田延飛　黃立文　曹　瑞

(武漢理工大學(xué)航運(yùn)學(xué)院 內(nèi)河航運(yùn)技術(shù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(kù)選址*

田延飛黃立文曹瑞

(武漢理工大學(xué)航運(yùn)學(xué)院 內(nèi)河航運(yùn)技術(shù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(shí)現(xiàn)以港區(qū)船舶溢油事故風(fēng)險(xiǎn)為主要決策依據(jù)時(shí)的溢油應(yīng)急設(shè)備庫(kù)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(xiǎn)為準(zhǔn)則的港區(qū)船舶溢油事故應(yīng)急設(shè)備庫(kù)選址模型.考慮對(duì)風(fēng)險(xiǎn)定性認(rèn)識(shí)的差異、表征風(fēng)險(xiǎn)各指標(biāo)的值的差異以及各指標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分級(jí)差異等，對(duì)模型中因素重要性比較標(biāo)度進(jìn)行了拓展.對(duì)舟山港6個(gè)港區(qū)的船舶溢油應(yīng)急設(shè)備庫(kù)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(xiǎn)準(zhǔn)則下溢油應(yīng)急設(shè)備庫(kù)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(kù)選址模型是可行的，能夠?yàn)楦蹍^(qū)船舶溢油風(fēng)險(xiǎn)排序以及應(yīng)急設(shè)備庫(kù)選址等提供依據(jù).

關(guān)鍵詞：船舶溢油風(fēng)險(xiǎn)；應(yīng)急設(shè)備庫(kù)；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?yàn)橹悄芎胶！⒔煌ㄏ到y(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與安全保障

0引言

應(yīng)急資源選址和配置布局設(shè)計(jì)屬于應(yīng)急系統(tǒng)管理中的關(guān)鍵問(wèn)題，在研究應(yīng)急資源選址問(wèn)題時(shí)，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(xiǎn)管理的要求出發(fā)，應(yīng)急資源選址時(shí)首要考慮的就是各備選點(diǎn)發(fā)生事故的風(fēng)險(xiǎn)，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)程度選定應(yīng)急設(shè)備庫(kù)的位置或分配各種應(yīng)急資源，以實(shí)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(xiǎn)又分為不同的類別，且各類別的溢油事故風(fēng)險(xiǎn)主要有發(fā)生事故的概率和事故的后果來(lái)衡量，因此，在直接考慮備選點(diǎn)事故的風(fēng)險(xiǎn)作為決策依據(jù)時(shí)，間接的或根本的決策因素是不同類別的溢油事故風(fēng)險(xiǎn)以及該發(fā)生該風(fēng)險(xiǎn)的概率和后果.由此可見(jiàn)，港區(qū)船舶溢油應(yīng)急設(shè)備庫(kù)選址是一個(gè)需要考慮多種因素綜合決策的過(guò)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(wèn)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(kù)選址模型，以量化的權(quán)重來(lái)實(shí)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(kù)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(shí)可能出現(xiàn)的隨意性，文中根據(jù)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)定性認(rèn)識(shí)的差異、表征風(fēng)險(xiǎn)各指標(biāo)的值的差異以及各指標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分級(jí)差異等，對(duì)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(kù)選址開展實(shí)例研究.

1風(fēng)險(xiǎn)準(zhǔn)則下溢油應(yīng)急設(shè)備庫(kù)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(kù)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(shí)首要考慮的就是各備選點(diǎn)發(fā)生事故的風(fēng)險(xiǎn).因此，將船舶溢油事故風(fēng)險(xiǎn)作為港區(qū)溢油應(yīng)急設(shè)備庫(kù)選址的準(zhǔn)則.根據(jù)文獻(xiàn)[4]，船舶溢油事故風(fēng)險(xiǎn)(R)由發(fā)生事故的概率(或頻率，P)和事故后果(C)來(lái)衡量，故將概率與后果作為溢油應(yīng)急設(shè)備庫(kù)選址的時(shí)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(kù)選址、準(zhǔn)則層為港區(qū)船舶溢油事故風(fēng)險(xiǎn)(分為操作性(O)溢油事故風(fēng)險(xiǎn)(RO)和海難性(M)溢油事故風(fēng)險(xiǎn)(RM))、指標(biāo)層(即子準(zhǔn)則層)為表征各種類別風(fēng)險(xiǎn)的概率、后果，方案層為參與船舶溢油應(yīng)急的各個(gè)港區(qū)的4層結(jié)構(gòu)的AHP選址模型，見(jiàn)圖1.

圖1　溢油應(yīng)急設(shè)備庫(kù)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(xiǎn)準(zhǔn)則重要性比較拓展標(biāo)度值

對(duì)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(shí)直接給定.其構(gòu)造方法為：

1) 對(duì)同一個(gè)概率含義的事故，如操作性溢油事故風(fēng)險(xiǎn)中對(duì)該概率等級(jí)表示為模糊語(yǔ)言A，而海難性溢油事故風(fēng)險(xiǎn)中對(duì)該概率等級(jí)表示為模糊語(yǔ)言B，則在概率方面，操作性溢油事故風(fēng)險(xiǎn)與海難性溢油事故風(fēng)險(xiǎn)重要性比較標(biāo)度值rPOM為

對(duì)“每 1 個(gè)工作年內(nèi)發(fā)生1次” 的事故，文獻(xiàn)[4]中對(duì)該概率的操作性溢油事故等級(jí)定為“大”，而對(duì)該概率的海難性溢油事故等級(jí)定為“極大”，即模糊語(yǔ)言A,B分別為“大”、“極大”.取“大”與“極大”2個(gè)模糊語(yǔ)言對(duì)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(xiǎn)與海難性溢油事故風(fēng)險(xiǎn)重要性比較標(biāo)度值：rPOM=1/3.

