基于情景的非常規(guī)突發(fā)事件決策流程生成方法

李懷明，劉 嬌，葉 鑫

（大連理工大學(xué) 信息與決策技術(shù)研究所，遼寧 大連 116024）

非常規(guī)突發(fā)事件［1］是指沒有或極少經(jīng)歷過的，缺乏其演化規(guī)律的知識和處置經(jīng)驗(yàn)的突發(fā)事件。非常規(guī)突發(fā)事件應(yīng)對決策作為重要的研究課題［2］引起了廣泛關(guān)注，國內(nèi)外學(xué)者做出了相應(yīng)探索［3-7］。但相關(guān)決策的研究中，人們更為關(guān)注決策模型的構(gòu)造、決策方案優(yōu)選以及問題的求解等，而對于決策問題的識別及決策流程生成研究甚少［8-9］。

著名的決策科學(xué)專家西蒙將決策制定的過程分為4個(gè)階段：情報(bào)活動階段、設(shè)計(jì)活動階段、決策活動階段和審查活動階段［6］。決策作為決策者決斷思考的過程，受到不同情景、不同對象的影響和制約，但是決策過程大體都遵循由問題發(fā)現(xiàn)到?jīng)Q策后評估［6］的過程，決策過程中所謂問題是決策者的期望與當(dāng)前決策環(huán)境的偏差，而問題發(fā)現(xiàn)（又稱問題識別）是在特定的決策環(huán)境下，是決策者期望狀態(tài)與系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)是否存在偏差的評價(jià)，是決策者發(fā)現(xiàn)、意識到偏差的過程。由于決策問題定義上具有主觀性，決策問題識別缺少程序化的結(jié)構(gòu)，決策者更多的依靠個(gè)人經(jīng)驗(yàn)、理論知識等來識別決策問題。Mintsberg［10］指出，在決策制定過程的識別、研究和選擇3個(gè)階段中，識別是研究和選擇的前提。決策識別直接影響著決策求解的質(zhì)量，快速有效識別決策問題是整個(gè)決策過程的關(guān)鍵性步驟，科學(xué)的決策流程能夠提高決策效率，有效降低事件造成的損失。

非常規(guī)突發(fā)事件應(yīng)急管理系統(tǒng)是一個(gè)開放的復(fù)雜動態(tài)巨系統(tǒng)，具有多主體、多學(xué)科、多因素、多變性、高度非線性和不確定性等復(fù)雜性特征［11-13］。如事件的情景高度不確定、快速多變，多科性和專業(yè)性特征突出，使得管理者難于精準(zhǔn)地把握這些情景。又如多事件衍生、耦合和關(guān)聯(lián)，具有較強(qiáng)的多樣性和不確定性，使得管理者難于預(yù)估和應(yīng)對這些事件。

上述特征導(dǎo)致了在非常規(guī)突發(fā)事件應(yīng)對決策中，決策者很難在第一時(shí)間對當(dāng)前形勢進(jìn)行準(zhǔn)確地把握和判斷。如果不能及時(shí)、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)決策問題，或?qū)Q策問題識別不清或不完備，將導(dǎo)致難以構(gòu)建科學(xué)的決策流程、無法保證應(yīng)對的科學(xué)性和有效性，使決策變得盲目，貽誤了突發(fā)事件的最佳應(yīng)對時(shí)機(jī)，造成無法彌補(bǔ)的損失。此外，由于每個(gè)決策問題的總體求解過程大體相同，可將針對某一決策問題的決策過程看作一個(gè)抽象的決策活動，而不考慮其具體內(nèi)部細(xì)節(jié)。故本文針對非常規(guī)突發(fā)事件，從決策問題的識別研究入手，進(jìn)而研究決策活動間的關(guān)系構(gòu)建。最后，提出決策流程的生成方法。

1 決策問題識別

在非常規(guī)突發(fā)事件的應(yīng)對過程中，由于其涉及知識范圍廣，情景復(fù)雜多變，決策者會遇到一些無法準(zhǔn)確描述與處理的決策環(huán)境。

王延章［14］提出的客觀事物認(rèn)知的6層模型，以知識元的形式對客觀世界中的知識單元進(jìn)行表示與管理，并給出了知識元模型。知識元模型包含3個(gè)子模型，分別為對象知識元、屬性知識元和屬性映射關(guān)系知識元。通過知識元對客觀事物進(jìn)行表示，使事物之間的關(guān)系反映為事物間定性或定量的屬性之間的關(guān)系，某事物的屬性值的變化可對另一事物的屬性值產(chǎn)生作用。屬性間的關(guān)系采用映射關(guān)系知識元表達(dá)，可準(zhǔn)確地刻畫屬性之間的作用關(guān)系?；谥R元模型的知識表示方式，滿足了非常規(guī)突發(fā)事件應(yīng)對決策融合多領(lǐng)域、多學(xué)科知識的需求，同時(shí)也為后文的問題推理打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。因此，本文采用知識元對各類知識進(jìn)行綜合詮釋，描述決策情景、決策活動及決策問題，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科、跨領(lǐng)域知識的有效管理。

