基于魚刺圖與GAHP的高校煤化工實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

劉 音， 石汶夕

（山東科技大學(xué)a.安全與環(huán)境工程學(xué)院；b.礦業(yè)工程國家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，山東 青島 266590）

0 引言

我國主體能源-煤炭的清潔轉(zhuǎn)化主要以煤化工技術(shù)為主，煤化工技術(shù)的革新也受到廣泛關(guān)注。承載著煤化工技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的重大需求與培養(yǎng)高層次煤化工專業(yè)人才的需要，高校愈加重視煤化工實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)。然而，煤化工實(shí)驗(yàn)室不僅具有化工實(shí)驗(yàn)室的共性，還承擔(dān)著煤的工業(yè)分析、元素分析及熱發(fā)量的測(cè)定等項(xiàng)目［1］。煤是一類性質(zhì)極其復(fù)雜的混合物，組成成分涉及多種高分子化合物與礦物質(zhì)，煤質(zhì)及其產(chǎn)品在分析實(shí)驗(yàn)中的特殊性、多樣性等原因，致使高校煤化工實(shí)驗(yàn)室發(fā)生安全事故的可能性增大［2］。例如，2013年寧夏大學(xué)國家級(jí)煤化工實(shí)驗(yàn)室發(fā)生的爆炸事故，是由于水煤漿煤粉研磨實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)儀器存在問題造成。因此，對(duì)高校煤化工實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建評(píng)估指標(biāo)體系，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是非常有必要的。

1 研究現(xiàn)狀

高校實(shí)驗(yàn)室的安全運(yùn)行是師生順利進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研工作的根本保證［3］。目前，司振良［1］從煤化工實(shí)驗(yàn)室安全管理方面，闡述了安全教育培訓(xùn)和責(zé)任、安全檢查與督查等方面存在的問題并提出了整改措施。王春香［4］分析了煤化工企業(yè)化驗(yàn)室存在的制度和人員素質(zhì)問題，提出了相應(yīng)的解決方案。劉義［5］等人構(gòu)建了化工類實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系并明確分級(jí)管理措施?？到ㄐ拢?］等人建立了高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室安全檢查表，辨識(shí)危險(xiǎn)因素并進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。

國內(nèi)學(xué)者研究了煤化工實(shí)驗(yàn)室存在的部分管理問題，同時(shí)，關(guān)于高?；ゎ悓?shí)驗(yàn)室的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)較為成熟，但關(guān)于高校煤化工實(shí)驗(yàn)室的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)較少，從煤化工實(shí)驗(yàn)室整體出發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)還有所缺漏。

2 基于“4M”事故致因理論的煤化工實(shí)驗(yàn)室魚刺圖分析

引發(fā)高校煤化工實(shí)驗(yàn)室事故的潛在因素是多面的。在此，基于“4M”事故致因理論人、物、管、環(huán)4個(gè)方面，對(duì)煤化工實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析，編制魚刺圖，具體如圖1所示［7］。

圖1 煤化工實(shí)驗(yàn)室安全事故魚刺圖

①人的不安全行為造成了實(shí)驗(yàn)室的大多數(shù)的安全事故，主要有不按操作規(guī)程實(shí)驗(yàn)、個(gè)人防護(hù)缺陷，這些行為由生理、心理缺陷、安全教育培訓(xùn)不足等原因引起［8］；②煤化工實(shí)驗(yàn)中涉及高溫高壓設(shè)備儀器、危化品及煤粉等粉末狀藥品的使用。同時(shí)，不同工藝使用的裝置及儀器危險(xiǎn)程度也不盡相同，若未按照要求使用或管理將引發(fā)事故［9］；③管理工作主要包括組織機(jī)構(gòu)的建立、安全規(guī)章制度的落實(shí)與實(shí)施、監(jiān)督監(jiān)察體系的設(shè)置及應(yīng)急處置這四個(gè)方面；④實(shí)驗(yàn)室中影響事故的主要因素包括實(shí)驗(yàn)后廢棄物的處理、實(shí)驗(yàn)室的衛(wèi)生情況、安全警示與標(biāo)志的張貼、水電通風(fēng)等基本條件及實(shí)驗(yàn)室的布局情況［10］。

3 構(gòu)建煤化工實(shí)驗(yàn)室安全評(píng)估指標(biāo)

根據(jù)煤化工實(shí)驗(yàn)室安全事故魚刺圖中反映出來的事故因素，結(jié)合該煤化工實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際情況，構(gòu)建的實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)如表1所示。

表1 煤化工實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

4 基于灰色層次分析法的煤化工實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

4.1 計(jì)算步驟

（1）確定一級(jí)和二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。依據(jù)層次分析法的含義，利用專家打分法，邀請(qǐng)相關(guān)專家對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行評(píng)分，最終將得到的相關(guān)數(shù)據(jù)使用MATLAB軟件，計(jì)算其權(quán)重［11］。

（2）確定二級(jí)指標(biāo)的評(píng)分等級(jí)。使用優(yōu)秀、良好、一般、不合格四個(gè)等級(jí)評(píng)判評(píng)估指標(biāo)的優(yōu)劣，4、3、2、1分對(duì)應(yīng)4個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)。處于兩個(gè)指標(biāo)之間的情況分別取3.5、2.5、1.5［12］。

（3）組織專家打分。邀請(qǐng)m名相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜?，并設(shè)專家序號(hào)為n，專家根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際考察及經(jīng)驗(yàn)對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打分，得到dijn，即第n位專家對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)Cij的打分情況。最后，根據(jù)m位專家的打分情況，將得出評(píng)價(jià)樣本矩陣。

