基于可拓物元理論的煤礦企業(yè)應急救援能力評價

王 姣，高康雅，祁銀鴿

(1. 陽泉煤業(yè)(集團)股份有限公司一礦，山西 陽泉 045008；2. 華北科技學院 安全工程學院，北京 東燕郊 065201)

0 引言

近年來，煤礦企業(yè)大小事故頻繁突發(fā)，給企業(yè)和人民的生命財產造成了重大的損害。黨中央、國務院一直高度重視煤礦企業(yè)應急救援工作，特此出臺了各種相關法律法規(guī)，針對于各個企業(yè)的自身實際情況，制定出各自相應的應急救援對策和方案。目前，國內在煤礦企業(yè)應急救援能力評價方法上有眾多的見解，但主要是由應急救援能力體系的建立、應急救援能力的構成機制，應急救援能力的評價和應急救援能力的方案等方面進行拓展分析。石鈺[1]影響因素指標體系概念模型，采用SEM方法并運用AMOS軟件擬合，對模型驗證和實際應用，取得了合理的結果。馮珍[2]從組織管理、制度建設、保障系統(tǒng)、人力資源4個方面建立了煤礦企業(yè)應急救援能力的評估指標體系，并用模糊決策參數法確定指標屬性值。楊力[3-4]首先把改進的層次分析法、熵權法和模糊綜合評判法相集成，并用到煤礦應急救援能力評價上，保證了評價結果的客觀性和準確性，后又引入網絡層次分析法和模糊綜合評價法建立了煤礦應急救援能力評價模型，利用超級決策軟件和專家打分對各個指標賦值評價。

我國蔡文教授于1988年提出一種新學科—可拓學(Extenics)[5-6]，它研究了事物拓展的可能性和開拓創(chuàng)新的規(guī)律與方法，并解決該事物存在的問題?？赏貙W是哲學、數學和工程學的交叉學科，該方法研究從1976年開始，于1983年發(fā)表第一篇論文。可拓物元理論、可拓邏輯和可拓集合理論是可拓學的三大理論支柱，物元是可拓學的邏輯細胞，可拓物元評價模型基于上述三大理論支柱，并由經典域、節(jié)域和待評物元組合建立?，F如今，可拓物元方法已形成初步的理論框架，并建立了在人工智能、計算機、管理、控制、檢測等領域的應用方法。可拓物元理論也越來越多地應用在各工程領域里，并得到了眾多科學合理的結論[7-10]。本文引入可拓物元理論，建立評價指標體系和可拓評價模型，運用初等關聯函數確定評價指標可拓權重系數，降低了主觀影響，更加客觀地評價煤礦企業(yè)應急救援能力，本文研究分析各物元、事元和關系元的基本性質，解決可拓集合論的推理形式和邏輯關系，把煤礦應急救援能力評價的研究轉化為定性和定量后的基元之間關系。

1 煤礦應急救援能力評價指標體系

1.1 建立煤礦應急救援能力評價指標體系

煤礦企業(yè)應急救援能力是一項復雜的動態(tài)工程，其影響因素眾多，但主要可歸納為人、物、環(huán)境、管理四個方面因素。本著科學性、系統(tǒng)性、實用性和可量化等原則，并圍繞人、物、環(huán)、管四個方面，本文從危險監(jiān)測與預警能力、應急準備與保障能力、應急響應與救援能力及災后處理與恢復能力四個方面展開構建了煤礦應急救援能力評價指標體系。

1.2 評價指標權重

為準確反映出各個指標對體系的影響程度，本文結合層次分析法(AHP)確定了各級指標權重。將四個一級指標兩兩比較判斷，構建判斷矩陣，并邀請相關專家對指標兩兩比較打分，計算出可得一級指標因素的相對權重，經方根法計算判斷矩陣最大特征值λmax為4.0105，一致性指標CR為0.0038小于0.1滿足檢驗結果，同樣計算可得二級、三級指權重，鑒于篇幅有限，具體計算過程不在文中詳細寫出,具體見表1。

2 可拓評價模型

2.1 可拓經典域與節(jié)域

可拓物元是以事物、特征及事物關于特征的量值組成的有序三元組，記為R。設煤礦應急救援能力評價為N，該事物N表示的特征為C及其特征的量值V，得到該經典域物元模型：

Roj=[Noj,C,Voj]

(1)

