基于拓展標(biāo)度AHP的港區(qū)船舶溢油應(yīng)急設(shè)備庫選址*

田延飛　黃立文　曹　瑞

(武漢理工大學(xué)航運學(xué)院 內(nèi)河航運技術(shù)湖北省重點實驗室　武漢　430063)

基于拓展標(biāo)度AHP的港區(qū)船舶溢油應(yīng)急設(shè)備庫選址*

田延飛黃立文曹瑞

(武漢理工大學(xué)航運學(xué)院 內(nèi)河航運技術(shù)湖北省重點實驗室武漢430063)

摘要：為突破傳統(tǒng)層次分析法標(biāo)度的局限性和實現(xiàn)以港區(qū)船舶溢油事故風(fēng)險為主要決策依據(jù)時的溢油應(yīng)急設(shè)備庫選址，基于傳統(tǒng)層次分析法構(gòu)建了以船舶溢油事故風(fēng)險為準(zhǔn)則的港區(qū)船舶溢油事故應(yīng)急設(shè)備庫選址模型.考慮對風(fēng)險定性認(rèn)識的差異、表征風(fēng)險各指標(biāo)的值的差異以及各指標(biāo)風(fēng)險等級分級差異等，對模型中因素重要性比較標(biāo)度進(jìn)行了拓展.對舟山港6個港區(qū)的船舶溢油應(yīng)急設(shè)備庫選址進(jìn)行了算例分析，結(jié)果顯示，1#港區(qū)權(quán)重最大，風(fēng)險準(zhǔn)則下溢油應(yīng)急設(shè)備庫選址最優(yōu)方案為1#港區(qū).研究表明，所構(gòu)建溢油應(yīng)急設(shè)備庫選址模型是可行的，能夠為港區(qū)船舶溢油風(fēng)險排序以及應(yīng)急設(shè)備庫選址等提供依據(jù).

關(guān)鍵詞：船舶溢油風(fēng)險；應(yīng)急設(shè)備庫；選址；層次分析法；拓展標(biāo)度

田延飛(1983- )：男，博士生，主要研究領(lǐng)域為智能航海、交通系統(tǒng)風(fēng)險評估與安全保障

0引言

應(yīng)急資源選址和配置布局設(shè)計屬于應(yīng)急系統(tǒng)管理中的關(guān)鍵問題，在研究應(yīng)急資源選址問題時，應(yīng)依據(jù)突發(fā)事件發(fā)生特征建立合適的選址模型[1].從風(fēng)險管理的要求出發(fā)，應(yīng)急資源選址時首要考慮的就是各備選點發(fā)生事故的風(fēng)險，根據(jù)風(fēng)險程度選定應(yīng)急設(shè)備庫的位置或分配各種應(yīng)急資源，以實現(xiàn)較快的應(yīng)急速度和較高的應(yīng)急成效.而船舶溢油事故風(fēng)險又分為不同的類別，且各類別的溢油事故風(fēng)險主要有發(fā)生事故的概率和事故的后果來衡量，因此，在直接考慮備選點事故的風(fēng)險作為決策依據(jù)時，間接的或根本的決策因素是不同類別的溢油事故風(fēng)險以及該發(fā)生該風(fēng)險的概率和后果.由此可見，港區(qū)船舶溢油應(yīng)急設(shè)備庫選址是一個需要考慮多種因素綜合決策的過程.

鑒于層次分析法(analytic hierarchy process, AHP)是應(yīng)用比較成熟的一種定性與定量相結(jié)合的決策分析方法[2]，適宜于結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的、決策準(zhǔn)則較多的,且有些準(zhǔn)則不宜量化的決策問題[3].本文基于傳統(tǒng)AHP，構(gòu)建港區(qū)船舶溢油應(yīng)急設(shè)備庫選址模型，以量化的權(quán)重來實現(xiàn)備選方案的優(yōu)選排序，從而為港區(qū)船舶溢油應(yīng)急設(shè)備庫選址的綜合決策提供依據(jù).其中，為突破傳統(tǒng)層次分析法標(biāo)度的局限性和用打分時可能出現(xiàn)的隨意性，文中根據(jù)對風(fēng)險定性認(rèn)識的差異、表征風(fēng)險各指標(biāo)的值的差異以及各指標(biāo)風(fēng)險等級分級差異等，對各因素重要性比較標(biāo)度進(jìn)行了拓展.最后，以舟山海事局轄區(qū)港區(qū)船舶溢油應(yīng)急設(shè)備庫選址開展實例研究.

