基于SD-SEM模型的施工應(yīng)急能力的響應(yīng)決策行為研究

王婧雯

(三峽大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院，湖北 宜昌 443002)

近年來，為方便人類住、行，提高生活質(zhì)量，工程施工越來越普遍。由于工地施工現(xiàn)場存在大量危險源，同時工程施工中存在眾多不可預(yù)見因素易誘發(fā)突發(fā)事件[1]，造成經(jīng)濟損失與人員傷亡。所以，工程施工應(yīng)急能力主要影響因素的確定，不僅有利于應(yīng)急響應(yīng)中工程管理者的正確決策，還有助于提升工程突發(fā)事件的應(yīng)急管理水平。目前已相繼有不少學(xué)者提出和借鑒多種適用的方法和工具去解決突發(fā)事件應(yīng)急管理問題。Lee等[2]建立了應(yīng)急事件發(fā)生的概念關(guān)系模型(CRM)和動態(tài)知識流動模型(DKFM)來組織和表示應(yīng)急知識并提出了一個非結(jié)構(gòu)化信息管理系統(tǒng)(UIMS)用于應(yīng)急管理。Fogli等[3]提出了一種基于設(shè)計模式的方法，可用于DSS概念設(shè)計以進行應(yīng)急管理。Li Hongyan[4]運用演化博弈理論，構(gòu)建應(yīng)急事件的合作模型，然后就系統(tǒng)參數(shù)對政府行為的演化影響進行了相關(guān)分析。劉德海等[5]考慮到不同評價方法的沖突性仍存在于突發(fā)事件應(yīng)急能力評價問題中這一情況，選擇高速公路突發(fā)事件應(yīng)急能力評價作為研究對象，提出運用最小偏差組合權(quán)重的方法來構(gòu)建評價模型的想法。陳升等[6]提出政府應(yīng)急績效與應(yīng)急能力的理論框架，以蘆山地震與汶川地震為例開展了問卷調(diào)查，首次比較分析兩地縣級政府應(yīng)急能力對應(yīng)急管理績效的貢獻程度。譚章祿等[7]基于可拓優(yōu)度理論建立了應(yīng)急能力物元的經(jīng)典域和節(jié)域。劉天暢等[8]對案例驅(qū)動CI系統(tǒng)應(yīng)急能力不足的問題進行詳細(xì)闡述，最后應(yīng)急能力不足的評估結(jié)果由應(yīng)急能力不足圖譜表示。盧文剛等[9]對地鐵踩踏事件發(fā)生和演化的機理進行分析，地鐵踩踏事件應(yīng)急能力評價模型的建立聯(lián)合運用了層次分析法、RI值測度法和模糊綜合評價法。郭燕等[10]從應(yīng)急管理時間軸的角度引入了解釋結(jié)構(gòu)模型對地震應(yīng)急管理能力進行評估。

不同的理論方法被學(xué)者們挖掘運用，他們從不同角度探討了突發(fā)事件應(yīng)急管理。工程決策者由于受到可利用資源和決策時間的限制，很難充分掌握施工現(xiàn)場與決策環(huán)境有關(guān)的信息情報。因此，本文從應(yīng)急能力角度出發(fā)，將應(yīng)急能力系統(tǒng)視為一個具有多目標(biāo)、非線性、多重反饋的復(fù)雜系統(tǒng)，并對項目施工應(yīng)急能力進行研究，根據(jù)應(yīng)急能力來輔助管理者做出正確的響應(yīng)決策。基于系統(tǒng)動力學(xué)具備研究復(fù)雜多變系統(tǒng)優(yōu)勢[11-13]，同時引進結(jié)構(gòu)方程模型，通過實地調(diào)查收集數(shù)據(jù)以確定變量之間的數(shù)量關(guān)系，避免因為影響因素等定性因素難以量化，而人為的給變量賦值缺乏科學(xué)依據(jù)的缺陷。采用系統(tǒng)動力學(xué)和結(jié)構(gòu)方程模型模擬工程施工應(yīng)急能力對響應(yīng)決策行為的影響機理，明確其主要影響因素，以期為工程應(yīng)急管理者提供相關(guān)決策依據(jù)。

