基于SD-SEM模型的施工应急能力的响应决策行为研究

王婧雯

(三峡大学水利与环境学院，湖北 宜昌 443002)

近年来，为方便人类住、行，提高生活质量，工程施工越来越普遍。由于工地施工现场存在大量危险源，同时工程施工中存在众多不可预见因素易诱发突发事件[1]，造成经济损失与人员伤亡。所以，工程施工应急能力主要影响因素的确定，不仅有利于应急响应中工程管理者的正确决策，还有助于提升工程突发事件的应急管理水平。目前已相继有不少学者提出和借鉴多种适用的方法和工具去解决突发事件应急管理问题。Lee等[2]建立了应急事件发生的概念关系模型(CRM)和动态知识流动模型(DKFM)来组织和表示应急知识并提出了一个非结构化信息管理系统(UIMS)用于应急管理。Fogli等[3]提出了一种基于设计模式的方法，可用于DSS概念设计以进行应急管理。Li Hongyan[4]运用演化博弈理论，构建应急事件的合作模型，然后就系统参数对政府行为的演化影响进行了相关分析。刘德海等[5]考虑到不同评价方法的冲突性仍存在于突发事件应急能力评价问题中这一情况，选择高速公路突发事件应急能力评价作为研究对象，提出运用最小偏差组合权重的方法来构建评价模型的想法。陈升等[6]提出政府应急绩效与应急能力的理论框架，以芦山地震与汶川地震为例开展了问卷调查，首次比较分析两地县级政府应急能力对应急管理绩效的贡献程度。谭章禄等[7]基于可拓优度理论建立了应急能力物元的经典域和节域。刘天畅等[8]对案例驱动CI系统应急能力不足的问题进行详细阐述，最后应急能力不足的评估结果由应急能力不足图谱表示。卢文刚等[9]对地铁踩踏事件发生和演化的机理进行分析，地铁踩踏事件应急能力评价模型的建立联合运用了层次分析法、RI值测度法和模糊综合评价法。郭燕等[10]从应急管理时间轴的角度引入了解释结构模型对地震应急管理能力进行评估。

不同的理论方法被学者们挖掘运用，他们从不同角度探讨了突发事件应急管理。工程决策者由于受到可利用资源和决策时间的限制，很难充分掌握施工现场与决策环境有关的信息情报。因此，本文从应急能力角度出发，将应急能力系统视为一个具有多目标、非线性、多重反馈的复杂系统，并对项目施工应急能力进行研究，根据应急能力来辅助管理者做出正确的响应决策。基于系统动力学具备研究复杂多变系统优势[11-13]，同时引进结构方程模型，通过实地调查收集数据以确定变量之间的数量关系，避免因为影响因素等定性因素难以量化，而人为的给变量赋值缺乏科学依据的缺陷。采用系统动力学和结构方程模型模拟工程施工应急能力对响应决策行为的影响机理，明确其主要影响因素，以期为工程应急管理者提供相关决策依据。

1 工程施工应急能力结构方程模型

通过建立结构方程模型，可以定量地衡量工程施工应急能力相互之间影响的关系，以及有关因素间相互影响程度值。变量之间的路径系数可以从结构方程模型得到，可将它作为系统动力学方程的系数来构建系统动力学模型。

1.1 工程施工应急能力影响因素的确定

突发事件应急响应决策是一个不断变化的动态过程，工程施工具有不确定性，再加上应急能力关系到事前、事中与事后3个环节的预防、控制、处理与恢复等多项能力。因此，工程施工应急能力对应急决策行为的影响贯穿于应急管理各个阶段。

工程施工协同应急响应能力的影响因素众多，本文参考前人的相关研究成果[14-16]和国家应急管理相关文件，并结合工程项目的实际生产条件和施工突发事件协同响应的特点，在咨询相关专家意见和多次分析比较、筛选的基础上，工程施工应急能力的主要影响因素得以确定(表1)。

1.2 模型假设

在进行突变事件应急救援的过程中，迅速识别突发事件发生前的些许征兆，快速指挥现场人员、设备撤离，能极大提高应急响应效果，大大减少人员伤亡和经济损失，保证决策信息的快速传递；同时，应急资源和应急设施是高效完成救援任务的基础，是保障应急行动顺利展开的关键；此外，有些工程项目施工地点偏僻，应急救援以自救为主，所以提高相关人员应急意识至关重要；与此同时，各参建单位互帮互助构建应急联动机制，可以提高施工现场整体的应急水平。以表1中工程施工各应急能力影响因素之间的相互影响关系为基础，通过对表1工程施工应急能力影响因素构建结构方程模型不断设定，进行识别，并在建模的过程中，通过每次建模计算得到的结果去分析这个模型的合理性，然后要依据经验及前一模型的拟合结果去不断调整模型的结构，从而构建工程施工应急能力影响因素理论概念模型，并提出的假设见表 2。

