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城镇燃气企业紧急抢修能力评估模型及其应用

张群 胡盛栋
  
文理媒体号
2025年11期
1.北京大方安科技术咨询有限公司 北京 100176;2.中钢武汉安全环保研究院股份有限公司 湖北 武汉 430081

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摘 要 本文针对城镇燃气企业紧急抢修能力评估问题,构建了包含风险预防、应急准备、应急响应和应急恢复四个核心维度的综合评价指标体系。通过整合层次分析法(AHP)与熵权法的优势,创新性地建立了主客观综合赋权模型,并运用模糊数学理论构建多级模糊综合评价模型。以某中型城镇燃气企业为实证对象,评估结果显示其应急响应能力处于"及格"等级(综合得分68.1955),而风险预防(76.1025)、应急准备(78.1855)和应急恢复(79.5725)能力均处于"中等"等级,暴露出应急救援队伍不足和应急处置能力薄弱等关键问题。研究表明,该模型可实现定量评估与定性分析的有机结合,其评估结果与企业的实际演练数据吻合度较高,提出的改进方向经专家论证具有显著实践价值,为行业主管部门制定应急能力建设标准提供了科学依据。

关键词 城镇燃气;紧急抢修能力;组合赋权;层次分析法;熵权法

中图分类号:TE8 文献标识码:A 文章编号:

Abstract This paper addresses the issue of assessing the emergency repair capabilities of urban gas enterprises by constructing a comprehensive evaluation index system comprising four core dimensions: risk prevention,emergency preparedness, emergency response, and emergency recovery. By integrating the advantages of the Analytic Hierarchy Process (AHP) and the entropy weight method, an innovative subjective and objective comprehensive weighting model is established. Additionally, a multi-level fuzzy comprehensive evaluation model is constructed using fuzzy mathematics theory. Taking a medium-sized urban gas enterprise as an empirical case, the evaluation results indicate that its emergency response capability falls into the" passing"grade (with a composite score of 68.1955), while its risk prevention (76.1025), emergency preparedness (78.1855), and emergency recovery(79.5725) capabilities are all at the" medium" level. These results highlight key issues such as inadequate emergency rescue teams and weak emergency handling capabilities. The research demonstrates that this model can achieve an organic integration of quantitative assessment and qualitative analysis, with the evaluation results aligning well with the actual drill data of the enterprise. The proposed improvement directions, after expert verification, possess significant practical value and provide a scientific basis for industry authorities to formulate standards for emergency capability building.

Key words urban gas; emergency repair capability; combined weighting; analytic hierarchy process (AHP);entropy weight method

0引言

近年来,我国城镇燃气行业事故频发,造成严重的人员伤亡和财产损失,同时带来恶劣的社会影响[1-2]。为应对各类突发风险,降低事故造成的损失,提高城镇燃气企业紧急抢修能力就显得尤为重要[3],全国各地都在推进城镇燃气企业的紧急抢修能力建设,例如武汉市发布了有关城镇燃气应急救援队伍建设的指导规范,建立了城镇燃气应急救援队伍的建设标准[4]。

传统上,城镇燃气企业紧急抢修能力多通过对照法规、类比学习的方法来提升,但是城镇燃气企业紧急抢修能力涉及人员、组织、设备、调度等多方面,不同的城镇燃气企业存在不同的运营管理模式,通过传统的方法难以获得良好的效果[5]。而模糊数学、层次分析法等理论,具有所需原始数据少、运算方便、易于挖掘数据规律等特点,非常适用于应急能力评估这一类多层级、多指标、多属性的综合问题分析[6-8]。

为定量评估城镇燃气企业紧急抢修能力,本文从城镇燃气企业运行风险的角度出发,构建了包含风险预防能力、应急准备能力、应急响应能力、应急恢复能力四个方面的应急能力评估指标体系[8-10],并借助层次分析法和熵权法相结合的主客观组合赋权方法,结合模糊数学理论,构建了城镇燃气企业紧急抢修能力评估模型,以期获得企业应急能力的量化得分,并从中找出优化应急能力的薄弱环节。

1应急能力评估指标体系的构建

1.1应急能力评估指标体系

城镇燃气企业应急工作涉及范围较广,因此应急能力的评估应客观反映企业生产运营过程特点、风险特点、应急救援职责等[12-14]。本文参照《发电企业应急能力建设评估规范》 (DL/T 1919-2018)的评估要素,建立城镇燃气企业紧急抢修能力评估指标体系,设置了风险预防能力、应急准备能力、应急响应能力、应急恢复能力4个一级指标,一级指标下细分20个二级指标,如表1所示。

1.2指标权重确定

指标权重的确定是进行指标计算的基础。本文采用层次分析法(主观赋权法)和熵权法(客观赋权法)组合确定指标权重,以减少人为因素造成的赋权偏差,同时兼顾客观赋权法对数据样本数量的苛刻要求。

1)层次分析法确定权重

采用九分位标度法确定各指标值之间的相对重要关系,构建指标矩阵M。通过一致性检验后,计算各指标的权重。

构建指标矩阵M后,需对矩阵M进行一致性检验,若矩阵M的一致性比例CR<0.1时,可认为矩阵 M 满足一致性要求。反之,若矩阵M的一致性比例 CR≥0.1时,则认为矩阵M 不满足一致性要求,应当重新构建。

