基于組合賦權(quán)秩和比的實(shí)驗(yàn)室安全管理評價(jià)模型構(gòu)建

穆渴心，冉棟剛，張平清，張 璐，王茂鑫

（山東大學(xué)資產(chǎn)與實(shí)驗(yàn)室管理部，濟(jì)南 250100）

0 引 言

實(shí)驗(yàn)室安全管理是一項(xiàng)系統(tǒng)性工作，僅依靠事后治理難以確保全過程、全周期、全方位的安全狀態(tài)。通過加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室安全管理減少事故發(fā)生是實(shí)驗(yàn)室安全工作的重點(diǎn)［1］。國家和教育主管部門近年來對高校實(shí)驗(yàn)室安全管理工作做出多項(xiàng)部署，2019 年5 月，教育部發(fā)出關(guān)于加強(qiáng)高校實(shí)驗(yàn)室安全工作的意見，明確提出要將實(shí)驗(yàn)安全工作納入高校工作內(nèi)部監(jiān)察、日?？己撕湍杲K考核內(nèi)容，要求建立實(shí)驗(yàn)室安全工作責(zé)任追究和獎(jiǎng)懲機(jī)制［2］。探索建立以管理、度量為手段，以改進(jìn)實(shí)驗(yàn)室安全管理效率為核心的方法評價(jià)實(shí)驗(yàn)室安全管理是當(dāng)前實(shí)驗(yàn)室安全研究的熱點(diǎn)，通過指標(biāo)管理約束相關(guān)單位，持續(xù)提升實(shí)驗(yàn)室安全水平。

文獻(xiàn)［3］中以高校安全工程實(shí)驗(yàn)室為例，運(yùn)用層次分析法（AHP）確定影響實(shí)驗(yàn)室安全的實(shí)驗(yàn)室管理、實(shí)驗(yàn)人員素質(zhì)、設(shè)備、環(huán)境、應(yīng)急5 個(gè)1 級指標(biāo)、24 個(gè)2級指標(biāo)權(quán)重，建立安全評價(jià)體系，提出了相應(yīng)管控措施。文獻(xiàn)［4］中以煙草行業(yè)實(shí)驗(yàn)室為例，運(yùn)用模糊層次分析法（FAHP）和模糊綜合評價(jià)法，建立安全評價(jià)體系，對實(shí)驗(yàn)業(yè)務(wù)知識水平、事故管控方面的不足提出了相應(yīng)管控措施。文獻(xiàn)［5］中利用G1 法和熵權(quán)法確定指標(biāo)權(quán)重，運(yùn)用可拓性評價(jià)確定實(shí)驗(yàn)室安全等級。文獻(xiàn)［6］中建立基于主成分分析、GA-BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)驗(yàn)室安全評價(jià)模型，通過降低維度結(jié)合人工學(xué)習(xí)算法，改善評價(jià)模型的精度和準(zhǔn)確性。文獻(xiàn)［7］中將AHP與熵權(quán)法結(jié)合獲取指標(biāo)權(quán)重，運(yùn)用TOPSIS 法評價(jià)實(shí)驗(yàn)室安全水平，針對性提出實(shí)驗(yàn)室在管理制度、機(jī)械安全等方面進(jìn)行水平提升的措施。

為提高指標(biāo)權(quán)重計(jì)算的科學(xué)性，降低主觀因素影響，本文提出運(yùn)用CRITIC權(quán)重算法結(jié)合AHP，主客觀賦權(quán)相融合，改善數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性與離散度，兼顧經(jīng)驗(yàn)性與指標(biāo)客觀內(nèi)在關(guān)聯(lián)性。同時(shí)，依據(jù)實(shí)驗(yàn)室安全指標(biāo)體系，選用加權(quán)秩和比法建立實(shí)驗(yàn)室安全管理評價(jià)模型，對秩和比算法進(jìn)行組合賦權(quán)，量化評價(jià)排序、分檔，為實(shí)驗(yàn)室安全管理提供數(shù)據(jù)支持。

