基于模糊層次分析的礦工安全能力評(píng)價(jià)

申洛霖，盧明銀，汪偉忠

(中國礦業(yè)大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，江蘇 徐州 211116)

隨著采煤機(jī)械化程度的日益提高，雖然有效地提升了煤礦生產(chǎn)效率，但煤礦生產(chǎn)事故也相應(yīng)增加[1]，通過調(diào)查表明，導(dǎo)致事故的原因在于人員安全能力不足，而對(duì)礦工安全能力進(jìn)行客觀準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)是提升礦工安全能力的基礎(chǔ)[2]。因此，研究如何量化分析礦工安全能力，尋求礦工安全能力不足的影響因素，從而制定科學(xué)合理的培訓(xùn)計(jì)劃，提升煤礦一線作業(yè)人員安全水平，對(duì)改善煤礦整體安全生產(chǎn)水平有其理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。

為了降低人為因素在安全生產(chǎn)事故中所占的比例，提高生產(chǎn)過程的安全性，國內(nèi)一些學(xué)者從能力視角對(duì)人的安全特性進(jìn)行分析，并取得了一些有價(jià)值的研究成果。如：王盼盼在能力定義的基礎(chǔ)上，結(jié)合施工煤礦的特點(diǎn)，提出了施工人員安全能力的概念，認(rèn)為人員安全能力是安全任務(wù)與內(nèi)在特質(zhì)相互匹配的結(jié)果，并分析了人員安全能力和不安全行為及安全生產(chǎn)事故發(fā)生間的關(guān)系，最后基于事故致因理論建立了施工人員安全能力模型[2]；鄧小鵬等在安全能力研究的基礎(chǔ)上，對(duì)地鐵施工人員安全能力的影響因素進(jìn)行了分析，認(rèn)為人員安全能力可以分解為感知能力、判斷能力、響應(yīng)能力，采用問卷調(diào)查和信號(hào)檢測理論對(duì)人員安全能力進(jìn)行了科學(xué)評(píng)價(jià)[3]；陳芳等[4]綜合考慮能力定義和管制員工作職責(zé)兩個(gè)方面，界定了管制員安全能力的內(nèi)涵，由此構(gòu)建安全能力模型，并采用逼近理想解排序法(TOPSIS)對(duì)安全能力影響因素進(jìn)行排序，為人員安全能力量化研究提供了參考價(jià)值，周波等[5]通過失效分析對(duì)煤礦企業(yè)員工安全知識(shí)能力進(jìn)行分析，并采用熵值法進(jìn)行測度。

上述研究為人員安全能力的改善提供了理論基礎(chǔ)和實(shí)踐指導(dǎo)，但是設(shè)計(jì)煤礦領(lǐng)域人員安全能力的相對(duì)較少，為此，筆者在安全能力相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，探討了礦工安全能力的概念和內(nèi)涵，構(gòu)建礦工安全能力層次結(jié)構(gòu)模型，并依據(jù)能力評(píng)價(jià)過程特征，采用模糊層次分析法(Fuzzy Analytic Hierarchy Process，F(xiàn)AHP) 建立評(píng)價(jià)模型，以期為改善煤礦安全生產(chǎn)水平提供參考意見。

1 礦工安全能力模型構(gòu)建

由礦工安全能力概念和內(nèi)涵的分析可知，安全能力是多種因素的綜合結(jié)果，具有隨機(jī)性、模糊性和不確定性，而層次分析法(AHP)是一種多準(zhǔn)則決策方法，利用 AHP可以對(duì)安全能力進(jìn)行綜合地定性和定量分析。但是傳統(tǒng)AHP方法在礦工安全能力評(píng)價(jià)過程中無法充分考慮人員判斷的模糊性。模糊層次法(FAHP)是在AHP基礎(chǔ)上，充分結(jié)合模糊綜合評(píng)判法，構(gòu)建各評(píng)估指標(biāo)體系權(quán)重集時(shí)引入模糊一致判斷矩陣，構(gòu)造出滿足一致性要求的模糊判斷矩陣。利用FAHP方法進(jìn)行評(píng)估指標(biāo)體系的權(quán)數(shù)分配，與模糊綜合評(píng)判法相比較，能夠減少主觀因素對(duì)權(quán)重的影響[6]。為此，本文利用模糊層次分析法建立礦工安全能力評(píng)價(jià)模型。

