劉誠 李樹清 晏鈺童 谷亞軍

(1.湖南科技大學(xué)南方煤礦瓦斯與頂板災(zāi)害預(yù)防控制安全生產(chǎn)重點實驗室 湖南湘潭 411201；2.湖南科技大學(xué)煤礦安全開采技術(shù)湖南省重點實驗室 湖南湘潭 411201；3.湖南科技大學(xué)資源環(huán)境與安全工程學(xué)院 湖南湘潭 411201；4.湖南省交通科學(xué)研究院有限公司 長沙 410015)

0 引言

機械制造行業(yè)在我國經(jīng)濟發(fā)展中占據(jù)極為重要的地位，但同時又具備高事故發(fā)生率的特點，因此，通過改進安全技術(shù)條件，提高安全管理水平，對于機械制造企業(yè)的安全生產(chǎn)非常重要。安全評價是一種促進企業(yè)提高安全管理水平的重要手段。國內(nèi)外學(xué)者針對機械制造企業(yè)安全現(xiàn)狀評價開展了廣泛的研究，提出了一系列實用的安全評價方法。WU Lei等[1]考慮汽車企業(yè)安全因素復(fù)雜和信息量大的特點，采用模糊綜合評價方法對汽車企業(yè)進行了安全評價。Erika Sujová等[2]采用問卷調(diào)查和“三維點圖”相結(jié)合的方法，選用10個關(guān)鍵因素對斯洛伐克制造業(yè)企業(yè)的安全文化現(xiàn)狀進行評價。王雪棟等[3]結(jié)合系統(tǒng)動力學(xué)理論、層次分析法、模糊綜合評價等多種方法研究了機械制造行業(yè)綜合危險性，運用仿真技術(shù)，構(gòu)建了機械制造業(yè)風(fēng)險的總體框架。司鵠等[4]運用安全工程的基本理論，基于MORT和SMORT方法，開發(fā)了一套機械行業(yè)的安全管理評價模式。孫曉梅[5]釆用熵權(quán)值法和層次分析法，通過灰色預(yù)測理論分析，建立了機械制造企業(yè)安全生產(chǎn)現(xiàn)狀預(yù)警指數(shù)評價模型。

上述關(guān)于機械制造企業(yè)安全現(xiàn)狀評價研究工作對于機械制造企業(yè)的安全生產(chǎn)取得了較好的指導(dǎo)作用，然而，已有的指標(biāo)體系還存在普遍適應(yīng)性不足和指標(biāo)之間相互獨立性不夠的問題，同時對于指標(biāo)因素的等級劃分都依賴于專家的主觀判斷打分，沒有全面考慮因素構(gòu)成的復(fù)雜性。鑒于此，本文考慮評價對象模糊性的特點以及各因素在企業(yè)內(nèi)部分布情況，建立了機械制造企業(yè)安全現(xiàn)狀綜合評價指標(biāo)體系，提出適合機械制造企業(yè)特點的安全現(xiàn)狀綜合評價方法。

1 機械制造企業(yè)安全現(xiàn)狀綜合評價指標(biāo)體系

參考AQ/T 7009—2013《機械制造企業(yè)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范》和《機械工廠安全性評價標(biāo)準(zhǔn)(修訂版)》，將機械制造企業(yè)安全現(xiàn)狀綜合評價指標(biāo)體系分為四層指標(biāo)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 機械制造企業(yè)安全現(xiàn)狀綜合評價指標(biāo)體系

2 機械制造企業(yè)安全現(xiàn)狀模糊綜合評價方法

按照模糊數(shù)學(xué)綜合評判方法[6-7]進行機械制造企業(yè)安全現(xiàn)狀模糊綜合評價，主要包括如下5個步驟。

2.1 建立評語集

根據(jù)機械制造企業(yè)安全現(xiàn)狀綜合評價的目的，請專家對各指標(biāo)可能結(jié)果進行評價定級，建立評語集為V={V1，V2，V3，V4，V5}={好，較好，中等，較差，差}。

2.2 確定權(quán)重集

各指標(biāo)的重要性一般是通過權(quán)重來體現(xiàn)的，因此，需要對前述機械制造企業(yè)安全現(xiàn)狀綜合評價指標(biāo)體系各指標(biāo)賦權(quán)。

一級指標(biāo)的權(quán)重集可表示為：

W={W1，W2，W3，W4}

(1)

式中，W1，W2，W3，W4分別為安全管理、人員素質(zhì)、作業(yè)環(huán)境、生產(chǎn)工藝與設(shè)備對應(yīng)的權(quán)重。

