基于層次分析和模糊綜合評價的液化天然氣企業(yè)應(yīng)急能力評估

郭海新

昆侖能源湖北黃岡液化天然氣有限公司

液化天然氣企業(yè)對于社會的發(fā)展十分重要，可以為社會的進(jìn)步起到推動作用。但是對于液化天然氣企業(yè)而言，任何微小的擾動都可以使得整個企業(yè)受到嚴(yán)重的破壞，進(jìn)而引發(fā)嚴(yán)重的突發(fā)事件[1-2]。一般情況下，液化天然氣企業(yè)只要出現(xiàn)風(fēng)險問題，其造成的經(jīng)濟(jì)損失以及社會影響都難以估量，為了應(yīng)對液化天然氣企業(yè)中容易出現(xiàn)的突發(fā)事件問題，制定應(yīng)急管理措施十分重要。目前，我國大多數(shù)液化天然氣企業(yè)都根據(jù)自身的實(shí)際情況，制定了完善的應(yīng)急保障措施[3-4]。通過對應(yīng)急能力進(jìn)行全面的評估，有利于促進(jìn)液化天然氣企業(yè)提高自身的應(yīng)急保障能力，這對于液化天然氣企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展具有重要意義。

目前，國內(nèi)外學(xué)者對液化天然氣企業(yè)應(yīng)急能力的研究相對較多。劉應(yīng)春等[5]對液化天然氣企業(yè)內(nèi)的泄漏以及火災(zāi)風(fēng)險問題進(jìn)行模擬研究，發(fā)現(xiàn)在液化天然氣企業(yè)內(nèi)出現(xiàn)泄漏以及火災(zāi)風(fēng)險問題以后，會出現(xiàn)嚴(yán)重的池火危害，因此需要提前制定應(yīng)急保障措施，對出現(xiàn)的風(fēng)險進(jìn)行嚴(yán)格的控制，全面提高液化天然氣企業(yè)運(yùn)行的安全性；歐銀軍[6]對液化天然氣企業(yè)內(nèi)應(yīng)急管理體系的建立進(jìn)行了深入研究，建立了液化天然氣企業(yè)針對風(fēng)險問題的應(yīng)急預(yù)案、專項(xiàng)預(yù)案、處置方案以及應(yīng)急演練體系，完善了液化天然氣企業(yè)的應(yīng)急管理措施，提高了應(yīng)急管理能力；HYLKO 等[7]針對液化天然氣企業(yè)中的風(fēng)險問題，提出了培訓(xùn)以及應(yīng)急組織方案，通過加強(qiáng)員工培訓(xùn)的方法，在出現(xiàn)風(fēng)險問題以后可以及時地采取應(yīng)急方案，對風(fēng)險問題進(jìn)行處理，同時還對應(yīng)急管理方案進(jìn)行了全面的研究。

通過對國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研后發(fā)現(xiàn)，目前國內(nèi)外學(xué)者對于液化天然氣企業(yè)內(nèi)應(yīng)急管理方案的研究相對較多，對應(yīng)急能力評估的研究相對較少，這十分不利于企業(yè)應(yīng)急能力的提高。針對此問題，本次研究引入層次分析法以及模糊綜合評價方法，以我國某液化天然氣企業(yè)為例，對其應(yīng)急能力進(jìn)行全面的研究，為提高我國液化天然氣企業(yè)的應(yīng)急能力奠定基礎(chǔ)。

1 應(yīng)急能力評估

1.1 應(yīng)急能力現(xiàn)狀

自進(jìn)入21 世紀(jì)以來，我國十分重視液化天然氣企業(yè)應(yīng)急管理體系的建立，目前，我國大多數(shù)的液化天然氣企業(yè)都根據(jù)自身的實(shí)際情況、依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定了相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案體系，以便在出現(xiàn)風(fēng)險問題以后，各部門可以有序解決問題，為保障液化天然氣企業(yè)的安全運(yùn)行奠定基礎(chǔ)[8-9]。

但是，我國對于液化天然氣企業(yè)應(yīng)急管理的研究起步相對較晚，制定的應(yīng)急預(yù)案不夠完善，企業(yè)內(nèi)部的技術(shù)不足，使得應(yīng)急預(yù)案的響應(yīng)效率受到了嚴(yán)重的影響[10]。另一方面，液化天然氣企業(yè)應(yīng)急能力的時間精度相對較低，一般都是以小時為單位處理各種風(fēng)險問題，各部門之間的分工也并不明確，這都使得應(yīng)急效率受到了嚴(yán)重的影響，同時還會出現(xiàn)應(yīng)急支援浪費(fèi)的問題，當(dāng)液化天然氣企業(yè)預(yù)警能力相對較差時，就無法對企業(yè)內(nèi)的各種信息進(jìn)行綜合性的分析。

