基于IAHP的生產(chǎn)系統(tǒng)作業(yè)疲勞模糊綜合評(píng)價(jià)

李?yuàn)檴?/p>

(天津大學(xué)管理與經(jīng)濟(jì)學(xué)部，天津300072)

隨著技術(shù)發(fā)展與業(yè)界需要，對(duì)于勞動(dòng)生產(chǎn)率影響因素的研究越來(lái)越多地考慮到人因工程問(wèn)題。人因工程的研究領(lǐng)域［1］不斷更新，其中工程負(fù)荷與職業(yè)健康、產(chǎn)品與工具的設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)、作業(yè)方法及場(chǎng)所改善等問(wèn)題被國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界廣泛討論。疲勞對(duì)基礎(chǔ)管理與生產(chǎn)效率的影響成為新的研究熱點(diǎn)，特別是現(xiàn)代作業(yè)疲勞［2］，在傳統(tǒng)疲勞的定義之上增加了所處環(huán)境和精神物質(zhì)條件的因素影響。迄今為止還沒(méi)有直接測(cè)定各行業(yè)作業(yè)人員疲勞程度的方法，大多數(shù)實(shí)驗(yàn)工作都是測(cè)量某些與疲勞相關(guān)的指標(biāo)。目前常用的幾種作業(yè)疲勞測(cè)量方法［3］，包括主觀感覺(jué)詢問(wèn)評(píng)價(jià)法、生理參數(shù)測(cè)試法、生物化學(xué)測(cè)試法、心理學(xué)測(cè)試方法，以及幾種方法相結(jié)合的綜合評(píng)價(jià)方法。評(píng)定疲勞等級(jí)大多選取生理學(xué)指標(biāo)，如國(guó)外常用的克里斯坦森標(biāo)準(zhǔn)以能耗量和氧耗量作為分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)劃分不同勞動(dòng)強(qiáng)度，我國(guó)于1983年制定的《體力勞動(dòng)強(qiáng)度分級(jí)》是以勞動(dòng)時(shí)間率和工作日平均能量代謝率為標(biāo)準(zhǔn)反映作業(yè)負(fù)荷。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者將作業(yè)疲勞分析與臨床醫(yī)學(xué)［4］、心理學(xué)［5］等領(lǐng)域聯(lián)系緊密，大多通過(guò)臨床實(shí)驗(yàn)獲得的生理指標(biāo)探究導(dǎo)致疲勞的影響因素。然而大多測(cè)量方法僅能由專業(yè)人員在實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用特定儀器完成，在制造業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中很難實(shí)際操作，因此對(duì)作業(yè)者的疲勞程度測(cè)定難以實(shí)施。而綜合評(píng)價(jià)方法通過(guò)更為簡(jiǎn)便、實(shí)際、全面的疲勞評(píng)價(jià)模型，能夠避免由于單一作業(yè)疲勞測(cè)量方法導(dǎo)致的研究結(jié)果失真或出現(xiàn)偏差的情況。丁立［6］、王晨［7］、舒紅宇［8］等應(yīng)用綜合評(píng)價(jià)方法分別對(duì)手部作業(yè)、VDT作業(yè)、汽車駕駛作業(yè)等進(jìn)行了疲勞分析與綜合評(píng)價(jià)，但往往局限于特定行業(yè)、特定動(dòng)作和特定環(huán)境，并不具普適性。景國(guó)勛等［9］從作業(yè)者疲勞的表現(xiàn)形式方面建立了較為全面的評(píng)價(jià)指標(biāo)，然而并未深入挖掘?qū)е缕诂F(xiàn)象的各項(xiàng)因素，對(duì)于改善作業(yè)疲勞現(xiàn)狀無(wú)法給出相應(yīng)策略。

針對(duì)以往研究的不足，筆者提出從疲勞影響因素方面建立作業(yè)疲勞綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，適用于評(píng)價(jià)一般生產(chǎn)勞動(dòng)的疲勞等級(jí)，從而探尋導(dǎo)致某項(xiàng)作業(yè)疲勞的關(guān)鍵原因并提出改善方法。

1 區(qū)間層次分析法

對(duì)指標(biāo)權(quán)重的設(shè)定方法中以層次分析法的應(yīng)用最為經(jīng)典［10］，然而有時(shí)專家難以給出一個(gè)準(zhǔn)確的數(shù)字進(jìn)行描述，或多個(gè)專家對(duì)于某項(xiàng)指標(biāo)的判定存在范圍允許的差異，而更傾向于提供一個(gè)區(qū)間。因此筆者運(yùn)用一種支持專家模糊判斷的區(qū)間層次分析法(interval analytic hierarchy process，IAHP)，將AHP(analytic hierarchy process)法與區(qū)間數(shù)學(xué)相結(jié)合，用區(qū)間替代點(diǎn)值構(gòu)成判斷矩陣，解決專家對(duì)于因素重要程度無(wú)法精確統(tǒng)一的困難。目前計(jì)算方法有區(qū)間數(shù)梯度特征向量法、最優(yōu)傳遞矩陣法和區(qū)間數(shù)特征根法(IEM)等［11］。IEM法簡(jiǎn)單實(shí)用，能充分利用評(píng)判矩陣的全部信息，計(jì)算精度較高，對(duì)專家構(gòu)造的判斷矩陣的一致性依賴相對(duì)較?。?2］。