從應(yīng)急管理的知識域角度進(jìn)行分析，應(yīng)急管理系統(tǒng)可以分為突發(fā)事件過程系統(tǒng)、客觀事物系統(tǒng)和應(yīng)急管理活動系統(tǒng)。突發(fā)事件是客觀事物系統(tǒng)的自然運(yùn)動狀態(tài)向另一運(yùn)動狀態(tài)的突變過程，而非常規(guī)突發(fā)事件是對人類財(cái)產(chǎn)和生命具有嚴(yán)重?fù)p害的突變過程，可稱為災(zāi)變?？陀^事物系統(tǒng)是指由至少3個(gè)具體事物構(gòu)成的有機(jī)聯(lián)系的整體，描述客觀存在的一切事物，包括山體、湖泊、城市基礎(chǔ)設(shè)施、設(shè)備等。應(yīng)急管理活動是人對客觀事物系統(tǒng)運(yùn)動狀態(tài)向另一運(yùn)動狀態(tài)的突變過程的干預(yù)活動，本質(zhì)上是作為主動因的客觀事物系統(tǒng)的狀態(tài)變化過程，包括人類的決策、實(shí)施等一系列活動。上述三系統(tǒng)可以分別采用事件知識元、客觀事物知識元和應(yīng)急管理活動知識元進(jìn)行描述。從應(yīng)急管理活動系統(tǒng)的決策角度出發(fā)，決策活動受到突發(fā)事件和客觀事物的影響，突發(fā)事件本身和客觀事物以及兩者之間復(fù)雜的相互作用關(guān)系構(gòu)成決策情景。而決策活動的結(jié)果（實(shí)施方案）被執(zhí)行后，又可能會改變突發(fā)事件和客觀事物的屬性，產(chǎn)生新的情景，從而構(gòu)成了復(fù)雜動態(tài)系統(tǒng)。

決策問題作為決策活動的屬性之一，是規(guī)則推理的結(jié)論，即通過決策問題識別，可以得到?jīng)Q策問題集合，進(jìn)而通過屬性知識元與對象知識元間的映射，在保證多學(xué)科、領(lǐng)域間概念語義一致性的前提下，得到?jīng)Q策活動知識元集合。

1.1 模糊規(guī)則表示

基于規(guī)則的推理是專家系統(tǒng)的一種，是根據(jù)專家的經(jīng)驗(yàn)歸納為一系列的規(guī)則，規(guī)則具有明確的前提，可以得到相應(yīng)的結(jié)果?；谝?guī)則的推理方法容易理解，在推理過程中表現(xiàn)出了良好的性能和優(yōu)勢，已成為復(fù)雜系統(tǒng)中各要素間關(guān)系描述的一種成功的、統(tǒng)一的手段。而在應(yīng)急領(lǐng)域中，規(guī)則的前提和結(jié)論無法采用確定的是與非的邏輯來表示，因而這里結(jié)合非常規(guī)突發(fā)事件不確定性的特點(diǎn)，在推理規(guī)則中引入模糊概念，使數(shù)據(jù)、信息、知識在推理過程中得到最大程度的匹配。

為解決知識的不確定性問題，引入可信度CF（Certainty Factor）模型。

考慮知識不確定性的規(guī)則表示形式：

規(guī)則1ifPthenH（CF（P，H））其中：P為規(guī)則前提集；H為規(guī)則結(jié)論；CF（P，H）為結(jié)論的可信度，其值越大，表示P對H的支持程度越高，H為真的可能性越大。

考慮證據(jù)不確定性的規(guī)則表示形式：

規(guī)則2ifP（CF（P））thenH（CF（P，H））其中，CF（P）為證據(jù)的可信程度，其值越大，證據(jù)的可信程度越高。

在非常規(guī)突發(fā)事件發(fā)生過程中，事件的情景數(shù)據(jù)很多不是確定性的，決策者掌握的信息也是較難準(zhǔn)確描述的，因此，引入模糊隸屬度的概念，將不能準(zhǔn)確描述的證據(jù)采用模糊表示，實(shí)現(xiàn)不確定信息的表示。同時(shí)前提引入權(quán)值，以保證將不充分的證據(jù)信息盡可能的與前提進(jìn)行匹配。