1.1 構(gòu)建安全能力層次結(jié)構(gòu)模型

由人員安全能力定義的相關(guān)研究，對(duì)礦工安全能力做如下定義：礦工綜合利用各種安全知識(shí)和安全資源，有效識(shí)別和控制生產(chǎn)系統(tǒng)中的危險(xiǎn)源，克服人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)、以及環(huán)境的不安全因素，從而避免人身傷亡、財(cái)產(chǎn)損失和環(huán)境破壞等事故發(fā)生，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的能力，本質(zhì)是一種專有知識(shí)的積累。對(duì)煤礦礦工安全能力的概念進(jìn)行分析,可得出其如下內(nèi)涵。

1) 礦工安全能力的任務(wù)是有效辨識(shí)和控制煤礦生產(chǎn)過程中存在的危險(xiǎn)源，并克服人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)以及環(huán)境的不安全因素，使生產(chǎn)過程中安全事故損失在絕對(duì)最低限度，或至少保持在可容許的范圍內(nèi)。

2) 礦工安全能力是其所具備的專業(yè)技能、安全技能等累積專有知識(shí)的集合，知識(shí)積累是一個(gè)通過學(xué)習(xí)和實(shí)踐進(jìn)行知識(shí)轉(zhuǎn)化、綜合和更新的過程，因此礦工安全能力有動(dòng)態(tài)演化特性。

3) 礦工安全能力中的安全是指“生產(chǎn)過程安全”，即完成生產(chǎn)任務(wù)過程中，不發(fā)生“人身傷害”、“設(shè)備損壞”、“環(huán)境污染”等事故，或安全事故損失在絕對(duì)最低限度。

4) 礦工安全能力具有差異性，體現(xiàn)為在相同的工作環(huán)境和條件下，從事同一生產(chǎn)任務(wù)所表現(xiàn)出來的安全績效差異，這也為實(shí)施礦工安全能力測定和評(píng)價(jià)提供了客觀基礎(chǔ)。

1.2 構(gòu)建安全能力層次結(jié)構(gòu)模型

構(gòu)建礦工安全能力層次結(jié)構(gòu)模型是進(jìn)行礦工安全能力評(píng)估的基礎(chǔ)，結(jié)合現(xiàn)有能力測度研究的相關(guān)成果[7-9]，筆者從以下幾個(gè)層次構(gòu)建安全能力層次結(jié)構(gòu)模型。

1) 目標(biāo)層：是礦工安全能力量化評(píng)價(jià)的目標(biāo)。

2) 準(zhǔn)則層：是礦工安全能力評(píng)價(jià)維度，包括基本素質(zhì)、業(yè)務(wù)技能、行為能力和意識(shí)狀況。

3) 因素層：是礦工安全能力包含的基本要素，采用可測量的、可比的、可獲取的指標(biāo)。

據(jù)上述層次的劃分規(guī)則，給出煤礦礦工安全能力層次結(jié)構(gòu)模型，如圖1所示。

圖1 礦工安全能力層次結(jié)構(gòu)模型

1.3 模糊互補(bǔ)判斷矩陣的構(gòu)造

在模糊層次分析中，采用比較一個(gè)因素與另一個(gè)因素間的重要程度來定量表示，則得到模糊判斷矩陣A=(aij)n×n。如滿足條件：aii=0.5,且aij+aji=1,i,j=1,2,3…n,則稱為模糊互補(bǔ)判斷矩陣。通常采用表1所示的模糊標(biāo)度給予數(shù)量標(biāo)度。

表1 模糊標(biāo)度及含義

在圖1所示的礦工安全能力層次結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上，征詢有關(guān)專家和煤礦工作人員的相關(guān)意見，結(jié)合表1,對(duì)各層次要素間的重要性進(jìn)行評(píng)價(jià)，建立模糊互補(bǔ)判斷矩陣。

