基于HSE管理構(gòu)建石化企業(yè)安全生產(chǎn)個性化預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)

張道斌

(國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局化學(xué)品登記中心，山東 青島 266071)

2017年我國發(fā)生了較大及以上安全生產(chǎn)事故17起，同比上升54.5%，安全形勢嚴(yán)峻。如何有效地預(yù)測預(yù)報安全生產(chǎn)事故的發(fā)生，一直是安全領(lǐng)域重要的議題。建立完善的企業(yè)安全生產(chǎn)動態(tài)監(jiān)控和事故預(yù)測預(yù)報體系一直是國務(wù)院、國家安全監(jiān)管總局重點強調(diào)的工作，2017年4月1日我國實施的新版《企業(yè)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化基本規(guī)范》要求：企業(yè)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)營狀況、安全風(fēng)險管理及隱患排查治理、事故等情況，運用定量或定性的方法，建立體現(xiàn)企業(yè)安全生產(chǎn)狀況及其發(fā)展趨勢的安全生產(chǎn)預(yù)測預(yù)報體系[1]。同時，是否建立有效的安全生產(chǎn)預(yù)測預(yù)報體系也是標(biāo)準(zhǔn)化一級企業(yè)區(qū)別于標(biāo)準(zhǔn)化二級企業(yè)的重要考核條件之一[2]。為此，本文針對目前石化企業(yè)建立的安全生產(chǎn)預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)普遍存在的問題，結(jié)合石化企業(yè)HSE管理的實際，提出了一套能充分反映石化企業(yè)安全生產(chǎn)狀態(tài)的個性化預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)，成為石化企業(yè)生產(chǎn)過程中安全管理的重要工具和手段，以促進(jìn)石化企業(yè)的安全生產(chǎn)。

1 石化企業(yè)安全生產(chǎn)預(yù)測預(yù)報的現(xiàn)狀與存在的問題

雖然我國相關(guān)法律法規(guī)及規(guī)范性文件要求企業(yè)建立安全生產(chǎn)預(yù)測預(yù)報體系，但目前仍未出臺石化企業(yè)構(gòu)建安全生產(chǎn)預(yù)測預(yù)報體系的指導(dǎo)性標(biāo)準(zhǔn)。部分石化企業(yè)為了申請標(biāo)準(zhǔn)化一級企業(yè)達(dá)標(biāo)，利用Excel表等工具建立了算法較簡單的安全生產(chǎn)預(yù)測預(yù)報體系。目前，全國25家安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化一級企業(yè)，構(gòu)建安全生產(chǎn)預(yù)測預(yù)報體系的方法各不相同，總體來看可分為4類：一是基于隱患分析，通過將統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)隱患的數(shù)量乘以可能造成的不同后果所分配的系數(shù)，最后相加求和得出預(yù)測指數(shù)；二是基于安全風(fēng)險評價，通過辨識分析可能導(dǎo)致事故發(fā)生的危險因素，利用風(fēng)險矩陣等方法，評價出它們的危險等級并制定管控措施；三是基于某些關(guān)鍵生產(chǎn)控制參數(shù),通過相關(guān)軟件統(tǒng)計匯總自動化控制系統(tǒng)(DCS)中報警時間、報警數(shù)量以及關(guān)鍵指標(biāo)偏離次數(shù)等參數(shù)形成預(yù)測指數(shù)；四是基于層次分析法(AHP)，通過選取一定的預(yù)測指標(biāo)，采用專家打分法和層次分析法相結(jié)合的方法確定預(yù)測指標(biāo)權(quán)重，并選取相應(yīng)的數(shù)學(xué)方法構(gòu)建安全生產(chǎn)預(yù)測模型[3-5]。

然而，石化企業(yè)現(xiàn)有的這些安全生產(chǎn)預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)普遍存在預(yù)測指標(biāo)獲取不全和預(yù)測模型較為簡單的問題，如預(yù)測指標(biāo)僅僅考慮隱患數(shù)量、事故發(fā)生次數(shù)、應(yīng)急演練數(shù)量、培訓(xùn)教育次數(shù)4項指標(biāo)，對于規(guī)模較大的石化企業(yè)來講，數(shù)據(jù)收集的全面性和及時性無法得到保證[6]；建立的安全生產(chǎn)預(yù)測指數(shù)模型只是將上述4項指標(biāo)按照修正系數(shù)進(jìn)行簡單的代數(shù)加和，對于石化企業(yè)過程安全管理缺乏適應(yīng)性和精確性，使得構(gòu)建的安全生產(chǎn)預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)有效性差、結(jié)果失真，不能客觀地反映石化企業(yè)安全生產(chǎn)的實際。因此，結(jié)合石化企業(yè)HSE管理的實際，選取一套能充分反映石化企業(yè)安全生產(chǎn)狀態(tài)的預(yù)測指標(biāo)是重中之重。