1.2 應(yīng)急能力評估體系

在建立液化天然氣企業(yè)應(yīng)急能力評估體系的過程中，必須遵循科學(xué)性以及可行性的基本原則，建立的評估體系必須可以對企業(yè)內(nèi)的應(yīng)急能力進(jìn)行動態(tài)性的評估。根據(jù)目前我國液化天然氣企業(yè)內(nèi)應(yīng)急能力現(xiàn)狀，可以將應(yīng)急能力劃分為四個部分，分別是風(fēng)險預(yù)防、風(fēng)險準(zhǔn)備、風(fēng)險響應(yīng)、風(fēng)險恢復(fù)、參考國內(nèi)外對應(yīng)急能力評估的研究現(xiàn)狀以及我國的相關(guān)法律法規(guī)，可以對液化天然氣企業(yè)應(yīng)急能力評估進(jìn)行研究的過程中設(shè)定三級指標(biāo)（表1）。

表1 液化天然氣企業(yè)應(yīng)急能力評估體系Tab.1 Emergency capability assessment system of LNG enterprises

2 應(yīng)急能力評估體系權(quán)重確定

2.1 層次分析方法權(quán)重的確定原理

在對液化天然氣企業(yè)應(yīng)急能力進(jìn)行評價的過程中，首先需要確定各種指標(biāo)的權(quán)重，目前對于權(quán)重確定的方法研究相對較多，常見的方法包括層次分析法以及主成分分析法等[11]。在本次研究中，將使用層次分析法對液化天然氣企業(yè)中應(yīng)急能力的各級指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行準(zhǔn)確的確定，進(jìn)而可以使模糊化的問題轉(zhuǎn)變?yōu)槎糠治鰡栴}，并使用一致性檢驗(yàn)的方法將評價誤差降低。使用層次分析法確定各級指標(biāo)權(quán)重的基本步驟如下：

（1）層次分析結(jié)構(gòu)的建立。對液化天然氣企業(yè)應(yīng)急能力進(jìn)行評估的過程中，首先需要確定目標(biāo)層，目標(biāo)層就是應(yīng)急能力，然后根據(jù)應(yīng)急能力評估體系將其分為三級指標(biāo)。

（2）判斷矩陣的確定。組織相關(guān)專家對應(yīng)急能力評估過程中的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行賦值，并根據(jù)Saaty方法確定各項(xiàng)指標(biāo)的比較尺度（表2），對每一級指標(biāo)內(nèi)的各項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行全面的對比，以此確定判斷矩陣。

表2 比較尺度Tab.2 Comparison scale

對每個指標(biāo)內(nèi)的兩項(xiàng)內(nèi)容xi和xj進(jìn)行選擇，使用aij表示這兩項(xiàng)內(nèi)容的影響力之比，同一個評價指標(biāo)層內(nèi)的所有評價結(jié)果組成矩陣A=(aij)n×n，該矩陣就是判斷矩陣。

（3）對評價結(jié)果進(jìn)行單排序，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。對判斷矩陣的最大特征值λmax以及所對應(yīng)的向量W進(jìn)行計(jì)算，對判斷矩陣進(jìn)行一致性指標(biāo)CI計(jì)算，公式為

式中：λmax為判斷矩陣中的最大特征值；n為判斷矩陣的階數(shù)。

對判斷矩陣的一致性比率CR進(jìn)行計(jì)算，公式為

式中：CI為矩陣的一致性指標(biāo)；RI為矩陣的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)（表3）。

表3 矩陣的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)Tab.3 Average random consistency index of the matrix

當(dāng)CR的計(jì)算值小于0.10 時，則通過一致性的檢驗(yàn)，此時就是該指標(biāo)內(nèi)容的權(quán)重；當(dāng)CR的計(jì)算值大于等于0.10 時，就需要對判斷矩陣進(jìn)行重新構(gòu)造[12-13]。

