層次分析法在安全評價中的應(yīng)用

賀連芝 張爭艷

（武漢科技大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢 430081）

層次分析法在安全評價中的應(yīng)用

賀連芝 張爭艷

（武漢科技大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢 430081）

文章分析了安全評價層次模型的建立與分析方法，由此將復(fù)雜的安全評價因素分類排序評價從而為決策層做出正確的決策提供理論參考。

層次分析法；生產(chǎn)安全；安全評價

（一）前言

“安全第一，預(yù)防為主”是我國的安全生產(chǎn)方針，尤其是在工廠和企業(yè)中更要把安全放在首位。為了減少和控制危害，減少和消除事故，防止事故造成損失，就要對工程和系統(tǒng)進(jìn)行安全評價。

所謂安全評價是指以實現(xiàn)工程、系統(tǒng)安全為目的，應(yīng)用安全系統(tǒng)工程的原理和方法，對工程、系統(tǒng)中存在的危險、有害因素進(jìn)行識別與分析，判斷工程、系統(tǒng)發(fā)生事故和急性職業(yè)危害的可能性及其嚴(yán)重程度，提出科學(xué)、合理、可行的安全對策措施建議，作出評價結(jié)論的活動。

目前，綜合性的安全評價方法也已經(jīng)發(fā)展了許多種類，其中的層次分析法適用領(lǐng)域比較廣闊。在此用層次分析法做為對工廠生產(chǎn)過程的安全評價的方法。

層次分析法(The analytic hierarchy process)簡稱AHP，是由Thomas L.Staaty 最先發(fā)明的用于解決包含多項標(biāo)準(zhǔn)時的復(fù)雜問題，在這個過程中，決策者需要判斷各項評判標(biāo)準(zhǔn)的重要性、決策變量相對于評判標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)先極。應(yīng)用層次分析法可以給出各個標(biāo)準(zhǔn)的權(quán)重，各個決策變量相對于每項標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)先級，量化決策變量，從而為決策提供依據(jù)。

（二）安全評價層次模型的建立與分析

層次分析法的主要思想是通過將復(fù)雜問題分解為若干層次和若干因素，對兩兩指標(biāo)之間的重要程度作比較判斷，建立判斷矩陣，通過計算判斷矩陣的最大特征值以及對應(yīng)特征向量，得出不同方案重要性程度的權(quán)重，為最佳方案的選擇提供依據(jù)。

建立模型前，要建立生產(chǎn)過程的安全評價系統(tǒng)指標(biāo)體系，由于危險因素種類繁多，因此主要從人的行為，物的狀態(tài)，環(huán)境的影響三方面考慮進(jìn)行危險因素的分類。從人的行為來說，主要是員工素質(zhì)的高低，而員工素質(zhì)又包括是否持證上崗，違章作業(yè)率高低和安全意識是否很強；從物的狀態(tài)來說，主要是指機械設(shè)備設(shè)施的安全，即裝置是否安裝齊全，是否有標(biāo)志安全的設(shè)施和對設(shè)備設(shè)施的維修保養(yǎng)到位程度；而環(huán)境即人們工作時的噪聲粉塵等污染物是否超標(biāo)，作業(yè)空間是否讓人體感到舒適，還有設(shè)備運行的環(huán)境是否開闊。

1.建立層次分析結(jié)構(gòu)模型

對問題所涉及的因素進(jìn)行分類，通?？煞譃槟繕?biāo)層、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層、方案層等，然后構(gòu)建一個各因素之間相互聯(lián)結(jié)的層次結(jié)構(gòu)模型，再對各層次的各因素進(jìn)行賦權(quán)，最后逐層計算相對權(quán)數(shù)，直到方案層各方案的相對權(quán)數(shù)，得到各方案的優(yōu)劣次序。在此模型中，目標(biāo)層為工廠生產(chǎn)過程的安全，即系統(tǒng)所要達(dá)到的總目標(biāo)；準(zhǔn)則層是衡量目標(biāo)是否能實現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)，具體為機械設(shè)備設(shè)施安全，員工素質(zhì)和環(huán)境；指標(biāo)層則是隸屬于準(zhǔn)則層的各因素。

如圖1為層次分析結(jié)構(gòu)模型圖。

圖1 層次分析結(jié)構(gòu)模型圖

2.建立判斷矩陣

層次分析法的信息來源主要是人們對于每一層次中各單元的相對重要性給出一定的判斷。判斷矩陣表示針對上層次某元素、本層次與之有關(guān)元素之間相對重要性的比較。

一般對單一準(zhǔn)則來說，兩個方案進(jìn)行評比總能判斷出優(yōu)劣，應(yīng)用1～9標(biāo)度法（見表1），對不同情況的評比給予數(shù)量標(biāo)度。