2) 對(duì)同一后果(溢油量)等級(jí)的事故，如在操作性溢油事故風(fēng)險(xiǎn)中對(duì)該溢油量的事故引起的直接經(jīng)濟(jì)損失對(duì)應(yīng)為D(萬(wàn)元)，而在海難性溢油事故風(fēng)險(xiǎn)中對(duì)該溢油量的事故引起的直接經(jīng)濟(jì)損失為E(萬(wàn)元)，則在后果方面，操作性溢油事故風(fēng)險(xiǎn)與海難性溢油事故風(fēng)險(xiǎn)重要性的比較值標(biāo)度為：rCOM=D/E

對(duì)“船舶溢油量 50 t以下”的事故，文獻(xiàn)[4]中對(duì)該后果的操作性溢油事故的直接經(jīng)濟(jì)損失對(duì)應(yīng)為“不足 500 萬(wàn)元”，而對(duì)該后果的海難性溢油事故的直接經(jīng)濟(jì)損失對(duì)應(yīng)為“不足1 000 萬(wàn)元”，故在后果方面操作性溢油事故風(fēng)險(xiǎn)與海難性溢油事故風(fēng)險(xiǎn)重要性比較標(biāo)度值：rCOM=500/1 000=1/2.

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

2.2風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)評(píng)價(jià)中，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是非常重要的問(wèn)題，但有時(shí)也容易被忽視[7].制定社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)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(huì)風(fēng)險(xiǎn)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(guó)、荷蘭、丹麥等國(guó)家，推薦的不同容忍線的斜率為-1.

文獻(xiàn)[4]中對(duì)操作性船舶溢油風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估，將概率、后果分別劃分為3個(gè)等級(jí)；對(duì)海難性船舶溢油風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估，將概率、后果分別劃分為5或6個(gè)等級(jí).若以曲線形式表示，在3×3，5×5(或6×6)的風(fēng)險(xiǎn)矩陣中，低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)與中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分界、中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)與高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的分界近似于1條斜率為-1的直線.即風(fēng)險(xiǎn)的后果每上升1個(gè)梯度，相應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的概率需上升1個(gè)梯度與之對(duì)應(yīng).因此，本文將操作性船舶溢油風(fēng)險(xiǎn)與海難性船舶溢油風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)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(xiǎn)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(xiǎn)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(xiǎn)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(xiǎn)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(xiǎn)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(xiǎn)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(jì)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(kù)選址為例，對(duì)本文所建模型及計(jì)算步驟進(jìn)行驗(yàn)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(jiàn)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(xiǎn)計(jì)算

根據(jù)調(diào)研時(shí)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(jì)和計(jì)算得到各港區(qū)的溢油事故發(fā)生概率、后果及風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算結(jié)果,見(jiàn)表1.

3.2港區(qū)權(quán)重計(jì)算及結(jié)果分析

將圖1中的被選方案取為6個(gè)，其他部分不變.其中，目標(biāo)層下2大風(fēng)險(xiǎn)準(zhǔn)則重要性比較標(biāo)度、風(fēng)險(xiǎn)準(zhǔn)則下概率、和后果2個(gè)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(jì)算得到不同類型風(fēng)險(xiǎn)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(jì)算，各備選港區(qū)在目標(biāo)層下所占權(quán)重見(jiàn)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(jiàn)，風(fēng)險(xiǎn)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(gè)港區(qū)，從而溢油應(yīng)急的重點(diǎn)應(yīng)為1#，2#港區(qū)，即設(shè)備溢油應(yīng)急設(shè)備庫(kù)選址時(shí)應(yīng)傾向于1#，2#港區(qū).若要求溢油應(yīng)急設(shè)備庫(kù)只能從1～6#港區(qū)中選擇一個(gè)，則該設(shè)備庫(kù)選址應(yīng)在1#港區(qū).

4結(jié)束語(yǔ)

研究表明，本文所構(gòu)建的模型能夠?yàn)楦蹍^(qū)溢油風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、港區(qū)溢油風(fēng)險(xiǎn)排序等提供參考.船舶溢油風(fēng)險(xiǎn)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(gè)因素[9]，即評(píng)估船舶溢油風(fēng)險(xiǎn)需考慮風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性、風(fēng)險(xiǎn)受體脆弱性[10]等.本文以船舶溢油事故風(fēng)險(xiǎn)為準(zhǔn)則，主要考慮事故風(fēng)險(xiǎn)的頻率和溢油量，即風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)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(xiǎn)受體脆弱性，對(duì)多種因素的全面考慮以及對(duì)模型的修改完善將作為后續(xù)的研究.

參 考 文 獻(xiàn)

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中圖法分類號(hào)：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(yùn)輸部科技項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào):2012-329-811-140)、中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金(批準(zhǔn)號(hào)：2014-JL-010)資助