A-B模糊判斷矩陣為

B1-C模糊判斷矩陣為

B2-C模糊判斷矩陣為

B3-C模糊判斷矩陣為

B4-C模糊判斷矩陣為

1.4 模糊互補(bǔ)判斷矩陣的權(quán)重計(jì)算

(1)

得到模糊一致性矩陣R=(rij)n×n,由矩陣R采用行和歸一化求得排序向量w=(w1,w2,…,wn)T,滿足式(2)。

(2)

式(2)為求解模糊互補(bǔ)判斷矩陣權(quán)重的公式。由式(2)和模糊判斷矩陣，可得礦工安全能力權(quán)重。

wA=(0.300,0.200,0.233,0.267),

wB1=(0.400,0.300,0.300),

wB2=(0.225,0.215,0.170,0.195,0.195),

wB3=(0.383,0.284,0.333),

wB4=(0.383,0.333,0.284)

1.5 模糊互補(bǔ)判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)

由式(2)得到的權(quán)重值是否合理，還應(yīng)進(jìn)行比較判斷的一致性檢驗(yàn)。按照文獻(xiàn)[6]對(duì)上述矩陣權(quán)重的相容性來檢驗(yàn)其一致性原則的方法。

對(duì)于決策者的態(tài)度α,當(dāng)相容性指標(biāo)I(A,w)≤α?xí)r，認(rèn)為判斷矩陣是滿意一致性的。α越小說明決策者對(duì)模糊判斷矩陣的一致性要求越高，一般取α為0.1。

按上述一致性檢驗(yàn)步驟，有A的特征矩陣計(jì)算結(jié)果為

Ri=(0.120,0.090,0.090,0.045,0.043,0.034,0.039,0.039,0.089,0.066,0.078,0.102,0.089,0.076)

2 實(shí)例研究

隨著煤礦機(jī)械化的發(fā)展，該煤礦也逐步實(shí)施機(jī)械采煤，但由于人員安全能力不足，無法有效適應(yīng)機(jī)械采煤的生產(chǎn)條件，導(dǎo)致生產(chǎn)過程中安全事故頻繁發(fā)生，為了有效改善目前安全生產(chǎn)狀況，需要對(duì)煤礦4名礦工進(jìn)行安全能力測度。將圖1中指標(biāo)轉(zhuǎn)換成問卷調(diào)查，通過綜合員工自身情況、班組領(lǐng)導(dǎo)和專家評(píng)分等綜合信息，形成該礦工安全能力評(píng)分表(評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)參考文獻(xiàn)[3])，見表2。

表2 礦工安全能力評(píng)分表

表3 礦工安全能力等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

由模糊層次分析法對(duì)4名礦工安全能力的評(píng)價(jià)結(jié)果，對(duì)比礦工安全能力等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)可知：①甲和丁礦工的安全能力等級(jí)為Ⅳ，可安排在危險(xiǎn)系數(shù)和操作過程難度較低的崗位；乙和丙礦工的安全能力等級(jí)為Ⅲ，可安排在危險(xiǎn)系數(shù)和操作難度適中的崗位；② 礦工整體安全能力偏弱，無法勝任安全能力要求高的生產(chǎn)任務(wù)，煤礦管理者需要完善員工安全能力提升的措施，從而為煤礦生產(chǎn)提供保障，進(jìn)而增加企業(yè)競爭力。

3 結(jié)語

在能力概念研究的基礎(chǔ)上，綜合安全和能力的內(nèi)涵，探討了礦工安全能力的概念，建立了以基本素質(zhì)、業(yè)務(wù)技能、行為能力和意識(shí)狀況為準(zhǔn)則層的礦工安全能力層次結(jié)構(gòu)模型，并采用模糊互補(bǔ)判斷矩陣確定元素權(quán)重系數(shù)，建立基于模糊層次分析法的礦工安全能力評(píng)價(jià)模型?；诘V工安全能力量化分析，按從大到小排序，對(duì)礦工安全能力的影響因素為基本素質(zhì)、意識(shí)狀況、行為能力和業(yè)務(wù)素質(zhì)。本文所采用的權(quán)重計(jì)算方法只是提供一種量化分析的依據(jù)，在權(quán)重確定過程中，需結(jié)合礦工的具體工種，按所述方法重新收集數(shù)據(jù)予以確定。

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