基于SEM的LNG工廠設(shè)備運(yùn)行安全影響因素分析

程松民

昆侖能源湖北黃岡液化天然氣有限公司, 湖北 黃岡 438000

0 前言

液化天然氣(Liquefied Natural Gas,LNG)工廠內(nèi)設(shè)備數(shù)量相對(duì)較多,如果設(shè)備的運(yùn)行安全出現(xiàn)問(wèn)題,不但會(huì)影響LNG工廠的生產(chǎn)效率以及工作人員的人身安全,還會(huì)產(chǎn)生消極的社會(huì)影響,對(duì)LNG工廠的發(fā)展十分不利[1-3]。如果可以確定LNG工廠內(nèi)設(shè)備運(yùn)行安全的影響因素,管理人員就可以提前制定預(yù)防措施,保障設(shè)備的運(yùn)行安全,延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命[4-6]。因此,對(duì)LNG工廠內(nèi)設(shè)備運(yùn)行安全的影響因素進(jìn)行全面分析十分重要。

目前,針對(duì)LNG工廠內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行安全問(wèn)題,國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了多方面的研究。楊燁等人[7]針對(duì)LNG工廠內(nèi)脫碳貧液泵的運(yùn)行安全問(wèn)題,引入了層次分析方法,對(duì)各種類型的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題進(jìn)行了全面研究,研究結(jié)果表明使用層次分析方法可以提前了解脫碳貧液泵可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題,有利于工作人員提前制定解決措施,保障設(shè)備的使用安全,同時(shí)還有利于提高LNG工程的管理水平;Vinnem J E等人[8]對(duì)挪威市區(qū)的LNG工廠風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題進(jìn)行了全面分析,在分析過(guò)程中充分考慮了LNG工廠所處地理位置以及風(fēng)險(xiǎn)的接受標(biāo)準(zhǔn),還充分考慮了LNG工廠內(nèi)的生產(chǎn)工藝技術(shù)以及設(shè)備的操作要求,研究結(jié)果表明提高LNG工廠的管理水平對(duì)于保障設(shè)備運(yùn)行安全十分關(guān)鍵;李長(zhǎng)俊等人[9]在充分了解設(shè)備跌落風(fēng)險(xiǎn)的前提下,對(duì)LNG工廠內(nèi)計(jì)量裝置的失效問(wèn)題進(jìn)行了全面研究,在研究過(guò)程中以動(dòng)量定理為主要依據(jù),對(duì)計(jì)量裝置的失效后果進(jìn)行了全面分析,研究結(jié)果表明跌落風(fēng)險(xiǎn)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生的危害遠(yuǎn)大于機(jī)械損傷。

分析目前研究情況可以發(fā)現(xiàn),國(guó)內(nèi)學(xué)者主要是對(duì)LNG工廠內(nèi)某種單一設(shè)備進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)研究,由于LNG工廠內(nèi)的設(shè)備數(shù)量相對(duì)較多,單一的研究作用有限,國(guó)外學(xué)者已經(jīng)開始對(duì)整個(gè)LNG工廠內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行整體評(píng)價(jià)。由于中國(guó)LNG工廠在生產(chǎn)技術(shù)以及管理方面與國(guó)外存在較大差異,國(guó)外的研究成果無(wú)法對(duì)保障中國(guó)LNG工廠設(shè)備的安全運(yùn)行起到很大作用。針對(duì)此問(wèn)題,本文主要引入結(jié)構(gòu)方程模型(Structural Equation Modeling,SEM),對(duì)LNG工廠設(shè)備運(yùn)行安全的影響因素進(jìn)行全面的評(píng)價(jià)研究,為中國(guó)制定相關(guān)措施保障設(shè)備的運(yùn)行安全奠定基礎(chǔ)。

1 LNG工廠設(shè)備運(yùn)行安全影響因素分析

對(duì)于LNG工廠內(nèi)的設(shè)備而言,其安全問(wèn)題主要受到工作人員、管理因素、環(huán)境因素、設(shè)備運(yùn)行狀況以及外來(lái)人員等因素的影響。例如,工作人員的安全意識(shí)和操作水平、天氣的變化情況等都與設(shè)備的運(yùn)行安全有關(guān)[10-12]。結(jié)合中國(guó)LNG工廠的運(yùn)行特點(diǎn),將設(shè)備運(yùn)行安全的影響因素分為5種,影響因素的關(guān)系見圖1。

圖1 LNG工廠設(shè)備運(yùn)行安全影響因素關(guān)系圖Fig.1 LNG factory equipment operation safety factor relationship diagram