1 組合賦權(quán)秩和比WRSR綜合評價(jià)模型構(gòu)建

1.1 評價(jià)指標(biāo)的建立

判斷衡量目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)的要素之間相對重要程度關(guān)系，整理相關(guān)實(shí)證研究參考文獻(xiàn)，通過專家訪談法進(jìn)行因素識別，對評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行歸納整合，建立影響因素指標(biāo)集合［8］。

1.2 AHP獲取主觀權(quán)重值

AHP 是采用定性和定量相結(jié)合的方式解決多目標(biāo)復(fù)雜問題的研究方法?；谟绊懸蛩刂笜?biāo)集合F＝｛F1，F(xiàn)2，…，F(xiàn)m｝，利用專家打分法以問卷調(diào)查的方式獲得影響程度矩陣，進(jìn)行決策權(quán)重計(jì)算［9］。①明確影響因素矩陣中目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、方案層，建立層次結(jié)構(gòu)模型。②設(shè)定專家評估語義量表，采用四分制劃分5個(gè)影響因素等級，0 為極小影響，1 為較小影響，2 為一般影響，3 為較大影響，4 為極大影響。依據(jù)專家評估語義量表將影響因素矩陣轉(zhuǎn)換成判斷矩陣。③分別對準(zhǔn)則層和方案層進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，通過后計(jì)算層次分析綜合權(quán)重Wa［10］。

1.3 CRITIC法獲取客觀權(quán)重值

多指標(biāo)綜合評價(jià)算法中，以AHP等為主流分析方法，指標(biāo)權(quán)重受主觀影響較大，熵權(quán)法雖歸屬于客觀賦權(quán)法，但僅對指標(biāo)差異性進(jìn)行計(jì)算，未考慮指標(biāo)關(guān)聯(lián)性，因此，提出運(yùn)用CRITIC 算法，指標(biāo)變異性（波動(dòng)性）和沖突性進(jìn)行耦合。用相關(guān)系數(shù)表征指標(biāo)沖突性，相關(guān)系數(shù)越大代表沖突性越小，該指標(biāo)的權(quán)重越低；用標(biāo)準(zhǔn)差表征指標(biāo)變異性（波動(dòng)性），即對比強(qiáng)度，標(biāo)準(zhǔn)差越大代表數(shù)據(jù)波動(dòng)越大，該指標(biāo)的權(quán)重越高。歸一化處理兩項(xiàng)指標(biāo)乘積，即CRITIC 客觀權(quán)重值Wc［11-12］。

（1）構(gòu)建評價(jià)因子矩陣。設(shè)因子數(shù)目為m，評價(jià)對象為n，則因子矩陣為

（2）效益性指標(biāo)與成本型指標(biāo)的處理：

效益性指標(biāo)

（3）因子均值計(jì)算：

相關(guān)性系數(shù)計(jì)算：

（4）利用相關(guān)性系數(shù)計(jì)算第j項(xiàng)因子的沖突性：

（5）用標(biāo)準(zhǔn)差表示第j項(xiàng)因子的變異性（波動(dòng)性），則

（6）綜合信息量是指標(biāo)沖突性與變異性（波動(dòng)性）的考量，則第j項(xiàng)因子的信息量Cj表示為Rjvj。

（7）第j項(xiàng)因子的權(quán)重計(jì)算公式：

（8）全部因子權(quán)重集合Wc＝｛wc1，wc2，…，wcm｝。

1.4 計(jì)算主客觀綜合權(quán)重值［13］

綜合權(quán)重權(quán)為

1.5 建立組合賦權(quán)秩和比WRSR模型

加權(quán)秩和比法是非參數(shù)參與的統(tǒng)計(jì)分析方法，通過對評價(jià)對象和指標(biāo)矩陣計(jì)算得到秩和比值，用來表示不同計(jì)量單位多指標(biāo)的綜合水平，依據(jù)秩和比值進(jìn)行排序、分檔［14］。具體計(jì)算過程如下：

