基于突变级数法的建筑施工企业应急能力评价

李 杨，刘 月

(华北理工大学 建筑工程学院,河北 唐山 063210)

0 引言

我国建筑施工企业应急能力建设尚处在发展期，大多数企业对突发事件的应急能力仍然薄弱，对企业自身应急能力的提升认知不足。因此，有必要对建筑施工企业的应急能力评价开展研究。

目前，国内学者对建筑施工企业的应急能力开展了相关研究。邵必林等在构建施工企业应急能力评价指标体系的基础上，结合熵权法和三角模糊数两种方法计算各指标权重并建立可拓物元模型对施工企业应急能力进行评价；李文婷[2]运用德尔菲法对建筑工程应急管理成熟度指标进行了筛选并得出评价指标体系，将层次分析法和熵权法相结合确定指标权重，基于灰色系统理论得出评价值并得出建筑工程应急管理成熟度等级；聂李琴[3]研究了建设项目施工安全应急能力，运用问卷调查法选取并量化评价指标，结合层次分析法和熵权法确定权重并建立可拓评价模型，结合实际项目进行分析。常用的层次分析法为主观赋权法，其适用范围广但主观性较大；熵权法是客观赋权法，能够避免主观性影响；三角模糊数虽具有不确定性的优点，但在应对应急能力的突变性特征上具有一定的不足。

建筑施工企业的应急能力易受到内、外部环境因素变化的影响，具有突变性和不确定性。突变级数法[4]是由突变理论演变而来的具有多准则性和突变性的评估方法，该方法不需要对评价指标赋以权重，弥补以往评价时指标权重主观性大的不足，且计算量小，结果准确。因此，基于突变级数法建立建筑施工企业应急能力突变评价模型，并通过实例对模型进行了验证分析。

1 建筑施工企业应急能力评价指标体系

应急能力是指突发事件发生前后组织采用各种方法、调动各种资源应对突发事件的管理能力，是应急管理水平的一种综合体现。

以建筑施工企业应急全过程管理为框架，将建筑施工企业应急能力按应急管理过程划分为事前预防能力、应急准备能力、应急行动能力以及事后恢复能力四个阶段。在分析梳理应急能力相关文献[5-7]的基础上，根据全面性、代表性、层次性和可操作性原则，对评价指标进行选取，构建了建筑施工企业应急能力评价指标体系，见表1。

表1 建筑施工企业应急能力评价指标体系

由表1的建筑施工企业应急能力评价指标体系，中间层事前预防能力的二级指标可确定为施工人员应急职责明确、项目应急预案编制、施工现场危险源识别、施工现场安全教育培训等；从事故发生之前对其进行项目应急准备这一角度上，将应急准备能力划分为应急组织机构设置、应急医疗物资储备、施工人员应急培训、现场应急救援演练等；应急行动能力又可进行详细划分为应急决策指挥能力、应急人员疏散能力、应急协调沟通能力以及施工事故应急抢险救护等；最后一阶段事后应急恢复能力的指标层主要划分为施工现场清理能力、施工生产恢复能力、应急事故调查及报告、应急预案修订能力等。

2 基于突变级数法的评价模型构建

2.1 评价指标重要性排序

在运用突变级数法进行评价时，多数学者是直接主观地对评价指标的重要性进行排序，使突变级数法在评价过程中缺乏客观性和科学性。熵权法是根据各评价指标的观测数据所提供的信息量来确定指标权重的，主要用于突出局部差异。不确定信息量越大，不确定性就越小，熵也就越小，反之亦然。因此，旨在采用熵权法计算指标权重并进行重要性排序，以减少利用突变级数法进行评价时的主观性。熵权法指标赋权的具体步骤如下：

(1) 被评价对象M=(M1,M2,M3,……,Mm)，评价指标D=(D1,D2,D3,……,Dn)，被评价对象Mi对指标Dj的值记作Xij=(i=1,2,3,……,m;j=1,2,3,……,n)，则原始指标数据矩阵为：

(1)

其中，Xij为第j个指标下第i个被评价对象的值。

(2) 运用极差标准化法对原始数据进行无量纲化处理，得出标准化后的无量纲数值Vij在[0,1]之间。

(3) 计算第j个指标下第i个评价对象的特征向量Pij，公式为

(2)

(4) 计算第i项指标的熵值ej

(3)

(5) 计算各指标的效用值dj

dj=1-ej

(4)

(6) 确定各指标的权重Wj

(5)

计算出各指标权重后，对指标的重要性排序。

2.2 确定突变类型

突变级数法[8]根据控制变量个数由小到大依次划分为折叠突变、尖点突变、燕尾突变和蝴蝶突变四种基本类型。

如果系统各控制变量之间不会相互作用，计算系统的状态变量时，则要根据“非互补”原则从各控制变量对应的突变级数中选取最小值作为整个系统的x值，即：

x=min(xa,xb,xc,xd)

(6)