（4）對評價結(jié)果進(jìn)行總排序，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。根據(jù)單排序得到的指標(biāo)權(quán)重，可以推斷出每一項(xiàng)指標(biāo)對于液化天然氣企業(yè)應(yīng)急能力的權(quán)重，假設(shè)某個指標(biāo)層A中的指標(biāo)是Aj，其下一級別的指標(biāo)分別為b1，…，bk，那么根據(jù)Aj的單排序權(quán)重b1j，…，bnj就可以得到其對于液化天然氣企業(yè)應(yīng)急能力的權(quán)重，計(jì)算公式為

式中：bij為在第B指標(biāo)層中的i元素相對于aj的權(quán)重值；aj為第A指標(biāo)層中的j元素相對于目標(biāo)層的權(quán)重值；l為第A指標(biāo)層中的指標(biāo)數(shù)量；k為第B指標(biāo)層中的指標(biāo)數(shù)量[14]。

在對評價進(jìn)行總排序以后，也需要對其進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，主要是因?yàn)槊恳粚又械姆且恢滦钥赡軙奂?，?dǎo)致最終的評價結(jié)果產(chǎn)生嚴(yán)重的誤差，一致性檢驗(yàn)過程中的一致性比率計(jì)算公式為

式中：CRB-1為第B指標(biāo)層上一層對總目標(biāo)的一致性比率數(shù)值；aj為第A指標(biāo)層中j元素相對于總目標(biāo)的權(quán)重；CIj為第B指標(biāo)層中的所有指標(biāo)相對于Aj的一致性指標(biāo)數(shù)值；RIj為第B指標(biāo)層的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)數(shù)值，其中，j=1，2，3，…，l。

如果CRB小于0.10，則說明總排序的結(jié)果通過了一致性檢驗(yàn)，各項(xiàng)權(quán)重的計(jì)算結(jié)果可以使用，否則需要對判斷矩陣進(jìn)行重新構(gòu)建[15]。

2.2 層次分析方法確定指標(biāo)權(quán)重

使用本次研究所提出的層次分析法，對我國某液化天然氣企業(yè)中的應(yīng)急能力進(jìn)行打分，并對第一級和第二級指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行計(jì)算。本次研究共邀請了30 位專家及現(xiàn)場工作人員對評價指標(biāo)進(jìn)行打分，某專家對液化天然氣企業(yè)應(yīng)急能力評價第一級指標(biāo)的打分結(jié)果的判斷矩陣如表4 所示。

表4 根據(jù)某專家打分結(jié)果得到的判斷矩陣Tab.4 Judgment matrix based on an expert's scoring results

根據(jù)表4 的判斷矩陣，使用公式（2）對一致性比率進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果為CR=0.051 4，即通過了檢驗(yàn)，此時可以得到所有第一級指標(biāo)的權(quán)重（0.354 5，0.118 3，0.246 2，0.281 0）。對30 名專家及工作人員的打分分別進(jìn)行判斷矩陣構(gòu)建，并進(jìn)行一致性比率計(jì)算及檢驗(yàn)，最終得到第一級和第二級指標(biāo)的權(quán)重值（表5）。

表5 某液化天然氣企業(yè)應(yīng)急能力評價指標(biāo)權(quán)重計(jì)算結(jié)果Tab.5 Calculation results of the weights of the emergency capability evaluation index of an LNG enterprise

3 模糊綜合評價方法的應(yīng)用

3.1 模糊評價方法原理及流程

在對應(yīng)急能力進(jìn)行評估研究的過程中，最常見的方法為灰色分析方法和模糊綜合分析方法[16]。所謂的灰色分析方法主要是根據(jù)灰色系統(tǒng)模型以及專家評分結(jié)果，對應(yīng)急能力進(jìn)行評價，該種評價方法的應(yīng)用相對較少，因此，本次研究將使用模糊綜合評價方法對液化天然氣企業(yè)的應(yīng)急能力進(jìn)行評估。模糊綜合評價方法主要基于模糊數(shù)學(xué)理論，可以將評價內(nèi)容轉(zhuǎn)化為定量評價[17-19]。在對液化天然氣企業(yè)進(jìn)行應(yīng)急能力評估的過程中，將引入“好、較好……”等多種類型的模糊概念。使用模糊綜合評價方法進(jìn)行應(yīng)急能力評估的具體流程如下：

（1）對評價因素?cái)?shù)據(jù)集進(jìn)行構(gòu)建。首先假設(shè)在液化天然氣企業(yè)應(yīng)急能力評估的某一層中含有l(wèi)個指標(biāo)，則可以看作為A={Ai}={A1，A2,…，Al}，則下一級別的指標(biāo)Ai可以看作為Ai={Ai1，Ai2,…，Aik} 。