（1）編秩（非整次法）

高優(yōu)指標(biāo)編秩：

低優(yōu)指標(biāo)編秩

（2）秩次平均值

（3）計(jì)算秩和比值

（4）賦權(quán)秩和比值：

（5）確定WRSR排序，計(jì)算WRSR值對應(yīng)的向下累計(jì)頻率

（6）將累計(jì)頻數(shù)（百分?jǐn)?shù)）換算得到Probit值。

（7）回歸方程

（8）設(shè)定檔次數(shù)目，按最佳分檔原則分檔。

2 實(shí)證分析

2.1 實(shí)驗(yàn)室安全評價(jià)多層級指標(biāo)體系

現(xiàn)基于最新版《高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室安全檢查表》（2022），整理相關(guān)實(shí)證研究參考文獻(xiàn)，通過專家訪談法發(fā)揮專家智慧群作用進(jìn)行因素識別，對實(shí)驗(yàn)室安全綜合評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行歸納整合，建立實(shí)驗(yàn)室安全影響程度指標(biāo)集合（見圖1）。

圖1 實(shí)驗(yàn)室安全評價(jià)指標(biāo)體系

2.2 AHP法計(jì)算主觀權(quán)重值

基于上述評價(jià)指標(biāo)體系，分別建立目標(biāo)層、要素層、指標(biāo)層指標(biāo)集合，邀請學(xué)校實(shí)驗(yàn)室安全督導(dǎo)員、實(shí)驗(yàn)室安全管理員、實(shí)驗(yàn)室研究人員等共6 位專家，對每個(gè)層次指標(biāo)進(jìn)行相對影響度大小比較，建立判斷影響矩陣，進(jìn)行影響程度指標(biāo)權(quán)重計(jì)算，各層次指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算結(jié)果見表1，其中，W1為要素層權(quán)重值，W2為指標(biāo)層權(quán)重值，WA為各2 級指標(biāo)對實(shí)驗(yàn)室安全總目標(biāo)層的權(quán)重值。

表1 AHP法計(jì)算主觀權(quán)重結(jié)果

2.3 CRITIC法計(jì)算客觀權(quán)重值

基于CRITIC算法計(jì)算實(shí)驗(yàn)室安全評價(jià)體系指標(biāo)的客觀權(quán)重，指標(biāo)變異性（波動(dòng)性）、沖突性、綜合信息量和權(quán)重結(jié)果見表2。

表2 CRITIC法計(jì)算客觀權(quán)重結(jié)果

2.4 計(jì)算主客觀綜合權(quán)重值

AHP主觀權(quán)重值與CRITIC 客觀權(quán)重值數(shù)據(jù)處理后的綜合權(quán)重值結(jié)果見表3。

表3 組合權(quán)重結(jié)果

2.5 建立組合賦權(quán)秩和比WRSR模型

基于建立的實(shí)驗(yàn)室安全評價(jià)指標(biāo)體系，選取學(xué)校29 個(gè)2 級單位為評價(jià)對象，以學(xué)院提交的實(shí)驗(yàn)室安全年度總結(jié)為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，結(jié)合本年度實(shí)驗(yàn)室安全檢查情況，針對各2 級指標(biāo)項(xiàng)目逐項(xiàng)分級打分（1-極差，2-較差，3-一般，4-較好，5-極好），組合賦權(quán)后的權(quán)重值作為權(quán)重項(xiàng)，建立加權(quán)秩和比WRSR 模型，模型計(jì)算結(jié)果見表4。