表1 工程施工应急能力影响因素

表2 工程施工应急能力各影响因素间的假设关系

根据以上假设，构建工程施工应急能力影响因素概念模型(图1)。

图1 工程施工应急能力影响因素概念模型

1.3 初始模型构建

根据图1模型假设，发放调查问卷347份，回收315份，其中有效问卷293份。随后对问卷情况进行信度效度检验，拟构建的结构方程模型见图2。

注：图中显变量对应的工程施工应急能力影响因素见表1。

表3中Cronbach’s Alpha是指量表所有可能的影响因素划分方法得到的折半信度系数的平均值，是检验问卷内在信度的常用方法。由表3可知，工程施工应急能力各影响因素信度分析Cronbach’s Alpha值均大于0.7[17]，说明工程施工应急能力问卷数据的真实性和可靠性满足要求。

表3 工程施工应急能力各影响因素信度分析Cronbach’s Alpha汇总

1.4 模型拟合

运用AMOS17.0来拟合工程施工应急响应能力影响因素初始模型，并验证初始SEM模型，结果见表4。

由表4可知，38个外生变量的方差值均为正数，其中除了误差项e6的方差未达到显著性水平外，其他均达到显著水平。此外，误差项及残差项的误差方差均为正值，表示初始模型达到模型基本适配度检验标准。表4中所估计的显著水平，估计参数均较小，表明各指标拟合度较好，模型质量达到理想标准。

表4 初始SEM模型验证

模型拟合质量合格后，在初始模型中代入标准化估计值及样本数据，获得工程施工应急能力影响因素路径系数及其最终模型(图3)。

图3 工程施工应急能力最终模型

2 工程施工应急能力响应决策的系统动力学模型

发生工程施工突发事件后，事故等级及其可控性由事发企业项目部进行预判，根据工程施工应急能力的强弱程度来做出响应决策是及时启动应急预案采取救援行动控制险情还是将警情层层上报进行多方联合，协同应急采取措施，具体协同应急响应流程见图4。因此，本文通过工程施工应急能力对应急管理者的响应决策行为进行研究，提出工程施工应急能力响应决策的系统动力学模型。

图4 工程施工应急响应流程

2.1 模型的影响机理

工程施工应急决策过程是一个动态演化的复杂过程[18]，在演化过程中，施工应急能力对突发事件处理效率产生影响，从而对管理者的响应决策行为产生影响。当工程施工应急能力较大，管理者在发生突发事件后能及时采取措施，井然有序应对突发事件并在短时间内控制险情，则现场应急救援组织只需被管理者启动，达到损失最低的效果即可。当工程施工应急能力较弱，管理者应在第一时间内将险情上报，请求救助，降低损失。应急管理的关键环节是应急响应决策行为，合理有效的应急决策行为能使突发事件造成的人员伤亡与财产损失最大程度地降低。

2.2 工程施工应急能力响应决策的SD模型情景假设与边界确定

本文的研究对象是工程施工应急能力。分析重大危险源监测预警能力、应急资源准备能力、应急响应信息传递能力、协同应急响应能力、现场指挥能力、应急培训实际运用能力、协同应急平台运行能力7个子系统对工程施工应急响应决策行为的影响，在咨询应急管理者意见和走访调查一线员工的基础上，提出了下面3个情景假设。

a)假设一。以工程应急管理事件为起点，考虑重大危险源监测预警能力、应急资源准备能力、应急响应信息传递能力、协同应急响应能力、现场指挥能力、应急培训实际运用能力、协同应急平台运行能力7个子系统间相互作用，会影响工程施工应急响应决策行为，作为外生变量的其他影响因素不被考虑。

b)假设二。本文的研究以应急管理人员的角度为准，所以其他由于不可控外界因素致使系统崩溃的情况不予以考虑。

c)假设三。应急管理在一定程度上具有降低突发事件造成损失的作用，但并不能将其带来的不良后果完全消除掉。

2.3 模型构建

基于结构方程模型对影响路径进行假设，建立施工应急能力响应决策的SD模型。图5中YJ代表应急决策合理性，SY代表施工应急能力。为了实现施工应急能力对应急管理者决策行为影响的模拟，利用模型中速率变量、状态变量与辅助变量的实际含义，根据图5，对模型中全部变量根据结构方程模型中路径系数进行无量纲化处理，同时将模型中各个因素的联系抽象为数学公式，部分主要变量SD方程见表5。