矩阵 M 的一致性比例 CR 计算如下:

式中,CI为一致性指标,λ为矩阵M的最大特征值,n为矩阵M的阶数,RI为平均一致性指标,取值见表3。

2)熵权法确定权重

对于含有x个评价指标、y个评价对象的评价模型,评价矩阵将矩阵D'按照式

3)组合权重

按照帕累托原则[15]将层次分析法权重和熵权法权重采用线性加权,得到组合权重为:

式中,W层为层次分析法权重,W熵为熵权法权重,α为两个权重的评判因子,一般取值为0.5。

2应急能力模糊综合评估模型

模糊综合评估模型是以模糊数学为理论基础[16],适用于分析多层次、多因素的复杂模型。本文通过构建评估因素集、评语集、模糊关系矩阵等步骤,最终计算出综合评定向量和量化评估值。

1)构建由指标构成的评估因素集U={Ui}。

2)建立评语集V。本次评语集中共分为5个等级,即V={优秀,良好,中等,及格,差},为了直观反应结果,将评语集量化,得到评语集的量化分值结果如表4所示。

为便于计算,取评语集量化分值的中间值构成评语集 V=[95, 85, 75, 65, 30]。

3)确定模糊关系矩阵。根据专家打分结果归于某一等级的专家数量占比确定隶属度 rij,可得模糊关系矩阵:

(4)确定综合评定向量。根据组合权重向量 W 进行模糊计算,经归一化后得到综合评定向量:

式中,k为评语等级数,本次计算中,k=5。

(5)计算最终量化评估值。将综合评定向量R 与评语集向量 V 相乘得到最终的量化评估值:

(6)将量化评估值S与评语等级的分值区间进行对比,得到最终的评估等级。

3评估模型的应用

以某城镇燃气企业为例,该企业现有高中压天然气管道约800km,用户约9万户,近年来由于管道老化、第三方施工破坏等原因多次造成管损事故,给企业的应急能力带来极大挑战。

运用本文建立的应急能力模糊综合评估模型,对该企业的应急能力进行评估,邀请4名城镇燃气行业专家、3名城镇燃气企业安全管理人员、3名应急救援专家组成评估打分组,分别对一级指标和二级指标进行打分评判,并采用层次分析法确定各自权重,表5为某位专家采用层次分析法中的九位标度法对一级指标重要性程度打分。

即可得到指标矩阵M:

上述指标矩阵 M 的最大特征值λ=4.2,CI=0.067, CR=0.074<0.1, 满足一致性要求。此时λ=4.2 时对应的特征向量归一化后为{0.4665,0.1268, 0.3459, 0.0608}, 即为某位专家对一级指标的权重计算结果。4个一级指标的最终权重由10位专家打分计算结果的平均值。同理可计算各一级指标下属二级指标的层次分析法分权重,以及二级指标相应于目标层的层次分析法总权重,如表6所示。

评估打分组依据本文建立的应急能力模糊综合评估模型,对武汉某城镇燃气企业紧急抢修能力进行了打分,统计10位专家打分结果,得到专家打分隶属度见表7所示。

根据表7专家打分隶属度统计结果按照式(2) 、 (3) 、 (4) 确定熵权法权重, 再按照式 (5)确定组合权重,如表8所示。

同理由表7可得模糊关系矩阵R',由表8可得组合权重向量W,按照式(7)计算可得确定综合评定向量R={0.0165,0.2491,0.4078,0.2918,0.0271},由式(8)计算得到最终量化评估值S=73.1060, 经与表4比对, 属于“中等”评级。

由二级指标相对于一级指标的层次分析法指标权重,分别计算一级指标的最终量化评估值分别为76.1025, 78.1855, 68.1955, 79.5725, 其中应急响应能力评分最低,为“及格”评级,而风险预防能力、应急准备能力、应急恢复能力为“中等”评级,说明该燃气企业应急能力的薄弱环节为应急响应能力方面。

而一级指标应急响应能力U₃对应的二级指标中,应急保障能力 U₃₆、应急信息管理能力 U₃₇、应急联动能力 U₃₈、应急装备物资储备 U₃₃、现场应急处置能力 U₃₄得分较低,这与企业紧急抢修应急演练评估结果相吻合,说明企业应从应急保障能力、应急信息管理能力、应急联动能力、应急装备物资储备、现场应急处置能力5个方面加强紧急抢修能力的建设。

4结论

1)本文结合城镇燃气企业的特点,建立了包含风险预防能力、应急准备能力、应急响应能力、应急恢复能力等方面的城镇燃气企业紧急抢修能力评估指标体系,包含4个一级指标,20个二级指标,较为全面地反映了城镇燃气企业紧急抢修能力特点。

2)结合层次分析法的主观性、熵权法的客观性,采用组合赋权的方法确定指标权重,运用模糊数学理论,构建了城镇燃气企业紧急抢修能力评估模型,以某城镇燃气企业为例进行实例验证,计算结果显示应急保障能力 U₃₆、应急信息管理能力 U₃₇、应急联动能力 U₃₈、应急装备物资储备 U₃₃、现场应急处置能力U₃₄得分较低,与企业紧急抢修应急演练评估结果相吻合,说明该模型计算结果较为客观。

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