应急管理中的决策支持系统研究

1、基金项目 :国家自然科学基金项目 “ 新兴电子商务参与者行为规律研究” (编号 :70890081 ; 国家自然科学基金优秀创新群体项目 “新经济环境下 组织变革与管理创新研究”(编号 :70121001 。 作者简介 :秦军昌 , 男 ,1975年生 , 博士生 , 研究方向为运筹与应急运作等 ; 王刊良 , 男 ,1966年生 , 教授 , 博士生导师 , 研究方向为决策分析、 信息 技术与组织行为等。 情报技术应急管理中的决策支持系统研究3A Study of Decision Support System for Emergency Management秦军昌 王刊良(西安交通大学管理

2、学院 西安 710049摘 要 在复杂的应急决策环境下 , 利用现代信息技术不仅能提高决策的效率还可显著地改善决策的质量 。 为此 , 根 据应急运作流程一体化的特点 , 提出了具体的应急决策任务 , 并依据其影响时限 , 划分为战略 、 战术和运营三类 ; 按照 决策支持系统技术实现的要求 , 实现了相应的概要设计 ; 对关键技术细节进行了简单分析 。 关键词 决策科学 应急管理 决策支持系统 概要设计 中图分类号 O122 “ 情报分析” 是决策过程的重要环节和起点 1首先 , 是复杂的 , 、 地点 、 类型和危 害程度具有高的不确定性2; 其次 , 灾害事件影响的 “ 易受体”的复杂性

3、 , 也即灾害发生对周边人和物的损害方式和程度的 不确定性 ; 最后 , 应急组织体系的复杂性 , 具体表现在 “横向” 的多 “ 实体” 和 “ 纵向” 的上下级 “ 部门” 的动态联结结构 。所以应急管理中的决策任务是复杂的 。大体呈以下特 点 :a.决策问题结构包括更多的非程序化的因素 ;b. 决策者面 临严重的决策时间和决策后果压力 ;c. 应急 “信息过溢” 和多 决策主体协作 。 由此可见 , 为提高改善应急决策的效率和质 量 , 利用现代 “ IT ” 技术手段实现辅助决策不仅是重要的且更 是必需的 。 以下是本研究有关文献的简单回顾 。早在 1985年 Petak 就指出了基于

4、流程与系统化的管理 模式对应急管理的重要性 3;Cosgrave , 在分析应急管理环境 特点的基础上 , 规范了应急决策任务的流程 , 并给出了一些简 单的决策规则4。 在国内 , 范维澄从宏观的视角 , 按照复杂系统的有关理论分析了应急管理体系存在的重大科学问题 , 并 指出了将来研究的方向 5; 高艳磊等 , 针对某化工企业的应急 业务需求 , 提出了基于 C/S 与 B/C 相结合的企业应急管理系 统 6; 黄河 , 从应急事件中对物资管理的角度 , 探讨了信息技 术在应急物流体系建设中的作用7。 以上文献虽然从不同角度丰富了应急管理的相关研究工作 , 但就如何依据较成熟的 应急运作流

5、程模式 , 利用相应的信息技术改善应急决策方面 的工作是欠缺的 。为此本研究的主要目的是 :着眼于以提高和改善应急管(DSS , 应用于应急运作管理中 。以下的 主要内容是 :在系统分析应急管理运作流程的基础上 , 提出了 相应的应急决策任务并设计了应急决策支持系统的概要结 构 。1 应急决策任务分析美国联邦应急管理署 (FEMA 提出了包括缓解 、 预案 、 响 应及恢复四个阶段的应急管理运作流程 8, 不仅得到了学术 界的普遍认可也在实践中发挥了重要的作用 。 本节从系统的 观点 , 先考察了每个阶段的运作特点 , 然后重点分析各个阶段 之间的依存关系 。 此外 , 提出了应急决策任务并根

6、据其时效 和问题结构特点分类 。 1. 1 一体化的应急运作流程 缓解阶段 :决策者先识别在 其负责区域内的危险源 , 这主要包括公共安全领域 、 公共卫生 领域 、 生产安全领域以及自然灾害范围内可能存在引发不良 后果的人与物的各类因素等 。 当重大灾害发生时常会引发次 生灾害 , 因此需要多个危险源的协同辨识 ; 对潜在危险源的风 险评估 , 危险源的存在在客观上是难以避免 (特别是自然灾 害 , 故对其所在区域的人和物等面临的危险进行评估是很重 要的 ; 最后是监控与预防 , 从危险源到实质的灾害发生是需要 若干内在和外在条件因素所决定的事故发生存在的 “因果 链” , 显然对这些主要因

7、素加强监控是必需的 。在此基础上 , 如何从法律 、 政策 , 制度乃至教育层面切断事故发生的因果链 是避免和预防应急事件发生的重要保障 。 最后是实时给出危 险源的预警信息 。预案阶段 :灾害的发生是必然的 , 因此进行 “ 未雨绸缪” 的J o ur nal of Inf or m a ti o n No. 12,2008 情报杂志 2008年第 12期各类预案设计和演练是有效响应灾害的关键环节 9。 预案重 要的目的是告诉各类应急人员在什么样的应急环境下 , 由什 么样的人 , 用什么样的物 , 按照什么样的方式 , 去完成什么样 任务的流程和步骤 。因为现实灾害发生的不确定性 , 预案

