門座式起重機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)系統(tǒng)

魏碧霞++楊曉翔

摘要：

為更好地對(duì)港口門座式起重機(jī)進(jìn)行全面的安全檢驗(yàn)和安全等級(jí)評(píng)定，建立含權(quán)重因子的新型風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型.該方法首先確立使門座式起重機(jī)失效的“人、機(jī)、環(huán)境、管理”等多種不確定影響因素和失效后果因素；然后在模糊理論的基礎(chǔ)上，基于簡(jiǎn)化模糊綜合運(yùn)算過程，建立一種含權(quán)重因子的新型風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)系統(tǒng).運(yùn)用該評(píng)價(jià)系統(tǒng)對(duì)實(shí)際案例進(jìn)行評(píng)價(jià)，驗(yàn)證其可行性.根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)結(jié)的存在，建議起重機(jī)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)未來的研究方向.

關(guān)鍵詞：

門座式起重機(jī)；風(fēng)險(xiǎn)分析；模糊理論；權(quán)重因子

中圖分類號(hào)：U653.921

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 收稿日期：20150725 修回日期：20151130

0引言

門座式起重機(jī)是港口裝卸集裝箱和貨物的重要裝備.目前大多起重機(jī)超負(fù)荷、高強(qiáng)度、長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，加之港口門座式起重設(shè)備所處環(huán)境條件比較復(fù)雜和惡劣，受力狀態(tài)復(fù)雜，稍有疏忽就會(huì)引發(fā)墜物傷人、整機(jī)傾覆等事故，甚至?xí)l(fā)生機(jī)毀人亡、群死群傷的重大事故.因此，如何對(duì)港口門座式起重機(jī)進(jìn)行全面的安全檢驗(yàn)和安全等級(jí)評(píng)定，是當(dāng)前我國(guó)港口門座式起重設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)所面臨的重要課題.

在港口門座式起重設(shè)備的安全問題上，我國(guó)監(jiān)檢機(jī)構(gòu)也開展了一系列的安全檢驗(yàn)工作，但大多是依據(jù)國(guó)家的相關(guān)監(jiān)檢規(guī)程進(jìn)行的，在某種意義上具有一定的作用，但終究不夠客觀全面，而且目前國(guó)內(nèi)外對(duì)起重機(jī)安全狀況的研究主要集中在部件或者單機(jī)的安全評(píng)價(jià)與壽命計(jì)算上[13]，忽略了人、環(huán)境、管理等因素[4]，這都給起重機(jī)的安全評(píng)價(jià)帶來很大的誤差.另外，人、環(huán)境、管理等因素對(duì)起重機(jī)事故的影響具有很大的模糊性、不確定性，無法量化，必須建立一套基于模糊理論的安全評(píng)價(jià)體系.

1傳統(tǒng)模糊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)最常用且傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法之一是模糊綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法，它通過建立多級(jí)綜合評(píng)判模型，根據(jù)各底層單因素的模糊評(píng)價(jià)等級(jí)，確定評(píng)價(jià)矩陣R及權(quán)重集A，通過模糊運(yùn)算確定其模糊評(píng)價(jià)集B，歸一化處理后作為上級(jí)模糊評(píng)價(jià)矩陣，通過層層迭代得出最終的模糊綜合評(píng)價(jià)集.可見，模糊綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法需要建立完善的專家評(píng)價(jià)體系，分別對(duì)影響因素做模糊評(píng)價(jià)，確定影響因素權(quán)重集，并需要計(jì)算機(jī)編程進(jìn)行大量運(yùn)算.在講究效率與效益的工程實(shí)際中，這種傳統(tǒng)的模糊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法就是蝸行牛步，大大影響評(píng)價(jià)結(jié)果時(shí)效性.為此，本文建立一種新型模糊評(píng)價(jià)模型，結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)矩陣和權(quán)重因子建立評(píng)判系統(tǒng)，對(duì)工程實(shí)際展開評(píng)價(jià).

2結(jié)合起重機(jī)建立含權(quán)重因子的新型風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型

含權(quán)重因子的新型風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型是先給出對(duì)應(yīng)決策目標(biāo)的失效可能性及其失效后果嚴(yán)重度的分值z(mì)，z值越大則失效可能性越大，失效后果嚴(yán)重度越高；再根據(jù)因素不同分級(jí)給出具體量化值q，確定單因素評(píng)判系統(tǒng)；同時(shí)結(jié)合模糊層次分析法確定因素權(quán)重因子Λ；然后對(duì)z，q和Λ進(jìn)行運(yùn)算迭加最終獲得評(píng)價(jià)分值，以確定其評(píng)價(jià)等級(jí).

2.1確定失效可能性及失效后果嚴(yán)重度的分值z(mì)

z可根據(jù)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的需要進(jìn)行人為賦值.為讓評(píng)價(jià)結(jié)果更為直觀，對(duì)門座式起重機(jī)建立的評(píng)價(jià)分值采用百分制，即z取值0～100.

