層次分析法（AHP）對(duì)發(fā)電企業(yè)安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的應(yīng)用研究

李文博

（華能武漢發(fā)電有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430415）

0 引言

新一輪電改和政策調(diào)整導(dǎo)致電力生產(chǎn)環(huán)節(jié)難度提升、程序復(fù)雜化，因此發(fā)電企業(yè)提高了安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)管理的標(biāo)準(zhǔn)和要求。在傳統(tǒng)的電廠風(fēng)險(xiǎn)管理工作中，各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)往往缺乏橫向?qū)Ρ?，?yīng)對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行整體的權(quán)重分析。通過確定各風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)在風(fēng)險(xiǎn)管理工作中的權(quán)重，可以指明安全生產(chǎn)管理的側(cè)重點(diǎn)，對(duì)后續(xù)的風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)與控制起到指導(dǎo)作用[1]。

1 利用層次分析法對(duì)發(fā)電企業(yè)安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估

層次分析法（AHP）是美國著名運(yùn)籌學(xué)家、匹茲堡大學(xué)教授塞蒂于20世紀(jì)70年代中期提出的一種定性與定量結(jié)合的管理學(xué)分析工具，被廣泛用于管理上的方案選擇、權(quán)重劃分、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估問題。層次分析法在風(fēng)險(xiǎn)分析中一般有2種用途：1）將風(fēng)險(xiǎn)因素逐層分解識(shí)別，直至最基本的風(fēng)險(xiǎn)因素，也稱正向分解。2）兩兩比較同一層次風(fēng)險(xiǎn)因素的重要程度，列出該層風(fēng)險(xiǎn)因素的判斷矩陣（判斷矩陣可由專家調(diào)查法得出），判斷矩陣的特征根就是該層次各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素的權(quán)重，利用權(quán)重與同層次風(fēng)險(xiǎn)因素概率分布的組合，求得上一層風(fēng)險(xiǎn)的概率分布，直至求出總目標(biāo)的概率分布，也稱反向合成。層次分析法的優(yōu)勢(shì)在于它使用起來操作簡(jiǎn)單、程序清晰、并強(qiáng)調(diào)了各個(gè)研究因素的相互聯(lián)系。該文以某發(fā)電企業(yè)實(shí)際情況舉例，利用層次分析法對(duì)安全生產(chǎn)各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)進(jìn)行了權(quán)重劃分，以便于下一步制定針對(duì)性的風(fēng)險(xiǎn)控制措施[2]。

運(yùn)用層次分析法解決實(shí)際問題一般包括5個(gè)步驟：1）建立所研究問題的遞階層次結(jié)構(gòu)。2）構(gòu)造兩兩比較判斷矩陣。3）由判斷矩陣計(jì)算被比較元素的相對(duì)權(quán)重。4）計(jì)算各層元素的組合權(quán)重。5）將各子項(xiàng)的權(quán)重與子項(xiàng)的風(fēng)險(xiǎn)概率分布加權(quán)疊加，即得出總體風(fēng)險(xiǎn)的概率分布。

下面針對(duì)某發(fā)電企業(yè)的安全生產(chǎn)實(shí)際情況，首先對(duì)電廠安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行條理化、層次化的辨識(shí)，理出遞階層次結(jié)構(gòu)。根據(jù)全面質(zhì)量管理理論中五個(gè)影響產(chǎn)品質(zhì)量主要因素“人、機(jī)、料、法、環(huán)”的主要論述，結(jié)合電廠基礎(chǔ)資料收集與安全生產(chǎn)管理的實(shí)際，可將電廠安全生產(chǎn)指標(biāo)分解為“人的因素”、“設(shè)備因素”、“環(huán)境因素”、“管理因素”4個(gè)指標(biāo)進(jìn)行分析。

綜上所述，建立電廠風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)分解表格見表1。下面對(duì)指標(biāo)進(jìn)行兩兩比較，以確定各類指標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)權(quán)重的大小。該文利用安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)權(quán)重比較問卷，采用1-9標(biāo)度法，對(duì)電廠10名具有中高級(jí)職稱的技術(shù)專家、安全管理人員與中層領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行調(diào)查，并根據(jù)所有被調(diào)查人員的各項(xiàng)指標(biāo)打分。以一級(jí)指標(biāo)為例，調(diào)查問卷標(biāo)度見表2，指標(biāo)之間互相比較的情況見表3～表7。

