基于ANP-物元可拓法的中小餐飲場所火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

王 婷 呂淑然教授

(首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué) 管理工程學(xué)院,北京 100070)

0 引言

隨著大眾餐飲的蓬勃發(fā)展,中小餐飲場所因其規(guī)模小、成本低、經(jīng)營既簡單靈活又方便快捷等優(yōu)勢,數(shù)量不斷增加。中小餐飲場所主要分布于人員聚集、交通便捷的居民區(qū)和商業(yè)服務(wù)區(qū),以住宅底商、沿街商鋪、商業(yè)裙樓為主,多數(shù)是使用明火烹飪的菜館、小吃店、早餐店。這類場所極大地滿足了人們?nèi)粘ｏ嬍车男枨?但也因營業(yè)期間頻繁用火、用電、用氣帶來了火災(zāi)隱患,致使中小餐飲場所火災(zāi)事故頻繁發(fā)生,給人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重威脅。

目前,針對中小餐飲場所火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估的研究尚不全面,采用的評價(jià)方法缺乏對風(fēng)險(xiǎn)因素間相互作用關(guān)系的考量。網(wǎng)絡(luò)層次分析法(Analytic Network Process,ANP)和物元可拓模型分別在解決指標(biāo)間關(guān)聯(lián)性和定量評價(jià)指標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)等級方面取得良好的成效。例如,賈進(jìn)章等[1]利用ANP確定各影響因素的權(quán)重,并結(jié)合灰色聚類法實(shí)現(xiàn)對高層建筑火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià);楊振宏等[2]利用ANP得到老年公寓火災(zāi)脆弱性影響因素的網(wǎng)絡(luò)層級關(guān)系和重要程度,明確各因素間相互影響的大小和方向;陽富強(qiáng)等[3]運(yùn)用ANP確定高校實(shí)驗(yàn)室火災(zāi)各影響因素的權(quán)重,得到實(shí)驗(yàn)室火災(zāi)的主要影響因素;路倩等[4]將組合數(shù)有序加權(quán)算子(C-ombination Ordered Weighted Averaging,C-OWA)與物元可拓模型結(jié)合,應(yīng)用于大型商場火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià);王寓霖等[5]結(jié)合熵權(quán)法和物元可拓模型,對地下空間火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評價(jià);謝尊賢等[6]將物元可拓模型引入檔案館火災(zāi)安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)當(dāng)中,并通過實(shí)例驗(yàn)證模型的適用性。

本文構(gòu)建基于ANP-物元可拓法的中小餐飲場所火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型,用于分析火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)因素間的關(guān)聯(lián)關(guān)系并得到中小餐飲場所火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)等級,為中小餐飲場所火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)管控工作提供科學(xué)依據(jù),從而杜絕中小餐飲場所火災(zāi)事故的發(fā)生。

1 中小餐飲場所火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)因素辨識及場景構(gòu)建

1.1 中小餐飲場所火災(zāi)事故統(tǒng)計(jì)分析

通過文獻(xiàn)資料、政府和研究機(jī)構(gòu)公布的事故調(diào)查報(bào)告以及新聞報(bào)道等途徑,獲得2012-2022年110起原因明確的中小餐飲場所火災(zāi)事故案例,見表1。其中,燃料泄漏、油鍋著火、油煙管道起火、電氣設(shè)備故障占比大,說明中小餐飲場所在日常用油、用氣、用電方面存在著較大的風(fēng)險(xiǎn)隱患。

表1 2012-2022年中小餐飲場所火災(zāi)事故原因統(tǒng)計(jì)Tab.1 Statistics on the causes of fire accidents in small and medium-sized dining places in 2012-2022