1 工程施工應(yīng)急能力結(jié)構(gòu)方程模型

通過建立結(jié)構(gòu)方程模型，可以定量地衡量工程施工應(yīng)急能力相互之間影響的關(guān)系，以及有關(guān)因素間相互影響程度值。變量之間的路徑系數(shù)可以從結(jié)構(gòu)方程模型得到，可將它作為系統(tǒng)動力學(xué)方程的系數(shù)來構(gòu)建系統(tǒng)動力學(xué)模型。

1.1 工程施工應(yīng)急能力影響因素的確定

突發(fā)事件應(yīng)急響應(yīng)決策是一個不斷變化的動態(tài)過程，工程施工具有不確定性，再加上應(yīng)急能力關(guān)系到事前、事中與事后3個環(huán)節(jié)的預(yù)防、控制、處理與恢復(fù)等多項能力。因此，工程施工應(yīng)急能力對應(yīng)急決策行為的影響貫穿于應(yīng)急管理各個階段。

工程施工協(xié)同應(yīng)急響應(yīng)能力的影響因素眾多，本文參考前人的相關(guān)研究成果[14-16]和國家應(yīng)急管理相關(guān)文件，并結(jié)合工程項目的實際生產(chǎn)條件和施工突發(fā)事件協(xié)同響應(yīng)的特點，在咨詢相關(guān)專家意見和多次分析比較、篩選的基礎(chǔ)上，工程施工應(yīng)急能力的主要影響因素得以確定(表1)。

1.2 模型假設(shè)

在進行突變事件應(yīng)急救援的過程中，迅速識別突發(fā)事件發(fā)生前的些許征兆，快速指揮現(xiàn)場人員、設(shè)備撤離，能極大提高應(yīng)急響應(yīng)效果，大大減少人員傷亡和經(jīng)濟損失，保證決策信息的快速傳遞；同時，應(yīng)急資源和應(yīng)急設(shè)施是高效完成救援任務(wù)的基礎(chǔ)，是保障應(yīng)急行動順利展開的關(guān)鍵；此外，有些工程項目施工地點偏僻，應(yīng)急救援以自救為主，所以提高相關(guān)人員應(yīng)急意識至關(guān)重要；與此同時，各參建單位互幫互助構(gòu)建應(yīng)急聯(lián)動機制，可以提高施工現(xiàn)場整體的應(yīng)急水平。以表1中工程施工各應(yīng)急能力影響因素之間的相互影響關(guān)系為基礎(chǔ)，通過對表1工程施工應(yīng)急能力影響因素構(gòu)建結(jié)構(gòu)方程模型不斷設(shè)定，進行識別，并在建模的過程中，通過每次建模計算得到的結(jié)果去分析這個模型的合理性，然后要依據(jù)經(jīng)驗及前一模型的擬合結(jié)果去不斷調(diào)整模型的結(jié)構(gòu)，從而構(gòu)建工程施工應(yīng)急能力影響因素理論概念模型，并提出的假設(shè)見表 2。

表1 工程施工應(yīng)急能力影響因素

表2 工程施工應(yīng)急能力各影響因素間的假設(shè)關(guān)系

根據(jù)以上假設(shè)，構(gòu)建工程施工應(yīng)急能力影響因素概念模型(圖1)。

圖1 工程施工應(yīng)急能力影響因素概念模型

1.3 初始模型構(gòu)建

根據(jù)圖1模型假設(shè)，發(fā)放調(diào)查問卷347份，回收315份，其中有效問卷293份。隨后對問卷情況進行信度效度檢驗，擬構(gòu)建的結(jié)構(gòu)方程模型見圖2。

注：圖中顯變量對應(yīng)的工程施工應(yīng)急能力影響因素見表1。

表3中Cronbach’s Alpha是指量表所有可能的影響因素劃分方法得到的折半信度系數(shù)的平均值，是檢驗問卷內(nèi)在信度的常用方法。由表3可知，工程施工應(yīng)急能力各影響因素信度分析Cronbach’s Alpha值均大于0.7[17]，說明工程施工應(yīng)急能力問卷數(shù)據(jù)的真實性和可靠性滿足要求。