表1 電廠風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)分解表

表2 電廠風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)調(diào)查問卷標(biāo)度

表3 第一層指標(biāo)比較表

表7 “管理措施”比較表

填表人信息

姓名：___________ 崗位：___________ 職稱：___________

第一層指標(biāo)比較：基于“電廠安全生產(chǎn)總體風(fēng)險(xiǎn)”要素層重要性的比較。

第二層指標(biāo)比較：基于“人的因素”要素層重要性的比較。

表4 “人的因素”比較表

第二層指標(biāo)比較：基于“環(huán)境因素”要素層重要性的比較。

表5 “環(huán)境因素”比較表

第二層指標(biāo)比較：基于“設(shè)備設(shè)施”要素層重要性的比較。

表6 “設(shè)備設(shè)施”比較表

第二層指標(biāo)比較：基于“管理措施”要素層重要性的比較。

收集調(diào)查結(jié)果后，將一級(jí)指標(biāo)中前一項(xiàng)指標(biāo)與后一項(xiàng)指標(biāo)的相對(duì)重要性分?jǐn)?shù)建立兩兩判斷矩陣表。根據(jù)矩陣表，可以得出各位專家調(diào)查結(jié)果的比較判斷矩陣。為了綜合10名專家的調(diào)查結(jié)果，得出各個(gè)指標(biāo)的總排序權(quán)重，這里采用判斷矩陣集結(jié)-數(shù)值平均的方法，即首先對(duì)各位專家的每個(gè)判斷矩陣對(duì)應(yīng)項(xiàng)進(jìn)行數(shù)值平均，得到了集結(jié)后的判斷矩陣。然后對(duì)該判斷矩陣進(jìn)行排序權(quán)重的計(jì)算，最終得出總排序權(quán)重。

需要注意在層層排序中，要對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。在特殊情況下，判斷矩陣可以具有傳遞性和一致性。一般情況下，并不要求判斷矩陣具有這一性質(zhì)。但從人類認(rèn)識(shí)規(guī)律看，一個(gè)正確的判斷矩陣重要性是有一定規(guī)律的，如果A比B重要，B又比C重要，那么從邏輯來說，A應(yīng)該比C重要。如果兩兩比較時(shí)出現(xiàn)A比C重要的結(jié)果，那么該判斷矩陣違反了一致性準(zhǔn)則，在邏輯上是不合理的。因此在實(shí)際中要求判斷矩陣滿足大體上的一致性，需要進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。一致性檢驗(yàn)的步驟如下。

定義一致性指標(biāo)如公式（1）所示。

式中：λmax為矩陣的最大特征根；n為矩陣的階數(shù)；當(dāng)CI=0，則判斷矩陣有完全的一致性；當(dāng)CI接近于0，則有較為滿意的一致性；當(dāng)CI越大，則一致性越差。

為了能夠較為有效地衡量一致性指標(biāo)CI的大小，管理學(xué)研究人員定義了隨機(jī)一致性指標(biāo)，如公式（2）所示。

式中：RI為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)；CI1，CI2，…，CI500為研究人員構(gòu)造了500個(gè)隨機(jī)成對(duì)比較矩陣，得到了500個(gè)一致性指標(biāo)。

計(jì)算后得到以下統(tǒng)計(jì)結(jié)果，見表8。

表8 一致性結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

定義一致性比率如公式（3）所示。

式中：CI為判斷矩陣的一致性指標(biāo)；RI為對(duì)應(yīng)矩陣階數(shù)的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)。當(dāng)CR<0.1時(shí)，認(rèn)為判斷矩陣的不一致性在合理范圍內(nèi)，通過一致性檢驗(yàn)。否則，需要重新構(gòu)建判斷矩陣。

此外，每個(gè)判斷矩陣各因素針對(duì)最上層需要進(jìn)行層次總排序，總排序的結(jié)果同樣需要一致性檢驗(yàn)。

2 各級(jí)指標(biāo)權(quán)重分析結(jié)果

經(jīng)驗(yàn)證，每個(gè)專家各自調(diào)查結(jié)果產(chǎn)生的判斷矩陣均通過一致性檢驗(yàn)，即指標(biāo)之間比較的結(jié)果趨于一致，沒有明顯的前后矛盾。由于篇幅限制，十位專家各自調(diào)查結(jié)果產(chǎn)生的判斷矩陣一致性檢驗(yàn)過程不一一列出，僅對(duì)10名專家判斷矩陣對(duì)應(yīng)項(xiàng)數(shù)值平均得到集結(jié)后的判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)過程展示。