2.2確定單因素評(píng)判系統(tǒng)

根據(jù)決策目標(biāo)實(shí)際情況對(duì)失效影響因素及其失效后果因素進(jìn)行分級(jí)，本文對(duì)門座式起重機(jī)失效影響因素進(jìn)行分級(jí)，根據(jù)與起重機(jī)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、安全使用等相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)規(guī)范[510]，建立較完善的門座式起重機(jī)失效影響因素表（見表1）、失效后果因素及失效后果嚴(yán)重度分級(jí)表（見表2）和各單因素評(píng)判標(biāo)準(zhǔn).

以“人的因素”中“司機(jī)U11”影響因素和“機(jī)的因素”中“調(diào)試U24”影響因素為例，給出相應(yīng)的模糊評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)（表3～10），對(duì)每個(gè)單因素均給出詳細(xì)評(píng)判描述及對(duì)應(yīng)評(píng)判值qijk.聘請(qǐng)X位

專家對(duì)每項(xiàng)單因素進(jìn)行評(píng)判選擇，并對(duì)每位專家的評(píng)判值qijk（x）（x=1，2，…，X）進(jìn)行模糊運(yùn)算，即根據(jù)專家自身權(quán)重αx確定單因素風(fēng)險(xiǎn)評(píng)判值qijk.將各專家在這方面的經(jīng)驗(yàn)程度分成豐富、較豐富、中等、一般等4級(jí)，分別被賦值1，0.8，0.5，0.2.根據(jù)以上分級(jí)，X個(gè)專家就其經(jīng)驗(yàn)程度的不同可以得到向量（α1，α2，…，αX），通過計(jì)算得到單因素風(fēng)險(xiǎn)評(píng)判值

同理可得失效后果嚴(yán)重度底層單因素風(fēng)險(xiǎn)評(píng)判值q′ij.

2.3建立權(quán)重因子

每級(jí)因素權(quán)重因子的建立決定了z實(shí)際分配比

例.以門座式起重機(jī)失效可能性影響因素為例建立

權(quán)重因子，因最底層因素（即第三級(jí)因素）多且相互

間難以分配權(quán)重，故對(duì)同一因素下的子因素進(jìn)行權(quán)

重賦值，因直接賦值主觀性強(qiáng)，則結(jié)合下列模糊層次分析法得到門座式起重機(jī)失效可能性影響因素權(quán)重因子Λijk.

2.3.1建立同級(jí)m個(gè)子因素的判斷矩陣Q=（fij）m×m

2.3.2將判斷矩陣Q轉(zhuǎn)換成一致性判斷矩陣R=（rij）m×m

2.3.3計(jì)算各因素權(quán)重λi

2.3.4確定最底層單因素權(quán)重因子Λijk

2.4確定風(fēng)險(xiǎn)值

確定因素權(quán)重因子后，即可確定風(fēng)險(xiǎn)值.

2.5建立風(fēng)險(xiǎn)矩陣

根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)矩陣圖和ALARP原則[1112]，以及失效可能性及其失效后果嚴(yán)重度的分值z(mì)，可建立表11所示的風(fēng)險(xiǎn)矩陣模型.

根據(jù)計(jì)算得到的失效可能性值P和失效后果嚴(yán)重度C，查表11風(fēng)險(xiǎn)矩陣模型，可獲得評(píng)價(jià)對(duì)象的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，從而提出合適的應(yīng)對(duì)措施.

3含權(quán)重因子的新型風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)系統(tǒng)工程應(yīng)用

3.1評(píng)價(jià)對(duì)象資料調(diào)查

該起重機(jī)由上海港口機(jī)械制造廠于1996年1月制造，由上海港聯(lián)機(jī)械技術(shù)公司安裝，額定起重量為35t，起吊最大幅度為24m，最小幅度為9m.2012年10月，特檢部門對(duì)該起重機(jī)進(jìn)行

了定期檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該起重機(jī)失壓保護(hù)失效，零位保護(hù)失效，起重量限制器失效，回轉(zhuǎn)連鎖開關(guān)功能失效，按照檢驗(yàn)TSGQ7015—2008（第二版）起重機(jī)械定期檢驗(yàn)規(guī)則，該機(jī)檢驗(yàn)結(jié)論為不合格，要求起重機(jī)使用企業(yè)進(jìn)行整改維護(hù).為更準(zhǔn)確掌握該機(jī)使用風(fēng)險(xiǎn)，通過上述新型評(píng)價(jià)模型對(duì)其進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià).

3.2確定該機(jī)單因素風(fēng)險(xiǎn)評(píng)判值qijk和權(quán)重因子Λijk

在該機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)過程中聘請(qǐng)了10位專家進(jìn)行評(píng)判，對(duì)每項(xiàng)單因素進(jìn)行評(píng)判選擇，結(jié)合專家自身權(quán)重αx確定單因素風(fēng)險(xiǎn)評(píng)判值qijk，如通過對(duì)司機(jī)影響因素U111，U112，U113進(jìn)行評(píng)判確定q111（x），q112（x），q113（x），見表12，并通過式（1）進(jìn)行計(jì)算獲得相應(yīng)評(píng)判值qijk.