表3 工程施工應(yīng)急能力各影響因素信度分析Cronbach’s Alpha匯總

1.4 模型擬合

運用AMOS17.0來擬合工程施工應(yīng)急響應(yīng)能力影響因素初始模型，并驗證初始SEM模型，結(jié)果見表4。

由表4可知，38個外生變量的方差值均為正數(shù)，其中除了誤差項e6的方差未達到顯著性水平外，其他均達到顯著水平。此外，誤差項及殘差項的誤差方差均為正值，表示初始模型達到模型基本適配度檢驗標(biāo)準(zhǔn)。表4中所估計的顯著水平，估計參數(shù)均較小，表明各指標(biāo)擬合度較好，模型質(zhì)量達到理想標(biāo)準(zhǔn)。

表4 初始SEM模型驗證

模型擬合質(zhì)量合格后，在初始模型中代入標(biāo)準(zhǔn)化估計值及樣本數(shù)據(jù)，獲得工程施工應(yīng)急能力影響因素路徑系數(shù)及其最終模型(圖3)。

圖3 工程施工應(yīng)急能力最終模型

2 工程施工應(yīng)急能力響應(yīng)決策的系統(tǒng)動力學(xué)模型

發(fā)生工程施工突發(fā)事件后，事故等級及其可控性由事發(fā)企業(yè)項目部進行預(yù)判，根據(jù)工程施工應(yīng)急能力的強弱程度來做出響應(yīng)決策是及時啟動應(yīng)急預(yù)案采取救援行動控制險情還是將警情層層上報進行多方聯(lián)合，協(xié)同應(yīng)急采取措施，具體協(xié)同應(yīng)急響應(yīng)流程見圖4。因此，本文通過工程施工應(yīng)急能力對應(yīng)急管理者的響應(yīng)決策行為進行研究，提出工程施工應(yīng)急能力響應(yīng)決策的系統(tǒng)動力學(xué)模型。

圖4 工程施工應(yīng)急響應(yīng)流程

2.1 模型的影響機理

工程施工應(yīng)急決策過程是一個動態(tài)演化的復(fù)雜過程[18]，在演化過程中，施工應(yīng)急能力對突發(fā)事件處理效率產(chǎn)生影響，從而對管理者的響應(yīng)決策行為產(chǎn)生影響。當(dāng)工程施工應(yīng)急能力較大，管理者在發(fā)生突發(fā)事件后能及時采取措施，井然有序應(yīng)對突發(fā)事件并在短時間內(nèi)控制險情，則現(xiàn)場應(yīng)急救援組織只需被管理者啟動，達到損失最低的效果即可。當(dāng)工程施工應(yīng)急能力較弱，管理者應(yīng)在第一時間內(nèi)將險情上報，請求救助，降低損失。應(yīng)急管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是應(yīng)急響應(yīng)決策行為，合理有效的應(yīng)急決策行為能使突發(fā)事件造成的人員傷亡與財產(chǎn)損失最大程度地降低。

2.2 工程施工應(yīng)急能力響應(yīng)決策的SD模型情景假設(shè)與邊界確定

本文的研究對象是工程施工應(yīng)急能力。分析重大危險源監(jiān)測預(yù)警能力、應(yīng)急資源準(zhǔn)備能力、應(yīng)急響應(yīng)信息傳遞能力、協(xié)同應(yīng)急響應(yīng)能力、現(xiàn)場指揮能力、應(yīng)急培訓(xùn)實際運用能力、協(xié)同應(yīng)急平臺運行能力7個子系統(tǒng)對工程施工應(yīng)急響應(yīng)決策行為的影響，在咨詢應(yīng)急管理者意見和走訪調(diào)查一線員工的基礎(chǔ)上，提出了下面3個情景假設(shè)。

