核電企業(yè)安全管理SWOT-TOPSIS模型及應(yīng)用

黃玉杰，陽(yáng)富強(qiáng)，林子燚

(福州大學(xué)環(huán)境與安全工程學(xué)院，福建 福州 350108)

0 引言

核電作為一種清潔高效能源，在優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、 減少溫室氣體排放等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，已成為我國(guó)重要的能源之一[1]. 2020年國(guó)家正式發(fā)布《核動(dòng)力廠管理體系安全規(guī)定》《放射性廢物地質(zhì)處置設(shè)施》等37項(xiàng)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)文件[2]. 盡管我國(guó)核電業(yè)發(fā)展前景光明，但核能原料會(huì)產(chǎn)生放射性物質(zhì)，一旦發(fā)生核泄漏，將造成重大的安全事故. 例如1986年4月蘇聯(lián)切爾諾貝利核電廠發(fā)生爆炸事故，所放出的輻射線劑量是廣島原子彈的400倍以上，造成9.3萬人喪生，27萬人致癌； 2013年3月日本福島核電站反應(yīng)堆發(fā)生爆炸，造成多人死亡[3-4]. 因此，對(duì)核電企業(yè)安全管理體系進(jìn)行科學(xué)、 系統(tǒng)地分析，有針對(duì)性地提出整改措施十分必要.

當(dāng)前，圍繞核電企業(yè)安全管理體系的研究已有一些成果，如張力等[5]利用AMOS 20.0軟件構(gòu)建安全氛圍影響機(jī)制模型，從5個(gè)維度對(duì)核安全管理進(jìn)行全面管控； 趙顯等[6]分析總承包模式下核電工程安全管理提升方面可實(shí)施的有效措施； 王孔森[7]基于層次分析法，建立多項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系系統(tǒng)分析核電安全管理； Wahlstrom[8]從系統(tǒng)思維和安全管理的概念入手，把社會(huì)技術(shù)模型引入到核安全管理中； Elam等[9]利用3種具體管理工具(安全分析、環(huán)境影響評(píng)估咨詢和替代性 “對(duì)話項(xiàng)目”)對(duì)核安全管理進(jìn)行研究. 然而，總體上來說現(xiàn)有的研究多聚焦于核電安全管理中潛在的事故隱患、 整改措施，以及從不同維度和采取不同方法研究核安全管理體系，與企業(yè)自身和外部對(duì)其影響因素的結(jié)合度不高，缺乏從企業(yè)優(yōu)缺點(diǎn)角度考慮安全管理體系制定的研究.

態(tài)勢(shì)分析法(strengths weaknesses opportunities threats, SWOT)是運(yùn)用系統(tǒng)分析的思想，研究企業(yè)內(nèi)部環(huán)境的優(yōu)、 劣勢(shì)，以及企業(yè)外部環(huán)境中的機(jī)會(huì)和威脅[10]. 當(dāng)前，針對(duì)SWOT分析法，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)展開研究，如Lemieux等[11]在區(qū)塊鏈記錄保存條件管理方面利用SWOT分析法來確定有效性； Petrauskas等[12]利用人工智能的元素和SWOT來豐富分析機(jī)制的新可能性； 房瑞偉等[13]通過SWOT-AHP模型來解決城市快速交通發(fā)展規(guī)劃的制定. 優(yōu)劣解距離法(technique for order performance by similarity to ideal solution, TOPSIS)，是根據(jù)有限個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象和理想化目標(biāo)的接近程度進(jìn)行相對(duì)優(yōu)劣的排序[14]，若評(píng)價(jià)對(duì)象最貼近理想化目標(biāo)，則該評(píng)價(jià)對(duì)象為最優(yōu)解. 國(guó)內(nèi)外對(duì)于TOPSIS研究主要在于用正負(fù)理想解對(duì)各備選方案進(jìn)行選擇，以確定企業(yè)最佳發(fā)展方向. 如Nyimbili等[15]將AHP、 TOPSIS和GIS技術(shù)結(jié)合模擬并比較地震危險(xiǎn)圖； Seyedmohammadi等[16]采用TOPSIS和SAW法對(duì)農(nóng)作物在土地單元中的栽培優(yōu)先級(jí)進(jìn)行規(guī)劃； 曾旭等[17]利用TOPSIS對(duì)人的不安全行為進(jìn)行排序. 多位學(xué)者將TOPSIS引入到各個(gè)領(lǐng)域，通過優(yōu)劣排序從而確定最佳發(fā)展方向.

