模糊綜合評(píng)價(jià)法在礦井安全評(píng)價(jià)體系中的應(yīng)用

陳思遠(yuǎn)

(霍州煤電集團(tuán)洪洞億隆煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 臨汾 041600)

0 引言

近年來(lái)，隨著煤炭資源的大量開(kāi)采，礦井環(huán)境愈加惡劣，雖然礦井開(kāi)采過(guò)程中安全事故呈現(xiàn)逐年下降的趨勢(shì)，但是安全生產(chǎn)的形式依舊嚴(yán)峻[1-3]。對(duì)于煤礦而言，隨著生產(chǎn)環(huán)境的改變，井下違章違規(guī)事故屢見(jiàn)不鮮，此外，部分領(lǐng)導(dǎo)為了完成工作，甚至對(duì)違規(guī)違章行為進(jìn)行包庇，這種低意識(shí)形態(tài)的安全生產(chǎn)理念以及長(zhǎng)時(shí)間在井下的高強(qiáng)度工作，極易導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。為此，僅僅進(jìn)行安全培訓(xùn)、實(shí)時(shí)安全檢查很難實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的目的，需要利用科學(xué)的方法實(shí)現(xiàn)安全管理[4-6]。

安全評(píng)價(jià)也稱(chēng)為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，對(duì)礦井進(jìn)行安全評(píng)價(jià)，對(duì)實(shí)現(xiàn)礦井各運(yùn)行系統(tǒng)的安全、完善管理制度體系以及治理方法有重要積極作用[7-9]。安全評(píng)價(jià)對(duì)生產(chǎn)全過(guò)程的安全控制、為決策者提供最佳的優(yōu)化方案、實(shí)現(xiàn)科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化的管理、促進(jìn)安全生產(chǎn)有積極作用[10-12]。目前，多種評(píng)價(jià)方法已經(jīng)形成，通過(guò)合適的評(píng)價(jià)方法可以對(duì)礦井安全評(píng)價(jià)體系中的危險(xiǎn)因素進(jìn)行識(shí)別，進(jìn)而判斷危險(xiǎn)事故的嚴(yán)重程度，據(jù)此可制定相應(yīng)的防范措施。為此，基于模糊綜合分析法對(duì)礦井進(jìn)行安全評(píng)價(jià)，以期為礦井檢查安全因素、制定安全措施提供一定借鑒。

1 模糊綜合評(píng)價(jià)方法

1.1 各因素權(quán)重值的確定

在安全評(píng)價(jià)體系中，每個(gè)評(píng)價(jià)因素都有其特定的功能，對(duì)于最終的評(píng)價(jià)結(jié)果都有不同程度的影響。但是不同因素的影響程度不同，因此引入權(quán)重概念表示不同因素之間的相對(duì)重要性，或者表示為2種影響因素之間的比例系數(shù)。由此可見(jiàn)，權(quán)重在評(píng)價(jià)體系中占有重要地位，選用合理的評(píng)價(jià)方法確定各個(gè)因素的權(quán)重可以體現(xiàn)各因素在評(píng)價(jià)體系中的主次，同時(shí)也增加了評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性。權(quán)重的確定方法有很多，本文采用美國(guó)研究者SATTY T L于20世紀(jì)70年代提出的層次分析法確定各因素的權(quán)重值，該方法在眾多實(shí)踐中得到了檢驗(yàn)，得到大量學(xué)者的認(rèn)可[13-15]。層次分析法確定權(quán)重的步驟一般分為4步。首先確定評(píng)價(jià)體系中各個(gè)因素之間的關(guān)聯(lián)，建立描述系統(tǒng)因素的遞階層次結(jié)構(gòu)；隨后對(duì)2個(gè)相鄰層的因素進(jìn)行重要性評(píng)價(jià)，建立判斷矩陣；然后計(jì)算判斷矩陣，得到矩陣的特征值和特征向量，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)；最后得到各層內(nèi)評(píng)價(jià)因素的權(quán)重值。

