基于ANP－MEA的電梯運(yùn)行系統(tǒng)安全評價

彭先艷，沈斐敏，王巧莉，李碧曦

(1.福州大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，福建福州350116;2.中南大學(xué)資源與安全工程學(xué)院，湖南長沙410083; 3.重慶科技學(xué)院安全工程學(xué)院，重慶401331)

基于ANP－MEA的電梯運(yùn)行系統(tǒng)安全評價

彭先艷1，沈斐敏1，王巧莉2，李碧曦3

(1.福州大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，福建福州350116;2.中南大學(xué)資源與安全工程學(xué)院，湖南長沙410083; 3.重慶科技學(xué)院安全工程學(xué)院，重慶401331)

針對近年電梯事故頻發(fā)現(xiàn)狀，提出電梯運(yùn)行系統(tǒng)安全評價模型的研究方案.通過網(wǎng)絡(luò)層次分析法從縱橫兩向探討指標(biāo)間的關(guān)系，借助超級決策軟件計算指標(biāo)權(quán)重，結(jié)合物元分析電梯安全等級，最終得到電梯運(yùn)行系統(tǒng)安全等級為III級的研究結(jié)果，全面精確地判斷出電梯的安全狀況，為電梯運(yùn)行系統(tǒng)的安全評價提供新思路.

電梯;網(wǎng)絡(luò)層次分析法;物元分析;超級決策軟件

0 引言

隨著越來越多的高層建筑在城市拔地而起，電梯快速成為縱向交通運(yùn)輸中不可或缺的工具.電梯安全評價最初源自歐洲，現(xiàn)今部分發(fā)達(dá)國家已將其納入各電梯標(biāo)準(zhǔn)的制定和修改過程中，而我國在該領(lǐng)域的發(fā)展較晚，目前尚處于起步階段［1－2］.國外對電梯風(fēng)險的分析與評價主要集中在風(fēng)險檢查技術(shù)、故障失效分析及可靠性研究方面;國內(nèi)研究重點(diǎn)則放在電梯故障檢測和故障風(fēng)險分析、電梯風(fēng)險影響因素與原因分析等方面，多采用數(shù)理統(tǒng)計、數(shù)據(jù)庫、專家經(jīng)驗(yàn)判斷等方法［3］.近年來我國部分高校及特種設(shè)備檢測院對電梯風(fēng)險評價展開一系列研究，取得一些成果，目前國內(nèi)缺乏一個統(tǒng)一完善的評價方法或標(biāo)準(zhǔn)，大多數(shù)評價方法對指標(biāo)縱向遞階關(guān)系進(jìn)行探討，忽視指標(biāo)間橫向依存關(guān)系，導(dǎo)致評價結(jié)果缺乏全面性與準(zhǔn)確性.

從“人－機(jī)－環(huán)－管”4個方面出發(fā)，建立和完善電梯運(yùn)行系統(tǒng)安全評價指標(biāo)體系，通過網(wǎng)絡(luò)層次分析(analytic network process，簡稱ANP)全面考慮指標(biāo)間的縱向遞階與橫向依存關(guān)系，借助超級決策軟件(super decisions，簡稱SD)計算權(quán)重，結(jié)合物元分析(matter element analysis，簡稱MEA)量化電梯運(yùn)行系統(tǒng)的安全等級，開拓了電梯運(yùn)行系統(tǒng)安全評價的新思路.

1 構(gòu)建電梯運(yùn)行系統(tǒng)安全評價指標(biāo)體系

1.1 電梯運(yùn)行系統(tǒng)評價指標(biāo)的確定

在電梯運(yùn)行系統(tǒng)安全評價指標(biāo)體系(S)的大框架下，以“人－機(jī)－環(huán)－管”4個因素集為依據(jù)，參考部分電梯安全評價文獻(xiàn)，了解相關(guān)法律法規(guī)，咨詢專家，最終篩選與總結(jié)出29個評價指標(biāo).

1)相關(guān)人員c1.人在整個電梯運(yùn)行系統(tǒng)中有著舉足輕重的地位.人的因素主要包括技術(shù)水平c11、工作經(jīng)驗(yàn)c12、工齡c13、身體狀況c14、心理狀態(tài)c15、安全意識c16、文化水平c17等.

2)電梯設(shè)備c2.電梯本身作為整個運(yùn)行系統(tǒng)的重要組成部分，直接影響系統(tǒng)的安全性.主要指標(biāo)有電梯維保效果c21、磨損程度c22、老化程度c23、靈敏度c24、平層度c25、使用頻率c26、日均荷載c27、已用年數(shù)c28、穩(wěn)定性c29等［4－6］.