鑒于此，本研究以某核電企業(yè)為研究對(duì)象，構(gòu)建企業(yè)安全管理體系SWOT分析矩陣，結(jié)合層次分析法，運(yùn)用SWOT-TOPSIS模型，確定關(guān)于各因素及其子因素間的權(quán)重值，通過TOPSIS法對(duì)各個(gè)備選方案進(jìn)行優(yōu)劣排序，為科學(xué)、 有效地制定核電企業(yè)安全管理體系提供依據(jù).

1 核電企業(yè)安全管理SWOT-AHP模型

1.1 SWOT分析矩陣

核電企業(yè)安全管理體系的制定是一項(xiàng)多角度、 多維度、 多層次的系統(tǒng)工程，全面而合理地分析核電企業(yè)的優(yōu)勢(shì)(S)、 劣勢(shì)(W)、 機(jī)會(huì)(O)和威脅(T)，是確定企業(yè)安全管理體系的重要途徑之一. 我國(guó)核電企業(yè)安全管理體系SWOT各因素概述[18]，如表1所示.

表1 我國(guó)核電企業(yè)安全管理體系SWOT各因素概述

SO方案，即最理想的增長(zhǎng)型方案. 企業(yè)發(fā)展屬于杠桿效應(yīng)發(fā)展期，在這種情況下，企業(yè)可以充分調(diào)度自身的資源將其與外部環(huán)境所給予的各種發(fā)展機(jī)會(huì)相結(jié)合. WO方案，即多種經(jīng)營(yíng)型方案. 企業(yè)處于抑制性發(fā)展階段，此時(shí)，企業(yè)需要提供某種資源將自身的劣勢(shì)轉(zhuǎn)化為優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而適應(yīng)外部機(jī)會(huì). ST方案，即扭轉(zhuǎn)型方案. 企業(yè)的發(fā)展將處于脆弱性階段，此時(shí)，企業(yè)必須克服環(huán)境威脅，發(fā)揮優(yōu)勢(shì). SW方案，即防御性方案. 企業(yè)發(fā)展的將面臨諸多問題，在這種情況下，企業(yè)應(yīng)克服弱點(diǎn)，回避威脅. 我國(guó)核電企業(yè)安全管理體系SWOT分析方案[19], 如表2所示.

表2 我國(guó)核電企業(yè)安全管理體系SWOT分析方案

1.2 SWOT-AHP結(jié)構(gòu)模型

基于SWOT分析矩陣，將矩陣轉(zhuǎn)換為AHP的層級(jí)遞階結(jié)構(gòu)，如圖1所示. 在建立的SWOT-AHP模型中，AHP中的目標(biāo)層、 準(zhǔn)則層和方案層對(duì)應(yīng)于SWOT分析法中的因素、 因素與子因素、 因素與備選方案. 目標(biāo)層是最佳安全管理體系，準(zhǔn)則層是優(yōu)勢(shì)、 劣勢(shì)、 機(jī)會(huì)和威脅4因素及其子因素，4種備選方案構(gòu)成了AHP的方案層.

圖1 我國(guó)核電企業(yè)安全管理體系的SWOT-AHP結(jié)構(gòu)模型

2 SWOT-AHP模型指標(biāo)權(quán)重的確定

2.1 確定判斷矩陣

確定我國(guó)核電企業(yè)安全管理體系SWOT-AHP模型后，對(duì)不同層次影響因素的相對(duì)重要度進(jìn)行量化評(píng)價(jià). 運(yùn)用“1-9標(biāo)度法”，通過核電企業(yè)安全管理人員和安全相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜覍?duì)核電安全管理體系各因素進(jìn)行評(píng)分，得到判斷矩陣[7, 20].

2.2 計(jì)算權(quán)重和檢驗(yàn)一致性

通過判斷矩陣求得最大特征值λmax及其所對(duì)應(yīng)的特征向量，將特征向量進(jìn)行歸一化處理，得到權(quán)重ω，并引入一致性指標(biāo)CI檢驗(yàn)判斷矩陣的一致性[21]. 即

(1)

當(dāng)CI=0時(shí)，判斷矩陣具有完全一致性； CI越小，說明矩陣一致性情況越好，反之成立. 引入一致性比率CR，即一致性指標(biāo)與隨機(jī)一致性指標(biāo)的比值. 即

(2)

當(dāng)CR<0.1時(shí)，認(rèn)為判斷矩陣通過一致性檢驗(yàn)； 否則，需重新構(gòu)建判斷矩陣進(jìn)行計(jì)算.

