不确定环境下突发事件动态应急决策研究

不确定环境下突发事件动态应急决策研究作者：吴凤平程铁军来源：《软科学》2014年第03期收稿日期：2013-04-22基金项目：国家自然科学基金项目（41271537）；江苏省普通高校研究生科研创新计划项目（CXLX13_255）作者简介：吴凤平（1964-），男，江苏姜堰人，教授、博士生导师，研究方向为管理科学理论与应用；程铁军（1985-），女，安徽宿州人，博士研究生，研究方向为管理科学理论与应用。

摘要：针对突发事件态势不断演变、多阶段、不确定性的特征，提出了一种多阶段多目标的动态应急决策方法。

在定量描述了应急方案在各阶段对应急目标满足的不确定程度的基础上，运用等差数列对多阶段的时间序列权重进行了分析与求解；通过建立正、负理想点计算贴近系数，确定应急方案排序。

最后，通过对突发泥石流事件进行案例分析，验证了该方法的可行性与有效性。

关键词：突发事件；多阶段；不确定性；动态应急决策中图分类号：C934 文献标识码：A 文章编号：1001-8409（2014）03-0026-04Dynamic Decision Support for EmergencyResponse under Uncertain EnvironmentWU Feng-ping， CHENG Tie-jun（School of Business， Hehai University， Nanjing 211100）Abstract： This paper constructed a dynamic emergency model according to emergency characteristics， such as， evolution trends， multiple stage and uncertainty. Based on the description of the uncertainty of the emergency plans meet the emergency goals is calculated， the weights of the emergency time series is analyzed and solved through arithmetic progression. Furthermore， the positive idea point and the negative idea point are constructed， and the approach degree is calculated to determine a ranking of alternatives. Finally， a case study is given to illustrate the feasibility and validity of the proposed method.Key words： emergency； multistage； uncertainty； dynamic emergency decision1 引言在世界各地不断频发灾难性事件的情况下，突发事件的应急管理引起了各国政府及社会各界的关注。

突发事件往往破坏性大，带来极大的人员伤亡及经济损失，且经常伴随次生衍生事件。

我国处于社会与经济结构的转型时期，自然、社会矛盾凸显，正处于突发事件的高发阶段[1]。

据统计，我国近几年每年突发事件高达120万起，造成至少20万人死亡，170万人次伤残，200万户家庭因此陷入贫困，2亿人次受到不同程度的影响，直接损失达3000亿元人民币以上。

突发事件应急管理这一新的研究领域引起了国内外学者的关注，而突发事件的应急决策则是突发事件应急管理的本质及核心研究内容。

突发事件的应急决策是在灾难事故突然发生或出现征兆时，通过搜集、处理相关信息，明确应急救援目标，应用决策理论和计算机辅助工具从多种可行方案中选择满意方案的动态决策过程[2]。

自2003年“非典”以来，我国各级政府、组织、企业逐步制定了各种应急预案，为突发事件的应对处置提供指导。

然而，如何在极短的时间内，在应急预案指导下，根据危机态势和发展阶段进行动态的应急决策是一个值得研究的问题[3，4]。

由于突发事件的态势逐渐演变，Tavana[5]认为传统的应急决策方法，如决策树法、数据流程图法等不能满足核电站应急管理的动态要求，基于此建立了核电站动态应急管理模型；Chitumalla等[6]提出在毒气泄漏事故中救援人员必须在最短时间内选择最安全的路径进行救援和撤离，建立了毒气泄漏应急响应的动态应急规划模型。

针对应急决策中多部门协同的问题，Guastello[7]建立了基于团队协同的非线性动态决策模型；陈兴等[8]建立了多阶段的应急协同决策模型。

在动态应急决策模式方面，张云龙等[9]为解决应急预案不够完备、灵活性差等问题，提出了多阶段情景应急决策的分析方法；王慧敏等[10]以复杂性科学为指导，提出了基于情景依赖的非常规突发水灾害事件动态应急决策模式；邵荃等[11]综合分析突发事件应急决策特点，提出一种适合突发事件模型库的动态网络组合方法。

已有的研究表明，应急决策是在基于应急预案指导下进行的多阶段多目标的动态决策过程[12]，动态的应急决策模型将最大限度地贴近于应急实践状况。

本文将突发事件应急决策的动态性归结为以下几个方面：（1）多阶段性。

随着突发事态及信息的演变和发展，应急决策者需要根据事态的变化将应急处置分为几个阶段[13，14]，不断评估调整应急方案来面对动态的环境，在各个阶段做出阶段性决策[15]，将损失降至最低。

因此，应急决策需要决策者在面临突发事件时作出一系列相关联的连续性决策。

（2）不确定性。

应急决策者往往面对不确定的动态环境，主要包括突发事件演变的不确定性、应急方案实施效果、资源分配的不确定性等方面[12，16]。

（3）动态环境。

突发事件初期，由于事态不明、现场难以接近等原因，可供决策的信息较少[17]，人员伤亡、经济损失、气象等方面的信息处于动态变化之中，随着信息搜集工作的开展以及事态的发展，突发事件的信息及态势不断明确和清晰。