表4 組合賦權(quán)秩和比WRSR模型計(jì)算結(jié)果

依據(jù)F檢驗(yàn)結(jié)果，模型的線性相關(guān)性顯著且模型表現(xiàn)較為良好（擬合優(yōu)度R2＝0.982，F(xiàn)＝1 521.385，顯著性P值接近0）。模型回歸方程為：RSR ＝－0.095＋0.121 ×Probit值。根據(jù)各2 級單位對應(yīng)的Probit臨界值代入回歸模型計(jì)算得到RSR 擬合值，進(jìn)而得到分檔等級水平；分檔等級Level中，值越大表示等級越高，即評價(jià)結(jié)果越好，29 個(gè)2 級單位中，4 個(gè)單位評價(jià)結(jié)果為最優(yōu)檔，4 個(gè)單位評價(jià)結(jié)果為較弱檔，其余21 個(gè)單位為一般檔。

3 分析討論

3.1 實(shí)驗(yàn)室安全評價(jià)指標(biāo)體系分析

實(shí)驗(yàn)室安全評價(jià)多層級指標(biāo)體系含8 個(gè)1 級指標(biāo)，24 個(gè)2 級指標(biāo)，指標(biāo)體系的科學(xué)性直接影響實(shí)驗(yàn)室安全評價(jià)的效果。本研究中的實(shí)驗(yàn)室安全評價(jià)指標(biāo)體系建立有3 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。①《高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室安全檢查表（2022）》，保證考核目標(biāo)具有可行性。②集合上級主管部門、行業(yè)、本高校實(shí)際，篩選關(guān)鍵指標(biāo)，合并相關(guān)指標(biāo)，保證考核標(biāo)準(zhǔn)具有科學(xué)性、可操作性。③綜合考慮不相關(guān)學(xué)科安全管理經(jīng)驗(yàn)，保證評價(jià)結(jié)果的可比性。

3.2 組合權(quán)重結(jié)果分析

根據(jù)主客觀權(quán)重計(jì)算結(jié)果，位于前5 位的2 級指標(biāo)為A12項(xiàng)管理制度、A43安全文化氛圍營造、A32安全知識水平及特殊從業(yè)取證、A33安全意識與安全素養(yǎng)、A42安全教育培訓(xùn)的權(quán)重分別為0.133、0.072、0.061、0.055、0.054，分別屬于A1安全責(zé)任體系與管理制度、A3實(shí)驗(yàn)人員管理、A4安全教育1 級指標(biāo)?？梢钥闯觯訌?qiáng)實(shí)驗(yàn)室安全管理，需要高度關(guān)注管理制度規(guī)范、實(shí)驗(yàn)人員的管理與安全教育，管理因素與人的因素為實(shí)驗(yàn)室安全體系建設(shè)的要點(diǎn)。

3.3 組合賦權(quán)秩和比模型分檔結(jié)果分析

WRSR模型結(jié)果顯示，29 個(gè)2 級單位中，學(xué)院11、學(xué)院06、學(xué)院27、學(xué)院05 和學(xué)院18 為最優(yōu)檔，分別為基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院、公共衛(wèi)生學(xué)院、藥學(xué)院、工程訓(xùn)練中心、能源與動(dòng)力學(xué)院，其中，排名前4 位中的3 個(gè)單位（基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院、公共衛(wèi)生學(xué)院、工程訓(xùn)練中心）均獲得了上年度實(shí)驗(yàn)室工作先進(jìn)集體，評價(jià)結(jié)果與管理實(shí)際較為符合。

4 結(jié) 語

基于要素間的相對重要程度關(guān)系，整理相關(guān)實(shí)證研究參考文獻(xiàn)，通過專家訪談法進(jìn)行因素識別，建立了科學(xué)全面的實(shí)驗(yàn)室安全評價(jià)指標(biāo)體系。

充分考慮指標(biāo)間差異性和關(guān)聯(lián)性，運(yùn)用AHP 和CRITIC算法計(jì)算主客觀權(quán)重，構(gòu)建基于組合賦權(quán)秩和比WRSR的實(shí)驗(yàn)室安全綜合評價(jià)模型，實(shí)證研究驗(yàn)證了模型適用性，該模型可為實(shí)驗(yàn)室安全管理提供數(shù)據(jù)支撐，推廣應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室安全工作評比、實(shí)驗(yàn)室安全管理考核等工作。