a)假設(shè)一。以工程應(yīng)急管理事件為起點，考慮重大危險源監(jiān)測預(yù)警能力、應(yīng)急資源準(zhǔn)備能力、應(yīng)急響應(yīng)信息傳遞能力、協(xié)同應(yīng)急響應(yīng)能力、現(xiàn)場指揮能力、應(yīng)急培訓(xùn)實際運用能力、協(xié)同應(yīng)急平臺運行能力7個子系統(tǒng)間相互作用，會影響工程施工應(yīng)急響應(yīng)決策行為，作為外生變量的其他影響因素不被考慮。

b)假設(shè)二。本文的研究以應(yīng)急管理人員的角度為準(zhǔn)，所以其他由于不可控外界因素致使系統(tǒng)崩潰的情況不予以考慮。

c)假設(shè)三。應(yīng)急管理在一定程度上具有降低突發(fā)事件造成損失的作用，但并不能將其帶來的不良后果完全消除掉。

2.3 模型構(gòu)建

基于結(jié)構(gòu)方程模型對影響路徑進行假設(shè)，建立施工應(yīng)急能力響應(yīng)決策的SD模型。圖5中YJ代表應(yīng)急決策合理性，SY代表施工應(yīng)急能力。為了實現(xiàn)施工應(yīng)急能力對應(yīng)急管理者決策行為影響的模擬，利用模型中速率變量、狀態(tài)變量與輔助變量的實際含義，根據(jù)圖5，對模型中全部變量根據(jù)結(jié)構(gòu)方程模型中路徑系數(shù)進行無量綱化處理，同時將模型中各個因素的聯(lián)系抽象為數(shù)學(xué)公式，部分主要變量SD方程見表5。

圖5 施工應(yīng)急能力響應(yīng)決策的存量流量

表5 施工應(yīng)急能力響應(yīng)決策部分主要變量SD方程

3 案例分析

某地鐵工程2號線一期工程A工程局標(biāo)段右線施工過程中工地突發(fā)透水狀況，導(dǎo)致施工隧道管片變形并部分破損，從而引發(fā)地面某一路段出現(xiàn)20多米路段坍塌。

3.1 模型參數(shù)確定

針對A工程局應(yīng)急管理組織中的應(yīng)急專家組、技術(shù)專家組、緊急疏散組、現(xiàn)場搶險組、后勤保障組和醫(yī)療救護組，現(xiàn)每個小組各隨機抽取1位專家進行專家打分，為了對數(shù)據(jù)進行無量綱化處理，方便計算，本文將打分區(qū)間值限定為0～10(其中0代表A工程局不具備該施工應(yīng)急能力，10代表A工程局的施工應(yīng)急能力很強，足以應(yīng)對常見的施工事故)。并采用三點估計法(即最小值a，最可能值m，最大值b)計算施工應(yīng)急能力初始值[xi=(a+4×m+b)÷6](表6)。

表6 施工應(yīng)急能力主要影響因素原始數(shù)據(jù)及初值

將初值代入模型，將模型仿真值與實際值(實際值由專家根據(jù)施工項目實際應(yīng)急能力資料整合得到)進行差距比較，模型系數(shù)經(jīng)過多次修正后，得到表5中模型修正系數(shù)最終值為e=0.18、f=0.15、g=0.12、h=0.11、i=0.13、j=0.17、k=0.14。

3.2 仿真預(yù)測結(jié)果分析

本研究運用vensim軟件作為模擬工具，對A工程局施工應(yīng)急能力響應(yīng)決策進行模擬。根據(jù)事故相關(guān)資料顯示整個施工事故從發(fā)生到搜救到所有遇害人持續(xù)時間為41 h，對事故完成善后處理持續(xù)時間為8 d，對事故相關(guān)責(zé)任人完成責(zé)任處罰持續(xù)時間為5個多月。本文主要研究A工程局自身施工應(yīng)急能力對應(yīng)急響應(yīng)決策行為的影響，因此以41 h作為研究時間范圍。運用vensim模擬施工應(yīng)急能力與響應(yīng)決策之間的關(guān)系(圖6)。圖中縱坐標(biāo)表示施工應(yīng)急能力強弱程度，橫坐標(biāo)表示時間。