3)使用環(huán)境c3.環(huán)境對電梯運(yùn)行系統(tǒng)的影響不言而喻.主要包括供電質(zhì)量c31、濕度c32、溫度c33、清潔度c34、潤滑度c35、照明c36、噪音c37等.

4)管理方面c4.管理是電梯運(yùn)行系統(tǒng)中的關(guān)鍵一環(huán).許多電梯事故發(fā)生，主因在于管理疏忽.管理因素包括組織結(jié)構(gòu)c41、規(guī)章制度c42、應(yīng)急預(yù)案c43、執(zhí)行力度c44、專業(yè)培訓(xùn)c45、安全教育c46等［7－8］.

1.2ANP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型與SD軟件

1996年，Saaty教授在層次分析法(analytic hierarchy process，簡稱AHP)的研究基礎(chǔ)上提出ANP，它是一種非線性結(jié)構(gòu)的決策科學(xué)方法［9］.SD是由美國Expert Choice公司開發(fā)的一款專門用于計算ANP的軟件.分析“人－機(jī)－環(huán)－管”子系統(tǒng)中各指標(biāo)間的內(nèi)部關(guān)聯(lián)和外部依存，確定出電梯運(yùn)行系統(tǒng)安全評價的ANP網(wǎng)絡(luò)模型，如圖1.借助SD軟件，繪制出ANP網(wǎng)絡(luò)模型，如圖2.

2 基于物元分析的電梯運(yùn)行系統(tǒng)安全等級評價

物元作為描述事物的基本元，通常由事物、特征、量值這個有序的三元組來表示，記為R=(N，C，V)，其中N代表事物，C是事物的特征，V為C的量值，這三者被稱為物元R的三要素［10］.

2.1 評價步驟

根據(jù)電梯運(yùn)行系統(tǒng)安全等級與評價指標(biāo)構(gòu)建經(jīng)典域和節(jié)域［11］，結(jié)合實(shí)際情況與既定標(biāo)準(zhǔn)明確待評物元，借助SD軟件算出各評價特征的權(quán)重，確定待評價特征與各安全等級的單指標(biāo)關(guān)聯(lián)度，得出電梯運(yùn)行系統(tǒng)與設(shè)定安全等級的綜合關(guān)聯(lián)度.關(guān)聯(lián)度數(shù)值越大，則電梯運(yùn)行狀況與該安全等級的匹配度越高.

1)經(jīng)典域、節(jié)域與待評物元.電梯運(yùn)行系統(tǒng)安全等級對應(yīng)特征值的取值范圍［12］，即為經(jīng)典域Roj:

式中:Noj為電梯運(yùn)行系統(tǒng)的安全等級;ck(k=1，2，3，…，n)為安全等級Noj的評價指標(biāo);voj是Noj關(guān)于評價指標(biāo)ck的取值范圍，即各安全等級對應(yīng)的分值區(qū)間;aojk和bojk是分值區(qū)間的最小值和最大值［13］.

各指標(biāo)所對應(yīng)的從低到高的所有取值范圍，就是節(jié)域Rp:

式中:Np表示安全等級的全體;ck(k=1，2，3，…，n)為安全等級Np的特征;vp是Np關(guān)于ck的取值范圍.

根據(jù)實(shí)際情況，結(jié)合給定的評價標(biāo)準(zhǔn)，對待評價電梯運(yùn)行系統(tǒng)特征值進(jìn)行評分，得到待評物元Ri:

式中:Ni為第i個待評價指標(biāo);vi為Ni關(guān)于評價特征ck(k=1，2，3，…，n)的量值，即待評特征ck的最終評分.

2)權(quán)重.各個評價指標(biāo)對待評價對象的影響是不盡相同的，權(quán)重的大小可以具體衡量各評價指標(biāo)對待評價對象的影響程度.權(quán)重越大，影響就越大.權(quán)重由SD軟件計算得.

3)關(guān)聯(lián)度.關(guān)聯(lián)函數(shù)將“具有性質(zhì)P”的事物從定性描述拓展成“具有性質(zhì)P某程度”的定量描述［14］.它分為單指標(biāo)關(guān)聯(lián)度和綜合關(guān)聯(lián)度.單指標(biāo)關(guān)聯(lián)度公式如下:

綜合關(guān)聯(lián)度的計算公式如下:

4)安全等級.根據(jù)最大隸屬度原則，判定電梯運(yùn)行系統(tǒng)物元Ni屬于安全等級t0.