1.2 基于FTA構(gòu)建中小餐飲場所火災(zāi)事故場景

事故樹分析法(Fault Tree Analysis,FTA)是將各個(gè)孤立的事件按照先后次序和因果關(guān)聯(lián)串連,構(gòu)建出導(dǎo)致事故結(jié)果的不同致災(zāi)場景,便于查明其中存在的各種固有的和潛在的危險(xiǎn)因素,是目前進(jìn)行事故原因分析的有力工具[7]。因此,本文結(jié)合中小餐飲場所火災(zāi)發(fā)展的特點(diǎn),將中小餐飲場所火災(zāi)分為引發(fā)火情、初期滅火失敗、火災(zāi)蔓延和應(yīng)急救援失敗4個(gè)階段,并運(yùn)用FTA構(gòu)建各階段中小餐飲場所火災(zāi)事故場景。

(1)引發(fā)火情階段,從燃燒三要素的角度[8]分析可燃物的分布情況和點(diǎn)火源的形成原因,如圖1。中小餐飲場所可燃物的種類繁雜且分布較廣,為火災(zāi)發(fā)展和蔓延創(chuàng)造了前提條件?？扇嘉锇剂稀⑴腼冇?、調(diào)料品、食品、各類烹飪電器和家用電器、家具、可燃裝修材料等。其中,油氣蒸發(fā)產(chǎn)生的油煙聚集在廚房的油煙管道、油煙凈化器和油煙罩內(nèi)形成可燃的油垢,在高溫或火花作用下容易引發(fā)油煙管道著火。與可燃物相比,促使點(diǎn)火源形成的原因更為復(fù)雜多樣,主要來源于人員的各種不安全行為和電氣線路、電器設(shè)備、廚房燃料設(shè)備等設(shè)備設(shè)施故障。

(2)火災(zāi)的初期階段,燃燒局限于起火點(diǎn)的小范圍內(nèi),現(xiàn)場人員利用周圍簡單的滅火器材就能夠快速、高效地阻止火勢的發(fā)展。而初期滅火措施不力和消防設(shè)施失效是導(dǎo)致初期滅火失敗的重要因素,如圖2。因此,應(yīng)關(guān)注中小餐飲場所消防設(shè)施,如滅火器、滅火毯、消防栓的配置和完好情況,同時(shí)通過宣傳、培訓(xùn)的方式,使從業(yè)人員掌握初期火災(zāi)的處置流程和撲救初期火災(zāi)的基本技能,防止火勢擴(kuò)大造成更嚴(yán)重的損失。

圖1 引發(fā)火情階段事故樹圖Fig.1 Accident tree of fire initiation stage

圖2 初期滅火失敗階段事故樹圖Fig.2 Accident tree of initial fire extinguishing failure stage

(3)火災(zāi)蔓延至就餐區(qū)則標(biāo)志著初期火災(zāi)滅火已經(jīng)失敗,如圖3?；馂?zāi)探測報(bào)警設(shè)備和緊急切斷裝置對于及時(shí)發(fā)現(xiàn)和控制火情十分關(guān)鍵,如燃?xì)庑孤﹫?bào)警器、燃?xì)饩o急切斷閥、灶具高溫保護(hù)裝置和自動(dòng)熄火裝置及廚房自動(dòng)滅火裝置等。另外,建筑的先天隱患和就餐區(qū)的可燃物載荷也影響著火災(zāi)蔓延的速度和范圍[9]。

(4)現(xiàn)場人員應(yīng)根據(jù)火勢發(fā)展情況及時(shí)組織就餐人員疏散并報(bào)警請求消防隊(duì)救援,如圖4。在疏散過程中,合理的疏散通道可以提高人員疏散的效率;疏散指示燈、應(yīng)急照明等有效可靠的應(yīng)急設(shè)備設(shè)施能提升逃生成功率。消防隊(duì)的滅火效果取決于到達(dá)現(xiàn)場的及時(shí)性和救援隊(duì)伍的專業(yè)性。中小餐飲場所通常位于交通便利、人員聚集的繁華街道,消防救援車輛會(huì)因交通堵塞、私家車亂停亂放而不能及時(shí)到達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場,延誤最佳的救援時(shí)間。