設(shè)備的運(yùn)行狀況會(huì)不斷變化,這5種影響因素?zé)o法表現(xiàn)出設(shè)備運(yùn)行的復(fù)雜性。事實(shí)上,LNG工廠內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行情況將會(huì)受到多種因素的聯(lián)合影響,由于設(shè)備運(yùn)行動(dòng)態(tài)性的特點(diǎn),可以將上述5種影響因素劃分為多種類型的變量,這些變量共同構(gòu)成了一個(gè)聯(lián)合體系[13]。

2 基于SEM理論構(gòu)建模型

2.1 SEM理論

SEM是指一種基于變量的協(xié)方差矩陣模型,使用SEM可以顯示出顯變量與潛變量之間的關(guān)系[14]。顯變量主要指可以通過(guò)測(cè)量得到的變量,潛變量主要指無(wú)法通過(guò)測(cè)量得到的變量,一般情況下,一種類型的潛變量可以與多個(gè)顯變量相互對(duì)應(yīng)[15]。潛變量又可以分為內(nèi)生潛變量和外生潛變量,外生潛變量不會(huì)受到其它因素的影響,反而可以對(duì)其它因素產(chǎn)生影響,內(nèi)生潛變量無(wú)法對(duì)其它因素產(chǎn)生影響,但是會(huì)受其它因素影響[16-17]。

使用SEM進(jìn)行影響因素分析,可以將上述聯(lián)合體系內(nèi)的變量劃分為潛變量和顯變量,通過(guò)顯變量可以推斷出潛變量對(duì)設(shè)備運(yùn)行安全產(chǎn)生的影響。LNG工廠內(nèi)設(shè)備運(yùn)行安全的潛變量及顯變量見表1，表1中各因素即構(gòu)成了設(shè)備運(yùn)行安全的評(píng)價(jià)體系。

表1 設(shè)備運(yùn)行安全影響因素表Tab.1 Equipment operation safety factors

SEM主要由兩部分構(gòu)成,分別是測(cè)量模型以及SEM關(guān)系。通過(guò)測(cè)量模型可以表示出內(nèi)生顯變量、內(nèi)生潛變量、外生顯變量、外生潛變量之間的相互關(guān)系,使用SEM關(guān)系可以表示出內(nèi)生潛變量以及外生潛變量之間的關(guān)系[18]。測(cè)量模型可以表示為:

x=Axξ+δ

(1)

y=Ayη+ε

(2)

η=Bη+Gξ+ζ

(3)

2.2 SEM的建立

根據(jù)LNG工廠內(nèi)設(shè)備運(yùn)行安全的影響因素建立SEM,見圖2(圖中e為與某一變量相關(guān)的誤差，z1為變量殘差)。設(shè)備的運(yùn)行安全并不是獨(dú)立的,而是受到了多種潛變量的嚴(yán)重影響,在使用SEM的過(guò)程中,需要對(duì)變量之間的關(guān)系進(jìn)行估計(jì),然后使用樣本進(jìn)行全面驗(yàn)證[19-20]。在本文建立的SEM中存在1種內(nèi)生潛變量、3種內(nèi)生顯變量、4種外生潛變量以及16種外生顯變量。

圖2 設(shè)備運(yùn)行安全SEM圖Fig.2 The SEM of the equipment operation safety

2.3 假設(shè)關(guān)系的建立

根據(jù)建立的設(shè)備運(yùn)行安全SEM,并基于潛變量和顯變量之間的關(guān)系,提出以下假設(shè)。

H1:對(duì)于LNG工廠內(nèi)的工作人員而言,其工作經(jīng)驗(yàn)越豐富、安全意識(shí)越強(qiáng)、身體素質(zhì)越好以及操作水平越高,則對(duì)于保障設(shè)備的運(yùn)行安全越有利,因此,工作人員與設(shè)備的運(yùn)行安全之間存在正向的影響。

H2:對(duì)于LNG工廠內(nèi)的外來(lái)人員而言,其安全意識(shí)越強(qiáng)、身體素質(zhì)越高以及自救方面的知識(shí)越豐富,則對(duì)設(shè)備的運(yùn)行安全越有利,因此,外來(lái)人員與設(shè)備的運(yùn)行安全之間存在正向的影響。

H3:對(duì)于設(shè)備運(yùn)行狀況而言,設(shè)備的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間越短、設(shè)備的防護(hù)措施越完善以及運(yùn)行過(guò)程中的維修保養(yǎng)越及時(shí),則設(shè)備的運(yùn)行安全性就越高,因此，設(shè)備運(yùn)行狀況與設(shè)備的運(yùn)行安全之間存在正向的影響。

H4:對(duì)于管理因素而言,管理制度越完善、合理,并得到了全面落實(shí),此時(shí)設(shè)備的運(yùn)行安全就可以得到保障,因此，管理因素與設(shè)備的運(yùn)行安全之間存在正向的影響。