二級指標(biāo)的權(quán)重集可表示為：

Wi={Wi1，Wi2，…，Wij}

(2)

式中，Wi1，Wi2，…，Wij為一級指標(biāo)Wi中二級指標(biāo)對應(yīng)的權(quán)重。

三級指標(biāo)的權(quán)重集可表示為：

Wij={Wij1，Wij2，…，Wijr}

(3)

式中，Wij1，Wij2，…，Wijr為二級指標(biāo)Wij中三級指標(biāo)對應(yīng)的權(quán)重。

常見的賦權(quán)方法有統(tǒng)計調(diào)查法、德爾菲法、層次分析法等。本文采用層次分析法來確定各級指標(biāo)的相對權(quán)重值。層次分析法確定權(quán)重的主要步驟[8-9]如下：

(1)通過相互比較確定各準(zhǔn)則對于目標(biāo)的權(quán)重，運用成對比較法構(gòu)造判斷矩陣，通過判斷矩陣求各指標(biāo)權(quán)重。具體的計算方法參考文獻[9]。

(2)為了評價層次排序的有效性，需對判斷矩陣的評定結(jié)果進行一致性檢驗。判斷矩陣的一致性指標(biāo)為CI，CI值越大，表明判斷矩陣偏離完全一致性的程度越大，反之，則越小。CI的計算公式為

(4)

對于多階判斷矩陣，需引入平均隨機一致性指標(biāo)RI。CR為隨機一致性比率，CR=CI/RI。當(dāng)CR<0.10 時，認(rèn)為判斷矩陣具有可接受的一致性。

2.3 單因素模糊評判

單因素模糊評判的結(jié)果可以寫成式(5)的形式。

(5)

式中，Ri為對第i個因素的評價結(jié)果；rij為i個指標(biāo)對于第j個等級的隸屬度；n為評語集中評級等級的數(shù)目；m為被評價因素的數(shù)目。

本文將待評判的單因素指標(biāo)分為客觀性指標(biāo)和主觀性指標(biāo)，對于容易量化的客觀性指標(biāo)采用隸屬函數(shù)法，對于不容易量化的主觀性指標(biāo)采用專家評分的方法。

生產(chǎn)工藝危害特性是制約機械制造企業(yè)安全現(xiàn)狀的關(guān)鍵因素，通過統(tǒng)計企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的數(shù)據(jù)能夠掌握生產(chǎn)工藝危害方面的狀況，而專家主觀評價還難以合理確定一個企業(yè)生產(chǎn)工藝危害特性的整體等級。參考《機械工廠安全性評價標(biāo)準(zhǔn)(修訂版)》中“機械工廠危險等級劃分表”來確定企業(yè)生產(chǎn)工藝危害特性等級，通過專家咨詢，提出了相應(yīng)的隸屬函數(shù)。

生產(chǎn)工藝危害特性評語等級為“好”時的隸屬函數(shù)如式(6)：

(6)

式中，T為根據(jù)機械工廠危險等級劃分表所得出的固有危險指數(shù)。

評語等級為“較好”時的隸屬函數(shù)如式(7)：

(7)

評語等級為“中等”時的隸屬函數(shù)如式(8)：

(8)

評語等級為“較差”時的隸屬函數(shù)如式(9)：

(9)

評語等級為“差”時的隸屬函數(shù)如式(10)：

(10)

參照《工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》對機械制造企業(yè)噪聲危害進行分段分等級，根據(jù)各等級工種個數(shù)占總數(shù)比例來確定其評語等級隸屬度。其隸屬函數(shù)可表示為式(11)：

(11)

式中，Ni為噪聲等級處于i等級的工種個數(shù)；n為噪聲等級個數(shù)。

機械制造企業(yè)安全現(xiàn)狀綜合評價指標(biāo)體系中其他單因素指標(biāo)都采用專家評分的方法進行模糊評判。

2.4 多級模糊綜合評判

多級模糊綜合評價模型可先對低層指標(biāo)進行綜合評價，然后將評價結(jié)果再進行高層次的綜合評價。首先，進行一級模糊綜合評判，根據(jù)得出的指標(biāo)權(quán)重W和已經(jīng)建立的評判隸屬矩陣R，運用模糊運算法則，進行綜合運算，并作歸一化處理，得到因素Ui對評語集V的隸屬向量Si：

Si=Wi×Ri

然后，進行二級模糊綜合評判，得到總的評價向量A：

A=W×S

(13)