3.3風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)確定

根據(jù)前文專家對(duì)其失效影響因素及失效后果因素的評(píng)判及其運(yùn)算分析方法，獲得單因素風(fēng)險(xiǎn)評(píng)判值qijk和權(quán)重因子Λijk，并編制相應(yīng)評(píng)價(jià)軟件，得到該機(jī)失效可能性值P=42.18和失效后果嚴(yán)重度C=28.59（見圖1～2），對(duì)照表11可知該機(jī)風(fēng)險(xiǎn)屬于“中風(fēng)險(xiǎn)”，屬于風(fēng)險(xiǎn)可接受范圍.

3.4新型風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型與傳統(tǒng)模糊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法比較

對(duì)傳統(tǒng)模糊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法結(jié)果[13]、新型風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型評(píng)價(jià)結(jié)果以及實(shí)際檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比（見表13）可知：新型風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型評(píng)價(jià)體系分級(jí)少，可避

免重復(fù)考慮風(fēng)險(xiǎn)因素，且對(duì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)直接賦值能減

少大量運(yùn)算，并考慮專家自身權(quán)重使評(píng)價(jià)結(jié)果更客觀；同時(shí)根據(jù)實(shí)際檢驗(yàn)結(jié)果，該機(jī)風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)屬于可接受范圍而非可忽略，必須在整改之后才可繼續(xù)使用，因此新型風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型的“中風(fēng)險(xiǎn)”評(píng)價(jià)結(jié)果更符合實(shí)際.

4結(jié)論

本研究根據(jù)決策目標(biāo)實(shí)際情況對(duì)門座式起重機(jī)失效影響因素及失效后果因素進(jìn)行分析與分級(jí)，建立最底層單因素模糊評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)；在模糊理論基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)化模糊綜合運(yùn)算過程，建立一種含權(quán)重因子的新型風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)，針對(duì)工程實(shí)際進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià).結(jié)果表明：運(yùn)用該評(píng)估系統(tǒng)可以得到比傳統(tǒng)模糊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果更符合實(shí)際的檢驗(yàn)結(jié)果，從而驗(yàn)證該評(píng)價(jià)模型的可行性.

本研究對(duì)門座式起重機(jī)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)采用的風(fēng)險(xiǎn)矩陣為典型風(fēng)險(xiǎn)矩陣，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分級(jí)時(shí)存在較多風(fēng)險(xiǎn)結(jié)[14]，影響風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果的穩(wěn)定性和有效性，在后續(xù)工作中可對(duì)相關(guān)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)展開研究，減少風(fēng)險(xiǎn)結(jié)的存在.

參考文獻(xiàn)：

[1]徐格寧，郭文孝.基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的通用橋式起重機(jī)結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2011（10）：7983.

[2]王重華，黎華，馬林霞.我國(guó)起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范中的結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度計(jì)算[J].上海海事大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，27（2）：1720.

[3]張鴻，阮航.起重機(jī)結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及其可靠性分析[J].機(jī)電信息，2012（3）：9293.

[4]崔萍，許志沛，李慶成，等.基于模糊綜合評(píng)判的塔式起重機(jī)傾覆事故分析[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2012（6）：9093.

[5]中華人民共和國(guó)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中華人民共和國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).起重機(jī)安全規(guī)程：GB6067.1—2010[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

[6]中華人民共和國(guó)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中華人民共和國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范：GB/T3811—2008[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[7]中華人民共和國(guó)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.起重機(jī)械定期檢驗(yàn)規(guī)則：二次修訂版：TSGQ7015—2008[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

[8]中華人民共和國(guó)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.起重機(jī)械使用管理規(guī)則：TSGQ5001—2009[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

[9]中華人民共和國(guó)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.起重機(jī)械制造監(jiān)督檢驗(yàn)規(guī)則：TSGQ7001—2006[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

[10]中華人民共和國(guó)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.門座起重機(jī)型式試驗(yàn)細(xì)則：TSGQ7007—2007[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.

[11]BAYBUTTP.TheALARPprincipleinprocesssafety[J].ProcessSafetyProgress，2014，33（1）：3640.

[12]AVENT，VINNEMJE.Ontheuseofriskacceptancecriteriaintheoffshoreoilandgasindustry[J].ReliabilityEngineeringandSystemSafety，2005，90：1524.

[13]周友濤，張?jiān)牛鹑?，?RBI技術(shù)在港口門座起重機(jī)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].機(jī)電工程，2013，30（6）：645649.

[14]COXLA，Jr.Whatswrongwithriskmatrix？[J].RiskAnalysis，2008，28（2）：497512.