1.2 遞階層次結(jié)構(gòu)的建立

遞階層次結(jié)構(gòu)的建立需要分析各影響因素之間的關(guān)聯(lián)度和結(jié)構(gòu)特征，并把不同的影響因素分成若干層，其具體劃分方法如圖1所示?？梢钥闯?，遞階層次結(jié)構(gòu)劃分主要分為4層，分別為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層以及方案層4類(lèi)，目標(biāo)層則為礦井需要解決的問(wèn)題，可具體根據(jù)礦井實(shí)際情況再對(duì)目標(biāo)層進(jìn)行細(xì)分；準(zhǔn)則層是遞階層次結(jié)構(gòu)的衡量標(biāo)準(zhǔn)，表示按照這種衡量標(biāo)準(zhǔn)解決問(wèn)題的一個(gè)環(huán)節(jié)，根據(jù)影響因素以及約束因素的不同，可將準(zhǔn)則層再細(xì)劃為因素層和約束層；指標(biāo)層是各個(gè)因素具體的評(píng)價(jià)指標(biāo)；方案層是根據(jù)不同影響因素的危險(xiǎn)性確定方案。

圖1 遞階層次結(jié)構(gòu)劃分模型Fig.1 Hierarchical hierarchical structure partition model

1.3 判斷矩陣的建立

判斷矩陣的建立對(duì)于評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性有決定性影響，通過(guò)建立判斷矩陣可以反復(fù)評(píng)判2個(gè)指標(biāo)，即得到指標(biāo)對(duì)因素的影響程度，以A、B因素為例，通過(guò)建立2個(gè)因素的判斷矩陣，得到重要程度定義表，詳見(jiàn)表1。

表1 重要程度定義Table 1 Definition of importance degree

1.4 權(quán)重值計(jì)算方法

根據(jù)表1所示的重要程度，可以得到n階的判斷矩陣aij，需要進(jìn)一步的計(jì)算才能得到權(quán)重值。式(1)將矩陣進(jìn)行歸一化處理，得到矩陣bij，具體計(jì)算方法為

(1)

將歸一化處理后的矩陣進(jìn)行加法運(yùn)算，得到矩陣Wi；對(duì)矩陣Wi進(jìn)行正規(guī)化處理，得到權(quán)重向量，可用式(2)表示

(2)

最后計(jì)算得到矩陣的最大特征根，見(jiàn)式(3)

(3)

得到最大特征根后，進(jìn)行檢驗(yàn)，得到一致性指標(biāo)。當(dāng)計(jì)算結(jié)果不一致時(shí)，利用式(4)進(jìn)行一致性指標(biāo)的誤差分析

(4)

當(dāng)一致性指標(biāo)的隨機(jī)性指標(biāo)比值小于0.1時(shí)，表示矩陣判斷結(jié)果準(zhǔn)確。隨機(jī)性指標(biāo)參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 隨機(jī)性指標(biāo)參數(shù)Table 2 Randomness index parameters

1.5 模糊綜合評(píng)價(jià)法

確定了評(píng)價(jià)體系中的一致性指標(biāo)(權(quán)值)后，需要利用合成方法將底層的權(quán)值復(fù)合至上一層，本次采用模糊綜合評(píng)價(jià)法進(jìn)行去權(quán)值的復(fù)合。模糊綜合評(píng)價(jià)的基本模式是在權(quán)重向量經(jīng)過(guò)Fuzzy變換器R處理后，便得到評(píng)價(jià)結(jié)果。本次的模糊綜合評(píng)價(jià)法為二級(jí)評(píng)價(jià)模型。模型建立及應(yīng)用時(shí)將被評(píng)價(jià)的因素集合定義為U，U集合中包含m個(gè)因素子集，即U={u1,u2,u3,…,um}。其中，um為最高層中的第m個(gè)因素，其由第2層中的n個(gè)因素決定，Um={um1,um2,um3,…,umn}。二級(jí)評(píng)價(jià)模型中，無(wú)論評(píng)價(jià)體系中有多少層，最終目的是得到目標(biāo)層的評(píng)價(jià)結(jié)果，不同于其它評(píng)價(jià)模型，只能得到最底層的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，二級(jí)評(píng)價(jià)模型需要逐級(jí)的進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，最終得到目標(biāo)層的評(píng)價(jià)結(jié)果。

