，

(上海海事大學(xué) 交通運輸學(xué)院，上海 201306)

隨著我國水域上油船和超大型油船的頻繁行駛，通航環(huán)境變得更加繁忙和復(fù)雜，船舶溢油污染的風(fēng)險增大。1973—2007年，中國沿海共發(fā)生大小船舶溢油事故2 742起，此中溢油50 t以上的事故共79起，總溢油量37 877 t。1973—2016年，中國沿海共發(fā)生溢油量10 t以上的船舶污染事故156起。

船舶溢油事故一旦發(fā)生，不僅會引起包含貨品、船舶、碼頭設(shè)施損毀等經(jīng)濟損失，以及人員傷亡，而且還會引發(fā)極其嚴重的環(huán)境污染。近幾年，隨著相關(guān)政策和法律法規(guī)的頒布，中央政府和各地的海事部門在船舶溢油事故的應(yīng)急能力提升上投入了大量精力和財力。不同層面舉辦的溢油應(yīng)急演練次數(shù)也隨之增加。目前大多數(shù)應(yīng)急演練更為注重“演”而缺乏“練”，無法使應(yīng)急人員在演練中真正發(fā)現(xiàn)問題、提升能力。為此，構(gòu)建一套合理、科學(xué)、定量化的應(yīng)急演練評估方法。

1 基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)評估理論

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)具有概率論及圖論的理論基礎(chǔ)，是一種不確定知識表達模型，能夠較好地解決復(fù)雜系統(tǒng)的決策問題，同時又能很好地保留節(jié)點之間的各種關(guān)系和影響，所以廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、決策支持、系統(tǒng)故障診斷等領(lǐng)域[1-6]。

在應(yīng)急演練評估方面，將貝葉斯網(wǎng)絡(luò)引入應(yīng)急演練評估模型的研究非常不足，缺乏基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)急演練評估的研究體系。

2 船舶溢油應(yīng)急演練內(nèi)容

船舶溢油應(yīng)急演練，可以測試溢油應(yīng)急計劃中的通知和警報程序，測試或驗證應(yīng)急計劃以保護敏感的海岸資源。一系列的演習(xí)由若干組成部分構(gòu)成，從而形成全面的演練，涉及多個機構(gòu)，組織和司法管轄區(qū)，并且可以驗證許多方面防備?？梢酝ㄟ^這些演練來測試一個廣泛的應(yīng)急計劃、程序組織危機、應(yīng)急響應(yīng)和溢油應(yīng)急安排。

船舶溢油應(yīng)急演練前期準備需要評估當前狀態(tài)，參考前景趨勢、應(yīng)急管理政策以及相關(guān)溢油應(yīng)急計劃中確定的需求。根據(jù)需要對現(xiàn)有的防溢油準備和溢油后應(yīng)急能力進行評估。明確演練計劃的目標，確定演練活動的初步目標，確定與其他內(nèi)部或外部組織聯(lián)合行使的責權(quán)。確定發(fā)展和開展演練活動的暫定時間表。該時間表應(yīng)包括：①確定每項演練活動的內(nèi)容；②每項活動所需的計劃時間；③演練前可能需要參加培訓(xùn)的要求；④組織演練時可能會存在影響安排的計劃活動。溢油應(yīng)急演練同時需要保障物資、通信、場地等的硬件設(shè)施。

溢油應(yīng)急反應(yīng)是整個溢油應(yīng)急計劃的重要組成部分，溢油事故的應(yīng)急反應(yīng)由溢油應(yīng)急指揮部組織實施，并按圖1所示的程序和內(nèi)容進行。

3 應(yīng)急演練績效評價體系的構(gòu)建

3.1 指標構(gòu)建原則和流程

圖1 船舶溢油事故應(yīng)急反應(yīng)程序

評價指標體系的構(gòu)建是否科學(xué)合理直接關(guān)系到最后的評估結(jié)果，構(gòu)建指標體系應(yīng)符合一定的原則，客觀反映溢油應(yīng)急演練的真實水平，注重演練評價自身的特點。以全面完整性為目標，評價指標體系的結(jié)構(gòu)要符合邏輯，科學(xué)合理，內(nèi)涵清楚，遵循科學(xué)性原則；不同的評價指標之間相互聯(lián)系又相互獨立，明確指標間的關(guān)系，遵循邏輯性原則；保證各個評價指標都有一定的代表性，突出關(guān)鍵性指標，遵循代表性原則。

構(gòu)建完整的評價指標體系應(yīng)綜合考慮多方面的因素，從整體出發(fā)，遵循一定的流程，從而保證評價指標體系的系統(tǒng)性、科學(xué)性等。首先查閱國內(nèi)近幾年的溢油應(yīng)急演練新聞，對演練的過程和步驟有一定的了解，參考相關(guān)政策法規(guī)和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，保證構(gòu)建的評價指標體系符合實際且有理有據(jù)；其次通過對實際案例的分析，咨詢專家，借鑒有關(guān)行業(yè)評價指標體系的構(gòu)建經(jīng)驗，對評價指標進行初步選取；第三是根據(jù)評價指標體系的構(gòu)建原則，選取符合科學(xué)性、邏輯性和代表性的指標，建成科學(xué)完整的評價指標體系。

關(guān)鍵性評估指標的設(shè)置過程見圖2。

圖2 關(guān)鍵性評估指標設(shè)置流程

3.2 貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)建立

為了構(gòu)造基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的船舶溢油應(yīng)急演練績效評估模型，需要先確定貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，各個節(jié)點可能狀態(tài)以及節(jié)點間的有向弧。

3.2.1 節(jié)點確定

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點代表船舶溢油應(yīng)急演練過程中各項任務(wù)的完成情況，劃分為4個層次，分別用R，Si，Xj，Tk表示。