考慮知識、規(guī)則及證據(jù)不確定性的規(guī)則表示形式：

規(guī)則3ifP（CF（P））thenH（CF（P，H），λ）P（CF（P））為

其中：Pi為規(guī)則的第i個(gè)前提；H為規(guī)則結(jié)果；ωi為前提Pi的權(quán)重，即前提Pi的重要程度，ωi∈（0，1］；Fi為不確定前提的模糊隸屬度，F(xiàn)i∈（0，1］；CF（P，H）為結(jié)論的可信度；λ為規(guī)則閾值，是規(guī)則被采納與否的判斷標(biāo)識，λ∈（0，1）。

模糊規(guī)則可以將應(yīng)急領(lǐng)域的不確定、不完備的知識和信息加以表示，同時(shí)也是下文實(shí)現(xiàn)決策問題推理識別的基礎(chǔ)。

1.2 模糊規(guī)則的匹配

規(guī)則匹配是指事實(shí)取值與規(guī)則集中的規(guī)則前提進(jìn)行匹配，得到匹配的規(guī)則集合。而匹配度反映事實(shí)與規(guī)則前提匹配的程度。將情景信息與模糊規(guī)則的前提進(jìn)行匹配，得到規(guī)則結(jié)論的可信程度，從而判斷決策問題發(fā)生的可能性，輔助決策者進(jìn)行決策。

本文采用貼近度來描述匹配度，以描述模糊向量或者模糊集間貼近的程度。

1.2.1 匹配度與匹配算法 貼近度的定義如下：

設(shè)F（U）為論域U=｛μ1，μ2，…，μn｝，若映射f：F（U）×F（U）→［0，1］滿足以下3個(gè)條件：

（1）f（A，A）=1，?A∈F（U）。

（2）f（A，B）=f（B，A）≥0，?A，B∈F（U）。

（3）若對于?A，B，C∈F（U），?μi∈U，1≤i≤n，有μA（μi）≤μB（μi）≤μC（μi），或μA（μi）≥μB（μi）≥μC（μi），則f（A，C）≤f（B，C），f（）為F（U）的貼近度，f（A，B）為A、B的貼近度。

在匹配度的研究中，一些學(xué)者給出了相關(guān)算法，如海明距離、指數(shù)法與絕對值差積法等，文獻(xiàn)［15］中驗(yàn)證了絕對值差積法能夠較其他方法更為完善，因此，本文結(jié)合領(lǐng)域特點(diǎn)將絕對值差積法的匹配度計(jì)算方法加以改善，來計(jì)算證據(jù)與規(guī)則前提的匹配度。

第k條規(guī)則中證據(jù)集E和前提集P的匹配度計(jì)算公式為

在貼近度算法中加入權(quán)重ωi來度量規(guī)則前提或證據(jù)的重要性，在匹配過程中考慮非常規(guī)突發(fā)事件情景要素中權(quán)重的作用，讓匹配結(jié)果更貼近實(shí)際。

1.2.2 特殊模糊匹配 前提集中特別重要的規(guī)則前提，稱其為特殊前提，將其匹配稱之為特殊模糊匹配。這些特殊前提體現(xiàn)了在規(guī)則中的特別重要性，因此，在特殊證據(jù)與前提進(jìn)行匹配時(shí)，加入特殊前提匹配閾值，以保證特殊前提的匹配。設(shè)證據(jù)集和前提集中存在特殊模糊匹配，特殊匹配存在相應(yīng)的匹配閾值，記為λi，則有

即在存在特殊模糊匹配時(shí)，只有在特殊模糊匹配閾值λi滿足的前提下，再進(jìn)行規(guī)則的匹配計(jì)算。在模糊規(guī)則匹配中，對于第k條規(guī)則，如果（E，P）≥λ，則認(rèn)為證據(jù)集E和前提集P匹配，規(guī)則k被激活。

1.2.3 傳播更新算法

（1）條件可信度的計(jì)算。根據(jù)規(guī)則的定義，條件的可信度由前提可信度和規(guī)則可信度來確定。對于前提和證據(jù)的每一個(gè)子項(xiàng)取其均值，即

目前，關(guān)于條件可信度的計(jì)算有和取、析取與加權(quán)平均等方法，在上述方法中，和取和析取運(yùn)算算法簡單，但是中間丟失信息太多，實(shí)踐證明誤差較大；而加權(quán)平均運(yùn)算雖然考慮了權(quán)重對于整體的作用，注重整體，但是這種運(yùn)算方法忽略了個(gè)體的作用，因此，本文采用貼近度的計(jì)算公式。

