江幸 劉國新 葉方琪

(1.武漢理工大學安全科學與應急管理學院 武漢 430070;2.深圳市城市公共安全技術研究院 廣東深圳 518048)

0 引言

有限空間是指工人可以實際進入作業(yè)的密閉場所，因其出口狹窄，自然通風不良，易造成氧氣濃度下降、有毒有害及易燃易爆物質積聚，進而對作業(yè)人員的生命健康構成風險。有限空間事故的主要原因為缺氧窒息和有毒氣體急性中毒，特點為夏季多發(fā)，發(fā)生地點多樣，盲目施救易造成事故的擴大化[1]。據統(tǒng)計，僅2020年上半年，全國共發(fā)生20起有限空間作業(yè)較大事故，有17起是中毒和窒息事故，占有限空間作業(yè)較大事故總量的85%，有11起是因盲目救援導致傷亡擴大，事故升級。因此，對工貿企業(yè)有限空間作業(yè)情況進行評價，對確保企業(yè)日常安全生產工作的正常進行，保障企業(yè)員工生命健康具有重要意義。

近年來，我國許多學者對有限空間作業(yè)風險因素進行了研究，前人的研究方法為有限空間作業(yè)風險評估提供了廣闊的思路，同時也存在一定的局限性。層次分析法采用專家群體判斷計算權重導致結論主觀性較強；構建事故樹容易將影響系統(tǒng)故障的重大事件遺漏，并且分析結果受限于分析人員的專業(yè)領域。為了提高對工貿企業(yè)有限空間作業(yè)風險評估結論的真實性與可靠性，采用物元分析模型來代替?zhèn)鹘y(tǒng)單一的分析方法，運用熵權法和層次分析法耦合確定各指標組合權重，進而對工貿企業(yè)有限空間作業(yè)風險進行綜合評價。

1 物元分析模型評價步驟

1.1 物元

設某事物N具有特征X，其量值為U，則由N、X、U構成有序的三元組R=[NXU]來描述事物的基本元，簡稱物元。事物的名稱N，特征X和量值U稱為物元R的三要素[2]。假設待評估的事物具有n多個特征，則X=[x1x2…xn]；每個特征分別對應量值組成向量U=[u1u2…un]表示特征向量的量值；Ri=[Nxiui]表示該事物在某個特征及對應量值下的分物元；則該事物的物元模型可用式(1)表示：

(1)

1.2 確定經典域、節(jié)域和待評物元

1.2.1 確定經典域

假設工貿企業(yè)有限空間作業(yè)的安全評估等級共分為m個等級，同時一級指標評價因素集為X={xi，i=1，2,…，n}，則在j(j=1，2,…，m)等級的有限空間經典域Rj物元可表示為：

(2)

(3)

1.2.2 確定節(jié)域

將待評估有限空間各等級下對應指標量值域進行排序，選取最大值及最小值作為有限空間安全評估等級節(jié)域物元記為Rc，表示如下：

(4)

(5)

1.2.3 建立待評物元

結合有限空間作業(yè)事故案例，根據對待評估有限空間相關指標參數的分析，通過專家對各項評價指標進行實測或評分建立待評估物元Rt如下：

(6)

式中，T表示待評估對象，Xt表示具體指標，Ut表示對應指標的具體測量參數。

1.3 關聯(lián)函數的建立

關聯(lián)度是事物與因素之間關聯(lián)性的一種度量，并且通過結合“距離”這一概念，可以將不相容的事物進行量化。相關函數是表示評價等級屬于被評價物程度大小的函數；結合關聯(lián)度，關聯(lián)函數計算可得出待評價事物對某安全評價等級的隸屬程度；如運用關聯(lián)函數計算某待評估事物第i個指標的數值域屬于第j個等級的關聯(lián)度函數如下：

(7)

式中，kj(xi)表示第i個指標與第j個等級之間的關聯(lián)函數值即隸屬程度；ui為待評估物元的量值；|uji|表示第i個指標在第j個等級下的經典域范圍；uci表示第i個指標的節(jié)域范圍。ρ是表示距離的函數，即指標值到經典域或節(jié)域的距離；令有界區(qū)間X0=[a，b]，將|X0|=|b-a|定義為X0的模；ρ(X，X0)表示X0上任意一點X到區(qū)間[a，b]的距離；可用如下表達式進行計算：

(8)

則Rt(如人員因素)關于等級j的綜合關聯(lián)度Kj(Rt)可由如下公式進行計算，進而求出待評估事物關于各安全等級的綜合關聯(lián)度。

(9)

根據最大隸屬度原則，待評估事物的安全等級可由如下公式判別：

Lt={max(Kt)，t=1，2，…，j}

(10)

2 確定組合權重

2.1 確定主、客觀權重

運用層次分析法(AHP)計算指標的主觀權重，層次分析法是由美國運籌學家匹茨堡大學教授薩蒂于20世紀70年代提出的一種定性和定量相結合的、系統(tǒng)化、層次化的分析方法；通過邀請專家進行主觀賦權構建判斷矩陣進而進行權重計算。運用熵權法來確定客觀權重；熵權法是一種客觀賦權方法，能夠根據樣本數據中提供的信息量來計算評價指標變異性的大小，從而確定指標權重值的一種客觀求權方法[3]；限于篇幅，層次分析法和熵權法計算步驟不作贅述。