2 石化企業(yè)安全生產(chǎn)預(yù)測指標(biāo)的篩選與構(gòu)成

2. 1 安全生產(chǎn)預(yù)測指標(biāo)的選取原則和來源

安全生產(chǎn)預(yù)測指標(biāo)的選取應(yīng)與企業(yè)的安全生產(chǎn)狀況相適應(yīng)，并且要具有動態(tài)性和系統(tǒng)性,既要有定性的指標(biāo),又要有可量化的指標(biāo)[7]。具體選擇原則和來源如下：

(1) 為了避免重復(fù)工作，并有利于推廣，預(yù)測指標(biāo)的選取應(yīng)建立在企業(yè)已有的安全管理體系的基礎(chǔ)上，如石化企業(yè)的HSE管理體系、安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化管理等。

(2) 要充分考慮到預(yù)測指標(biāo)數(shù)據(jù)采集統(tǒng)計工作的困難性和復(fù)雜性，應(yīng)盡量依托企業(yè)已有的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和信息統(tǒng)計渠道。

(3) 為了保證采集信息的時效性和真實性，采集信息的中間傳遞環(huán)節(jié)要盡可能的少，信息的獲取盡可能要來源于直接觀察與現(xiàn)場監(jiān)測。

(4) 為了避免預(yù)測信息的片面性，預(yù)測指標(biāo)錄入人員應(yīng)盡可能地覆蓋企業(yè)各專業(yè)、各層級。

(5) 應(yīng)及時總結(jié)預(yù)測預(yù)報體系的運行情況，調(diào)整和優(yōu)化預(yù)測指標(biāo)和預(yù)測模型，使其與企業(yè)的實際安全生產(chǎn)狀況符合；當(dāng)預(yù)測結(jié)果與企業(yè)的安全生產(chǎn)實際運行情況出現(xiàn)較大偏差時，應(yīng)調(diào)整相關(guān)預(yù)測指標(biāo)、預(yù)測模型及閾值[8]。

2. 2 石化企業(yè)安全生產(chǎn)預(yù)測指標(biāo)體系的構(gòu)成

本文在分析大量化工企業(yè)安全事故案例的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國企業(yè)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化管理以及石化企業(yè)HSE管理的實際，建立了石化企業(yè)安全生產(chǎn)預(yù)測指標(biāo)體系。該預(yù)測指標(biāo)體系可劃分為三級，其中一級指標(biāo)4個，分別是領(lǐng)導(dǎo)力與安全文化、工藝安全信息、過程安全控制、檢查與績效考核[9-12]；二級指標(biāo)19個，反映了石化企業(yè)過程安全管理的各個關(guān)鍵要素；三級指標(biāo)87個，量化了石化企業(yè)生產(chǎn)過程中安全管理的各項具體內(nèi)容，詳見表1。

表1 石化企業(yè)安全生產(chǎn)預(yù)測指標(biāo)體系

3 石化企業(yè)安全生產(chǎn)預(yù)測指數(shù)模型的構(gòu)建

安全生產(chǎn)預(yù)測指數(shù)可以概括為將影響企業(yè)安全生產(chǎn)的預(yù)測指標(biāo)，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計、建模、分析和計算，用來定量化表征企業(yè)安全生產(chǎn)的狀態(tài)和發(fā)展趨勢[13]。

本文考慮了安全管理薄弱環(huán)節(jié)預(yù)測和綜合預(yù)測，構(gòu)建了基于安全生產(chǎn)預(yù)測指標(biāo)得分的石化企業(yè)安全生產(chǎn)預(yù)測指數(shù)模型，以便能夠?qū)崟r、準(zhǔn)確地反映石化企業(yè)安全生產(chǎn)的狀態(tài)，查找企業(yè)安全管理的薄弱環(huán)節(jié)，并對安全生產(chǎn)未來發(fā)展趨勢做出預(yù)測。石化企業(yè)安全生產(chǎn)預(yù)測指數(shù)(SPI)的計算公式如下:

SPI=I1+I2-I3-I4+I5

(1)

式中：SPI為企業(yè)安全生產(chǎn)預(yù)測指數(shù)；I1為安全生產(chǎn)預(yù)測指標(biāo)得分；I2為隱患整改率指數(shù)；I3為培訓(xùn)教育指數(shù)；I4為應(yīng)急演練指數(shù)；I5為安全生產(chǎn)事故指數(shù)。