校正的子項(xiàng)可信度計(jì)算公式為

條件的可信度計(jì)算公式為

（2）推論可信度的計(jì)算

（3）結(jié)果可信度計(jì)算

2 決策活動關(guān)系構(gòu)建

2.1 決策活動知識元

決策活動是決策者為應(yīng)對突發(fā)事件而采取的一系列客觀活動，是相對于實(shí)施活動而言的。決策活動知識元屬于應(yīng)急管理活動知識元。應(yīng)用知識元將非常規(guī)突發(fā)事件的應(yīng)對決策活動表示為

其中：N為決策活動名稱，描述當(dāng)前決策活動的名稱；D為決策問題，是指該決策活動針對的決策問題；I為決策活動標(biāo)識，包括研判型活動和方案制定型活動，研判型活動是指活動需要進(jìn)行研究判斷，該類決策活動得到的結(jié)果是是與非的選擇性活動，而方案制定型活動是需要決策者進(jìn)行方案的制定和選擇的活動，該類決策活動得到的結(jié)果是活動的解決方案?！盎顒訕?biāo)識”屬性為狀態(tài)屬性。Se為初始要素，描述活動的初始狀態(tài)的屬性集合，這些屬性與活動的目標(biāo)密切相關(guān)，初始要素的屬性由客觀事物、突發(fā)事件以及應(yīng)急管理活動的屬性構(gòu)成?！俺跏家亍睂傩约屑扔袪顟B(tài)屬性又包含輸入屬性，反映了其他對象知識元對該決策活動的作用影響。Te為目標(biāo)要素，描述決策者的期望的屬性狀態(tài)，活動的目標(biāo)體現(xiàn)應(yīng)對管理對突發(fā)事件引起的矛盾問題進(jìn)行干預(yù)的目的。“目標(biāo)要素”屬性為輸出屬性，體現(xiàn)了決策者的干預(yù)作用，以及決策活動作用的客觀事物屬性及突發(fā)事件屬性的變化。Do為決策領(lǐng)域，描述決策活動所在的應(yīng)急知識領(lǐng)域，決策活動領(lǐng)域范圍越小，決策活動所對應(yīng)的決策目標(biāo)與方案越為清晰明確，例如決策活動“震后災(zāi)民傳染病防治”所屬的應(yīng)急知識領(lǐng)域是“震后衛(wèi)生防疫”?！盎顒宇I(lǐng)域”屬性為狀態(tài)屬性。T為決策活動類型，描述在突發(fā)事件應(yīng)對決策過程中決策活動本身的類型，在事件處置階段問題類型包括：信息的報(bào)送發(fā)布、事件的分級響應(yīng)、事件原因機(jī)理分析、事件的危害評估、發(fā)展趨勢預(yù)測以及應(yīng)急救災(zāi)資源保障。“決策活動類型”屬性為狀態(tài)屬性。O為決策客體，描述決策活動所作用的客體對象，該屬性為狀態(tài)屬性。Sa為決策活動執(zhí)行的狀態(tài)，取值包括準(zhǔn)備、就緒、開始、暫停、恢復(fù)、結(jié)束，該屬性為狀態(tài)屬性。S為可采取的方案，是決策支持實(shí)施活動的行動方案集合，該屬性為輸出屬性，體現(xiàn)決策活動對實(shí)施活動的作用。In為評價(jià)指標(biāo)，是衡量決策方案和決策活動成果的標(biāo)準(zhǔn)集合。

通過決策問題的識別，可以得到?jīng)Q策問題集合，決策問題是決策活動知識元的屬性，因而通過問題與活動的映射關(guān)系，可得到?jīng)Q策活動知識元集合。

決策活動之間存在著復(fù)雜的關(guān)系，這種關(guān)系可以通過決策活動知識元的輸入輸出屬性來展現(xiàn)，如圖1所示。在實(shí)例化決策活動知識元中，如果決策活動A的輸出屬性是決策活動B的輸入屬性，則認(rèn)為決策活動A對決策活動B有影響，活動A和活動B之間存在關(guān)系。

圖1 決策活動知識元的關(guān)聯(lián)

2.2 決策活動結(jié)構(gòu)化

通過推理得到的決策活動集合中活動之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系是復(fù)雜且不清晰的。而解釋結(jié)構(gòu)模型（ISM）作為系統(tǒng)工程中的一種有效的結(jié)構(gòu)分析方法，通過系統(tǒng)內(nèi)部要素的相互作用以及影響關(guān)系的分析，構(gòu)建系統(tǒng)的多級遞階層次結(jié)構(gòu)，以幫助理解系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，使得原本復(fù)雜錯綜的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有條理的展現(xiàn)。因此，采用解釋結(jié)構(gòu)模型分析、構(gòu)建決策活動間的結(jié)構(gòu)。

