國際學者學術交流分享：理解系統韌性 - 以美國電網為例

✎ 【輔仁大學資訊管理學系教授】 葉承達 教授 |   2024-07-10 

■ 系統韌性的必要性

       韌性（Resilience）被定義為系統在遭受擾動後恢復其性能的能力。這個概念不僅包含系統抵禦衝擊的能力，還包括在災後迅速恢復正常運作的能力（恢復能力，Recovery）。董博士強調，傳統的風險分析方法（Risk Analysis）主要集中在識別危險和開發測試情境，而韌性則更注重於面對不可預見事件時的反應和恢復。在全球面臨諸如疫情、氣候變遷等巨大挑戰的背景下，韌性成為了工業系統必不可少的特質。董博士強調，韌性不僅是系統在面對突發事件時的恢復能力，更是其在壓力下保持功能性(Functionality)和適應性(Adaptability)的綜合體現。特別是在電力系統(Power Systems)中，韌性的強弱直接關係到社會的穩定和經濟的持續發展。因此，瞭解和提升電力系統的韌性具有極為重要的現實意義。

■ 案例研究：提升電力系統恢復功能

       董潤楨博士在演講中詳細闡述了以美國新澤西州在颶風珊迪（Hurricane Sandy）後的電力恢復過程為例的案例研究。透過構建恢復函數（Restoration Functions），該研究量化和模擬了電力系統的韌性。恢復函數考慮了吸收能力（Absorptive Capacity）、調適能力（Adaptive Capacity）和復原能力（Restorative Capacity），並透過實證數據進行參數估計。研究發現，這些函數能有效捕捉系統對關鍵參數的敏感性，從而支持設計更具韌性的系統。具體而言，透過分析電網在災後不同階段的恢復速度和效率，研究揭示了哪些因素對於快速恢復供電至關重要，其中包括資源分配的效率、關鍵節點的韌性、應變團隊的協作能力、設備的可修復性以及資訊傳遞的速度。研究還提出了具體的改進建議，例如優化資源分配、加強關鍵節點的保護、提升設備的耐用性和可修復性，以及改善應變團隊的訓練和協作能力。這些發現不僅為電力公司的日常運營和災後恢復提供了重要參考，也為提升電力系統整體韌性提供了實證依據。

■ 演講貢獻與實務應用       

       演講的貢獻在於展示了如何利用數學模型來描述和量化電力系統的恢復過程，這對於電力公司的日常運營和災後恢復具有重要參考價值。特別是，這些模型提供了實證依據，能夠幫助電力公司比較不同恢復策略的效果和效率，進一步提升系統的整體韌性。

■ 對台灣電力系統的啟示

       台灣近日屢屢面臨斷電問題，董博士的研究對台灣電力系統韌性的提升具有啟示意義。首先，台灣可以借鑑美國在面對重大災害時的應對策略，尤其是在資源分配和緊急應變方面的經驗。其次，通過建立和應用恢復函數，台灣電力公司可以更準確地評估和改進現有的恢復策略，確保在未來災害發生時能迅速恢復供電。此外，這些研究成果還可以為政府制定更全面的電力系統韌性提升計劃提供科學依據，從而提高全社會在面對災害時的應變能力。

■ 致謝

此次演講由國立臺灣大學工業工程學研究所協助辦理，特別感謝工工所全體師生的支持與協助，使得這場活動得以順利進行。

國際學者背景

董潤楨博士1992年於美國康乃爾大學(Cornell University)取得作業研究領域博士學位，目前擔任國立新加坡大學(National University of Singapore)工業系統工程與管理系(Department of Industrial Systems Engineering & Management)教授。2022年獲選為新加坡工程院院士(Fellow, Academy of Engineering Singapore)，以及擔任《Quality and Reliability Engineering International》期刊主編。他的研究領域相當廣泛，包括系統韌性與可靠性、品質管理與六標準差、工業統計與應用作業研究、航空與海運產業的競爭力評估等。