2.2 實(shí)例分析

現(xiàn)對某電梯運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行評價.組織專家進(jìn)行實(shí)地考察和調(diào)研，對指標(biāo)逐一打分，通過SD軟件計算出權(quán)重，結(jié)果詳見表1.電梯運(yùn)行系統(tǒng)劃分為5個安全等級:I級(好)、II級(較好)、III級(一般)、IV級(較差)、V級(差).

表1 電梯運(yùn)行系統(tǒng)的指標(biāo)權(quán)重與評分結(jié)果Tab.1Elevator operating system’s index weight and score

1)確定經(jīng)典域、節(jié)域及待評價物元.以電梯設(shè)備c2的等級判定為例，根據(jù)表1，確定它的經(jīng)典域Roj、節(jié)域Rp及待評價物元Ri:

2)計算關(guān)聯(lián)度.由式(4)～(6)，計算出電梯設(shè)備c2的關(guān)聯(lián)度，并判斷出安全級別，結(jié)果見表2.

表2 各特征指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度(電梯設(shè)備)Tab.2Correlation of characteristic indexes(the elevator equipment)

同理，可求得剩下3個因素集的綜合關(guān)聯(lián)度，最終判定整個電梯運(yùn)行系統(tǒng)的安全等級，結(jié)果見表3.

表3 電梯運(yùn)行系統(tǒng)的安全評價結(jié)果Tab.3Evaluation results of elevator operating system

從表3可知，“人－機(jī)－環(huán)－管”4個子系統(tǒng)，只有管理因素的評價結(jié)果為“較好”，其余三個因素是“一般”，最終判斷整個電梯運(yùn)行系統(tǒng)安全等級為III級(一般)，該電梯運(yùn)行狀況不容樂觀.根據(jù)結(jié)果，有關(guān)單位必須即刻采取相應(yīng)的預(yù)控措施.如人員方面提高作業(yè)員工的專業(yè)技能和安全意識;設(shè)備方面應(yīng)組織專家進(jìn)行電梯安全隱患的排查;環(huán)境部分需保障電梯機(jī)房的通風(fēng)，保持清潔等.另外，加強(qiáng)電梯安全管理，優(yōu)化應(yīng)急處置方案，加大力度宣傳電梯安全知識.

3 結(jié)語

網(wǎng)絡(luò)層次分析從縱橫兩個方面全面考慮電梯運(yùn)行系統(tǒng)中各評價指標(biāo)間的關(guān)系，為后續(xù)電梯運(yùn)行系統(tǒng)安全等級的判定提供更加準(zhǔn)確的權(quán)重數(shù)據(jù).物元分析，在量化整個電梯運(yùn)行系統(tǒng)安全等級的同時，還明確了“人－機(jī)－環(huán)－管”各子系統(tǒng)的安全狀態(tài)，評價過程簡單易懂，評價結(jié)果直接反應(yīng)出電梯運(yùn)行系統(tǒng)存在的問題，有助于相關(guān)單位及時采取整改措施，保障廣大電梯用戶的安全.

該方法目前也存在著一些問題:當(dāng)評價體系的指標(biāo)等級越來越多，ANP網(wǎng)絡(luò)模型也就越復(fù)雜，SD軟件計算權(quán)重時，指標(biāo)間兩兩對比增多，人的主觀判斷增大，影響評價結(jié)果.

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(責(zé)任編輯:蔣培玉)

Safety assessment of elevator operating system based on ANP and MEA

PENG Xianyan1，SHEN Feimin1，WANG Qiaoli2，LI Bixi3
(1.College of Environment and Resources，F(xiàn)uzhou University，F(xiàn)uzhou，F(xiàn)ujian 350116，China; 2.School of Resources and Safety Engineering，Central South University，Changsha，Hunan 410083，China; 3.College of Safety Engineering，Chongqing University of Science＆Technology，Chongqing 401331，China)

In recent years，the elevator accidents frequently occur，so we should to establish the safety assessment model of elevator.Through analytic network process to dissect the relationship of each index from horizontal and vertical.The super decisions is utilized to apportion weight of each index.Then，combine it with the matter element analysis to judge the safety of elevator.Lastly，obtain the evaluation result of elevator operating system，three security rating.This way to judge the safety of elevator completely and precisely，and also gives a new idea to the safety evaluation of the elevator operating system.

elevator;analytic network process;matter element analysis;super decisions

X943

A

10.7631/issn.1000－2243.2016.06.0881

1000－2243(2016)06－0881－05

2015－07－05

沈斐敏(1951－)，教授，主要從事安全技術(shù)及工程、安全管理、隧道安全等方面研究，1003474815@qq.com

福建交通科技發(fā)展項(xiàng)目(201441)