進(jìn)行決策活動結(jié)構(gòu)化的前提是建立決策活動間的關(guān)系，采用知識元表達(dá)的決策活動可以通過活動間的輸入輸出清晰表達(dá)活動之間的作用關(guān)系，在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用解釋結(jié)構(gòu)模型及其擴(kuò)展［14］構(gòu)建決策活動的層次遞階結(jié)構(gòu)。層次遞階結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖2 層次遞階結(jié)構(gòu)示意圖

決策活動的分層遞階結(jié)構(gòu)反映了決策活動之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。在決策活動的遞階結(jié)構(gòu)中，按照決策活動間決策信息的流動，將關(guān)系分為并列關(guān)系、層次關(guān)系、強(qiáng)連通關(guān)系及跨領(lǐng)域關(guān)系。決策活動的結(jié)構(gòu)FP=｛P，F(xiàn)｝，其中，F(xiàn)P為決策活動間的結(jié)構(gòu)，P為決策活動集合，F(xiàn)為決策活動間關(guān)系集合，F(xiàn)=｛fi，fo，fe，fsc｝，fi為并列關(guān)系，fo為偏序關(guān)系，fsc為強(qiáng)連通關(guān)系，fe為跨領(lǐng)域關(guān)系。

具有內(nèi)部關(guān)系fi的決策活動之間信息交互少或無信息交互，決策活動處于同一層次，具有相同的鄰接節(jié)點(diǎn)；具有偏序關(guān)系lo的決策活動之間存在先后序的信息交互，上一層的決策活動的執(zhí)行依賴于下一層決策活動的完成；具有強(qiáng)連通關(guān)系fsc的決策活動之間信息交互頻繁，相互依賴程度高，每一個(gè)決策活動的執(zhí)行都依賴于另外的決策活動；具有跨領(lǐng)域關(guān)系fe的決策活動分屬于不同的決策領(lǐng)域，在決策流程中分屬不同的決策流程，但是之間存在信息的交互。

3 決策流程生成

3.1 決策流程表示與結(jié)構(gòu)分析

決策流程是決策者為解決復(fù)雜決策問題而構(gòu)建的決策活動序列，在活動序列中，每個(gè)決策活動都會針對相應(yīng)的決策問題，決策問題與問題間關(guān)系構(gòu)成決策流程結(jié)構(gòu)。決策流程需要采用標(biāo)準(zhǔn)化的符號體系表示，本文借鑒業(yè)務(wù)流程的描述方法，采用業(yè)務(wù)流程建模標(biāo)注（BPMN）對決策流程中的元素和結(jié)構(gòu)進(jìn)行定義。

采用BPMN進(jìn)行決策流程的描述，流程中應(yīng)用的BPMN圖元如表1所示。

表1 決策流程中的BPMN圖元內(nèi)涵

決策流程是一個(gè)有向圖D〈P，F(xiàn)〉，其中，P為決策流程中的決策活動（決策問題）集合，F(xiàn)為決策活動間的關(guān)系集合，其中P，F(xiàn)?GBPMN，GBPMN為BPMN中的圖元要素集合；流程的集合記為A（D），若?X，Y∈A（D），并且PX?PY，則稱決策流程X是決策流程Y的子流程，記為X∈Ysub。

決策流程D〈P，F(xiàn)〉滿足以下條件：

（1）對任意的決策流程D，有且僅有1個(gè)出度大于0的開始節(jié)點(diǎn)Pstart，并且有且僅有1個(gè)入度大于0的結(jié)束節(jié)點(diǎn)Pend，Pstart，Pend∈P。

（2）對任意的決策流程D，其中至少包括1個(gè)決策活動，即P≥1。

（3）對任意的決策流程D，在開始節(jié)點(diǎn)Pstart和結(jié)束節(jié)點(diǎn)Pend間至少有1條通路。

條件（1）說明，任意的決策流程都有唯一的開始節(jié)點(diǎn)和結(jié)束節(jié)點(diǎn)，條件（2）反映決策流程中決策活動的組合性，條件（3）說明決策流程的連通性。

決策流程結(jié)構(gòu)是指在流程中決策活動間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，在決策流程中決策活動間的結(jié)構(gòu)有以下幾種：

（1）順序結(jié)構(gòu)。這類活動間存在單向的依賴關(guān)系，在活動序列中，后序決策活動的開展依賴于前序決策活動的執(zhí)行。前序決策活動完成之后，決策信息輸出給后序活動，后序活動才開始執(zhí)行，決策活動間呈現(xiàn)串行的單向依賴關(guān)系。順序型決策活動采用BPMN圖形表示，如圖3所示。

圖3 順序結(jié)構(gòu)示意圖

（2）分支聚合結(jié)構(gòu)。具有分支聚合結(jié)構(gòu)的決策活動之間依賴程度較低，決策活動之間信息交互相對簡單或無信息交互，決策活動相互沒有影響作用關(guān)系，活動可以分別同步進(jìn)行，決策活動間呈現(xiàn)并列的無依賴關(guān)系。并列型決策活動如圖4所示。