1風(fēng)險準(zhǔn)則下溢油應(yīng)急設(shè)備庫選址AHP模型

基于傳統(tǒng)AHP構(gòu)建港區(qū)溢油應(yīng)急設(shè)備庫選址模型，將在總目標(biāo)層中所占權(quán)重最大的參與溢油應(yīng)急的港區(qū)作為最優(yōu)選址.

如前所述，應(yīng)急資源選址時首要考慮的就是各備選點發(fā)生事故的風(fēng)險.因此，將船舶溢油事故風(fēng)險作為港區(qū)溢油應(yīng)急設(shè)備庫選址的準(zhǔn)則.根據(jù)文獻(xiàn)[4]，船舶溢油事故風(fēng)險(R)由發(fā)生事故的概率(或頻率，P)和事故后果(C)來衡量，故將概率與后果作為溢油應(yīng)急設(shè)備庫選址的時需要考慮的指標(biāo).參照文獻(xiàn)[5-6]，構(gòu)建目標(biāo)層為港區(qū)船舶溢油應(yīng)急設(shè)備庫選址、準(zhǔn)則層為港區(qū)船舶溢油事故風(fēng)險(分為操作性(O)溢油事故風(fēng)險(RO)和海難性(M)溢油事故風(fēng)險(RM))、指標(biāo)層(即子準(zhǔn)則層)為表征各種類別風(fēng)險的概率、后果，方案層為參與船舶溢油應(yīng)急的各個港區(qū)的4層結(jié)構(gòu)的AHP選址模型，見圖1.

圖1　溢油應(yīng)急設(shè)備庫選址AHP模型

2各層準(zhǔn)則下各因素重要性比較拓展標(biāo)度值

2.1目標(biāo)層下2大風(fēng)險準(zhǔn)則重要性比較拓展標(biāo)度值

對準(zhǔn)則層指標(biāo)，其重要度的比較一般可以根據(jù)人們普遍的認(rèn)識直接給定.其構(gòu)造方法為：

1) 對同一個概率含義的事故，如操作性溢油事故風(fēng)險中對該概率等級表示為模糊語言A，而海難性溢油事故風(fēng)險中對該概率等級表示為模糊語言B，則在概率方面，操作性溢油事故風(fēng)險與海難性溢油事故風(fēng)險重要性比較標(biāo)度值rPOM為

對“每 1 個工作年內(nèi)發(fā)生1次” 的事故，文獻(xiàn)[4]中對該概率的操作性溢油事故等級定為“大”，而對該概率的海難性溢油事故等級定為“極大”，即模糊語言A,B分別為“大”、“極大”.取“大”與“極大”2個模糊語言對應(yīng)的數(shù)值分別為1和3，則在概率方面，操作性溢油事故風(fēng)險與海難性溢油事故風(fēng)險重要性比較標(biāo)度值：rPOM=1/3.

2) 對同一后果(溢油量)等級的事故，如在操作性溢油事故風(fēng)險中對該溢油量的事故引起的直接經(jīng)濟(jì)損失對應(yīng)為D(萬元)，而在海難性溢油事故風(fēng)險中對該溢油量的事故引起的直接經(jīng)濟(jì)損失為E(萬元)，則在后果方面，操作性溢油事故風(fēng)險與海難性溢油事故風(fēng)險重要性的比較值標(biāo)度為：rCOM=D/E

對“船舶溢油量 50 t以下”的事故，文獻(xiàn)[4]中對該后果的操作性溢油事故的直接經(jīng)濟(jì)損失對應(yīng)為“不足 500 萬元”，而對該后果的海難性溢油事故的直接經(jīng)濟(jì)損失對應(yīng)為“不足1 000 萬元”，故在后果方面操作性溢油事故風(fēng)險與海難性溢油事故風(fēng)險重要性比較標(biāo)度值：rCOM=500/1 000=1/2.

3) 此時，確定操作性溢油事故風(fēng)險與海難性溢油事故風(fēng)險2個準(zhǔn)則重要性比較標(biāo)度值rOM=rPOM·rCOM.

2.2風(fēng)險準(zhǔn)則下兩指標(biāo)重要性比較拓展標(biāo)度值

在海洋溢油風(fēng)險評價中，風(fēng)險評價標(biāo)準(zhǔn)是非常重要的問題，但有時也容易被忽視[7].制定社會風(fēng)險標(biāo)準(zhǔn)的一種方法是利用某種特定危害現(xiàn)有的F/ N曲線,向下平移一定距離作為社會風(fēng)險標(biāo)準(zhǔn)的F/N曲線，也就是取現(xiàn)有F/N值的一部分作為標(biāo)準(zhǔn)[8].在英國、荷蘭、丹麥等國家，推薦的不同容忍線的斜率為-1.