3 TOPSIS對(duì)體系備選方案的優(yōu)劣排序

利用TOPSIS進(jìn)行企業(yè)備選方案排序與選擇，使得排序結(jié)果更為客觀、 合理. 鑒于此，將TOPSIS方法用于確定核電企業(yè)安全管理備選方案選擇的優(yōu)劣排序中. 步驟有如下6步.

1) 建立初始決策矩陣. 假定SWOT-AHP模型可以劃分為m個(gè)方案和n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，由安全管理專家或者核電安全管理人員采用1～9標(biāo)度對(duì)每個(gè)方案、 每個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)分，建立初始決策矩陣. 即

(3)

式中：i=1, 2, 3, …,m；j=1, 2, 3, …,n.

2) 計(jì)算規(guī)范化決策矩陣. 設(shè)規(guī)范化決策矩陣為R={rij}，則

(4)

由此得到經(jīng)過歸一化處理后的矩陣R為

(5)

3) 構(gòu)成加權(quán)規(guī)范矩陣. 若給定準(zhǔn)則指標(biāo)權(quán)重ωi，則加權(quán)規(guī)范矩陣為Y={yij}，則有

yij=ωi×rij

(6)

式中：ωi為AHP計(jì)算所得的權(quán)重指標(biāo).

(7)

(8)

其中：

(9)

(10)

由于優(yōu)勢(shì)和機(jī)會(huì)屬于效應(yīng)型指標(biāo)，即該類指標(biāo)值的正理想解越大越好； 劣勢(shì)和威脅屬于成本型指標(biāo)，即該類指標(biāo)值的正理想解越小越好； 取負(fù)理想解，反之即可.

(11)

(12)

(13)

4 SWOT-TOPSIS在核電安全管理體系制定中的應(yīng)用

為驗(yàn)證該模型的合理性和可行性，以某核電企業(yè)為研究對(duì)象，該核電廠公司在運(yùn)核電廠計(jì)算機(jī)裝機(jī)容量為12.0 GW，新增核電機(jī)組15臺(tái)，計(jì)算機(jī)裝機(jī)容量為17.0 GW； 風(fēng)力發(fā)電計(jì)算機(jī)裝機(jī)容量為8.0 GW，光伏電站新項(xiàng)目年發(fā)電量為1.0 GW，水電工程控制投資容量為1.5 GW，在運(yùn)計(jì)算機(jī)裝機(jī)容量為1.5 GW. 分布式發(fā)電、 核技術(shù)應(yīng)用、 節(jié)能環(huán)保服務(wù)項(xiàng)目等發(fā)展態(tài)勢(shì)良好.

根據(jù)該企業(yè)實(shí)際情況，分析得出企業(yè)的優(yōu)勢(shì)、 劣勢(shì)及競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中的機(jī)會(huì)和威脅，構(gòu)建安全管理體系SWOT分析矩陣和SWOT-AHP模型. 為了盡量減少由主觀因素引起的偏差，分別選取5名核電安全管理人員和5名相關(guān)領(lǐng)域的專家共10人建立專家小組，進(jìn)行問卷調(diào)查，構(gòu)造兩兩判斷矩陣，計(jì)算各層指標(biāo)因素的權(quán)重值，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)[22].

1) 計(jì)算在總目標(biāo)下SWOT各因素的權(quán)重值ω1、 各子因素的局部權(quán)重值ω2，并在此基礎(chǔ)上與SWOT各因素權(quán)重值ω1相乘，得到SWOT子因素的整體權(quán)重值ω3. 表3列出了在最佳安全管理體系下，10名專家小組依據(jù)自身的經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)，對(duì)總目標(biāo)下的4個(gè)影響因素及其子因素利用層次分析法進(jìn)行兩兩比較，確定子因素的整體權(quán)重值，并計(jì)算求得各層指標(biāo)因素的CR值，均小于0.1，通過一致性檢驗(yàn).