圖4 分支聚合結(jié)構(gòu)示意圖

圖4中采用普通網(wǎng)關(guān)表示活動的分支和聚合，在決策流程構(gòu)建中要考慮實(shí)際決策活動的特點(diǎn)來選擇活動間的分支聚合關(guān)系。

（3）復(fù)合結(jié)構(gòu)。復(fù)合型決策活動的依賴程度高，決策活動之間信息交互頻繁，活動之間互相依賴。在進(jìn)行決策時(shí)要同時(shí)考慮決策活動之間的信息交互，決策活動間呈現(xiàn)出交互耦合的狀態(tài)，決策活動之間信息反復(fù)交互，決策活動間依賴程度很高。復(fù)合結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 復(fù)合結(jié)構(gòu)示意圖

（4）通信結(jié)構(gòu)。具有通信結(jié)構(gòu)的決策活動分別位于2個(gè)獨(dú)立的決策流程中，決策活動分屬不同的決策問題領(lǐng)域，但是彼此間存在信息依賴，這種決策活動間的關(guān)系稱為通信關(guān)系，通信關(guān)系反映了決策流程之間的相互作用影響。關(guān)系如圖6所示。

圖6 通信結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 決策活動關(guān)系與流程結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換

通過決策活動結(jié)構(gòu)化，可以得到?jīng)Q策活動的層次結(jié)構(gòu)模型。層次結(jié)構(gòu)與決策流程的結(jié)構(gòu)存在映射，通過決策活動層次結(jié)構(gòu)到?jīng)Q策流程結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)決策流程的構(gòu)建。在層次結(jié)構(gòu)中，將底層決策活動設(shè)為第1層，頂層活動設(shè)為第n層，從決策活動的遞階層次結(jié)構(gòu)模型到流程結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換過程如圖7所示。具體步驟：

（1）選取初始節(jié)點(diǎn)，將節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為已訪問；

圖7 決策流程轉(zhuǎn)換過程

（2）判斷節(jié)點(diǎn)是否處于強(qiáng)連通關(guān)系，如果是，則具有強(qiáng)連通關(guān)系的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成復(fù)合結(jié)構(gòu)，將與節(jié)點(diǎn)處于同一層次的節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為已訪問；

（3）判斷節(jié)點(diǎn)是否處于并列關(guān)系，如果是，則具有并列關(guān)系的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成分支聚合結(jié)構(gòu)，將與節(jié)點(diǎn)處于同一層次的節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為已訪問；

（4）判斷節(jié)點(diǎn)是否處于偏序關(guān)系，如果是，則具有偏序關(guān)系的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成順序結(jié)構(gòu)，將與節(jié)點(diǎn)處于同一層次的節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為已訪問；

（5）判斷節(jié)點(diǎn)是否具有上級鄰接節(jié)點(diǎn)，如果有，則選取節(jié)點(diǎn)的上級鄰接節(jié)點(diǎn)，將節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為已訪問，轉(zhuǎn)（2）；如果否，轉(zhuǎn)（6）；

（6）判斷是否所有節(jié)點(diǎn)已訪問，如果是，轉(zhuǎn)（7）；如果否，找到未被訪問的節(jié)點(diǎn)中層級最低的節(jié)點(diǎn)，將節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為已訪問，轉(zhuǎn)（2）；

（7）判斷是否有節(jié)點(diǎn)具有跨領(lǐng)域關(guān)系，如果有，則具有跨領(lǐng)域關(guān)系的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成通信結(jié)構(gòu)；

（8）轉(zhuǎn)換完成。

3.3 決策流程生成過程

綜上，決策流程的生成過程分為4個(gè)步驟，如圖8所示。

（1）基于知識元的情景信息搜集。基于突發(fā)事件過程系統(tǒng)和客觀事物系統(tǒng)的相關(guān)知識元以及所構(gòu)成的知識元網(wǎng)絡(luò)，搜集相關(guān)情景信息，包括突發(fā)事件信息、承災(zāi)載體信息以及孕災(zāi)環(huán)境信息等，以科學(xué)、全面的刻畫當(dāng)前的決策情景。

（2）決策問題識別。將決策情景信息與規(guī)則庫中的規(guī)則進(jìn)行匹配，通過規(guī)則的匹配算法和傳播更新算法計(jì)算規(guī)則的匹配度，進(jìn)行推理識別得到?jīng)Q策問題，進(jìn)而得到?jīng)Q策活動知識元集合。