图5 施工应急能力响应决策的存量流量

表5 施工应急能力响应决策部分主要变量SD方程

3 案例分析

某地铁工程2号线一期工程A工程局标段右线施工过程中工地突发透水状况，导致施工隧道管片变形并部分破损，从而引发地面某一路段出现20多米路段坍塌。

3.1 模型参数确定

针对A工程局应急管理组织中的应急专家组、技术专家组、紧急疏散组、现场抢险组、后勤保障组和医疗救护组，现每个小组各随机抽取1位专家进行专家打分，为了对数据进行无量纲化处理，方便计算，本文将打分区间值限定为0～10(其中0代表A工程局不具备该施工应急能力，10代表A工程局的施工应急能力很强，足以应对常见的施工事故)。并采用三点估计法(即最小值a，最可能值m，最大值b)计算施工应急能力初始值[xi=(a+4×m+b)÷6](表6)。

表6 施工应急能力主要影响因素原始数据及初值

将初值代入模型，将模型仿真值与实际值(实际值由专家根据施工项目实际应急能力资料整合得到)进行差距比较，模型系数经过多次修正后，得到表5中模型修正系数最终值为e=0.18、f=0.15、g=0.12、h=0.11、i=0.13、j=0.17、k=0.14。

3.2 仿真预测结果分析

本研究运用vensim软件作为模拟工具，对A工程局施工应急能力响应决策进行模拟。根据事故相关资料显示整个施工事故从发生到搜救到所有遇害人持续时间为41 h，对事故完成善后处理持续时间为8 d，对事故相关责任人完成责任处罚持续时间为5个多月。本文主要研究A工程局自身施工应急能力对应急响应决策行为的影响，因此以41 h作为研究时间范围。运用vensim模拟施工应急能力与响应决策之间的关系(图6)。图中纵坐标表示施工应急能力强弱程度，横坐标表示时间。

图6 工程施工应急能力仿真模拟趋势

由图6分析可知，事故发生后第一时间得到上报，A工程局及时组织应急救援人员前往事故现场，使得施工应急能力上升较快，2～3 h救援小组人员陆续赶往现场并积极投入救援，使得施工应急能力达到最大值，3～16 h救援持续进行中，期间由于人员疲惫等因素影响导致施工应急能力呈缓慢降低趋势。16 h后由于事故带来损失较大，得到上级部门与相关组织机构重视，而成立相关调查组参与调查救援，事故应急能力16～17 h得到急速提升，17～20 h调查人员渐渐熟悉事故现场使得施工应急能力值达到最大值，20～40 h施工应急能力一直处于较强状态。但实际事故发生后所需应急能力值一直处于6.16～8.6 h之间，且在该应急能力状态下施工应急能在32 h内搜救到所有遇害人，并将损失降低到最低。

现场实际施工应急能力未能达到实际事故发生后所需应急能力值，根据工程施工应急能力仿真模拟趋势图可知应急管理者应在得到相关消息后将险情在2 h内上报并启动联合其他项目部协同应急预案，将施工应急能力提高到现场应急能力极值，能在最大程度上达到人员伤亡与经济损失减少的效果。实际中事故发生后由于A工程局高估施工现场应急响应能力，做出错误决策行为，事故信息送报不及时，未能及时联合其他项目部协同应急，导致事故严重性被扩大而造成6人死亡，8人受伤。因此，本模型有利于应急管理者根据常见事故等级有针对性通过培训、演练等方式提升自身施工应急能力，同时有助于管理者从本项目工程施工应急能力角度出发对突发事故作出正确合理的决策，既不因为高估自身能力作出错误决策造成更严重的损失，也避免低估自己能力盲目启动联合应急预案浪费资源的现象。

4 结论

a)确定施工应急能力主要影响因素，并通过对专业人员进行问卷调查，将问卷中的调查数据通过AMOS软件进行分析处理，然后建立施工应急能力结构方程模型，应用路径分析，最后得到变量之间的路径系数。

b)将结构方程模型中路径系数作为系统动力学方程的系数，并确定施工应急能力因素间复杂函数关系，构建施工应急能力响应决策SD-SEM模型，动态模拟演化施工应急能力对施工应急决策合理性的影响程度。模拟结果表明A工程局应在第一时间启动联合预案，将事故损失降到最低，与实际相符。

c)影响应急管理者应急响应决策行为的因素较多，笔者研究的角度是施工应急能力，仅仅是其中一小方面，具有一定局限性，而其他角度有待进一步深入研究。