式中，Noj是煤礦應急救援能力評價工作中的第j的評價等級；其表示的特征ci為決定Noj的因素，特征的量值V0j的量值范圍也是煤礦應急救援能力的經典域為，得到節(jié)域的物元模型：

Rp=[Np,C,Vp]

(2)

式中，Rp為該煤礦應急救援能力評價節(jié)域物元，其量值Vpn是關于特征ci的擴大的量值范圍也是節(jié)域為。

得到煤礦應急救援能力的可拓物元評價模型：

(3)

表1 煤礦企業(yè)應急救援能力評價指標體系及指標權重值

式中，Nt為第t個待評物元的樣本，Vt為煤礦應急救援能力的待評物元樣本的實際量值。

2.2 可拓物元的關聯度

可拓學里建立了初等關聯函數，它描述了待評物元具有某種性質的程度，即物元的關聯度大小。本文由計算可得數據反應了煤礦應急救援能力的待評物元樣本性質程度的變化。由距的定義可得，當待評物元為點時，反應了該點和區(qū)間的距離程度的大小，

(4)

(5)

式中，kt(vt)為煤礦應急救援能力的待評物元Nt第i個因素關于等級j的關聯度。

2.3 可拓物元等級關聯度

煤礦應急救援能力待評物元對象Nt關于評價等級j的關聯度為：

kj(Nt)=∑ωikj(vt)

(6)

式中，ωi為各評價指標的權重系數；若kjo(Nm)為max{Kj(Nt),j=1,2,…,s}，則可判定待評樣本Nm評價等級為j0類，kj0(Nm)數值的大小可判定為待評樣本的評價等級j0的程度。

2.4 可拓等級變量特征值

j＊指等級變量特征值，它代表評價該樣本的等級向其他評價等級靠攏的程度，j＊代表評價等級的最大值，如下式：

(7)

其中：

(8)

3 實例分析

3.1 指標等級劃分

以山西省某實際煤礦企業(yè)為例，對其應急救援能力進行評價分析。將該煤礦企業(yè)應急救援能力分為五個等級，即U ={U1，U2，U3，U4，U5}={優(yōu)秀，良好，一般，較差，很差};即優(yōu)秀、良好、一般、較差、很差，分別對應的安全等級數值為(80,100]，(60,80]，(40,60]，(20,40]，(0,20]。一級評估指標集合為B={ B1，B2，B3，B4}={危險監(jiān)測與預警能力，應急準備與保障能力，應急響應與救援能力，災后處理與恢復能力};二級評估指標集合為C={ C1，C2，C3，C4，C5，C6，C7，C8，C9，C10}={危險監(jiān)測能力，應急預警能力，應急管理能力，人員教育能力，應急保障能力，救援執(zhí)行能力，應急指揮能力，生產恢復能力，事后總結能力}。

3.2 確定評價指標綜合關聯度

查閱有關文獻和邀請專家打分計算得到三級評價指標分別為：{72，58，64，62，68，70，75，52，55，68，72，84，62，75，70，64，84，58，64，68，72，58，64，72，90，68，70}。代入公式(4)、(5)、(6)得一、二級評價指標綜合關聯度，見表2。

表2 一、二級評價指標綜合關聯度

3.3 確定評價結果

代入公式(6)從而可得煤礦企業(yè)應急救援能力綜合關聯度,根據公式(7)和(8)，計算可得煤礦應急救援能力評價體系等級變量特征值，見表3。由表可得到該煤礦應急救援能力等級處于Ⅰ級，即優(yōu)秀等級，與實際結果相符。

表3 煤礦企業(yè)應急救援能力綜合關聯度及可拓評價結果

4 結論

(1) 基于現有煤礦企業(yè)應急管理和應急救援能力的特點，構建了煤礦企業(yè)應急救援能力三級評價指標體系，采用AHP分析法確定了各級指標的權重，并應用到實際煤礦企業(yè)評價。

(2) 將可拓物元理論引入評價中，由關聯函數計算得到了煤礦企業(yè)應急救援能力關聯度都趨近于良好等級，并求得煤礦企業(yè)應急救援能力等級變量特征值j*為1.990，為優(yōu)秀等級，并偏向Ⅱ級，表明該煤礦企業(yè)應急救援能力水平較高。

(3) 通過應用證明了可拓物元理論在煤礦企業(yè)應急救援能力評價中合理可行，為研究分析煤礦企業(yè)應急救援評價工作提供了一個新的思路。