圖8 決策流程構(gòu)建過程

（3）活動關(guān)系構(gòu)建。確定實(shí)例化決策活動知識元間的輸入輸出關(guān)系，構(gòu)建決策活動的結(jié)構(gòu)矩陣，通過可達(dá)矩陣、強(qiáng)連通關(guān)系劃分以及決策活動的層次劃分構(gòu)建決策活動的結(jié)構(gòu)模型，得到結(jié)構(gòu)化決策活動集合，通過結(jié)構(gòu)模型分析決策活動間的關(guān)系，得到活動間的關(guān)系，包括內(nèi)部并列關(guān)系fi，偏序關(guān)系fo，強(qiáng)連通關(guān)系fsc，跨領(lǐng)域關(guān)系fe。

（4）決策流程生成。通過決策活動關(guān)系與決策流程結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換方法得到?jīng)Q策流程結(jié)構(gòu)，并采用BPMN進(jìn)行決策活動間的結(jié)構(gòu)描述，形成決策流程。

通過以上方法，生成決策流程。在流程的生成過程中同時(shí)可以得到?jīng)Q策活動集合，決策活動間的作用影響關(guān)系。在非常規(guī)突發(fā)事件中，能夠幫助決策者對決策問題快速識別，構(gòu)建科學(xué)的決策流程，實(shí)現(xiàn)突發(fā)事件的快速應(yīng)對，將事件災(zāi)害帶來的損失降到最低。

4 應(yīng)用實(shí)例

以大型破壞性地震事件為例，驗(yàn)證方法的可行性。2010年4月14日，我國青海某地發(fā)生里氏7.1級地震，因地震發(fā)生在上午7時(shí)49分，造成大量的人員傷亡，房屋損毀嚴(yán)重。由于地震災(zāi)害影響廣泛，其應(yīng)急措施涉及衛(wèi)生、救援、災(zāi)后重建等多方面，篇幅限制不能進(jìn)行全方位的描述，僅從中取出具有代表性的幾項(xiàng)，來驗(yàn)證方法的可行性。

（1）規(guī)則表示：

規(guī)則aifPa1（ωa1），Pa2（ωa2），Pa3（ωa3），Pa4（ωa4），Pa5（ωa5）thenHa（CF（P，H）a，λa）。

規(guī)則bifPb1（ωb1），Pb2（ωb2），Pb3（ωb3）thenHb（CF（P，H）b，λb）。

規(guī)則cifPc1（ωc1），Pc2（ωc2），Pc3（ωc3），Pc4（ωc4）thenHc（CF（P，H）c，λc）。

規(guī)則difPd1（ωd1），Pd2（ωd2），Pd3（ωd3）thenHd（CF（P，H）d，λd）。

規(guī)則eifPe1（ωe1），Pe2（ωe2），Pe3（ωe3），Pe4（ωe4），Pe5（ωe5），Pe6（ωe6），Pe7（ωe7）thenHe（CF（P，H）e，λe）。

規(guī)則a表明，在前提集Pa1～Pa5滿足的情況下，高原病預(yù)防為真的可能性為0.9［17］。規(guī)則b表明，在前提集Pb1～Pb3滿足的情況下，鼠疫預(yù)防為真的可能性為0.9。規(guī)則c表明，在前提集Pc1～Pc4滿足的情況下，堰塞湖預(yù)防為真的可能性為0.886［18］。規(guī)則d表明，在前提集Pd1～Pd3滿足的情況下，泥石流預(yù)防為真的可能性為0.4［19］。規(guī)則e表明，在前提集Pe1～Pe7滿足的情況下，火災(zāi)預(yù)防為真的可能性為0.93［20］。規(guī)則的具體取值如表2所示。

表2 規(guī)則的具體取值

（2）事實(shí)匹配。在情景信息中有事實(shí)：地震發(fā)生地位于海拔3 100 m的青海地區(qū)，該地4月份仍處于寒季，救援隊(duì)伍來自西北省區(qū)，其中藏族人數(shù)為60%左右，部隊(duì)采取緊急陸路的登陸方式，在進(jìn)駐救援地前沒有進(jìn)行高原病藥物預(yù)防措施。

根據(jù)情景信息，得到與規(guī)則前提進(jìn)行匹配的證據(jù)集，其中，4月份的青海地區(qū)屬于寒季的隸屬度為0.7。根據(jù)規(guī)則，IF部隊(duì)進(jìn)駐方式=緊急陸路THEN登高速率=快（0.8），部隊(duì)的登高速率為快的隸屬度為0.8。同理得到規(guī)則b、c、d、e的證據(jù)集的匹配度，如表3所示。

表3 規(guī)則的要素隸屬度

（3）規(guī)則匹配與推理。根據(jù)