（2）對評語集合進(jìn)行構(gòu)建。如果評語較多，則會出現(xiàn)計(jì)算復(fù)雜的問題，因此本次研究將會把評語劃分為五個級別，即為V={好，相對較好，一般，相對較差，差}。

（3）對各項(xiàng)指標(biāo)的隸屬度進(jìn)行確定。所謂的隸屬度主要指的是某種類型指標(biāo)與應(yīng)急能力評估過程中評語集合的隸屬關(guān)系，假設(shè)t位專家對某一項(xiàng)評價指標(biāo)進(jìn)行評價，其中s位專家使用了某個評語，則該評價指標(biāo)與該評語之間的隸屬關(guān)系可以看作為。

（4）對模糊矩陣進(jìn)行確定。根據(jù)專家評價結(jié)果確定每種指標(biāo)的隸屬關(guān)系以后，就可以構(gòu)建模糊矩陣R=(rij)l×k，在公式中，rij表示第i種指標(biāo)與第j種評語之間的隸屬關(guān)系[20-21]。

（5）對評價向量進(jìn)行計(jì)算。在使用模糊綜合評價方法的過程中，模糊算子的類型相對較多，在本次研究中，為了充分考慮各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重，將使用加權(quán)評價的模糊算子進(jìn)行進(jìn)一步的評價，進(jìn)而可以得到評價向量B。

式中：W為所有指標(biāo)的權(quán)重?cái)?shù)據(jù)集合；R為模糊矩陣。

（6）對液化天然氣企業(yè)的應(yīng)急能力進(jìn)行評價。根據(jù)評語集合中的所有評語賦值結(jié)果，得到賦值矩陣P，P=(pi)5×1。將評價矩陣與賦值矩陣相乘，得到液化天然氣企業(yè)應(yīng)急能力評價結(jié)果L。

式中：B為評價向量；P為賦值矩陣。

為了使得評價結(jié)果更加的直觀，對五種類型的評語進(jìn)行數(shù)值劃分（表6），同時需要對賦值矩陣進(jìn)行賦值，賦值結(jié)果為p1=100，p2=80，p3=60，p4=40，p5=20。

表6 液化天然氣企業(yè)應(yīng)急能力評價標(biāo)準(zhǔn)Tab.6 Evaluation criteria for emergency capability of LNG enterprises

3.2 基于模糊評價方法的應(yīng)急能力評估

根據(jù)每一項(xiàng)評價指標(biāo)的權(quán)重，結(jié)合專家對隸屬關(guān)系的打分結(jié)果，對評價向量以及最終的評價結(jié)果進(jìn)行全面的計(jì)算。本次研究將以第二級評價指標(biāo)為例，專家對液化天然氣企業(yè)應(yīng)急能力的隸屬關(guān)系進(jìn)行了打分（表7）。根據(jù)公式（5），可以對第一級指標(biāo)的評價矩陣進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果為B1=（0.186 4，0.368 2，0.268 3，0.128 6，0.048 5），B2=（0.108 5，0.325 6，0.315 8，0.218 1，0.072 0），B3=（0.068 4，0.416 8，0.394 2，0.116 2，0.004 4），B4=（0.275 3，0.345 3，0.264 2，0.107 2，0.008 0）。

表7 某液化天然氣企業(yè)應(yīng)急能力隸屬關(guān)系打分結(jié)果Tab.7 Scoring results of affiliation relationship of an LNG enterprise's emergency capability

由此可以對第二級評價指標(biāo)的隸屬關(guān)系矩陣進(jìn)行計(jì)算：

對評價向量進(jìn)行計(jì)算：

最終得到綜合的評價結(jié)果：

根據(jù)評價結(jié)果可以看出，該液化天然氣企業(yè)的應(yīng)急能力相對較好。對該液化天然氣企業(yè)的第二級評價指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)分?jǐn)?shù)和加權(quán)扣分計(jì)算，并對第一級評價指標(biāo)的相對權(quán)重和相對權(quán)重扣分進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表8 所示。

表8 液化天然氣企業(yè)應(yīng)急能力評價分?jǐn)?shù)Tab.8 Evaluation scores of emergencycapabilities of LNG enterprises