3. 1 安全生產(chǎn)預(yù)測指標(biāo)得分I1

安全生產(chǎn)預(yù)測指標(biāo)得分I1的計算公式為

(2)

每個三級預(yù)測指標(biāo)滿分值為5分，具體評分準(zhǔn)則見表2。

表2 三級預(yù)測指標(biāo)評分準(zhǔn)則

注：“是”和“否”類型的預(yù)測指標(biāo)，只按符合程度為100%或<30%計算。

3. 2 隱患整改率指數(shù)I2

隱患整改率指數(shù)I2的計算公式為

I2=B·C

式中：B為隱患的個數(shù)；C為隱患整改率對應(yīng)的修正系數(shù)，其取值見表3。

表3 隱患整改率對應(yīng)的修正系數(shù)表

3. 3 培訓(xùn)教育指數(shù)I3

培訓(xùn)教育指數(shù)I3的計算公式為

(4)

式中：Dn分別為企業(yè)級、二級單位級、基層單位級(在統(tǒng)計周期內(nèi))教育培訓(xùn)的次數(shù)，n=1,2,3；dn分別為企業(yè)級、二級單位級、基層單位級培訓(xùn)教育對應(yīng)的修正系數(shù)，n=1,2,3；e1i為企業(yè)級培訓(xùn)教育時間比值對應(yīng)的修正系數(shù)，i=1,2,3,4,5；e2i為二級單位級培訓(xùn)教育時間比值對應(yīng)的修正系數(shù)，i=1,2,3,4,5；e3i為基層單位級培訓(xùn)教育時間比值對應(yīng)的修正系數(shù)，i=1,2,3,4,5。

不同的培訓(xùn)教育等級對應(yīng)的修正系數(shù)見表4。

表4 培訓(xùn)教育等級對應(yīng)的修正系數(shù)表

企業(yè)從業(yè)人員培訓(xùn)教育的實際時間與企業(yè)培訓(xùn)教育計劃的時間的比值，即培訓(xùn)教育時間比值對應(yīng)的修正系數(shù)見表5。

表5 培訓(xùn)教育時間比值對應(yīng)的修正系數(shù)表

3. 4 應(yīng)急演練指數(shù)I4

應(yīng)急演練指數(shù)I4的計算公式為

(5)

式中：Fn為分別企業(yè)級、二級單位級、基層單位級(在統(tǒng)計周期內(nèi))應(yīng)急演練的次數(shù)，n=1,2,3；fn分別為企業(yè)級、二級單位級、基層單位級應(yīng)急演練對應(yīng)的修正系數(shù)，n=1,2,3；e1i為企業(yè)級應(yīng)急演練結(jié)束后一段時期內(nèi)的修正系數(shù)，i=1,2,3；e2i為二級單位級應(yīng)急演練結(jié)束后一段時期內(nèi)的修正系數(shù)，i=1,2,3；e3i為基層單位級應(yīng)急演練結(jié)束后一段時期內(nèi)的修正系數(shù)，i=1,2,3。

不同應(yīng)急演練級別對應(yīng)的修正系數(shù)見表6。

表6 不同應(yīng)急演練級別對應(yīng)的修正系數(shù)表

此外，還需要考慮應(yīng)急演練后20 d內(nèi)對企業(yè)安全生產(chǎn)狀況產(chǎn)生的不同影響，應(yīng)急演練后各段時間內(nèi)對應(yīng)的修正系數(shù)見表7。

表7 應(yīng)急演練后時間對應(yīng)的修正系數(shù)表

3. 5 安全生產(chǎn)事故指數(shù)I5

安全生產(chǎn)事故指數(shù)I5的計算公式為

I5=G1g1+G2g2+G3g3+G4g4+G5g5

(6)

式中：Gn為(在統(tǒng)計周期內(nèi))當(dāng)期各級事故起數(shù)；gn為當(dāng)期不同級別事故對應(yīng)的修正系數(shù)，n=1,2,3,4,5。

不同級別事故對應(yīng)的修正系數(shù)見表8。

表8 不同級別事故對應(yīng)的修正系數(shù)表

4 石化企業(yè)安全生產(chǎn)預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)的應(yīng)用與分析