2 應(yīng)用實(shí)例

2.1 礦井安全狀況

應(yīng)用實(shí)例以洪洞億隆煤業(yè)為背景，主要對(duì)礦井的人員素質(zhì)、安全管理、通風(fēng)安全、事故救援、領(lǐng)導(dǎo)重視情況、防治水防滅火等6個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，根據(jù)上述的模糊綜合評(píng)價(jià)方法進(jìn)行權(quán)重的計(jì)算，得到6個(gè)指標(biāo)的一致性指標(biāo)值分別為0.015、0.032、0.024、0.058、0.068、0.047，均小于0.1。一致性指標(biāo)計(jì)算后，利用二級(jí)評(píng)價(jià)模型進(jìn)行評(píng)價(jià)結(jié)果的計(jì)算，一致性指標(biāo)的計(jì)算以及評(píng)價(jià)結(jié)果的計(jì)算過(guò)程較為復(fù)雜，不再進(jìn)行贅述，直接根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。將礦井的安全狀況分為安全、較安全、一般、危險(xiǎn)以及很危險(xiǎn)5個(gè)等級(jí)，人員素質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果為(0.56，0.44，0，0，0)，安全管理評(píng)價(jià)結(jié)果為(0.75，0.25，0，0，0)，通風(fēng)安全評(píng)價(jià)結(jié)果為(0.35，0.55，0.1，0，0)，事故救援評(píng)價(jià)結(jié)果為(0.93，0.07，0.1，0，0)，領(lǐng)導(dǎo)重視情況評(píng)價(jià)結(jié)果為(0.64，0.3，0.06，0，0)，防治水防滅火評(píng)價(jià)結(jié)果為(0.55，0.45，0，0，0)，根據(jù)最大隸屬度原則，6個(gè)指標(biāo)最終的評(píng)價(jià)結(jié)果為安全、安全、較安全、安全、安全、安全，綜合分析得到礦井的安全狀況為安全。

2.2 評(píng)價(jià)效果

通過(guò)模糊綜合評(píng)價(jià)法準(zhǔn)確評(píng)價(jià)了礦井的安全狀況，利用數(shù)學(xué)方法對(duì)礦井安全體系進(jìn)行檢查可以減少人為主觀(guān)評(píng)判帶來(lái)的誤差值，得到的評(píng)價(jià)結(jié)果也更可靠。但是，利用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)礦井的安全體系進(jìn)行評(píng)價(jià)只是一種手段，在評(píng)價(jià)的過(guò)程中對(duì)于各個(gè)評(píng)價(jià)因素的調(diào)研以及檢查才能達(dá)到持續(xù)改進(jìn)的目的，進(jìn)而達(dá)到安全生產(chǎn)的目的，這才是模糊綜合分析法的最終目的。此外，還需要礦井各個(gè)部分對(duì)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)中的因素進(jìn)一步的改進(jìn)，并制定相應(yīng)的安全措施，完善礦井的安全體系。

3 結(jié)語(yǔ)

基于模糊綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)礦井的安全評(píng)價(jià)體系進(jìn)行了評(píng)價(jià)，通過(guò)遞階層次結(jié)構(gòu)的建立、判斷矩陣的建立、權(quán)重值計(jì)算方法以及模糊綜合評(píng)價(jià)法建立了模糊綜合評(píng)價(jià)方法。對(duì)人員素質(zhì)、安全管理、通風(fēng)安全、事故救援、領(lǐng)導(dǎo)重視情況、防治水防滅火這6個(gè)指標(biāo)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，綜合分析得到礦井的安全狀況為安全，證明了模糊綜合評(píng)價(jià)方法在礦井安全評(píng)價(jià)體系中的適用性。同時(shí)，在應(yīng)用模糊評(píng)價(jià)體系的過(guò)程中，間接加強(qiáng)了礦井安全體系的建立，完善了評(píng)價(jià)指標(biāo)的安全改進(jìn)，對(duì)提高礦井安全性具有良好的應(yīng)用效果，完善了安全體系的同時(shí)，有助于有效預(yù)防安全事故。