對評價結(jié)果進(jìn)行綜合分析可以發(fā)現(xiàn)，對各種應(yīng)急能力指標(biāo)進(jìn)行排序的結(jié)果為風(fēng)險預(yù)防、風(fēng)險響應(yīng)、風(fēng)險恢復(fù)以及風(fēng)險準(zhǔn)備。在風(fēng)險預(yù)防環(huán)節(jié)中，必須首先考慮運(yùn)行工藝以及設(shè)備的可靠性，然后制定合理的應(yīng)急規(guī)劃和相應(yīng)的規(guī)章制度，防止出現(xiàn)風(fēng)險問題；在風(fēng)險準(zhǔn)備環(huán)節(jié)中，需要建立完善的風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)和綜合保障體系，同時也需要對組織隊(duì)伍、科技支撐以及演練培訓(xùn)進(jìn)行全面的完善；在風(fēng)險響應(yīng)方面，必須首先提高應(yīng)急風(fēng)險的指揮能力，風(fēng)險救援、通信設(shè)施以及輿情應(yīng)對能力也需要進(jìn)行完善；在風(fēng)險恢復(fù)方面，需要盡可能提高風(fēng)險問題出現(xiàn)以后的恢復(fù)能力。

4 結(jié)論

建立了用于液化天然氣企業(yè)應(yīng)急能力評估體系，對層次分析法和模糊綜合評價方法的應(yīng)用步驟進(jìn)行了介紹，使用層次分析法對評價體系中的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了確定，使用模糊綜合分析法對液化天然氣企業(yè)的應(yīng)急能力進(jìn)行了全面的評價。通過本次研究可以得出以下結(jié)論：

（1）根據(jù)目前我國液化天然氣企業(yè)內(nèi)應(yīng)急能力現(xiàn)狀，可以將應(yīng)急能力劃分為四個部分，分別是風(fēng)險預(yù)防、風(fēng)險準(zhǔn)備、風(fēng)險響應(yīng)、風(fēng)險恢復(fù)，參考國內(nèi)外對應(yīng)急能力評估的研究現(xiàn)狀以及我國的相關(guān)法律法規(guī)，對液化天然氣企業(yè)應(yīng)急能力評估進(jìn)行研究的過程中可以進(jìn)行三級評價指標(biāo)劃分。

（2）使用層次分析法對液化天然氣企業(yè)應(yīng)急能力評價指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重確定，并對確定的權(quán)重進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，最終確定風(fēng)險預(yù)防的權(quán)重為0.364 2，風(fēng)險準(zhǔn)備的權(quán)重為0.146 2，風(fēng)險響應(yīng)的權(quán)重為0.274 3，風(fēng)險恢復(fù)的權(quán)重為0.215 3。

（3）根據(jù)層次分析法權(quán)重的確定結(jié)果，使用模糊綜合評價方法對我國某液化天然氣企業(yè)進(jìn)行應(yīng)急能力評價，評價結(jié)果為70.106 7，證明該企業(yè)的應(yīng)急能力相對較好，同時也證明基于層次分析法和模糊綜合評價方法的評價模型可以用于液化天然氣企業(yè)應(yīng)急能力評估。

（4）對評價結(jié)果進(jìn)行綜合分析可以發(fā)現(xiàn)，對各種應(yīng)急能力指標(biāo)進(jìn)行排序的結(jié)果為風(fēng)險預(yù)防、風(fēng)險響應(yīng)、風(fēng)險恢復(fù)以及風(fēng)險準(zhǔn)備。在風(fēng)險預(yù)防環(huán)節(jié)中，必須首先考慮運(yùn)行工藝以及設(shè)備的可靠性；在風(fēng)險準(zhǔn)備環(huán)節(jié)中，需要建立完善的風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)和綜合保障體系；在風(fēng)險響應(yīng)方面，必須首先提高應(yīng)急風(fēng)險的指揮能力；在風(fēng)險恢復(fù)方面，需要盡可能提高風(fēng)險問題出現(xiàn)以后的恢復(fù)能力。

（5）針對液化天然氣公司的應(yīng)急能力問題，未來需要加強(qiáng)三方面的研究，首先，需要進(jìn)一步對評價指標(biāo)體系進(jìn)行細(xì)化，使得評價過程更加的科學(xué)；其次，對賦分權(quán)重進(jìn)行研究，使得評價結(jié)果更加的準(zhǔn)確；最后對液化天然氣企業(yè)與油氣領(lǐng)域其他相關(guān)企業(yè)開展對比研究，了解不同類型企業(yè)之間的區(qū)別，為進(jìn)一步了解液化天然氣企業(yè)的特點(diǎn)以及制定應(yīng)急措施奠定基礎(chǔ)。