2.1 一級(jí)指標(biāo)

一級(jí)指標(biāo)比較判斷結(jié)果見表9。

表9 一級(jí)指標(biāo)比較判斷結(jié)果

由于進(jìn)行平均計(jì)算后的矩陣也有可能產(chǎn)生調(diào)查結(jié)果前后矛盾，指標(biāo)相互比較不一致的情況，因此需要進(jìn)行判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)。該文采用方根法求解判斷矩陣的特征向量，具體過程如下[3]。

計(jì)算判斷矩陣每行元素的乘積。

式中：Mi（i=1，2，3，…，n，n為矩陣的階數(shù)）為矩陣第i行元素的乘積。

計(jì)算Mi的n次方根，如公式（4）所示。

式中：Wi（i=1，2，3……n，n為矩陣的階數(shù)）為矩陣第i行元素乘積的i次方根。

將Wi進(jìn)行歸一化處理，如公式（5）所示。

將W1、W2、W3、W4代入式中，結(jié)果為{0.4596，0.1452，0.3110，0.0842}，下面計(jì)算矩陣的最大特征根，如公式（6）所示。

式中：W為該矩陣的特征向量；λmax為該矩陣的最大特征根。求解得出λmax=4.032。

將λmax=4.032，矩陣的階數(shù)n=4代入求解一致性指標(biāo)CI的公式（1），得到判斷矩陣的CI=（4.032-4）/（4-1）≈0.0107。查表可得n=4時(shí)對(duì)應(yīng)的RI為0.9。則一致性比率CR=0.0107/0.9=0.012<0.1，通過一致性檢驗(yàn)。

2.2 二級(jí)指標(biāo)

二級(jí)指標(biāo)與比較判斷一級(jí)指標(biāo)分析步驟一致，表10為二級(jí)指標(biāo)中“人的因素”比較判斷結(jié)果。

表10 人的因素指標(biāo)比較判斷表

和之前一樣，檢驗(yàn)表10的一致性如下，計(jì)算過程省略：λmax=4.118，CI=0.039，RI=1.24，CR=0.044<0.1，通過一致性檢驗(yàn)。

由于判斷矩陣階數(shù)為2，CI=0，無須進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。

表11為二級(jí)指標(biāo)中“環(huán)境因素”比較判斷結(jié)果。

表11 環(huán)境因素指標(biāo)比較判斷表

表12為二級(jí)指標(biāo)中“設(shè)備因素”比較判斷結(jié)果。

檢驗(yàn)表12的一致性：λmax=6.008，CI=0.0017，RI=1.24，CR=0.0013<0.1，通過一致性檢驗(yàn)。

表12 設(shè)備因素指標(biāo)比較判斷表

表13為二級(jí)指標(biāo)中“環(huán)境因素”比較判斷結(jié)果。

表13 管理因素指標(biāo)比較判斷表

檢驗(yàn)表13的一致性：λmax=3.029，CI=0.0145，RI=0.58，CR=0.0279<0.1，通過一致性檢驗(yàn)。

綜上所述，所有判斷矩陣均通過一次性檢驗(yàn)，現(xiàn)在需要進(jìn)行層次指標(biāo)總排序[4]，即同層所有因素指標(biāo)對(duì)最高層重要性的比較。對(duì)排序一致性檢驗(yàn)，以確保結(jié)果的合理性，以一級(jí)指標(biāo)為例，整理結(jié)果見表14。

表14 排序一致性比較判斷表

排序一致性驗(yàn)證公式如公式（7）所示。

式中：Ai（i=1，2，3……n，n為矩陣的階數(shù)）為一級(jí)指標(biāo)各項(xiàng)；ai（i=1，2，3……n，n為矩陣的階數(shù)）為各項(xiàng)一級(jí)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的權(quán)重。

計(jì)算得出CR=0.0235<0.1，結(jié)果顯示，一級(jí)指標(biāo)總排序通過一致性檢驗(yàn)。經(jīng)計(jì)算，二級(jí)指標(biāo)總排序一致性同樣通過了一致性檢驗(yàn)，由于篇幅原因，驗(yàn)證過程未展示。10名電廠內(nèi)擁有中高級(jí)職稱的技術(shù)專家、安全管理人員與中層領(lǐng)導(dǎo)的調(diào)查結(jié)果具有可以接受的一致性。

