第8卷第3期 2012年3月 中国安全生产科学技术 Journal of Safety Science and Technology Vo1.8 No.3 Mar.2012 文章编号:1673—193X(2012)-03-0170—04 煤矿企业脆弱性评估的AHP RS组合权重法 王汉斌,高 翔 (太原理工大学经济管理学院,太原030024) 摘要:在阐述脆弱性的研究现状、基本概念和评价模型的基础上,构建了脆弱性评价模型,并针 对具体的煤矿企业应急管理体系进行脆弱性评估,列出脆弱性评估的具体指标体系。在综合考虑 主、客观因素的影响条件下,运用AHP-RS组合权重法和均等权重法分别确定一级指标和二级指 标的权重,得出脆弱性指数。进而分析了该矿区的脆弱性程度及具体指标在系统脆弱性中所占比 重大小,为煤矿企业应急管理脆弱性评估提供了一种新的定量评估方法,有利于全面掌握煤矿企 业突发事件应急管理能力。 关键词:脆弱性;应急管理;组合权重法;脆弱性指数 中图分类号:X936 文献标识码:A Vulnerability assessment of coal mine enterprise with the method of ascertaining weight based on analytic hierarchy process and rough set WANG Han・bing,GAO Xiang (School of Economics and Management,Taiyuan University of Technology,Taiyuan 030024,China) Abstract:Based on the description of the research,basic concepts and evaluation models of vulnerability,and as— sessment model of vulnerability was established,vulnerbiality assessment on the speciifc emergency management system of coal mine and specific indicators of the vulnerability assessment were listed.The weight of the first level indicators and the weight of the second indicators were determined by the use of the combination of weight method and the equal of weight method in the comprehensive consideration of subjective and objective factors,and then the vulnerability index was obtained.At last the vulnerability of mining and the size of speciifc indicators in the system vulnerability were analyzed.It can provide a new quantitative assessment method for the emergency capability as— sessment of coal mine enterprises and conducive to do a comprehensive grasp of emergency management. Key words:vulnerability;emergency management;combination of weight method;vulnerability index 0 引言 近年来,我国在煤炭企业应急管理方面的研究 已经取得了瞩目的成绩,尤其是在突发事件应急能 力评价的内涵、体系建设和方法模型上也做了大量 研究。如岳宁芳 构建了煤矿重大灾害事故应急 能力评估指标体系,通过7个一级指标来评估全矿 收稿日期:2011—08—08 应急能力状况。史波 基于改进的层次分析法确 定了煤矿企业应急能力评价指标的权重,基于灰色 系统理论建立了煤矿企业应急能力评价模型。苏飞 等 在对经济系统脆弱性概念进行界定的基础上, 从煤矿城市经济系统对区域可采煤炭资源储量的暴 露一敏感性和应对能力两个方面构建了脆弱性评估 模型。这些理论对我国煤炭企业的应急能力评价具 有一定的指导意义,但仍然暴露出一些不足。首先 表现在对于应急能力的评估研究还停留在定性分析 上。其次是评估指标权重的确定没有综合考虑主客 观因素的影响。从煤矿企业应急管理的识别、衡量 作者简介:王汉斌,教授,博士。 第3期 中国安全生产科学技术 ・171・ 及评估方法出发,这里将脆弱性定义为来自自然界 和人类自身的威胁和破坏而导致区域在自然环境和 数量。对第二指标赋值得到向量,,然后采用指标 数值,与具体指标的权重行向量 相加乘得到区域 脆弱性指数,即得区域脆弱性指数,见公式(3): 社会环境中表现出不利于其可持续发展的可能 性_4 J。对于脆弱性的分类,McEntire_5 曾经提出了 个“脆弱性”发生关系图,国内学者刘铁民_6 把脆 一RVI=∑ (3) 弱性按其来源属性分为自然、技术、社会和管理 其中, ,是指标的赋值。然后计算各个指标在 4类。 脆弱性评估是应急管理的一个新概念,由于应 急准备包含各级政府的努力,通过政府、私人部门和 非政府组织间的协调行动,以识别危险、确定脆弱性 和识别所需要的资源,所以脆弱性评估就是从科学 理论上回答“如何评判应急准备是否充分” J。