H5:對(duì)于環(huán)境因素而言,LNG工廠的工作環(huán)境、自然環(huán)境以及社會(huì)環(huán)境與LNG工廠內(nèi)部分設(shè)備的運(yùn)行安全十分緊密,因此，環(huán)境因素與設(shè)備的運(yùn)行安全之間存在正向的影響。

3 SEM結(jié)果分析

3.1 問(wèn)卷調(diào)查及信度檢驗(yàn)

以某LNG工廠為例,對(duì)基于SEM的LNG工廠設(shè)備運(yùn)行安全影響因素分析方法進(jìn)行驗(yàn)證,其主要設(shè)備見表2?；谏衔乃岢龅募僭O(shè),為了確定這些影響因素的有效性,需要對(duì)LNG工廠內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行安全問(wèn)題進(jìn)行充分調(diào)研,因此,根據(jù)上文中設(shè)備運(yùn)行安全的評(píng)價(jià)體系設(shè)計(jì)調(diào)查問(wèn)卷,為防止調(diào)查問(wèn)卷中出現(xiàn)導(dǎo)向性問(wèn)題,問(wèn)卷中的問(wèn)題基本保持了中性原則。同時(shí),調(diào)查問(wèn)卷采用了Likert10級(jí)量表方法,對(duì)表1中的19個(gè)顯變量進(jìn)行了充分調(diào)研,調(diào)研過(guò)程中評(píng)價(jià)結(jié)果為1分表示對(duì)設(shè)備運(yùn)行安全產(chǎn)生的影響最小,評(píng)價(jià)結(jié)果為10分表示對(duì)設(shè)備運(yùn)行安全產(chǎn)生的影響最大,對(duì)每種因素的評(píng)分進(jìn)行平均值計(jì)算,平均值作為該顯變量對(duì)設(shè)備運(yùn)行安全影響的最終評(píng)價(jià)結(jié)果。本次問(wèn)卷調(diào)查的對(duì)象為L(zhǎng)NG工廠員工以及科研院校教師,共發(fā)放調(diào)查問(wèn)卷238份,收回224份,回收率為94%。進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查后采用信度檢驗(yàn)方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性及穩(wěn)定性檢驗(yàn),信度檢驗(yàn)在SPSS軟件中進(jìn)行,檢驗(yàn)結(jié)果見表3。

表2 某LNG工廠主要設(shè)備表Tab.2 Main equipments of an LNG factory

表3 調(diào)查問(wèn)卷信度檢驗(yàn)結(jié)果表Tab.3 Credibility inspection results of the questionnaire

信度檢驗(yàn)的結(jié)果越接近1,說(shuō)明調(diào)查問(wèn)卷結(jié)果的可靠性越強(qiáng),高于0.7證明調(diào)查問(wèn)卷結(jié)果的信度相對(duì)較高,高于0.5證明調(diào)查問(wèn)卷的結(jié)果可以接受。通過(guò)全面分析表2可以發(fā)現(xiàn),只有外來(lái)人員的信度系數(shù)小于0.7,其它因素的信度都相對(duì)較好,由于外來(lái)人員因素的信度系數(shù)高于0.5,所以此次調(diào)查問(wèn)卷的結(jié)果可以接受。

3.2 設(shè)備安全因素及安全關(guān)系分析

本次研究使用Amos軟件建立SEM,并將調(diào)查問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果轉(zhuǎn)化為SAV格式導(dǎo)入模型中,得到標(biāo)準(zhǔn)化的路徑系數(shù),見圖3。同時(shí)得到了不同因素與設(shè)備運(yùn)行安全之間關(guān)系的參數(shù)估計(jì)值以及參數(shù)擬合值,見表4～5。在對(duì)模型進(jìn)行評(píng)價(jià)的過(guò)程中,需要對(duì)這些參數(shù)的意義進(jìn)行研究,對(duì)路徑系數(shù)和載荷系數(shù)進(jìn)行全面檢驗(yàn),其路徑系數(shù)大于0且載荷系數(shù)小于0.05,才能證明影響因素與設(shè)備運(yùn)行安全之間存在正向的影響。同時(shí),還需要對(duì)擬合指數(shù)進(jìn)行分析研究,Amos軟件中提供了多種擬合指數(shù)參數(shù),如果這些參數(shù)的擬合值相對(duì)較差,則需要對(duì)路徑進(jìn)行重新修正,本次研究所選擇的擬合參數(shù)為CMIN/df、RMSEA、TLI以及CFI。

圖3 SEM標(biāo)準(zhǔn)化路徑系數(shù)圖Fig.3 SEM model standardization path coefficient diagram

表4 設(shè)備運(yùn)行安全影響因素關(guān)系參數(shù)估計(jì)值表Tab.4 The relationship parameter estimation of the influencing factors of the equipment operation safety

表5 設(shè)備運(yùn)行安全影響因素?cái)M合指數(shù)表Tab.5 Fitting parameter of the influencing factors of the equipment operation safety