文獻(xiàn)[4]中對操作性船舶溢油風(fēng)險的評估，將概率、后果分別劃分為3個等級；對海難性船舶溢油風(fēng)險的評估，將概率、后果分別劃分為5或6個等級.若以曲線形式表示，在3×3，5×5(或6×6)的風(fēng)險矩陣中，低風(fēng)險區(qū)與中風(fēng)險區(qū)分界、中風(fēng)險區(qū)與高風(fēng)險區(qū)的分界近似于1條斜率為-1的直線.即風(fēng)險的后果每上升1個梯度，相應(yīng)風(fēng)險的概率需上升1個梯度與之對應(yīng).因此，本文將操作性船舶溢油風(fēng)險與海難性船舶溢油風(fēng)險下的概率指標(biāo)與后果指標(biāo)的重要性比較標(biāo)度值分別取為1，即兩者同等重要.

2.3指標(biāo)準(zhǔn)則下備選方案重要性比較拓展標(biāo)度值

1) 概率指標(biāo)準(zhǔn)則下備選方案重要性比較標(biāo)度值設(shè)i#港區(qū)與j#港區(qū)(i,j=1,2,…,n)操作性溢油事故風(fēng)險概率分別為POi和POj，則i#港區(qū)與j#港區(qū)在操作性溢油事故風(fēng)險概率指標(biāo)準(zhǔn)則下重要性比較標(biāo)度值(POij)為：

設(shè)i#港區(qū)與j#港區(qū)(i,f=1,2,…,n)海難性溢油事故風(fēng)險概率分別為PMi和PMj，則i#港區(qū)與j#港區(qū)在海難性溢油事故風(fēng)險概率指標(biāo)準(zhǔn)則下重要性比較標(biāo)度值(PMij)為

2) 后果指標(biāo)準(zhǔn)則下備選方案重要性比較標(biāo)度值設(shè)i#港區(qū)與j#港區(qū)(i,j=1,2,…,n)操作性溢油事故風(fēng)險后果分別為COi和COj，則i#港區(qū)與j#港區(qū)在操作性溢油事故風(fēng)后果指標(biāo)準(zhǔn)則下重要性比較標(biāo)度值(COij)為

設(shè)i#港區(qū)與j#港區(qū)(i,j=1,2,…,n)海難性溢油事故風(fēng)險后果分別為CMi和CMj，則i#港區(qū)與j#港區(qū)在操作性溢油事故風(fēng)險后果指標(biāo)準(zhǔn)則下重要性比較標(biāo)度值(CMij)為

由上述做法，得到各層因素重要性比較標(biāo)度后，即可由其構(gòu)造一致性判斷矩陣，進(jìn)而用于特征值、特征向量、因素權(quán)重等的計算.

3算例分析

以舟山港港區(qū)的船舶溢油應(yīng)急設(shè)備庫選址為例，對本文所建模型及計算步驟進(jìn)行驗證.已知研究范圍內(nèi)參與溢油應(yīng)急的港區(qū)為1～6#港區(qū)，其位置見圖2.

圖2　備選港區(qū)位置圖

3.1各港區(qū)溢油事故風(fēng)險計算

根據(jù)調(diào)研時獲得的近10年船舶溢油事故資料以及各港區(qū)代表船型資料，依據(jù)文獻(xiàn)[4]，統(tǒng)計和計算得到各港區(qū)的溢油事故發(fā)生概率、后果及風(fēng)險計算結(jié)果,見表1.

3.2港區(qū)權(quán)重計算及結(jié)果分析

將圖1中的被選方案取為6個，其他部分不變.其中，目標(biāo)層下2大風(fēng)險準(zhǔn)則重要性比較標(biāo)度、風(fēng)險準(zhǔn)則下概率、和后果2個指標(biāo)重要性比較標(biāo)度值已經(jīng)在2.1,2.2中給出.由表1數(shù)據(jù)，根據(jù)2.3方法計算得到不同類型風(fēng)險的概率、后果指標(biāo)準(zhǔn)則下備選方案重要性比較的標(biāo)度值.從而，可得各層因素的主要性比較判斷矩陣.經(jīng)遞歸計算，各備選港區(qū)在目標(biāo)層下所占權(quán)重見圖3.