R指演練任務(wù)的完成情況。

Si指演練準備階段的任務(wù)完成情況。

Xj指演練實施階段的任務(wù)完成情況。

Tk指演練后評估階段的任務(wù)完成情況。

3.2.2 節(jié)點的變量狀態(tài)確定

對評估模型中各變量在船舶溢油應(yīng)急演練過程中所顯示出來的狀態(tài)進行分析，確定各變量在船舶溢油應(yīng)急演練的績效評估模型中的評估狀態(tài)，本文的評價指標體系見表1。

通過專家經(jīng)驗知識確定節(jié)點狀態(tài)，也可以根據(jù)節(jié)點數(shù)據(jù)自身的特點進行分析后確定節(jié)點狀態(tài)。根據(jù)通常的專家經(jīng)驗知識，確定每個影響因素的狀態(tài)，將節(jié)點的狀態(tài)歸分為三大類即優(yōu)、良、差，分別用1、2、3來表示。

表1 船舶溢油應(yīng)急演練的評價指標體系—貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中的各個節(jié)點

每個指標節(jié)點的滿意度得分定義在[1，5]區(qū)間內(nèi)。假設(shè)得分是均勻分布的，閾值區(qū)間通過25%的概率來確定，再將每個指標的最后得分與閾值區(qū)間對應(yīng)起來，確定網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點狀態(tài)的分布情況。因此，我們將滿意度得分在[4，5]區(qū)間上定義為優(yōu)的級別，用1表示；滿意度得分在[2，4]區(qū)間上定義為良的級別，用2表示；滿意度得分在[1，2]區(qū)間上定義為差的級別，用3表示。

3.2.3 有向弧確定

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中的有向弧代表各節(jié)點變量之間的關(guān)系。根據(jù)節(jié)點的變量，同時基于船舶溢油應(yīng)急演練內(nèi)容的分析，得到船舶溢油應(yīng)急演練各項指標的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)有向弧結(jié)構(gòu)，見圖3。

圖3 船舶溢油應(yīng)急演練評估的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

3.3 評估算法

采用Poly Tree消息傳遞算法，利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，給每一個節(jié)點分配一個處理機，每一個處理機利用相鄰節(jié)點傳遞來的消息和存儲于該處理機內(nèi)部的條件概率表進行計算，從而求得自身的后驗概率，并將結(jié)果向其余相鄰節(jié)點傳播。在實際計算中，貝葉斯網(wǎng)絡(luò)接收到證據(jù)后，證據(jù)節(jié)點的概率值發(fā)生改變，該節(jié)點的處理機將這一改變向它的相鄰節(jié)點傳播，如此繼續(xù)直到證據(jù)的影響傳遍所有的節(jié)點為止。

該算法將節(jié)點間的關(guān)系劃分為三類：“與”關(guān)系，“或”關(guān)系，因果關(guān)系，本文節(jié)點為“與”關(guān)系。

以圖4中的4個變量的關(guān)系為例，A、B、C和D之間為“與”關(guān)系。以“1”，“2”和“3”分別代表“優(yōu)”，“良”和“差”三種狀態(tài)。則條件概率見表2。

圖4 變量結(jié)構(gòu)

根據(jù)表2，可得：

P(D=1)=P(A=1)P(B=1)P(C=1)+

P(A=1)P(B=1)P(C=2)+

P(A=1)P(B=2)P(C=1)+

P(A=2)P(B=1)P(C=1)

P(D=2)=P(A=1)P(B=1)P(C=3)+

P(A=1)P(B=2)P(C=2)+

P(A=1)P(B=2)P(C=3)+

P(A=1)P(B=3)P(C=1)+

P(A=1)P(B=3)P(C=2)+

P(A=2)P(B=1)P(C=2)+

P(A=2)P(B=1)P(C=3)+

P(A=2)P(B=2)P(C=1)+

P(A=2)P(B=2)P(C=2)+

P(A=2)P(B=2)P(C=3)+

P(A=2)P(B=3)P(C=1)+

P(A=2)P(B=3)P(C=2)+

P(A=3)P(B=1)P(C=1)+

P(A=3)P(B=1)P(C=2)+

P(A=3)P(B=1)P(C=1)+

P(A=3)P(B=1)P(C=2)

P(D=3)=P(A=1)P(B=3)P(C=3)+

P(A=2)P(B=3)P(C=3)+

P(A=3)P(B=1)P(C=3)+

P(A=3)P(B=2)P(C=3)+

P(A=3)P(B=3)P(C=1)+

P(A=3)P(B=3)P(C=2)+

P(A=3)P(B=3)P(C=3)

且P(D=1)+P(D=2)+P(D=3)=1。

根據(jù)貝葉斯法中的公式推理過程結(jié)合貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，得到整體貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的推理公式如下。

1/T1,T2,T3,T4,T5,X1)P(T1)P(T2)·

P(S10)P(S11)P(S12)

4 結(jié)論

在船舶溢油應(yīng)急演練績效評估的過程中，盡可能考慮各個評價指標的概率對評估結(jié)果的影響，本文提出了一種新的評估方法。與其他各種評估方法不同的是，運用貝葉斯動態(tài)網(wǎng)絡(luò)，不但能明確表達各種信息、因果推理和知識發(fā)現(xiàn)，而且能將文字化的知識用圖形化表示，使得知識的表達更加清晰、直觀。將貝葉斯方法應(yīng)用于船舶溢油應(yīng)急演練績效評估中，將各個評價指標作為節(jié)點，確定各個指標間的關(guān)系，與傳統(tǒng)的評估方法相比，使得評估效果更真實，更加符合邏輯。

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