8、大 多只能够解决一些定性的问题 , 而无法应对量化的问题 。此 外 , 预案不仅确定了应急演练的具体范式 , 也能够起到培训和 锻炼应急人员响应灾害的能力 。响应阶段 :当灾害实际发生后 , 就进入了应急响应阶段 。 通过预案和具体的应急需求信息 , 应急管理人员就可以制定 具体的应急行动 。 在此阶段时间是最为宝贵的 , 管理者的决 策必须面对很大的时间压力 。 因灾害的复杂性不仅需要多个 部门的协同 , 还会因 “ 部门利益” 存在一定的冲突 , 使得决策的 后果更为多变 , 决策过程更为复杂 。恢复阶段 :这一阶段包括灾后损失评估 , 临时性的救助措 施以及长期的恢复重建计划 , 这样的

9、救助不仅包含建筑物 、 生 产和生活设施的重建 , 而且包括相关人员的心理疏导计划等 。 此外 ,之一 。一体化 : , 而危险源和易受灾体的准确分析关系到预案的质量 。同时 , 经验表明切实可行的预案是提高改善应急响应效率和质量的 最重要的保障 。 最后 , 响应和恢复阶段的输出直接反馈到缓 解和预案阶段 , 以便补充和完善这两个阶段的工作任务 。 1. 2 决策任务及分类 按照决策结果影响的时效 , 由长到 短可以分为战略 、 战术和运营三个层次 。 按这个次序 , 决策问 题的结构从非结构化到结构化过渡 , 且决策人员的管理角色 也从高级到中低级转变 。依据上述决策类型 , 结合应急运作

10、 流程模式 , 分析具体的决策任务 , 以下是具体结果 。决策层 :预防策略 , 比如建筑法规中的抗震标准 、 消防标 准等 , 它们具体回答什么样的法律 、 政策和制度能够缓解应急 事件危害程度 ; 应急物资和设施规划 , 根据本地区应急需求信 息 , 规划应急所需的物资和应急设施的地址与能力计划等 ; 灾 后长期重建计划的制订 。战术层 :危险源风险评价 , 具体是对事故发生概率和造成 不良后果程度的估计 ; 详细预案的制订 , 包括从事故发生起到 终止所需的各类响应的详细措施 , 具体表现为灾害发生后 , 随 时间的变化 , 各类人员用各类物资完成的具体活动 ; 演练计划 制订 , 是按

11、照预案的程序 , 培训和提高各级应急管理人员和群 众的应急响应能力 ; 此外 , 与灾害的斗争最终胜利 , 既要靠专 业人员队伍的建设 , 更要有应急物资的支持 , 故保持不同地点 不同种类的应急物资库存水平是必需的 , 这就涉及到应急物 资的库存管理 。运作层 :危险源的实时监控和预警 , 采用各类技术手段获 取危险源及周边区域的状态信息 , 并按照评估程序给出相应 的预警信息 ; 应急资源的分配计划 , 包括在实际响应和恢复阶 段 , 按照灾害的需求信息 , 并结合相应的资源信息 , 实现物资 、 设备和人员的分配计划 ; 响应调度计划 , 有了分配计划就需要 在一定时间和运输条件的约束下

12、 , 优化制订具体的调度方案 ; 受灾人员救助和撤退方案 , 即根据灾害事故的危害程度和环 境条件 , 提供具体的伤员救助计划与普通人员的疏散计划 。2 应急决策支持系统的概要设计 2. 1 决策支持系统 DSS 是一个基于计算机的信息系统 , 它采用交互式的方式 , 为管理者和专业人员的决策提供信息 支持 11。 它主要由四个部分组成 :一是各类专业数据库 , 为 决策提供数据支持 ; 二是决策者的观点和判断 , 以此弥补完善 用计算机无法获取的信息 ; 三是人机交互部分 , 主要是为决策 者提供可视化的交互手段 , 以便支持对缺乏结构的问题的建 模支持 ; 四是分析模型 , 具体是情景分析

13、 、 灵敏度分析 、 目标搜 索分析和优化分析 。显然 DSS 与传统管理信息系统的主要区别在于分析模 型 。 对于分析模型 , 、 。 就数学模型 , 因此在应急管理的框架下各类分析模型的准确建立直接关系 DSS 系统的成败 。从管理的视角 , 应急管理系统是一个包括各类设施规划 、 资源 (人和物 的分配和调度的决策系统 , 决策的目标就是最 小化应急灾害损失 。而 DSS 是实现自动辅助决策功能的重 要技术手段 。 所以结合 DSS 技术 , 应急管理系统就真正成为 一个人机交互的决策系统 。 2. 2 概要设计 系统的概要设计架起了需求和实现的桥 梁 12。 一个良好的概要设计结果是系

