工业关键基础设施多风险部署框架：提升NaTech事件防范能力的创新方法

本研究针对工业设施因自然-技术灾害(NaTech)多风险特性缺乏针对性指南的问题，开发了工业关键基础设施多风险部署框架(ICI-MRD)。该框架整合质量功能展开(QFD)工具与多学科方法，引入区位优先级因子(LPF)和动态脆弱性评估，通过案例验证得出2.07的中等风险值，为灾害风险削减、土地利用规划和韧性工程提供数据驱动的决策支持。

　　

在气候变化加剧和工业化进程加速的背景下，自然-技术复合灾害(NaTech)引发的工业事故呈现显著上升趋势。统计显示，2000-2019年间全球自然灾害触发的事故造成1.23百万人死亡和2.97万亿美元经济损失，其中工业设施因缺乏针对多风险场景的评估工具而尤为脆弱。现有研究存在两大痛点：欧盟Seveso III指令等法规仅关注单一灾害类型，而既有多风险评估方法或过于笼统，或忽视设备功能特异性。这种认知空白使得能源、化工等关键基础设施在台风、洪水等复合灾害面前暴露系统性风险。

为解决这一难题，Politecnico di Torino团队在《Process Safety and Environmental Protection》发表研究，创新性地将制造业经典工具质量功能部署(QFD)转化为工业关键基础设施多风险部署框架(ICI-MRD)。该研究选取意大利某热电联产厂为案例，通过整合历史数据分析和专家评估，重点考察了雷电(LN)、极端温度(ETh/ETc)和洪水(FL)四类灾害对8类工业设备的复合影响。

关键技术方法包括：1) 基于Gill-Malamud灾害链理论的交互矩阵构建；2) 引入区位优先级因子(LPF)量化地域脆弱性；3) 采用1-9级Saaty量表评估多风险交互(MRI)；4) 通过动态脆弱性矩阵捕捉设备功能关联性；5) 开发点状基础设施多风险值(PIMRV)预警指标。

研究结果

1. 1.

   多灾害级联效应识别

   通过分析15类自然危害的宏分类，确认热浪→洪水(ETh→FL)是唯一存在强级联(IRHaz=3)的组合，其交互权重因子(IntW_Eth)达0.33。

2. 2.

   区位脆弱性量化

   极端低温(ETc)和洪水(FL)被列为"临界"影响(Inf_k=4)，其中洪水因历史NaTech概率仅1%导致LPF_FL降至0.04，体现数据驱动评估优势。

3. 3.

   设备脆弱性图谱

   存储设备(SE)和水处理池(BWT)占绝对权重(IAW)40%，但引入LPF后，过程设备(PE)因功能互联性跃居风险首位，揭示传统静态评估的局限性。

4. 4.

   风险预警输出

   最终PIMRV值2.07对应"中等"优先级，其计算式创新性地采用最大潜在风险标准化处理：PIMRV=∑IRW_emax/(m×n×LPF_kmax)，确保不同规模工厂的可比性。

结论与意义

该研究突破性地实现了三大创新：1) 将QFD"需求-功能"转化逻辑应用于风险治理，创建首个NaTech专属的"功能-区位"评估框架；2) 通过动态交互矩阵捕捉设备空间/功能双重耦合效应；3) 开发可扩展的PIMRV指标，为欧盟《2022/2557指令》下的关键基础设施分级管理提供量化工具。案例显示，洪水虽具有最高原生风险(Inf_FL=4)，但因热电行业低暴露概率(P=0.01)而降级，这种精细化评估可避免防灾资源错配。

未来研究需完善应对能力因子(CCF)模块，并拓展至交通、医疗等非工业关键基础设施。该框架的部署应用将显著提升跨国企业应对气候变化的韧性，尤其对"一带一路"沿线多灾害风险区的工业布局具有战略指导价值。正如作者David Javier Castro Rodriguez强调，ICI-MRD的核心价值在于"用产品设计的精准性来解决灾难预防的复杂性"，这标志着工业安全管理范式的重要转变。