式中，S=(S1，S2，…，Sn)T。

可根據(jù)實際情況多次循環(huán)該步驟，進行多級模糊綜合評價，直到得到合適的綜合評價結(jié)果為止。

2.5 等級參數(shù)評判

在企業(yè)安全現(xiàn)狀綜合評價過程中，將企業(yè)安全現(xiàn)狀綜合評價分為5個評分等級。

第1等級，安全現(xiàn)狀綜合評價好，評分區(qū)間:[90，100]。

第2等級，安全現(xiàn)狀綜合評價較好，評分區(qū)間:[70，90)。

第3等級，安全現(xiàn)狀綜合評價中等，評分區(qū)間:[60，70)。

第4等級，安全現(xiàn)狀綜合評價較差，評分區(qū)間:[40，60)。

第5等級，安全現(xiàn)狀綜合評價差，評分區(qū)間:[0，40)。

取相應(yīng)的等級參數(shù)向量為V=(95，80，65，50，20)T。設(shè)由二級模糊綜合評判分析模型得到的評判結(jié)果A通過歸一化處理后為模糊子集B=(b1，b2，…，bn)，則等級參數(shù)評判結(jié)果為：

(14)

式中，F(xiàn)為實數(shù)。

3 應(yīng)用實例

湖南某汽車制造公司集沖壓、焊接、涂裝、總裝配汽車整車制造的四大工藝和整車檢測線等必要設(shè)施，它的遠景生產(chǎn)線和汽車制造工藝在國內(nèi)汽車生產(chǎn)行業(yè)已處于領(lǐng)先地位，整車年生產(chǎn)能力超過20萬輛/年。

3.1 指標(biāo)權(quán)重計算

通過專家評議，按照前文所述的層次分析法進行權(quán)重計算，得到了如表1所示的指標(biāo)體系權(quán)重。

表1 安全現(xiàn)狀綜合評價指標(biāo)權(quán)重及模糊隸屬度

3.2 單因素模糊評判

對機械制造企業(yè)的生產(chǎn)工藝危害特性進行單獨分析，待評價企業(yè)的生產(chǎn)工藝危害特性統(tǒng)計如表2所示。

對企業(yè)噪聲危害因素進行分段分等級統(tǒng)計，并根據(jù)式(11)來確定其評語等級隸屬度，可得如表3所示的噪聲等級隸屬度表。

組織機械制造和安全工程方面的專家對除生產(chǎn)工藝危害特性和噪聲危害情況外各指標(biāo)進行評定，得到了各指標(biāo)的模糊隸屬度向量集，如表1所示。

表2 生產(chǎn)工藝危害特性統(tǒng)計

表3 噪聲等級隸屬度

3.3 模糊綜合評價

根據(jù)前述式(12)算法及表1數(shù)據(jù)可算得：

再利用式(13)對一級指標(biāo)進行模糊綜合評價，得到最終的評價結(jié)果：

將其歸一化，可得：

3.4 安全現(xiàn)狀綜合評價等級的確定

應(yīng)用前述式(14)，可得該汽車制造公司安全現(xiàn)狀綜合評價結(jié)果的分值F=B×V=80.06，人員素質(zhì)、生產(chǎn)工藝與設(shè)備、作業(yè)環(huán)境及安全管理各一級指標(biāo)的評價分值分別為77.15、82.25、72.80、81.65。對照前述安全現(xiàn)狀等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，得到該汽車制造公司安全現(xiàn)狀綜合等級為“較好”。進一步分析4個一級指標(biāo)，可知人員素質(zhì)、生產(chǎn)工藝與設(shè)備、作業(yè)環(huán)境、安全管理所屬等級均為“較好”。其中人員素質(zhì)與作業(yè)環(huán)境指標(biāo)得分較低，需重點進行改善。

4 結(jié)論

(1)建立了包括人、物、環(huán)、管四方面的機械制造企業(yè)安全現(xiàn)狀綜合評價指標(biāo)體系，考慮了指標(biāo)體系系統(tǒng)性、適應(yīng)性、獨立性方面的要求。

(2)參考《機械工廠安全性評價標(biāo)準(zhǔn)(修訂版)》中“機械工廠危險等級劃分表”和《工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》，采用隸屬函數(shù)來確定生產(chǎn)工藝危害特性和噪聲危害情況指標(biāo)隸屬度，將主觀判斷與客觀計算相結(jié)合，增強了模糊評判結(jié)果的可信性。

(3)將層次分析法與模糊綜合分析法相結(jié)合，建立了多層次模糊綜合評判模型，并對某汽車制造企業(yè)的安全現(xiàn)狀進行綜合評價，得出其安全現(xiàn)狀等級為“較好”。