模糊數(shù)學原理在塔器安裝全過程風險評價中的應用

余本強

（東華工程科技股份有限公司，安徽合肥230024）

隨著大型、超大型起重設備的涌現(xiàn)，吊裝重量屢破紀錄，大型設備整體、模塊化吊裝得到日益發(fā)展，大型塔器“穿衣戴帽”整體吊裝施工得以實現(xiàn)。設備“穿衣戴帽”吊裝施工是在設備吊裝前完成平臺爬梯、電氣照明、儀表橋架、附塔管線、設備外保溫工作，將需要在高空安裝的塔器附件在地面上施工完成后，進行整體吊裝，實現(xiàn)塔起燈亮管線通。該施工方法解決了現(xiàn)場用地緊張和設備材料集中堆放難題，也避免搭設腳手架，能最大限度地減少高空作業(yè)，保證施工安全，同時提高了工作效率，近年來在項目現(xiàn)場得以推廣。大型塔器“穿衣戴帽”施工涉及設備進場運輸、裝卸、多專業(yè)協(xié)同施工、大型吊車進場、安裝、整體吊裝等多個環(huán)節(jié)，任何一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都可能造成重大安全事故，因而有必要對大型塔器整體安裝全過程風險進行研究與評價。

模糊綜合評價方法[1]是基于模糊數(shù)學原理，應用模糊變換和最大隸屬度原則，對多因素系統(tǒng)進行綜合評價的方法。本文將模糊數(shù)學原理應用于大型塔器整體安裝過程風險評價，期望能定量評價大型塔器整體安裝過程的風險及等級，為相關施工提供參考。

1 大型塔器整體安裝全過程風險因素分析

通過對大型塔器在碼頭裝卸運輸?shù)剿鞯跹b就位以及摘鉤全過程分析，結合各環(huán)節(jié)近年來發(fā)生典型事故的原因，得出大型塔器整體安裝全過程風險因素主要為四個方面，具體如下。

1.1 運輸管理

大型塔器設備從碼頭或集中預制場運至施工現(xiàn)場過程，需重點考慮與公共電網(wǎng)架空線路距離是否滿足安全要求，是否滿足沿途過路管廊、橋涵等限高要求，運輸?shù)缆费赝巨D(zhuǎn)角是否處理或清障，卸貨地點地基是否專門設計或進行換填、防雨等處理。對于采用模塊化運輸車輛承運的，尤其要注意沿線架空線路對車輛弱電系統(tǒng)的影響。

1.2 塔器附件安裝

塔器附件包括平臺、爬梯、電氣儀表、附塔管線、保溫層，全部塔附件安裝以及測試工作涉及腳手架搭設、焊接動火作業(yè)、高空作業(yè)、受限空間作業(yè)、壓力試驗等工作環(huán)節(jié)，各種作業(yè)相互影響制約。做好這一過程安全管理，需要夯實人員入場安全培訓，開展有針對性的安全專項培訓，提升作業(yè)人員安全意識與技能；加強特種作業(yè)人員持證上崗管理；作業(yè)前對作業(yè)班組、作業(yè)人員就施工方案中安全防護措施、注意事項進行安全技術交底；涉及許可性作業(yè)的，嚴格執(zhí)行作業(yè)許可制度。

1.3 吊裝管理

大型塔器整體吊裝環(huán)節(jié)吊車、鎖具的選擇十分關鍵，設備整體吊運涉及多臺吊車協(xié)同作業(yè)，吊車選型應當考慮動荷載、不平衡荷載，并且每臺吊車承受的負荷不得超過額定載荷的80%；起重設備的組裝是危險性較大的分部分項工程，需要有資質(zhì)的單位進行安裝且作業(yè)前需要編制安全專項方案；鞍座的抽提作業(yè)是大型塔器“穿衣戴帽”安裝必不可少的環(huán)節(jié)，可為完善剩余保溫、附塔管線安裝創(chuàng)造條件；塔器吊裝作業(yè)影響區(qū)域大，與其他作業(yè)存在交叉作業(yè)風險，必須做好警示警戒工作并加強巡查監(jiān)督，防止人員誤入吊裝區(qū)域；摘鉤作業(yè)是大型塔器整體吊裝的最后環(huán)節(jié)，必須提前策劃搭設摘鉤用操作平臺，平臺拆除涉及高空腳手架拆除作業(yè)，必須組織有經(jīng)驗人員實施，避免材料掉落及傷人事件。

1.4 應急預案

應急預案是針對可能發(fā)生的狀況，為迅速、有序地開展救援行動而預先編制的行動方案。應急預案應在深入、全面研究施工過程的基礎上，結合可能發(fā)生的風險情況進行編制。在編制過程中要充分參考各位專家、一線工作人員的建議，要具有科學性；應急預案還應具有適用性，以便發(fā)生緊急情況時，應急組織可以按照應急預案順利開展救援行動，降低事故損失；應急預案要對特定類型的風險有針對性，確保應急預案的有效性。