在多個指標的綜合評價中，根據各指標的現(xiàn)實意義可將指標分為正向指標(效益型指標)和逆向指標(成本型指標)以及接近某一特定值則達到最好效果的適度指標，因此在計算權重時須將指標同趨勢化，即逆向指標與適度指標的正向化[4]，此外為了消除評價指標量綱對結果的影響，還應將各評價指標作無量綱化處理。

逆向指標正向化：

(11)

適度指標正向化：

(12)

指標無量綱化處理：

(13)

2.2 計算組合權重

(14)

(15)

(16)

3 工貿企業(yè)有限空間作業(yè)風險影響因素分析

基于人、機、環(huán)、管安全綜合管理4要素及相關文獻[5—7]中的有關內容，結合事故調查報告，總結了2017—2020年全國有限空間作業(yè)事故92起；結合專家組建議篩選了15項指標分別為硫化氫濃度、可燃氣體濃度、一氧化碳濃度、氧氣體積分數、作業(yè)時間、作業(yè)人數、作業(yè)人員培訓率、空間可容納人數、勞動防護用品完好率、危險警示標識覆蓋率、應急設備物資有效率、臺賬信息完成率、應急預案演練(主觀)、安全管理人員占比、作業(yè)審批流程(主觀)，構建評價模型(圖1)。

圖1 工貿企業(yè)有限空間作業(yè)評價層次結構模型

4 應用實例

4.1 待評價企業(yè)概況

選取深圳市某家光學器材生產廠家為評價對象。據調查該廠家共有14個有限空間，9名有限空間作業(yè)人員，作業(yè)頻次為3次/周；經風險辨識，該廠有限空間風險類型包括：窒息、中毒、高處墜落、淹溺等。

4.2 評價等級劃分

依據相關文獻[8—9]將有限空間作業(yè)風險評估等級分為安全、較安全、較危險和危險4個等級，結合式(2)—(3)確定風險等級臨界值劃分見表1。

表1 指標因素風險等級劃分

4.3 計算權重

邀請專家組運用1—9標度法進行賦權并構建的判斷矩陣計算權重，根據一致性指標計算結果CR=[0.035 8 0.001 4 0.015 3 0.009 1 0.006 9]T，通過一致性檢驗。以收集的事故調查報告資料為原始數據，確定指標性質，通過計算熵權值確定客觀權重；并結合式(14)—(16)計算各指標組合權重結果如表2、表3所示。

表2 準則層權重

表3 指標層權重

4.4 關聯(lián)度計算

根據表1中各安全等級評分范圍，結合該廠有限空間調查情況和式(7)—(8)可計算二級指標關聯(lián)度計算結果見表4。

表4 指標關聯(lián)度計算結果

基于各指標關聯(lián)度計算結果結合式(9)進行計算可得出綜合關聯(lián)度見表5。

表5 綜合關聯(lián)度計算結果

4.5 評估結果分析

根據最大隸屬度原則，結合式(10)，max{-0.101 2，0.021 2，-0.067 2，-0.468 1}=0.021 2；即該企業(yè)有限空間作業(yè)風險評價等級為“較安全”；要觀察作業(yè)過程中的危險狀態(tài)，加強作業(yè)過程監(jiān)視。各指標風險等級分布情況為：安全={C10，C14};較安全={C1，C2，C4，C9}；較危險={C3，C5，C6，C8，C12，C13};危險={C7，C8，C11，C15}。針對上述結果提出改進措施如下:

(1)嚴格遵循“先通風、再檢測、后作業(yè)”的作業(yè)原則，氣體檢測前應確保氣體監(jiān)測儀器安全有效，作業(yè)過程中應持續(xù)檢測，一旦出現(xiàn)氣體濃度超標應立即停止作業(yè)，撤出作業(yè)人員，并使用有限空間作業(yè)通風機再次進行通風。

(2)建立并嚴格執(zhí)行有限空間作業(yè)現(xiàn)場負責人、監(jiān)護人員、作業(yè)人員、應急救援人員安全培訓教育制度、作業(yè)審批制度，并完善企業(yè)有限空間臺賬信息。

(3)企業(yè)日常安全管理工作應確保應急設備物資安全有效，對過期或失效的物資設備及時進行維修或更換，企業(yè)應確保每年進行一次有限空間應急預案演練以確保突發(fā)情況下應急工作的正常開展。

5 結論

(1)依據文獻資料及近幾年有限空間事故統(tǒng)計結果，從安全管理4要素出發(fā)，列舉了影響工貿企業(yè)有限空間作業(yè)的15項指標。

(2)將物元分析法應用于工貿企業(yè)有限空間作業(yè)風險評價，采用主、客觀權重相結合的方法確定綜合權重，同時運用歐氏距離函數確定主、客觀權重的偏好系數，綜合考慮決策者的主觀偏好及數據的客觀價值，使所得權重更加符合實際情況。

(3)物元分析方法將評價區(qū)間由[0，1]擴展到實數集R，較傳統(tǒng)分析方法能更為精確的描述事物屬于評價區(qū)間的程度，在得到綜合評價等級的同時能夠針對隱患較大的指標提出相應的整改建議，對于企業(yè)的日常安全管理或是監(jiān)管部門的安全檢查工作有一定的效用。

(4)物元評價模型豐富了對企業(yè)有限空間作業(yè)進行評估的方法，具有一定的可行性；但由于有限空間種類眾多，危險有害因素復雜，無法一一列舉，故在實際應用中應結合企業(yè)自身特點對評價指標進行適當的調整和補充。