表1 1～9標(biāo)度的含義

圖2 A-B的判斷矩陣

構(gòu)造形式的A-B的判斷矩陣如圖2所示。根據(jù)主觀判斷所構(gòu)造的判斷矩陣確定受到專家知識水平和個人偏好的影響，構(gòu)造的判斷矩陣很難滿足一致性條件。因此，為保證可信度和準(zhǔn)確性，必須進(jìn)行一致性檢驗。

3.層次單排序

用和法進(jìn)行層次單排序的步驟如下：

（1）將判斷矩陣的每一列元素作歸一化處理：

所得的W=(W1,W2,…,Wn)T即為所求的特征向量，亦即判斷矩陣的層次單排序結(jié)果，由上述公式得到 A-B判斷矩陣的特征向量為W= (0.230,0.648,0.122)最大特征值。

（4）計算判斷矩陣的最大特征值λmax

設(shè)n階判斷矩陣為B，其中：W=(W1,W2,…,Wn)T為 B的特征向量。

則求得max=3.008

（5）一致性檢驗

在此用以下的一致性指標(biāo)來檢驗判斷的一致性：

此外判斷矩陣的一致性指標(biāo)CI與同階平均隨機一致性指標(biāo)RI之比稱為隨機一致性比率，記作CR，即：

當(dāng)CR＜0.10時，便認(rèn)為判斷矩陣具有滿意的一致性。

在此模型中，n=3，則CI= 0.004，查表得RI= 0.58，則CR=0.007＜0.100，由此可知，該判斷矩陣具有較高的一致性，其層次單排序是可以接受的。

由以上公式與方法得出各層次單排序表如下表2所示。

表2 安全評價各層指標(biāo)權(quán)重計算表

4.層次總排序

利用同一層次中所有層次單排序的結(jié)果，就可計算針對上一層次而言，本層次所有元素相對重要性的數(shù)值，即層次總排序。

層次 B對其上層次 A已經(jīng)完成排序，其特征向量為W=(W1,W2,…,Wn)T，而層次C對層次B各元素B1,B2,… ,Bn來說，單排層結(jié)果分別為Wj=(Wj,Wj,…,Wj)T，其中j=1,2,…,m，

12n則總排序結(jié)果依次按如下公式計算，則得層次總排序如下表3所示。

表3 層次總排序計算表

5.總排序的一致性檢驗

無論是單排序還是總排序都要進(jìn)行一致性檢驗，總排序的一致性檢驗從上到下逐層進(jìn)行，過程如下：

設(shè)CI為層次總排序一致性指標(biāo)；RI為層次總排序平均隨機一致性指標(biāo)；CR為層次總排序隨機一致性比率。

則

式中iCI為與iW對應(yīng)的C層次中判斷矩陣的一致性指標(biāo)；

式中iRI為與iW對應(yīng)的 C層次中判斷矩陣的平均隨機一致性指標(biāo)；

由此方法計算此例中的CR= 0. 025＜0.10，則認(rèn)為層次總排序的計算結(jié)果具有完全滿意的一致性。

最后，運用層次分析法對生產(chǎn)過程中的安全評價進(jìn)行分析和計算完畢后，可以看出層次分析法將復(fù)雜和繁瑣的評價過程以逐層和遞進(jìn)的方法對問題系統(tǒng)分析。

（三）結(jié)論

層次分析法安全評價模型采用比較語言分析，易于準(zhǔn)確進(jìn)行量化，用單準(zhǔn)則兩兩比較易于實現(xiàn)，而且完整的層次分析結(jié)構(gòu)較好地體現(xiàn)了層次分析法思維連續(xù)性，整個過程清晰明了。應(yīng)用層次分析法，對生產(chǎn)過程中的各種危險因素做到全面合理的評價，將評價指標(biāo)從定性描述轉(zhuǎn)化為定量分析，將復(fù)雜的系統(tǒng)層次化，從評價分析結(jié)果判斷生產(chǎn)過程中系統(tǒng)發(fā)生事故的可能性及其嚴(yán)重程度，從而提出科學(xué)、合理、可行的安全對策措施建議。

[1] 郭金玉,張忠彬,孫慶云.層次分析法在安全科學(xué)中的應(yīng)用[M].中國安全生產(chǎn)科學(xué)技,2008,4(2).

[2] 周紅燕.層次分析法在人力資源管理方面的應(yīng)用[EB/OL].http://wenku.baidu.wm/view/d790b9d5360cb alaa811dae7.html,2005-07.

[3] 葉義成,柯麗華,黃育德.系統(tǒng)綜合評價技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2006,1.

[4] 楊學(xué)津,孫一.管理系統(tǒng)工程[M]. 山東:山東大學(xué)出版社,2009,1.

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A

1008-1151(2011)05-0093-02

2011-02-17

賀連芝（1987－），女，武漢科技大學(xué)在讀碩士研究生，研究方向為安全系統(tǒng)工程。