表1　各港區(qū)溢油事故發(fā)生概率及后果

圖3　備選港區(qū)在目標(biāo)層下的權(quán)重

由圖3可見，風(fēng)險準(zhǔn)則下1#,2#港區(qū)在目標(biāo)層下所占權(quán)重分別為35.88%，29.84%，遠(yuǎn)大于其他4個港區(qū)，從而溢油應(yīng)急的重點應(yīng)為1#，2#港區(qū)，即設(shè)備溢油應(yīng)急設(shè)備庫選址時應(yīng)傾向于1#，2#港區(qū).若要求溢油應(yīng)急設(shè)備庫只能從1～6#港區(qū)中選擇一個，則該設(shè)備庫選址應(yīng)在1#港區(qū).

4結(jié)束語

研究表明，本文所構(gòu)建的模型能夠為港區(qū)溢油風(fēng)險評估、港區(qū)溢油風(fēng)險排序等提供參考.船舶溢油風(fēng)險的概率和后果的衡量，涉及船舶流量、溢油量、敏感資源分布等多個因素[9]，即評估船舶溢油風(fēng)險需考慮風(fēng)險源危險性、風(fēng)險受體脆弱性[10]等.本文以船舶溢油事故風(fēng)險為準(zhǔn)則，主要考慮事故風(fēng)險的頻率和溢油量，即風(fēng)險源危險性，未考慮敏感資源分布、港區(qū)現(xiàn)有應(yīng)急能力等風(fēng)險受體脆弱性，對多種因素的全面考慮以及對模型的修改完善將作為后續(xù)的研究.

參 考 文 獻(xiàn)

[1]張銥瑩.多目標(biāo)應(yīng)急服務(wù)設(shè)施選址與資源配置問題研究[J].中國安全科學(xué)學(xué)報,2011,21(12):153-158.

[2]江新,趙靜.工程項目群的AHP-NET風(fēng)險評價模型[J].中國安全科學(xué)學(xué)報,2012,22(10):158-163.

[3]王春穎,肖麗娜,肖朋民.物流中心選址方法的研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報：交通科學(xué)與工程版,2007，31(6):1113-1116.

[4]中華人民共和國海事局.船舶污染海洋環(huán)境風(fēng)險評價技術(shù)規(guī)范(試行)[S].北京：人民交通出版社，2011.

[5]祝晶晶.基于AHP法的人防警報器選址[J].科技視界,2013(9):192-192,206.

[6]田依林.基于FAHP法的應(yīng)急物資儲備庫選址研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報：交通科學(xué)與工程版,2010，34(2):354-357.

[7]張爽,張碩慧,劉曉豐,等.船舶及相關(guān)作業(yè)造成的海洋油污染之風(fēng)險評價標(biāo)準(zhǔn)[J].大連海事大學(xué)學(xué)報：社會科學(xué)版,2012(2):39-42.

[8]丁厚成,萬成略.風(fēng)險評價標(biāo)準(zhǔn)值初探[J].工業(yè)安全與環(huán)保,2004(10):45-47.

[9]鄧健,黃立文,王祥,等.三峽庫區(qū)船舶溢油風(fēng)險評價指標(biāo)體系研究[J].中國航海,2010(4):90-93.

[10]蘭冬東,鮑晨光,馬明輝,等.海洋溢油風(fēng)險分區(qū)方法及其應(yīng)用[J].海洋環(huán)境科學(xué),2014(2):287-292.

中圖法分類號：X913.4

doi:10.3963/j.issn.2095-3844.2015.01.021

收稿日期：2014-11-23

LocationofShipOilSpillEmergencyEquipmentLibrary
forPortAreasBasedontheAHPwithExtendedScale
TIANYanfeiHUANGLiwenCAORui

(School of Navigation, Wuhan University of Technology, Wuhan 430063, China)

(Hubei Key Laboratory of Inland Shipping Technology, Wuhan 430063, China)

Abstract：To surmount scale limitations of traditional analytic hierarchy process (AHP) and achieve location of emergency equipment library with risk of oil spill as the main decision-making basis,a location model was built based on traditional AHP with ship oil spill risk set as the decision criteria. Scales to indicate importance of indexes were extend with consideration of discrepancies in qualitative understanding of risk,index values charactering the risk and classification levels of the indexes.Location of the oil spill emergency equipment library for the six places at Zhoushan Port was made an example research,which indicated No.1 port as optimal location for its most weight. It showed that the built model was feasible,which could provide references to oil spill risk ranking and location of the emergency equipment library for port areas.

Key words：ship oil spill risk；emergency equipment library；location；AHP；extended scale

*交通運輸部科技項目(批準(zhǔn)號:2012-329-811-140)、中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金(批準(zhǔn)號：2014-JL-010)資助