表3 SWOT因素和子因素的權(quán)重值

2) 用層次分析法計(jì)算在11個(gè)不同子因素準(zhǔn)則下4個(gè)備選方案的權(quán)重值，即得到了備選方案與子因素之間的初始決策矩陣，根據(jù)式(4)運(yùn)用向量歸一化法對(duì)初始決策矩陣作標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到規(guī)范化決策矩陣，且所有的權(quán)重值均在0～1之間，如表4所示.

表4 規(guī)范決策矩陣

3) 將規(guī)范化決策矩陣中的權(quán)重值與相應(yīng)的子因素整體權(quán)重值相乘，即可得到加權(quán)規(guī)范化決策矩陣，并由式(8)～(9)可計(jì)算出正負(fù)理想解，如表5所示.

表5 各指標(biāo)加權(quán)規(guī)范矩陣及正負(fù)理想解

4) 計(jì)算各備選方案到正負(fù)理想解的距離和相對(duì)貼近度，并依次將各備選方案進(jìn)行優(yōu)劣排序，如表6所示.

表6 相對(duì)貼近度及其排序

根據(jù)TOPSIS計(jì)算可得，各備選方案的排序?yàn)椋?SO>ST>WT>WO，即SO方案為最優(yōu)方案，其次是ST方案和WT方案，WO方案則是與理想解距離最遠(yuǎn)的方案.

在對(duì)核電企業(yè)安全管理體系內(nèi)外環(huán)境因素進(jìn)行SWOT分析后，發(fā)現(xiàn)安全管理體系在實(shí)施的過程中，雖然管理人員具備一定的經(jīng)驗(yàn)S1(0.185)、 管理層重視日常的安全管理工作S2(0.141)、 企業(yè)資金充足S3(0.126)、 核電市場(chǎng)開發(fā)潛力大O3(0.113)，但企業(yè)處置核廢料能力不足W1(0.089)、 建設(shè)周期長(zhǎng)T1(0.024)，以及國(guó)際同行競(jìng)爭(zhēng)激烈T2(0.039)等問題仍會(huì)影響核電企業(yè)安全管理工作的正常進(jìn)行.

基于層次分析法的SWOT-TOPSIS模型對(duì)核電企業(yè)安全管理體系進(jìn)行分析，對(duì)4個(gè)備選方案進(jìn)行判斷，依據(jù)各方案的權(quán)重值可知SO方案與理想解最貼近. 即建立鈾資源儲(chǔ)備保障體系，確保我國(guó)核原料供應(yīng)的穩(wěn)定安全，降低對(duì)外鈾產(chǎn)品的依存度. 健全核安全文化，加大安全管理監(jiān)管力度，提高企業(yè)核安全信息的透明度. 定期進(jìn)行隱患排查治理工作，學(xué)習(xí)外國(guó)先進(jìn)的核安全管理技術(shù)，同時(shí)加強(qiáng)核電“走出去”相關(guān)人才的培養(yǎng).

5 結(jié)語(yǔ)

利用SWOT分析法，以我國(guó)核電企業(yè)自身固有的優(yōu)勢(shì)、 劣勢(shì)和外部環(huán)境中潛在的機(jī)會(huì)、 威脅為基礎(chǔ)，以SO、 ST、 WO和WT備選方案構(gòu)建我國(guó)核電企業(yè)安全管理體系SWOT分析矩陣. 實(shí)踐證明： 通過對(duì)我國(guó)核電企業(yè)內(nèi)外整體進(jìn)行綜合分析，運(yùn)用SWOT分析矩陣可以確定核電企業(yè)安全管理方案并針對(duì)企業(yè)匯總存在的問題提出具體措施.

將層級(jí)分析法和優(yōu)劣解排序法結(jié)合，基于AHP，構(gòu)建SWOT-TOPSIS模型，確定各因素權(quán)重值和各備選方案的最優(yōu)排序. 以國(guó)內(nèi)某核電企業(yè)為例，運(yùn)用該模型進(jìn)行量化分析，該核電企業(yè)應(yīng)將SO方案作為安全管理體系的備選方案，即重視培養(yǎng)企業(yè)員工的核安全文化意識(shí)，提高其對(duì)核電企業(yè)危險(xiǎn)源識(shí)別能力, 建立健全核安全文化, 建立更為全面系統(tǒng)地核安全監(jiān)督管理體制，完善核安全法律法規(guī)，嚴(yán)格執(zhí)行核安全標(biāo)準(zhǔn).