煤 矿区域脆弱性是个复杂的度量对象,很难对其给出 一个唯一的、确定的评价,所以可以先从多个不同维 度着手来衡量脆弱性。这样,可以发现矿区脆弱性 的本质特征,并可以通过对单一分类标准下的脆弱 性状况评价进行综合的评价。在权重确定上选取 AHP—RS组合权重法可以克服主客观因素的影响, 对具体煤矿企业进行脆弱性综合研究具有重要的理 论与现实意义。 1 脆弱性评价模型 脆弱性评估大致有以下几种方法:模糊物元评 价法、综合指数法、图层叠置法、脆弱性函数模型评 价法、危险度分析法等_8引。以山西省某矿区脆弱 性评估为例,根据综合指数法,采用表现煤炭系统各 方面的脆弱性本质和应急管理能力的煤炭应急体系 脆弱性评估的指标体系。应用基于层次分析法和粗 糙集的组合权重确定各评价指标的权值,计算出由 层次分析法确定的各指标的客观权重为 和由粗 糙集理论确定各指标的客观权重为∞。,根据公式 (1)可得出指标组合权重 : i= tO +(1一 )tO。 ,i=1,2…..n(1) 其中, 作为经验因子,当决策者倾向于客观 数据时, ∈[0,0.5];当决策者倾向于专家的主观 经验时, i E[0.5,1]。 根据所得第一层次指标权重利用均等权重法确 定第二指标权重∞ 见公式(2): tOo ̄: 一(2)Lz, Ri 其中, 是第一层次指标中所包含具体指标的 脆弱性指数中贡献率大小P,见公式(4): P = ( =1,2,L,n) (4) ∑∞ i=1 据此,可得具体指标在煤矿企业应急体系脆弱 性评估中的贡献程度大小。 2脆弱性评估实例分析 2.1 指标体系的构建 确定指标体系必须考虑评价要素的完备性和评 价要素的独立性,否则评判误差经过层级指标体系 的传递会使信息失真。由于区域脆弱性的组成因素 很多,这里主要将着眼点放在关键因素上,通过因子 分析,将区域脆弱性的主要因素分为以下几个方面: 人的脆弱性(C,)、物的脆弱性(C )、环境脆弱性 (C3)、管理脆弱性(C4) to 3。然后将四大因子分 别展开,考虑各自下属的所有次级指标,可得矿区脆 弱性评价一级指标体系和二级指标体系,见表1。 表1评价指标体系 身体状况 。 单元布局结构 人心理状况及安全意识 l2环 的 境地理位置 : 脆性别年龄 ,脆 弱 弱 性操作技能 l4性 区域气候 , 人员密度 1s 应急通信设备 。 紧急疏散措施 一 事故检测和报警系统 警戒和治安 z 物消防设施 ,管应急分工及指挥 , 的 理 脆个人防护装备 脆应急对策及法规 弱 弱 性应急物资 性应急救援演习及培训 危险源破坏力 预案管理以 医疗、卫生及救护设备 , 事故应急救援咨询 , ・l72・ 中国安全生产科学技术 第8卷 2.2指标权重的确定 为了克服主观赋权法和客观赋权法所带来的弊 端,根据基于AHP—RS的组合权重法得出第一层次 各指标权重值,然后对于第二层次指标权重的确定 采用均等权重法的方法¨ 综合考虑了主、客观因素 的影响,提高了决策的准确度,更具实用价值。 2.2.1 AHP法确定主观权重 根据层次分析法具体计算步骤如下: (1)对评价指标进行两两比较,得到判断矩 阵P; (2)计算判断矩阵P每一行元素的乘积U = nM (i=1,2,…,凡); (5) (3)求出U 的n次方根 =W ; (6) (4)对向量 进行归一化处理得 =÷。 ∑ i (7) 则 =( ,∞ ,…, ) 为所求的特征向量, 即为各指标的主观权重。已知c。,C ,C ,C 四个评 价指标,可计算出∞ =(0.238,0.376,0.125, 0.261)。当n=4时,平均随机一致性指标尺,取 0.90,因为 最大特征值A~=耋 (8) P的一般一致性指标CI: (9) 计算可得A~=4.248,从而算出CR= = 0.092<0.10,符合一致性检验。 2.2.2 Rough Set确定客观权重 以c,,C ,C ,C 作为条件属性c,决策属性D ={d},属性值域V={0,0.5,l},其中各属性值分 别对应矿区系统指标的稳健、一般和较差三种状态。 通过调研及查阅相关资料,获取山西省12个煤矿的 相关数据论域U=[A。,A:……A ]的相关数据, 应用Rosetta软件选择equal frequency binning将决 策属性值离散化为{0,0.5,1},得到决策表。根据 决策表,对数据论域 分别按条件属性C和决策属 性D进行分类,可算出决策属性D相对条件属性的 依赖度及各条件属性的重要度,再对属性重要度进 行归一化处理得到各指标的客观权重为∞。= (0.281,0.347,0.142,0.230)。 2.2.3组合权值的确定 由层次分析法确定的各指标的客观权重为 =(0.238,0.376,0.125,0.261),由粗糙集理论确定 各指标的客观权重为∞ =(0.281,0.347,0.142, 0.230)。分别将 、 。代人公式(1o): = +(1— ) ,i=1,2,3,4 (10) 这里 取(0.4,0.5,0.5,0.6),求得组合权重 ∞=(0.264,0.361,0.134,0.249)。据此,可以得 出影响该矿区脆弱性的最主要因素是物的脆弱性, 其次是人的脆弱性和管理脆弱性,最后是环境的脆 弱性。对于第二层次指标采用均等权重法,由公式 (2)得到表2所列的第二层次指标权重值。 表2脆弱性评估的指标权重 应急通信设备0.0516 紧急疏散措施 0.0355 事故检测和报警系统0.0516 警戒和治安 0.0355 物消防设施0.0516管应急分工及指挥 0.0355 的 理 脆个人防护装备0.0516脆应急对策及法规 0.0355 弱 弱 性应急物资0.0516性应急救援演习及培训 0.0355 危险源破坏力0.0516 预案管理 0.0355 医疗、卫生及救护设备0.05 16 事故应急救援咨询 0.0355 2.3脆弱性评估计算 脆弱性评估每个指标的最后取值范围是[0, 1],即0表征的是系统中该指标是稳健与安全的, 则1与之相反。