石化企業(yè)可根據(jù)上述預(yù)測方法開發(fā)定制安全生產(chǎn)個性化預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)的管理軟件，其中預(yù)測指標(biāo)的錄入數(shù)據(jù)可從石化企業(yè)安全管理信息系統(tǒng)自動獲取，從而實現(xiàn)了安全生產(chǎn)預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)和安全管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享[14-15]。石化企業(yè)安全生產(chǎn)預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)通過預(yù)測指標(biāo)數(shù)據(jù)的采集和錄入，依據(jù)安全生產(chǎn)預(yù)測指數(shù)模型自動計算出4個一級指標(biāo)的分?jǐn)?shù)，4個一級指標(biāo)的分?jǐn)?shù)取平均值并結(jié)合相關(guān)修正系數(shù)生成預(yù)測指數(shù)；然后將每段時期的預(yù)測指數(shù)相連，形成預(yù)測指數(shù)曲線；最后采用離散灰色DGM(1,1)預(yù)測模型來預(yù)測企業(yè)安全生產(chǎn)未來的發(fā)展趨勢[16-17]。具體過程如下:

設(shè)X(0)為非負(fù)序列，即X(0)={x(0)(1),x(0)(2)，…，x(0)(n)}，計算X(0)的一次累加生成序列X(1)，有

X(1)={x(1)(1),x(1)(2)，…，x(1)(n)}

則離散灰色預(yù)測模型X(1)(k+1)=β1x(1)(k)+β2的最小二乘估計參數(shù)列滿足:

取x(1)(1)=x(0)(1),則遞推函數(shù)為

基于上述模型的建模原理和某石化企業(yè)2017年1至6月份的預(yù)測指標(biāo)數(shù)據(jù)，所得預(yù)測結(jié)果如下：

X(0)=(43.61,48.32,42.82,32.67,37.85,45.64)

X(1)=(43.61,91.93,134.75,167.42,205.27,250.91)

取3步預(yù)測值分別為37.59、36.40、35.24。

預(yù)測模型的誤差檢驗結(jié)果見表9。

表9 預(yù)測模型誤差檢驗表

由表9可知，預(yù)測模型的模擬值與原始值的誤差較小，平均相對誤差為0.112 7，表明預(yù)測模型精度較高可以使用。

圖1為某石化企業(yè)2017年某月4個一級指標(biāo)的得分分布圖，由此可以發(fā)現(xiàn)該企業(yè)安全管理的薄弱環(huán)節(jié)。

圖1 某石化企業(yè)2017年某月4個一級指標(biāo)的得分分布圖Fig.1 Distribution of the four first-grade indexes’ scores of a petrochemical enterprise in a month of 2017

利用某石化企業(yè)一級指標(biāo)的得分，通過安全生產(chǎn)預(yù)測指數(shù)模型計算出當(dāng)月的預(yù)測指數(shù)，每月的預(yù)測指數(shù)相連接形成預(yù)測指數(shù)曲線，并根據(jù)已生成的預(yù)測指數(shù)曲線利用離散灰色DGM(1，1)預(yù)測模型，可以預(yù)測得到未來一段時間該企業(yè)安全生產(chǎn)預(yù)測指數(shù)(SPI值)及其發(fā)展趨勢曲線，見圖2。

圖2 某石化企業(yè)2017年安全生產(chǎn)預(yù)測預(yù)報圖Fig.2 Forecast chart of work safety of a petrochemical enterprise in 2017

5 結(jié)論與建議

安全生產(chǎn)預(yù)測預(yù)報技術(shù)是目前企業(yè)安全生產(chǎn)管理研究領(lǐng)域的一個新課題，與傳統(tǒng)方法相比，本文提出的基于石化企業(yè)HSE管理的安全生產(chǎn)預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)(方法)更符合石化企業(yè)的實際，具有適用性和準(zhǔn)確性。該方法融合了石化企業(yè)日常安全管理的數(shù)據(jù)，并能夠?qū)崿F(xiàn)與安全管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享，可為國家制定石化企業(yè)安全生產(chǎn)預(yù)測預(yù)報技術(shù)指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)。然而，目前該預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)只是從管理信息系統(tǒng)自動獲取數(shù)據(jù)，今后還需要進(jìn)一步借鑒“大數(shù)據(jù)”的相關(guān)技術(shù)，充分利用其他數(shù)據(jù)庫(如設(shè)備設(shè)施、DCS儀表)等獲取更為有效的數(shù)據(jù)信息，這將會極大地提高企業(yè)安全生產(chǎn)預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)挖掘的效率，使石化企業(yè)安全生產(chǎn)預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)真正成為安全管理的重要工具和手段。對于預(yù)測閾值范圍的劃定尚需基于實踐積累和經(jīng)驗不斷完善，并在企業(yè)實際運行數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行修正，將會取得更加理想的預(yù)測效果。另外，在預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)具體實施的過程中，還需要考慮一些其他因素，并在企業(yè)進(jìn)行試點應(yīng)用與實踐中，不斷優(yōu)化該安全生產(chǎn)預(yù)測指標(biāo)體系、完善安全生產(chǎn)預(yù)測模型，這將是下一步研究工作的重點。