圖6 工程施工應(yīng)急能力仿真模擬趨勢

由圖6分析可知，事故發(fā)生后第一時間得到上報，A工程局及時組織應(yīng)急救援人員前往事故現(xiàn)場，使得施工應(yīng)急能力上升較快，2～3 h救援小組人員陸續(xù)趕往現(xiàn)場并積極投入救援，使得施工應(yīng)急能力達到最大值，3～16 h救援持續(xù)進行中，期間由于人員疲憊等因素影響導(dǎo)致施工應(yīng)急能力呈緩慢降低趨勢。16 h后由于事故帶來損失較大，得到上級部門與相關(guān)組織機構(gòu)重視，而成立相關(guān)調(diào)查組參與調(diào)查救援，事故應(yīng)急能力16～17 h得到急速提升，17～20 h調(diào)查人員漸漸熟悉事故現(xiàn)場使得施工應(yīng)急能力值達到最大值，20～40 h施工應(yīng)急能力一直處于較強狀態(tài)。但實際事故發(fā)生后所需應(yīng)急能力值一直處于6.16～8.6 h之間，且在該應(yīng)急能力狀態(tài)下施工應(yīng)急能在32 h內(nèi)搜救到所有遇害人，并將損失降低到最低。

現(xiàn)場實際施工應(yīng)急能力未能達到實際事故發(fā)生后所需應(yīng)急能力值，根據(jù)工程施工應(yīng)急能力仿真模擬趨勢圖可知應(yīng)急管理者應(yīng)在得到相關(guān)消息后將險情在2 h內(nèi)上報并啟動聯(lián)合其他項目部協(xié)同應(yīng)急預(yù)案，將施工應(yīng)急能力提高到現(xiàn)場應(yīng)急能力極值，能在最大程度上達到人員傷亡與經(jīng)濟損失減少的效果。實際中事故發(fā)生后由于A工程局高估施工現(xiàn)場應(yīng)急響應(yīng)能力，做出錯誤決策行為，事故信息送報不及時，未能及時聯(lián)合其他項目部協(xié)同應(yīng)急，導(dǎo)致事故嚴(yán)重性被擴大而造成6人死亡，8人受傷。因此，本模型有利于應(yīng)急管理者根據(jù)常見事故等級有針對性通過培訓(xùn)、演練等方式提升自身施工應(yīng)急能力，同時有助于管理者從本項目工程施工應(yīng)急能力角度出發(fā)對突發(fā)事故作出正確合理的決策，既不因為高估自身能力作出錯誤決策造成更嚴(yán)重的損失，也避免低估自己能力盲目啟動聯(lián)合應(yīng)急預(yù)案浪費資源的現(xiàn)象。

4 結(jié)論

a)確定施工應(yīng)急能力主要影響因素，并通過對專業(yè)人員進行問卷調(diào)查，將問卷中的調(diào)查數(shù)據(jù)通過AMOS軟件進行分析處理，然后建立施工應(yīng)急能力結(jié)構(gòu)方程模型，應(yīng)用路徑分析，最后得到變量之間的路徑系數(shù)。

b)將結(jié)構(gòu)方程模型中路徑系數(shù)作為系統(tǒng)動力學(xué)方程的系數(shù)，并確定施工應(yīng)急能力因素間復(fù)雜函數(shù)關(guān)系，構(gòu)建施工應(yīng)急能力響應(yīng)決策SD-SEM模型，動態(tài)模擬演化施工應(yīng)急能力對施工應(yīng)急決策合理性的影響程度。模擬結(jié)果表明A工程局應(yīng)在第一時間啟動聯(lián)合預(yù)案，將事故損失降到最低，與實際相符。

c)影響應(yīng)急管理者應(yīng)急響應(yīng)決策行為的因素較多，筆者研究的角度是施工應(yīng)急能力，僅僅是其中一小方面，具有一定局限性，而其他角度有待進一步深入研究。