圖3 火災(zāi)蔓延階段事故樹圖Fig.3 Accident tree of fire spread stage

2 建立ANP-物元可拓評價(jià)模型

2.1 確定風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系

在辨識中小餐飲場所火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)因素的基礎(chǔ)上,本文參考JGJ 64—2017《飲食建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》、GB 50016—2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(2018年版)》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,并結(jié)合現(xiàn)場調(diào)研、查閱文獻(xiàn)資料和專家咨詢的結(jié)果,最終從人為因素、設(shè)備因素、環(huán)境因素、管理因素4個(gè)方面選取具有代表性的24項(xiàng)指標(biāo),建立中小餐飲場所火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系,如圖5。

圖5 中小餐飲場所火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系Fig.5 Fire risk assessment index system for small and medium-sized dining places

2.2 ANP方法確定評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重

中小餐飲場所火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)間存在相互影響關(guān)系,本文采用ANP對各指標(biāo)之間的相關(guān)性進(jìn)行研究,并對各影響因素進(jìn)行權(quán)重賦值[10],具體步驟如下:

(1)構(gòu)建ANP關(guān)系結(jié)構(gòu)圖。邀請10位多年從事餐飲行業(yè)安全監(jiān)管工作的專家參與討論各指標(biāo)之間的影響關(guān)系,并根據(jù)指標(biāo)關(guān)聯(lián)性調(diào)查結(jié)果繪制中小餐飲場所火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)因素ANP關(guān)系結(jié)構(gòu)圖,如圖6。其中,雙向箭頭代表2個(gè)元素組之間相互影響,單箭頭代表某一元素組僅對另一元素組產(chǎn)生單方面影響,環(huán)向箭頭代表元素組內(nèi)部各指標(biāo)相互影響。

圖6 ANP 關(guān)系結(jié)構(gòu)圖Fig.6 ANP relationship structure diagram

(2)構(gòu)建判斷矩陣?；谥笜?biāo)關(guān)聯(lián)性調(diào)查結(jié)果,利用間接優(yōu)勢度比較法構(gòu)建判斷矩陣[11],并對判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。每一個(gè)判斷矩陣都邀請10位專家采用9標(biāo)度賦分法[12]對指標(biāo)進(jìn)行兩兩比較后取其加權(quán)平均值。

(3)確定超矩陣。對判斷矩陣進(jìn)行歸一化處理,獲得歸一化特征向量,并對所得的歸一化特征向量進(jìn)行匯總,形成未加權(quán)超矩陣。計(jì)算未加權(quán)超矩陣可以確定元素組內(nèi)各元素對與之有關(guān)的其他元素的重要度排序。將元素組間重要程度比較得到的加權(quán)系數(shù)矩陣與未加權(quán)超矩陣相乘,得到加權(quán)超矩陣,能夠確定不同元素組間的相對重要度排序。最后,對加權(quán)超矩陣進(jìn)行迭代數(shù)學(xué)處理,得到極限加權(quán)超矩陣。極限加權(quán)超矩陣的每一個(gè)列向量都是所要得到的綜合指標(biāo)權(quán)重。

由于ANP的計(jì)算過程較為復(fù)雜,本文借助Super Decision軟件建立ANP關(guān)系結(jié)構(gòu)圖,輸入判斷矩陣,并計(jì)算出相應(yīng)的未加權(quán)超矩陣、加權(quán)超矩陣、極限加權(quán)超矩陣。將權(quán)重結(jié)果進(jìn)行整理,形成中小餐飲場所火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)權(quán)重表,見表2。由表2可得,一級指標(biāo)中管理因素和人為因素權(quán)重占比大;二級指標(biāo)中權(quán)重占比大的有自防自救能力、消防培訓(xùn)與宣傳教育、設(shè)備設(shè)施的檢查維修和保養(yǎng)、消防安全責(zé)任制度、消防安全行為等,這幾方面應(yīng)做重點(diǎn)管控。

表2 中小餐飲場所火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)權(quán)重表Tab.2 Weight table of fire risk assessment indicators of small and medium-sized dining places