3 評(píng)估結(jié)果和應(yīng)對(duì)措施

綜合上述分析，可得到風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)權(quán)重表，見表15。

表15 風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)權(quán)重表

在一級(jí)指標(biāo)中，人的因素，設(shè)備因素權(quán)重較高，相應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)在評(píng)估中應(yīng)占主導(dǎo)地位。

人的因素中，生理健康、心理健康作為兩個(gè)權(quán)重最重的二級(jí)指標(biāo)，同時(shí)也是所有二級(jí)指標(biāo)中權(quán)重最重的。職工的生理健康和心理健康水平直接關(guān)系到職工的工作狀態(tài)，對(duì)其是否能夠安全無差錯(cuò)地完成崗位任務(wù)有重大影響。生理健康主要涵蓋職工是否罹患職業(yè)病、患有本崗位禁忌癥等方面。針對(duì)此類問題，應(yīng)采取的風(fēng)險(xiǎn)控制措施有：將職業(yè)病防治納入年度安全培訓(xùn)內(nèi)容；舉辦勞動(dòng)防護(hù)用品正確使用主題的專題講座；設(shè)置場(chǎng)所危害公告欄；積極協(xié)調(diào)患有崗位禁忌癥、職業(yè)病的職工調(diào)崗換崗等。心理健康主要涵蓋職工的情緒、工作積極性、滿意度等方面。應(yīng)采取的風(fēng)險(xiǎn)控制措施有：優(yōu)化薪酬制度、創(chuàng)建暢通崗位晉升通道、美化工作環(huán)境等。

在設(shè)備因素中，汽機(jī)、鍋爐和電氣為火力發(fā)電廠的3個(gè)主系統(tǒng)，承擔(dān)著供熱發(fā)電的主要任務(wù)；熱控作為熱機(jī)系統(tǒng)的控制、計(jì)量、保護(hù)系統(tǒng)，功能重要、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、內(nèi)容覆蓋廣。環(huán)?；瘜W(xué)系統(tǒng)主要涵蓋脫硫、脫硝、電除塵、電廠化學(xué)等幾大系統(tǒng)，由于國家相關(guān)環(huán)保要求的愈發(fā)嚴(yán)格，電廠近年來末端脫硫廢水改造、液氨改尿素脫硝法等大型技改工程不斷，對(duì)整體環(huán)保系統(tǒng)的適應(yīng)性和可靠性提出了更艱難的挑戰(zhàn)。對(duì)設(shè)備因素風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)，可以增加以下組織與技術(shù)措施進(jìn)行控制：制定一般性風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備專項(xiàng)電子臺(tái)賬，設(shè)置QFID碼，定期檢查設(shè)備狀況；針對(duì)公用設(shè)施的檢修計(jì)劃，每臺(tái)設(shè)備要專項(xiàng)制定，明確檢修日期與優(yōu)先級(jí)；技改項(xiàng)目的資料說明利用信息化平臺(tái)單獨(dú)保存，方便隨時(shí)調(diào)閱；環(huán)保數(shù)據(jù)的收集和統(tǒng)計(jì)與政府相關(guān)部門及時(shí)對(duì)接，做到統(tǒng)計(jì)口徑一致。運(yùn)行、檢修規(guī)程明確各項(xiàng)操作的流程細(xì)節(jié)與危險(xiǎn)點(diǎn)，操作流程標(biāo)準(zhǔn)化；環(huán)?？诙ㄆ谛?zhǔn)測(cè)點(diǎn)，脫硝工藝流程反應(yīng)物由液氨改造為尿素；配煤摻燒專機(jī)專配等措施。

4 結(jié)語

層次分析法作為一種行之有效的管理學(xué)數(shù)據(jù)分析方法，在安全管理領(lǐng)域的運(yùn)用已經(jīng)十分成熟。發(fā)電企業(yè)目前普遍面臨技改項(xiàng)目繁多，作業(yè)面廣的難題。該文采用層次分析法對(duì)某發(fā)電企業(yè)進(jìn)行各風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的權(quán)重分析，為接下來的風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)和控制環(huán)節(jié)提供了指導(dǎo)，能有效提升風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作的效率和質(zhì)量。該方法可操作性強(qiáng)，便于實(shí)施，量化結(jié)果為風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)化管控提供了可靠依據(jù)，可廣泛適用于發(fā)電行業(yè)安全生產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作中。