其中，x为状态变量；a,b,c,d分别为x的控制变量。

如果控制变量之间有关联且会相互作用，需要按照“互补”原则取平均值，即：

x=(xa,xb,xc,xd)/4

(7)

根据构建的建筑施工企业应急能力评价指标体系(见表1)，建筑施工企业应急能力包括：事前预防能力、应急准备能力、应急行动能力以及事后恢复能力4个变量，可确定中间层符合蝴蝶突变模型和互补原则。事前预防能力包括项目应急职责明确、项目应急预案适用性、现场危险源识别和宣传教育工作4个变量，该方案层属于蝴蝶型突变和互补原则。同理可得应急准备能力方案层属于蝴蝶突变和非互补原则，应急行动能力方案层属于蝴蝶突变和互补原则，事后恢复能力方案层属于蝴蝶突变和非互补原则[9]。

2.3 确定突变模型及评价等级

(1) 突变模型

根据2.2节确定的突变类型及模型选择原则可以得到建筑施工企业应急能力评价模型均为蝴蝶突变模型，因此，应选用蝴蝶突变模型的归一化公式进行递归运算得出隶属度，即：

(8)

其中，xa,xb,xc,xd分别为在控制变量a,b,c,d下的隶属度。

(2) 评价等级

专家打分后对原始分值进行无量纲化处理，随后运用公式(8)进行递归运算，求出建筑施工企业应急能力评价体系中最底层各状态变量的隶属度，再根据2.2节所描述的“互补”和“非互补”原则，运用公式(6)、(7)求得中间层各状态变量的隶属度，重复以上步骤，最终求出反映建筑施工企业应急能力的总突变隶属函数值，即为评价系统的总突变隶属度XA，再由XA得到企业应急能力水平相对应的等级[10]，见表2。

表2 能力等级及对应评价等级

3 实证分析

唐山市某建筑施工企业主要承接各类大型综合体和住宅建筑工程，通过实地调研了解到该企业十分注重施工人员的安全意识培训，在应急能力建设方面有较高的投入，且在近五年内无大型突发安全事故发生。对该企业进行实证分析。

3.1 指标值获取

从我国大型建筑施工企业中邀请5位对应急管理工作有研究背景的专家，在了解该企业的应急能力实际情况后，根据传统百分制规则进行打分，以确保研究的准确性和科学性。将建筑施工企业应急能力评价突变模型中方案层的16个定性指标定量化，运用极差标准化法对所有评价指标的原始数据进行无量纲化处理。具体计算过程如下：以中间层应急预防能力B1为例，运用极差标准化法可以计算出C1,C2,C3,C4的无量纲数值分别为0.9474,0.7632,0.5088和0.5702。以此类推，可以计算出所有底层指标的无量纲化数据，计算结果见表3。

表3 底层评价指标无量纲化处理数据

3.2 评价指标重要性排序

(1) 指标赋值及处理

突变级数法是通过权衡各评价指标的相对重要性来建立突变模型[11]，故需对各个指标的重要性进行排序。从我国大型建筑施工企业邀请4位从事安全工作的专家，从高校邀请4位从事应急管理研究工作的专家对各指标赋值，并根据原始数据矩阵运用极差标准化法对数据进行无量纲化处理。

(2) 熵权法指标排序

将处理后的数据运用公式(2)、(3)得出指标的特征向量及熵值，由公式(4)、(5)计算出各指标权重值，并根据各层评价指标的权重值由高到低的顺序对建筑施工企业应急能力评价指标的重要性进行排序，结果见表4。

3.3 突变评价模型应用

表4 评价指标赋权结果

再以应急准备能力B2为例：应急准备能力B2属于非互补蝴蝶突变模型，由公式(8)可得xc7=0.7892，xc5=0.6872，xc6=0.6023，xc8=0.6018，这4个指标间属于非互补关系，则根据公式(6)得到中间层B2隶属度为xB2=min{xC5,xC6,xC7,xC8}=0.6018。

同理，可得：xB1=0.8769,xB4=0.7744。

3.4 评价结果及分析

该企业应急能力总突变隶属函数值为0.8875，从专家给定的评价等级区间(见表2)可看出该建筑施工企业的应急能力评价等级为优秀，说明应急能力较好。同时，从3.3节的计算结果可看出应急行动能力的突变级数最低，说明这一环节最为薄弱，应加强这一环节的管理工作。

4 结论

(1) 运用熵权法与突变级数法相结合。由于突变级数法需要先对各个指标进行重要性排序，故首先运用熵权法确定各指标的权重，大大减少了指标重要性排序的主观性，使评价结果的准确性更高。

(2) 突变级数法的多准则性和突变性特征十分适用于建筑施工企业应急能力的不确定性和极易受到内、外部环境等因素变化影响的特点。而且，运用突变级数法进行评价避免了评价指标赋权是的主观性影响，计算准确简便，建立的模型更加科学合理。

(3) 根据突变级数值大小可判断建筑施工企业应急管理能力的高低，为建筑施工企业突发事件的应急管理与决策提供参考和借鉴。