2.3 物元可拓模型評價(jià)風(fēng)險(xiǎn)等級

(1)確定待評價(jià)物元矩陣。物元R通過事物名稱N、特征C及特征量值V這3個(gè)組成要素對待評事物進(jìn)行描述,記作R=(N,C,V)。設(shè)中小餐飲場所的評價(jià)等級為T,中小餐飲場所火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)共有m個(gè),分別為S1,S2,…,Sm,與指標(biāo)對應(yīng)的量值記為X1,X2,…,Xm,建立中小餐飲場所火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)物元矩陣R′。

(1)

(2)確定經(jīng)典域和節(jié)域。經(jīng)典域物元矩陣Rj:

(2)

其中,Tj表示中小餐飲場所火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級屬于j級,j為風(fēng)險(xiǎn)等級,j=1,2,…,n,n為等級數(shù)量;Si為第i個(gè)評價(jià)指標(biāo),i=1,2,…,m;Xji為第i個(gè)評價(jià)指標(biāo)Si的量值,取值范圍為[aji,bji](aji,bji為經(jīng)典域區(qū)間的下限值和上限值)。

節(jié)域物元矩陣是將經(jīng)典域物元矩陣Rj中的評價(jià)等級匯總形成的矩陣,用Rp表示:

(3)

其中,p表示評價(jià)指標(biāo)的等級數(shù)量,Tp為全部的中小餐飲場所火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)等級;Xpi為p關(guān)于第i個(gè)評價(jià)指標(biāo)Si的取值范圍,且Xpi=[api,bpi](api,bpi為節(jié)域區(qū)間的下限值和上限值),Xji∈Xpi。

(3)計(jì)算關(guān)聯(lián)函數(shù)。計(jì)算關(guān)聯(lián)度可以確定待評物元與節(jié)域、經(jīng)典域的貼近程度。

(4)

(5)

其中,ρ(Xi,Xpi)為第i個(gè)評價(jià)指標(biāo)Si與節(jié)域Xpi的距離;ρ(Xi,Xji)為第i個(gè)評價(jià)指標(biāo)Si與經(jīng)典域Xji的距離。

由此可以得出,中小餐飲場所火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)中第i個(gè)指標(biāo)Si的取值Xi與所處等級j級的關(guān)聯(lián)程度Kj(Xi)。

(6)

(4)評價(jià)等級的判定。為實(shí)現(xiàn)對整個(gè)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)水平的評價(jià),利用指標(biāo)權(quán)重ωi,求解綜合關(guān)聯(lián)度矩陣Kj(T)。最后根據(jù)隸屬度原則,可計(jì)算出中小餐飲場所整體火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)等級屬于j*。

(7)

(8)

3 實(shí)例分析

某餐飲場所屬于小區(qū)的附屬臨街商鋪,位于小區(qū)街巷里。主營特色家常菜肴,承包酒席和宴會(huì),人流量大,客源豐富?？偨ㄖ娣e約為260 m2,樓體建筑為二層結(jié)構(gòu),耐火等級為二級,室內(nèi)配備滅火器和消火栓。本文以該餐飲場所為例,采用ANP-物元可拓模型對其火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級進(jìn)行評價(jià)。

(1)確定經(jīng)典域和節(jié)域。本文查閱相關(guān)文獻(xiàn)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,并結(jié)合多名專家和餐飲場所安全監(jiān)管人員的建議,確定將中小餐飲場所火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)劃分為Ⅰ-Ⅳ級4個(gè)等級,分別為Ⅰ級(風(fēng)險(xiǎn)很低)、Ⅱ級(風(fēng)險(xiǎn)較低)、Ⅲ級(風(fēng)險(xiǎn)較高)、Ⅳ級(風(fēng)險(xiǎn)高)。確定各風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)等級的閾值[13],即Ⅰ-Ⅳ級的經(jīng)典域分別為(85,100]、(50,85]、(25,50]、[0,25],節(jié)域?yàn)閇0,100]。