權(quán)重的具體計(jì)算方法［13］如下:

(2)由A－i、A+i分別計(jì)算得出:

(3)計(jì)算區(qū)間權(quán)重向量為:

(4)根據(jù)求得的權(quán)重區(qū)間wi，取其平均值，即，則相應(yīng)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重向量為再對(duì)權(quán)重向量做歸一化處理得到

(5)按照傳統(tǒng)AHP計(jì)算規(guī)則，從下至上得到各級(jí)指標(biāo)的權(quán)重。

2 基于IAHP的模糊綜合評(píng)價(jià)模型

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立

根據(jù)構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的科學(xué)性、系統(tǒng)性、全面性原則，作業(yè)疲勞評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立從工作研究、人因工程、組織管理等多角度進(jìn)行挖掘，同時(shí)結(jié)合制造業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，通過(guò)在生產(chǎn)線上對(duì)作業(yè)者進(jìn)行觀察與訪談，深入了解導(dǎo)致作業(yè)疲勞的原因，最終歸納總結(jié)出作業(yè)者基礎(chǔ)條件、工作特點(diǎn)、心理因素、環(huán)境條件和人機(jī)系統(tǒng)5個(gè)方面影響因素作為指標(biāo)體系的一級(jí)指標(biāo)，并分別列出盡可能全面、細(xì)化、獨(dú)立的二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)疲勞強(qiáng)度進(jìn)行有效衡量，建立的指標(biāo)體系如表1所示。

表1 生產(chǎn)系統(tǒng)作業(yè)疲勞綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.2 作業(yè)疲勞模糊綜合評(píng)價(jià)模型的建立

模糊綜合評(píng)價(jià)是目前應(yīng)用廣泛的評(píng)價(jià)方法之一［14］，考慮到對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)作業(yè)疲勞的判定過(guò)程中存在諸多主觀因素和不確定、不顯著信息，因而采用模糊綜合評(píng)價(jià)方法?；贗AHP的基礎(chǔ)理論，建立作業(yè)疲勞模糊綜合評(píng)價(jià)模型，步驟如下:

(1)按照確定的作業(yè)疲勞綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，組織相關(guān)專家為各指標(biāo)的重要程度打分，專家在打分過(guò)程中應(yīng)考慮行業(yè)、企業(yè)和作業(yè)的特點(diǎn)，通過(guò)適當(dāng)?shù)恼{(diào)研充分獲得信息，使打分結(jié)果盡量貼合實(shí)際，客觀判斷造成作業(yè)疲勞的影響因素，重視行業(yè)特性，而不局限于行業(yè)特性，應(yīng)用區(qū)間層次分析法計(jì)算指標(biāo)權(quán)重。

(2)確定抉擇評(píng)語(yǔ)集。參考我國(guó)《體力勞動(dòng)強(qiáng)度分級(jí)》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB3869－83)中的級(jí)別和實(shí)際作業(yè)過(guò)程中的疲勞程度狀況，將作業(yè)疲勞的等級(jí)按程度確定為評(píng)語(yǔ)集V={重強(qiáng)度疲勞，強(qiáng)度疲勞，中等疲勞，輕度疲勞，不疲勞}。

(3)進(jìn)行單因素評(píng)價(jià)，構(gòu)造評(píng)價(jià)矩陣。確定評(píng)價(jià)對(duì)象為某崗位或某工位的指定作業(yè)，組織一定數(shù)量的該項(xiàng)作業(yè)者針對(duì)每個(gè)指標(biāo)按照評(píng)語(yǔ)集給予相應(yīng)選擇，獲得作業(yè)者對(duì)各單項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)分。

式中:rijk為作業(yè)者在指標(biāo)Cij上隸屬于等級(jí)Vk的程度，最后以rij為行，構(gòu)成單因素評(píng)價(jià)矩陣R=(rijk)n×m。

(4)基于模糊合成規(guī)則，對(duì)二級(jí)指標(biāo)層進(jìn)行作業(yè)疲勞強(qiáng)度評(píng)價(jià)，即計(jì)算模糊合成，公式如下:

合成采用(+，·)，相當(dāng)于普通矩陣乘法，合成結(jié)果為 S=(S1，S2，…，Sn)。

(5)獲得最終的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。設(shè)一級(jí)指標(biāo)Ci的權(quán)重向量為W'，一級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)矩陣為S，計(jì)算得出評(píng)價(jià)向量為:

按隸屬度最大原則得出最終綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，即可判斷該項(xiàng)作業(yè)的疲勞等級(jí)。