（4）評(píng)價(jià)灰類的確定。據(jù)規(guī)定的評(píng)分等級(jí)，評(píng)估灰類為“優(yōu)秀”“良好”“一般”“不合格”，其灰類序號(hào)用e表示，相應(yīng)的白化權(quán)函數(shù)如下［12］：

e=1（“優(yōu)秀”），設(shè)定?1∈［4，∞］，函數(shù)為f1，表達(dá)式為

e=2（“良好”），設(shè)定?2∈［0，3，6］，函數(shù)為f2，表達(dá)式為

e=3（“一般”），設(shè)定?3∈［0，2，4］，函數(shù)為f3，表達(dá)式為

e=4（“不合格”），設(shè)定?3∈［0，1，2］，函數(shù)為f4，表達(dá)式為

（5）計(jì)算灰色評(píng)價(jià)系數(shù)。二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)屬于第e個(gè)灰類的灰色評(píng)估系數(shù)，記為Zije、Zij表示各評(píng)估系數(shù)的總灰類的總灰色評(píng)估數(shù)

計(jì)算灰色評(píng)價(jià)權(quán)向量和權(quán)矩陣。據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)Cij，對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)屬于第e個(gè)灰類的灰色評(píng)價(jià)權(quán)，記

由上文可知，該實(shí)驗(yàn)室有4個(gè)評(píng)價(jià)灰類，得到二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)4灰類的灰色評(píng)價(jià)權(quán)向量為rije。綜合二級(jí)指標(biāo)的權(quán)向量，則得到全矩陣。其中，二級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)的評(píng)估灰類為權(quán)向量中最大評(píng)估灰類。

（6）對(duì)二級(jí)指標(biāo)做綜合性評(píng)價(jià)。結(jié)果記為Di，則

（7）對(duì)一級(jí)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。計(jì)算得出結(jié)果為R，再對(duì)準(zhǔn)則層做綜合評(píng)價(jià)，其結(jié)果為

（8）計(jì)算綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)室的綜合評(píng)價(jià)值為S，則

式中，向量C是由灰類等級(jí)的賦值得到的，即CT=（4，3，2，1）。

4.2 以某高校煤化工實(shí)驗(yàn)室為例進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

（1）根據(jù)層次分析法，計(jì)算權(quán)重，具體情況如下：

（2）組織相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜掖蚍智闆r見表8。

（3）計(jì)算灰色評(píng)價(jià)系數(shù)、灰色評(píng)價(jià)權(quán)向量和權(quán)矩陣。

以C11計(jì)算為例：

同樣：

C11的灰色總評(píng)價(jià)數(shù)：

C11的灰色評(píng)價(jià)權(quán)向量：

由此可知，r12、r13、r14的權(quán)向量。

因此，B1的權(quán)矩陣為：

同理得出B2、B3、B4相應(yīng)的權(quán)矩陣R2、R3、R4，如表8所示。

表8 專家評(píng)價(jià)及灰色評(píng)價(jià)向量

（4）二級(jí)指標(biāo)的綜合性評(píng)價(jià)。

同理可得D2、D3、D4、D5。

（5）高校煤化工實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系A(chǔ)的綜合評(píng)價(jià)。

由D1、D2、D3、D4、D5組成的矩陣

（6）計(jì)算綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。

綜上可知，C42、C51、C54、C55等級(jí)為優(yōu)秀；C11、C12、C13、C14、C21、C23、C24、C31、C32、C34、C41、C43、C44、C52、C53等級(jí)為良好；C22、C33等級(jí)為一般。綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為3.1850，根據(jù)灰類對(duì)應(yīng)的分值，可知煤化工實(shí)驗(yàn)室的等級(jí)為良好。結(jié)果表明該實(shí)驗(yàn)室的風(fēng)險(xiǎn)較小，但其安全建設(shè)還是較大的提高空間，進(jìn)一步降低事故的發(fā)生，尤其評(píng)估等級(jí)為不合格的指標(biāo)需要進(jìn)一步改進(jìn)。

具體措施如下：①在人員操作規(guī)范上，組織師生學(xué)習(xí)相關(guān)規(guī)章制度。定時(shí)開展線上答題考試，多次不及格的同學(xué)不允許申請(qǐng)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室中的實(shí)驗(yàn)人員，要相互監(jiān)督，對(duì)違規(guī)操作的人員，及時(shí)進(jìn)行批評(píng)教育。②在防火、防爆設(shè)施上，學(xué)校要及時(shí)配備相應(yīng)的設(shè)施，聘請(qǐng)專業(yè)技術(shù)人員定期檢查設(shè)施并填寫檢查表，對(duì)于有問題的設(shè)施盡快維修，從根本上消除危險(xiǎn)。

5 結(jié)語

利用魚刺圖法對(duì)高校煤化工實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了全面地定性分析，直觀清晰地表現(xiàn)出其潛在的風(fēng)險(xiǎn)因素，以此構(gòu)建其風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系［13］。運(yùn)用灰色層次分析法對(duì)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)賦值計(jì)算，對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行量化分析，客觀真實(shí)地反映實(shí)驗(yàn)室的安全情況。這不僅有利于高校煤化工實(shí)驗(yàn)室的安全管理建設(shè)，也給老師和學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)良好的科研學(xué)習(xí)環(huán)境［14-16］。