通過(guò)全面分析圖3可以發(fā)現(xiàn),外來(lái)人員與設(shè)備運(yùn)行安全之間的系數(shù)為負(fù)值,說(shuō)明外來(lái)人員和設(shè)備運(yùn)行安全之間并不存在正向的影響。通過(guò)分析表4發(fā)現(xiàn),載荷系數(shù)小于0.05,說(shuō)明各因素對(duì)于設(shè)備運(yùn)行安全產(chǎn)生的影響都十分顯著。將擬合指數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)范圍進(jìn)行對(duì)比可以發(fā)現(xiàn),Tucker-Lewis指數(shù)及擬合優(yōu)度指數(shù)都不在可以接受的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi),所以需要對(duì)原來(lái)的SEM進(jìn)行全面修正,修正過(guò)程中將外來(lái)人員刪除,然后重新對(duì)SEM進(jìn)行檢驗(yàn),修正后的路徑見圖4,修正后設(shè)備運(yùn)行安全影響因素?cái)M合指數(shù)見表6。

圖4 修正后的SEM路徑系數(shù)圖Fig.4 Fixed SEM model path coefficient diagram

表6 修正后的設(shè)備運(yùn)行安全影響因素?cái)M合指數(shù)表Tab.6 Fitting parameter of the fixed influencing factors of the equipment operation safety

分析圖4可以發(fā)現(xiàn),各項(xiàng)因素的路徑系數(shù)均為正值,同時(shí),擬合參數(shù)都處于可接受的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi),說(shuō)明該模型已經(jīng)達(dá)到了適配的基本標(biāo)準(zhǔn),證明模型已經(jīng)通過(guò)了檢驗(yàn)。分析表6可以發(fā)現(xiàn),工作人員、設(shè)備運(yùn)行狀況、環(huán)境因素以及管理因素都會(huì)對(duì)設(shè)備運(yùn)行安全產(chǎn)生正向的影響,說(shuō)明H1、H3、H4、H5的假設(shè)成立,其中工作人員對(duì)于設(shè)備運(yùn)行安全的影響相對(duì)較低,在外來(lái)人員方面,設(shè)備運(yùn)行安全對(duì)外來(lái)人員產(chǎn)生的影響要大于外來(lái)人員對(duì)設(shè)備運(yùn)行安全產(chǎn)生的影響,說(shuō)明外來(lái)人員與設(shè)備運(yùn)行安全之間并不存在正向的聯(lián)系,但是外來(lái)人員也會(huì)對(duì)設(shè)備運(yùn)行安全產(chǎn)生一定的影響。SEM的分析結(jié)果,有利于完善LNG工廠內(nèi)設(shè)備運(yùn)行的安全評(píng)價(jià)體系,有助于相關(guān)企業(yè)加強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行安全管理工作。

4 結(jié)論

1)LNG工廠內(nèi)設(shè)備運(yùn)行具有非常明顯的動(dòng)態(tài)變化特點(diǎn),其運(yùn)行情況將會(huì)受到多種因素的聯(lián)合影響,根據(jù)設(shè)備運(yùn)行動(dòng)態(tài)性的基本特點(diǎn),可以將設(shè)備運(yùn)行安全的影響因素劃分為多種變量,這些變量共同構(gòu)成了一個(gè)聯(lián)合體系。

2)工作人員、設(shè)備運(yùn)行狀況、環(huán)境因素以及管理因素都會(huì)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行安全產(chǎn)生正向的影響。工作人員工作經(jīng)驗(yàn)越豐富、安全意識(shí)越強(qiáng)、身體素質(zhì)越好以及操作水平越高,則對(duì)于保障設(shè)備的運(yùn)行安全越有利；設(shè)備的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間越短、設(shè)備的防護(hù)措施越好以及運(yùn)行過(guò)程中的維修保養(yǎng)越及時(shí),則設(shè)備的運(yùn)行安全性就越高；管理制度越完善以及合理,并得到了全面的落實(shí),此時(shí)設(shè)備運(yùn)行安全就可以得到保障；自然環(huán)境的變化情況以及LNG工廠所處的社會(huì)環(huán)境都與設(shè)備的運(yùn)行安全聯(lián)系緊密。

3)與其它影響因素相比,工作人員對(duì)于設(shè)備運(yùn)行安全的影響相對(duì)較低。在外來(lái)人員方面,設(shè)備運(yùn)行安全對(duì)其產(chǎn)生的影響要大于外來(lái)人員對(duì)設(shè)備運(yùn)行安全產(chǎn)生的影響,說(shuō)明外來(lái)人員與設(shè)備運(yùn)行安全之間并不存在正向的聯(lián)系,但是外來(lái)人員也會(huì)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行安全產(chǎn)生一定的影響。