3 算例

選取某大型機(jī)械裝備制造公司A生產(chǎn)線的主軸裝配工位作為研究對(duì)象，由相關(guān)專家和管理人員對(duì)指標(biāo)的重要性程度進(jìn)行打分，應(yīng)用區(qū)間層次分析法確定該項(xiàng)作業(yè)的疲勞指標(biāo)權(quán)重。組織從事該項(xiàng)作業(yè)的20名作業(yè)者對(duì)各個(gè)指標(biāo)引起疲勞的程度進(jìn)行判定，從而得出評(píng)價(jià)矩陣，通過(guò)計(jì)算最終得出該項(xiàng)作業(yè)的疲勞等級(jí)及重要影響因素。

(1)通過(guò)專家的重要性打分結(jié)果建立判斷矩陣，應(yīng)用IEM法求得權(quán)重。以作業(yè)者基礎(chǔ)條件指標(biāo)C1為例，其判斷矩陣為:

求得歸一化特征向量為:

根據(jù)式(1)計(jì)算得出 k1=0.919 5，m1=1.019 5。代入式(2)求得權(quán)重，并歸一化處理后

同理可求得所有從屬指標(biāo)的權(quán)重，如表1所示。

(2)組織作業(yè)者給出疲勞狀況評(píng)價(jià)，獲得評(píng)價(jià)矩陣。以作業(yè)者基礎(chǔ)條件指標(biāo)C1為例，問(wèn)卷調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示:被調(diào)查的20名作業(yè)者對(duì)于身體素質(zhì)C11對(duì)疲勞程度的影響給予明確態(tài)度，認(rèn)為其自身的身體素質(zhì)基礎(chǔ)導(dǎo)致重強(qiáng)度疲勞、強(qiáng)度疲勞、中度疲勞、輕度疲勞、不疲勞的人數(shù)分別為1、2、3、12、2，按程度對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)得分分別為 0.05，0.10，0.25，0.50，0.10。即 r11=(0.05 0.10 0.25 0.50 0.10)。同理可得 C12、C13、C14評(píng)價(jià)值，因此可得作業(yè)者基礎(chǔ)條件指標(biāo)C1的模糊評(píng)價(jià)矩陣為:

同理可計(jì)算出其他二級(jí)指標(biāo)的模糊評(píng)價(jià)矩陣。

(3)計(jì)算各項(xiàng)二級(jí)指標(biāo)模糊合成，得出各指標(biāo)值隸屬于各個(gè)疲勞等級(jí)的程度。仍以作業(yè)者基礎(chǔ)條件指標(biāo)C1為例，已知其權(quán)重向量和評(píng)價(jià)矩陣，按照式(4)有:

同理可求得 C2、C3、C4、C5的模糊合成結(jié)果。

(4)計(jì)算得出該項(xiàng)作業(yè)的疲勞程度綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。

由上述計(jì)算結(jié)果匯總，依照式(5)得出:

依據(jù)隸屬度最大原則，因此判定該項(xiàng)作業(yè)導(dǎo)致的疲勞等級(jí)為“中度疲勞”。評(píng)價(jià)過(guò)程與計(jì)算結(jié)果表明:①作業(yè)者基礎(chǔ)條件、工作特點(diǎn)、環(huán)境條件和人機(jī)系統(tǒng)4項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)語(yǔ)均隸屬于“中度疲勞”，說(shuō)明該項(xiàng)作業(yè)會(huì)導(dǎo)致一定程度的疲勞現(xiàn)象，企業(yè)需要關(guān)注員工的作業(yè)安全與職業(yè)健康，并有必要優(yōu)化作業(yè)設(shè)計(jì);②心理因素指標(biāo)的評(píng)語(yǔ)隸屬于“強(qiáng)度疲勞”，說(shuō)明該項(xiàng)作業(yè)在心理因素方面引起顯著的疲勞現(xiàn)象，需要關(guān)注員工心理健康，并通過(guò)作業(yè)設(shè)計(jì)與改善活動(dòng)來(lái)緩解作業(yè)疲勞;③分析二級(jí)指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果，找出導(dǎo)致中度和強(qiáng)度疲勞的顯著指標(biāo):作業(yè)技能、體力勞動(dòng)強(qiáng)度、注意力集中程度、重復(fù)和枯燥、工作臺(tái)尺寸和布局、工裝夾具的工效學(xué)設(shè)計(jì)等，這些應(yīng)成為生產(chǎn)系統(tǒng)改善的關(guān)鍵點(diǎn)。

4 結(jié)論

筆者建立的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)從引發(fā)疲勞的根源之處探究改善疲勞現(xiàn)狀的關(guān)鍵點(diǎn)，從而提出針對(duì)性的改進(jìn)策略，科學(xué)緩解生產(chǎn)系統(tǒng)中的作業(yè)疲勞。應(yīng)用區(qū)間層次分析法確定權(quán)重，充分考慮各專家對(duì)重要程度打分結(jié)果的差異性，有利于提高準(zhǔn)確度。引發(fā)作業(yè)疲勞的因素眾多，且受主觀因素和不確定性因素影響較大，因此應(yīng)用模糊綜合評(píng)價(jià)方法，是對(duì)作業(yè)疲勞評(píng)價(jià)方法的創(chuàng)新，也是對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)基礎(chǔ)管理改善途徑的探索。

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