，故选取的是前20%的强影响，导致出现情景层级图中没有事件IE5、IE15、IE16。情景层级图主要是通过多级递阶结构将系统内各要素之间的复杂关系表达出来，其具体的展现形式与后面的情景推演没有必然联系。

关于情景推演，文中以指标事件IE6、IE10、IE12和IE14为例验证了基于情景构建与推演进行企业应急能力评估的正确性和合理性，发现增强应急演练培训可以更有效地增强企业的应急效果，四个指标事件综合作用的应急效果更佳。在实际企业的应急管理过程中，可以通过该方法得到增强企业应急能力最有效的措施及措施组合。

6 结论

(1)基于文献调研，从应急预防、应急准备、应急响应和应急恢复4个阶段梳理出一般企业的17个应急能力评估指标。

(2)以一般企业应急能力评估指标的乐观状态为基本事件，结合应急处置效果事件组成企业应急情景的基本事件集，基于交叉影响分析法和解释结构模型法对企业的应急情景进行构建。

(3)企业应急情景的推演结果验证了基于情景构建与推演对企业应急能力进行评估的准确性和合理性，推演结果可以得到提高企业应急能力的最有效措施或措施组合，为企业的应急管理提供决策指导。