14、统成功实施的重要保 障 。 按照 DSS 的系统设计要求 , 详细设计结果如下 (参照图 1 :a. 数据库 。 决策的基础是数据 。在应急管理系统中 , 主 要数据库有 , 含各类自然 、 生产领域和公共安全领域的危险源 数据 ; 环境变量数据库 , 是指危险源周边的环境状态数据 , 比 如人口 、 天气 、 建筑物等信息 ; 应急人员资料 , 包括各级管理人 员 、 专业队伍人员 、 警力信息等 ; 应急设施 , 包括医疗 、 消防 、 公 安等信息 ; 应急物资数据 , 包括预防性 、 响应性和恢复性的资 料数据 。b. 数据管理 。 包括数据库整体概要视图和用户视图的管 理 。 支持各

15、类数据查询 、 更新 、 报表输出等功能并为模型提供 数据输入 。c. 分析模型 。 按照决策问题的结构状况 , 可分为数学优 化模型 、 数据分析模型 、 仿真模型并依次支持结构化 、 半结构 化和非结构化问题的辅助决策 。对于数学模型 , 它应提供标 准的确定性 、 概率 、 模糊等种类的数学优化模型 ; 数据分析模 型 , 主要是支持知识发现的数据挖掘模型 ; 仿真模型 , 主要是 对于非结构化问题的计算机程序仿真 , 典型的是离散动态事 件系统等 。e. 接口部分 。 为用户提供良好的交互式接口 , 实现对问 题构建过程的支持 。具体的包括应急管理中的战略 、 战术和情报杂志 2008

16、年第 12期 J o ur nal of Inf or m a ti o n No. 12,2008运营层的各类决策任务 。 这与 1. 2节的决策任务是对应的 。图 1 应急管理中的 DSS 概要设计图3 关键技术分析DSS 关键组成部分是模型库和数据及人机接口 。下面针对应急决策环境的特点 , 分析其实现的途径 。 311 模型部分 应急环境下 , 大多决策任务是不确定性 的 。 因此针对决策者的风险偏好 , 应提供不同支持的不确定 性模型 , 比如针对风险中立者提供期望值模型 , 对风险偏好者 提供乐观值模型而对风险厌恶者提供悲观值模型等 ; 而受决 策时间约束 , 也影响了模型求解方法

17、的选择 。对于大多数应 急决策模型 , 对非确定问题的求解一般是转化为确定性模型 实现的 。 而按照计算复杂性理论 , 这些确定性问题是有 “难” 和 “ 易” 的区别的 13, 对于复杂的难问题一般在短时间的求解 是需要提供近似算法 , 这就需要系统提供一些现代优化方法 , 比如进化算法 、 神经网络和基于数学规划的启发式方法等支 持 ; 而对相对简单的容易问题 , 就需要提供精确算法的支持 。 此外 , 对于数据分析模型 , 应该提供相应数据仓库构建的支 持 。 并在此基础上 , 提供若干数据挖掘模型 , 常见的有关联规 则 、 分类 、 聚类和预测等 。 312 数据与人机接口 事故发生

18、时间和地点和需求的不 确定性 , 使得难以用传统的数据管理模式来标记这些信息 。因此结合直观和可视化的要求 , 选择专业的地理信息系统软件平台是必要的 。且灾害附近的空间分析功能对 于事故现场的信息分析也是至重要的 , 比如大规模 地震 、 水灾等发生后 , 对受灾范围和强度的信息需 求 , 综合利用 GIS , 遥感和全球定位等技术就可以 方便获取 。 问题的构建是需要人机交互实现的 , 因 此提供基于 “ 假如 则 ” 等方式的情景分析 , 参数灵敏度分析 , 决策目标和约束条件构造的柔性 和健壮性等功能也是必要的 。4 结束语本文的主要贡献有如下 三 方 面 :首 先 , 在 对FEMA

19、 的应急运作流程分析的基础上 , 基于系统的观点提出了应急决策的主要任务 ; 其次 , 结合 DSS 的特点 , ; 最后 , 对若干技术 。DSS 开发 、 设计 。同时 , 从宏观的 视角对从事应急工作的管理者提供了一个整体分 析框架 , 有助于改善他们的决策质量 。进一步的工 作是 , 在物理上实现概要系统的原型 , 并重点分析 和改进相关的应急决策模型 。参 考 文 献1 Scott Plous 著 ; 施俊琦 , 王星译 . 决策与判断 M .北京 :人民邮电出版社 ,2004:5-62 McEntire , D. A. Triggering Agents , Vulnerabili

20、ties andDisaster Reduction :Towards a Holistic ParadigmJ.Dis 2aster Prevention and Management ,2001,10(3 :189-963 William J. Petak . Emergency Management :A Challenge for PublicAdministrationJ.Public Administration. 1985, Special :48(2 :3-74 John Cosgrave. Decision Making in EmergenciesJ.Disaster Preven 2tion and Management ,1996,5(4 :25-285 范维澄 . 国家突发公共事件应急应急管理中科学问题的思考和建议 J.2007(2 :71-