(2)確定待評物元。根據(jù)該餐飲場所的實(shí)際情況,邀請10位消防領(lǐng)域的專家和餐飲場所安全監(jiān)管人員依據(jù)GB 50016—2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(2018年版)》、JGJ 64—2017《飲食建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,結(jié)合評價(jià)等級劃分標(biāo)準(zhǔn)對該餐飲場所火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系中各指標(biāo)的實(shí)際情況進(jìn)行評分,評分結(jié)果取平均值,見表3。

表3 某餐飲場所火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)實(shí)際評分Tab.3 Actual score of fire risk in a restaurant

(3)各指標(biāo)關(guān)聯(lián)度計(jì)算。根據(jù)式(4)-(6)計(jì)算該餐飲場所二級指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度數(shù)值,所求各指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度數(shù)值和對應(yīng)的等級,見表4。

表4 某餐飲場所二級指標(biāo)關(guān)聯(lián)度Tab.4 Correlation degree of second-level indicators of a restaurant

(4)評價(jià)等級的判定。結(jié)合表4計(jì)算得出的該餐飲場所二級指標(biāo)關(guān)聯(lián)度和表2中運(yùn)用ANP計(jì)算的指標(biāo)權(quán)重結(jié)果,可求得該餐飲場所的一級指標(biāo)關(guān)聯(lián)度,見表5。

表5 某餐飲場所一級指標(biāo)關(guān)聯(lián)度Tab.5 Correlation degree of first-level index of a restaurant

最后,根據(jù)式(7)可以計(jì)算得到該餐飲場所火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)綜合關(guān)聯(lián)度,根據(jù)最大隸屬度原則,該餐飲場所的整體火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)數(shù)值與風(fēng)險(xiǎn)水平較低的“Ⅱ級”最為符合,見表6。

表6 某餐飲場所火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)綜合關(guān)聯(lián)度Tab.6 Comprehensive correlation degree of fire risk in a restaurant

結(jié)果表明,該餐飲場所火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)較低,在可接受的水平范圍內(nèi),但是仍需要依據(jù)該餐飲場所的評價(jià)結(jié)果對局部風(fēng)險(xiǎn)較大的環(huán)節(jié)和風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行進(jìn)一步的預(yù)防和整改。本次火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果與該餐飲場所日常運(yùn)行的實(shí)際情況吻合,進(jìn)一步驗(yàn)證了建立的基于ANP-物元可拓模型的中小餐飲場所火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法合理、可靠。

4 結(jié)論

本文構(gòu)建了基于ANP-物元可拓法的中小餐飲場所火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型,并運(yùn)用該模型對某餐飲場所的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評價(jià)。主要結(jié)論如下:

(1)利用ANP在分析指標(biāo)間相關(guān)性和計(jì)算指標(biāo)重要性方面的優(yōu)勢,繪制ANP 關(guān)系結(jié)構(gòu)圖并得到各評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。結(jié)果表明,管理因素和人為因素中的自防自救能力、消防培訓(xùn)與宣傳教育、設(shè)備設(shè)施的檢查維修和保養(yǎng)、消防安全責(zé)任制度、消防安全行為等權(quán)重占比較大,應(yīng)作為中小餐飲場所火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)管控的重點(diǎn)。

(2)運(yùn)用ANP-物元可拓模型對某餐飲場所的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評價(jià),結(jié)果表明該餐飲場所整體火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)水平為Ⅱ級,即火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)較低,在可接受的水平范圍內(nèi)。但二級指標(biāo)中S1、S3、S5、S7、S8、S10、S16、S17、S18、S23、S24的風(fēng)險(xiǎn)等級均高于該中小餐飲場所整體火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)等級,應(yīng)對這幾方面加以重視,并采取進(jìn)一步的措施進(jìn)行預(yù)防和整改。

(3)將ANP-物元可拓模型應(yīng)用于中小餐飲場所實(shí)例分析發(fā)現(xiàn),評價(jià)結(jié)果與實(shí)際情況相符合,驗(yàn)證了該模型的可靠性,為開展中小餐飲場所火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)提供了切實(shí)可行的方法。