（4）多目标决策。

突发事件的动态决策也是一个多目标决策问题。

为了有效预防应对灾害的发生，决策者需要依据应急救援的目标，对各应急预案进行评估和选择，这些应急目标包括尽量降低人员伤亡、减少经济损失，选择可行性比较大的方案等。

因此，突发事件的应急决策需要决策者根据应急态势发展的不同阶段，进行多阶段不确定性的动态决策 [18]。

本文基于直觉模糊理论，针对突发事件多阶段、不确定动态环境的特点，提出了应急预案在不同阶段对各应急目标的满足程度、不满足程度和不确定程度的概念，通过分析突发事件演变的特征，建立求解时间序列权重的方法，在此基础上建立了突发事件多目标多阶段动态应急决策模型。

2 模型建立2.1 问题描述随着对突发事件应急管理工作的重视和开展，我国各级政府、组织、企业逐步制定了应急预案，为各类突发事件的应对处置提供指导。

假设应急部门为应对某一突发事件，充分评估突发演变态势及可能情景，结合以往案例，综合各方考虑建立了应急预案库Y，其中Y=（Y1，Y2，…，Yn）。

突发事件的动态决策问题如图1所示。

由于突发事态及信息一直处于演变和发展之中，决策者根据搜集到的应急信息，作出阶段性决策，评判应急预案对决策目标的满足情况。

随着应急信息由少增多，决策者对突发事件的把握和评判将更加有效，最终决策者综合各阶段的决策结果，作出综合评判，选择最佳方案进行应急处理。

决策者在突发事件爆发初期阶段t1，根据接到的警报及其他不完全信息，对应急方案满足应急目标G=（G1，G2，…，Gm）的情况进行评估。

随着突发事件态势的演变及发展，基于大量突发事件的相关信息，如气象、人员伤亡等，决策者陆续在tk（1≤k≤p）阶段，评价各应急预案Yi（i=1，2，…，n）对应急目标Gj （j=1，2，…，m）的满足情况。

由于突发事件的复杂性、应急信息的缺乏及自身经验知识的限制，决策者在各个阶段对方案进行评估时，难以对方案作出精确的判断，而只能大致给出各应急方案对应急目标的满足程度、不满足程度以及决策者的不确定程度。

因此，本文将μrij（tk）定义为决策者在tk（1≤k≤p）阶段判断评估的满足程度，υrij（tk）为方案Yi（i=1，2，…，n）对应急目标Gj（j=1，2，…，m）的不满足程度，πrij（tk）为决策者难以判断的程度，即不确定程度。

对tk 阶段应急方案的评估，可构成tk阶段的应急决策矩阵R（tk）=（rij（tk））n×m，其中rij （tk）=（μrij（tk），νrij（tk），πrij（tk）），基于直觉模糊理论可知：μrij（tk）∈[0，1]，νrij（tk）∈[0，1]，μrij（tk）+νrij（tk）≤1，πrij（tk）=1-μrij（tk）-νrij（tk）随着突发事件的进展，决策者确定于最终阶段tp阶段作出应急选择，并结合各方案在各阶段的应急满足情况，选择最佳应急方案。

2.2 突发事件时间序列权重的确定通过对图1的分析可知，突发事件的信息和态势是在不断演变和发展的，应急决策在各个阶段逐步推进，随着信息的不断清晰和准确，tk+1阶段的决策将更接近于突发事件的状态，决策更加有效，被赋予的权重应大于tk阶段，呈现单调递增的特点。

等差数列揭示了数字上的递进关系，因此决策者可以采用单调递增的等差数列确定时间序列{tk}（k=1，2，…，p）的权重ω（t）=（ω（t1），ω（t2），…，ω（tp））T，其中ω（tk）≥0（ k=1，2，…，p）。

假设对任意k、权重ω（tk+1）和其相邻权重ω（tk）的差值为一个常数α，那么：ω（tk+1）-ω（tk）=α（k=1，2，…，p-1）（1）即：ω（tk+1）=ω（t1）+（k-1）α（k=1，2，…，p-1）（2）根据突发事件的演变特点，令α>0，则ω（tk+1）< ω（tk），此时为严格单调递增序列。

根据等差数列的求和公式，以及时间序列{tk}的权重特点，可得：pk=1ω（tk）=1，（k=1，2…，p）（3）pk=1ω（tk）=ω（t1）+p（p-1）2α（4）求解式（3）、式（4），可以得出：ω（t1）=2-p（p-1）α2p （5）根据式（5）可知，决策者可以根据突发事件的演变趋势，确定时间权重的公差α，即可得到初始权重ω（t1），根据式（2）则可获得时间序列{tk}（k=1，2，…，p）的权重向量ω（t）=（ω（t1），ω（t2），…，ω（tp））T。

2.3 模型求解基于直觉模糊理论以及上文确定的时间序列权重，利用动态直觉模糊加权平均算子集结各阶段的应急方案满足程度，通过建立正、负直觉模糊理想点，求解贴近度系数，进而判断选择最优应急方案。