2 大型塔器整體安裝過程風險評價模型

本文對廣西華誼乙二醇裝置項目EG精制塔整體安裝過程進行風險評價，塔長77.3 m，直徑4.5 m，重230 t。本文通過邀請公司參與大型塔器“穿衣戴帽”施工的專業(yè)技術人員，結合大型塔器整體安裝全過程風險因素分析建立模糊綜合評價模型，對EG 精制塔整體安裝過程的風險等級進行評價。

2.1 建立評價因素集

由全過程風險因素分析，得出評價因素集，用U表示。

U={U1,U2,U3,U4}=（運輸管理、附件安裝、吊裝管理、應急管理）

U1={U11,U12,U13,U14}=（架空線路、過路管廊、路角清障、地基處理）

U2={U21,U22,U23,U24}=（人員培訓、持證上崗、安全交底、作業(yè)許可）

U3={U31,U32,U33,U34}=（吊車選型、鞍座抽提、交叉作業(yè)、摘鉤管理）

U4={U41,U42,U43}=（科學性、適用性、有效性）

2.2 建立評價結果集

通過分析大型塔器整體安裝過程中各方面風險因素導致發(fā)生事故的可能性以及發(fā)生事故可能帶來危害后果的嚴重程度，將事故風險劃為五個等級,用H表示，則H={重大風險，較大風險，一般風險，較小風險，可忽略風險}。

2.3 評價矩陣確定

評價因素集合中某一因素的實際狀況對評價結果集的符合程度構成了因素評價集，評價因素集合各因素對評價結果集的符合程度構成了評價矩陣。

2.4 權重集確定

權重的確定是模糊綜合評價的關鍵，因素權重是子因素對主因素影響的重要程度。層次分析法[2]是行之有效的確定權重系數(shù)的方法，該方法目前應用較為廣泛，即通過比較幾個因素對同一目標的影響，確定它們對評價對象影響中所占的比重。

2.5 模糊綜合評價模型

多級模糊綜合評價首先要建立影響因素等級的評價矩陣T，根據(jù)指標權重矩陣D和評價矩陣T，選取平均模糊算子算法[3]進行評價，得到綜合評價矩陣Bi=Di·Ti,模糊綜合評價結果為F=D·B，對評價集采用最大隸屬度原則進行處理[4]，即Fm=Max{Fi}（1 ≤ i ≤ n），則綜合評價等級為第m級。

3 EG精制塔整體安裝過程模糊綜合風險評價

3.1 確定因素權重

根據(jù)公司從事大型塔器整體安裝管理的技術人員、一線作業(yè)人員打分來確定各因素的相對重要性，可得到各因素集、子因素集的判斷矩陣四個主要風險因素的判斷矩陣見表1。

表1 風險因素判斷矩陣

依據(jù)判斷矩陣求出各因素的權重，步驟為：

（1）求矩陣U的最大特征根λmax。

（2）利用UW=λmaxW解出λmax的特征向量W。

（3）W 經(jīng)標準化即為各因素的相對重要性排序權重值?？傻贸龈饕蛩氐臋嘀叵禂?shù)為：

D=（0.269 6，0.120 1，0.075 2，0.534 8）

矩陣U的最大特征根λmax=4.114 5查表得RI=0.94,則判斷矩陣的一致性滿足要求[5]。

按照同樣的方法和步驟計算出各因素以及子因素的權重并檢驗判斷矩陣的一致性，可得出：

D1=(0.124 7，0.491 8，0.305 5，0.077 7)

D2=(0.519 1，0.254 2，0.148 3，0.078 3）

D3=(0.071 3，0.463 2，0.152 1，0.313 2）

D4=(0.139 6，0.332 5，0.527 8)

3.2 建立因素集評價矩陣

經(jīng)有相關經(jīng)驗的技術人員及一線作業(yè)人員共同打分得出各因素集的評價矩陣：

將各子因素的權重系數(shù)和評價矩陣帶入公式

Bi=Di·Ti，得出一階模糊評價矩陣為：

由評價矩陣B和各主因素的權重系數(shù)D，得到二階模糊綜合評價結果為：

由Max{Fi}(1 ≤ i ≤ n)=0.717 2，則i=5；依據(jù)最大隸屬度原則可判定EG精制塔整體安裝過程風險等級為第5級，即過程風險可忽略。

4 結論

通過對大型塔器整體安裝全過程風險分析得出主要影響因素為運輸管理、附件安裝、吊裝管理、應急管理；依據(jù)層次分析法得出影響大型塔器整體安裝過程最主要因素為吊裝管理，其次是塔器附件安裝。該模糊風險評價模型建立及評價過程可為大型塔器整體安裝過程風險管理提供技術指導。