根据当前国内煤炭应急管理系统现 状和查阅《山西省统计年鉴2olo>>,找到每个第二层 次指标取值的基本上下界,然后采用归一化手段对 脆弱性指标进行基本的归算,得到具体指标的赋值, 其结果为,:[ 。。 。 …… ,]=[0.08,0.19, 0.06,0.05,0.12,0.15,0.2,0.15,0.06,0.18, 0.06,0,0.05,0.1,0.05,0,0.06,0.1,0.1,0.14, 0.07,0.03]。 由此得出煤矿应急体系脆弱性评估的具体指标 第3期 中国安全生产科学技术 ・l73・ 赋值 和对应的权重∞ 利用区域脆弱性指数 (region vulnerability index,RVI)来表征脆弱性程 YUE Ning—fang.Establish assessing index system for the emergency rescue of serious disasters and accidents in the 度,RVI越高说明该矿区的脆弱性越强,即抵御风险 事件的能力越差。根据公式(3)可得区域脆弱性指 coal mining enterprises[J].Coal Technology,2009,28 (2):3.5 [2] 史波.煤矿企业应急管理系统构建与应急能力评价研 数RVI=wI =0.0944。由当前脆弱性评价研究结 究[M].哈尔滨:哈尔滨工程大学,2008 果的相关资料可以得出脆弱性在0.1以下时系统是 稳健的,以上计算结果无疑表明该矿区煤炭应急体 系是相对稳健的,能够有效地抵御各类突发事件。 根据公式(4)计算第二层次指标在所得系统脆 弱性中的比重大小,得到一个比率的向量P。P= [4%,9.5%,3%,2.5%,6%,7.5%,10%,7.5%, 3%,9%,3%,0,2.5%,5%,2.5%,0,3%,5%,5%, 7%,3.5%,1.5%] 向量P的数据表示的是的某一个具体指标在 整个系统脆弱性中所占的比例,因此,该数值越大说 明指标对煤矿企业系统脆弱性的贡献越大 。通 过比较,可以得出对煤矿企业应急体系脆弱性贡献 程度最大的具体指标是事故检测及报警系统,其次 是心理状况及安全意识和应急物资。 3结束语 煤矿矿区作为一个巨大的复杂系统,在其运行 过程中,所有相关状态都是开放的、动态的,因而不 可避免的会受到各种安全问题的干扰和侵袭,因此 需要研究一套适合于矿区应急管理的脆弱性识别、 衡量及评估方法,并提出一些更具适应性的应急管 理策略和技术。本文主要是结合山西省某矿区具体 情况列出脆弱性评估具体指标,并运用组合权重法 和均等权重法分别确定一级指标和二级指标的权 重,综合考虑了主、客观因素的影响,提高了决策的 准确度,更具实用价值;通过对二级指标赋值,得出 脆弱性指数,分析了该矿区的脆弱性程度,并计算出 每一个二级指标在系统脆弱性中所占比重大小,为 相关部门评估煤矿企业应急能力提供了一种新的定 量评估方法,有利于全面掌握煤矿企业突发事件应 急管理能力。但是,由于本文中经验因子和二级指 标赋值的确定仍带有一定的主观色彩,后继工作需 对上述不足进行深入研究。 参考文献 [1] 岳宁芳.煤矿重大灾害事故应急能力评估指标体系的 构建[J].煤炭技术,2009,28(2):3-5 [3] 苏飞,张平宇,李鹤.中国煤矿城市经济系统脆弱性评 价[J].地理研究,2008,27(4):907-915 SU Fei,ZHANG Ping-yu,LI He.Vulnerability assessment of coal mining cities’economic systems in China『J].Ge. ographical Research,2008,27(4):907-915 [4] 陈安,陈宁,倪慧荟等.现代应急管理理论与方法 [M].北京:科学出版社,2009 [5] McEntire,D.A.Sustainability or invulnerable develop- ment:justiifcation for a modiifed disaster reduction con— cept and policy guide[D].Denver,Colorado:University of Denver,2000 [6]刘铁民.事故灾难成因再认识一脆弱性研究[J].中国 安全生产科学技术,2010,6(5):5—10 LIU Tie—min.Recognition of disaster causes—study of the vulnerability『J].Journal of Safety Science and Technolo. yg,2010,6(5):5—10 [7]李湖生,刘铁民.突发事件应急准备体系研究进展及 关键科学问题[J].中国安全生产科学技术,2009,5 (6):5—10 LI Hu—sheng,LIU Tie-rain.The research progresses and key scientific problems on emergency preparedness system [J].Journal of Safety Science and Technology,2009,5 (6):5-10 [8]Arroyo J M,Galiana F D.Eneryg and reserve pricing inse・ curity and network.constrained electircity markets『J]. 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