計(jì)算規(guī)則a的匹配度得到

大于λa（0.15），規(guī)則a被采納，觸發(fā)問題“高原病預(yù)防”。同理，計(jì)算規(guī)則b的匹配度，得到

規(guī)則b被采納，觸發(fā)問題“鼠疫預(yù)防”；計(jì)算規(guī)則c的匹配度，得到

規(guī)則c不被采納，不會觸發(fā)問題“堰塞湖預(yù)防”；計(jì)算規(guī)則d的匹配度，得到

規(guī)則d被采納，觸發(fā)問題“泥石流預(yù)防”；計(jì)算規(guī)則e的匹配度，得到

規(guī)則c被采納，觸發(fā)問題“火災(zāi)預(yù)防”。

推理得到衍生次生災(zāi)害預(yù)防決策活動集｛p1高原病防治，p2氣象監(jiān)測，p3抽調(diào)救災(zāi)專家，p4調(diào)集救災(zāi)物資，p5死亡動物尸體處理，p6傳染病防控，p7鼠疫防控，p8啟動應(yīng)急響應(yīng)，p9?；幹茫琾10水源監(jiān)測，p11災(zāi)民安置，p12空間預(yù)警（轉(zhuǎn)移人財(cái)物），p13管理易燃易爆物品，p14控制火源，p15檢修電氣設(shè)備，p16做好滅火準(zhǔn)備工作，p17地質(zhì)監(jiān)測，p18泥石流預(yù)警，p19泥石流區(qū)域排查｝，如表4所示。

表4 相關(guān)決策活動知識元表示

經(jīng)過推理得到的決策活動通過屬性的輸入輸出關(guān)系來確定活動之間的影響作用關(guān)系。對于任意的pi和pj，根據(jù)

應(yīng)用結(jié)構(gòu)建模方法得到?jīng)Q策活動的結(jié)構(gòu)模型如圖9所示。

圖9 決策活動結(jié)構(gòu)圖

衍生次生災(zāi)害預(yù)防決策活動包括衛(wèi)生防疫決策活動 集 合｛p1，p2，p3，p4，p5，p6，p7，p8，p9，p10，p11｝、火災(zāi)預(yù)防決策活動集合｛p2，p3，p4，p8，p9，p11，p12，p13，p14，p15，p16，p17｝以及泥石流預(yù)防決策活動集合｛p2，p3，p4，p8，p11，p17，p18，p19｝，3個(gè)決策活動集合中含有子集｛p2，p3，p4，p8，p11｝，在決策過程中需要通信交互才能完成整個(gè)非常規(guī)突發(fā)事件的應(yīng)急處理。經(jīng)過活動關(guān)系與流程結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換可得該領(lǐng)域的決策流程BPMN，如圖10所示。

圖10 地震部分衍生次生災(zāi)害決策流程圖

5 結(jié)語

本文針對非常規(guī)突發(fā)事件應(yīng)對決策的特點(diǎn)，以知識元為研究基礎(chǔ)，提出了基于情景的決策流程構(gòu)建方法。知識元的本源性有效解決了非常規(guī)突發(fā)事件決策情景要素和決策問題跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的問題，使得決策情景表示更為完備。以決策情景為基礎(chǔ)，將模糊理論應(yīng)用到應(yīng)急領(lǐng)域，將不確定的情景信息和知識采用模糊表示，構(gòu)建模糊推理規(guī)則，提出了加權(quán)模糊規(guī)則匹配算法，實(shí)現(xiàn)規(guī)則的模糊匹配和規(guī)則真值傳遞，從而實(shí)現(xiàn)了決策問題的推理識別。進(jìn)而，基于事物是普遍可分且普遍聯(lián)系的觀點(diǎn)，從決策活動知識元間的結(jié)構(gòu)關(guān)系入手，應(yīng)用結(jié)構(gòu)化建模方法構(gòu)建決策活動結(jié)構(gòu)模型，通過決策活動關(guān)系與流程結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)決策流程的構(gòu)建。

本文提出的方法一方面實(shí)現(xiàn)了非常規(guī)突發(fā)事件決策問題的快速、科學(xué)和有效的識別，另一方面實(shí)現(xiàn)了基于知識元的決策流程生成。本文的局限性在于流程的構(gòu)建部分僅適用于應(yīng)急管理某單一領(lǐng)域（如衍生次生災(zāi)害預(yù)防）的決策流程生成，不能夠指導(dǎo)建立跨領(lǐng)域的決策流程，下一步將研究跨領(lǐng)域決策流程的集成以及多事件流程的集成方法，所提出的相關(guān)研究成果仍需在非常規(guī)突發(fā)事件的應(yīng)急管理實(shí)踐中進(jìn)行進(jìn)一步的檢驗(yàn)和完善。