灰色關聯理論在職業危害因素分析中的應用

吳愛梅，陳玉明(昆明理工大學，云南 昆明 650093)

灰色關聯理論在職業危害因素分析中的應用

吳愛梅，陳玉明
(昆明理工大學，云南 昆明 650093)

【摘 要】對某公司工藝過程中燒結粉塵濃度情況進行分析，利用灰色關聯理論的關聯度得出粉塵導致職業危害的主次生產點，獲得應控制粉塵濃度的關鍵工作地點，確定檢測方法、檢測儀器及布點設置采樣。最后根據結果數據分析原因以便企業對其采取整治優化措施。節約安全成本，取得最大經濟效益。以此為據，灰色關聯理論可嘗試應用在企業的其他職業危害因素分析中。

【關鍵詞】灰色關聯分析；關聯度；粉塵濃度檢測

在當前以經濟效益為主導的環境下，利用各種先進科技手段和合理方法來獲得最大的安全效益是企業運行中的重要環節，而在此環節中做到有的放矢，防止資源浪費，獲得最優的安全成本分配就顯得至關重要。本文利用灰色關聯分析法對某公司燒結部分粉塵濃度動態變化的監測資料進行系統分析，為公司職業健康系統的粉塵點危害程度進行客觀科學的排序[1]。關聯度排列出燒結部分粉塵濃度的主要特征，得出控制燒結部分粉塵濃度的關鍵工作地點，以獲得企業采取整治優化措施時的優化安全成本分配，促進職業健康安全系統迅速而有效的發展。

1　灰色關聯分析的基本理論

灰色關聯分析法是以一個多因素的歷史樣本數據作為依據用灰色關聯度分析來獲得因素之間的強弱程度的統計分析方法，樣本數據之間變化的態勢越相似，則其關聯度越大，以得到一個關聯度“親密”的排序。

灰色關聯度分析是灰色系統分析方法針對不同性質問題的做法之一。其可分成局部性灰色關聯度與整體性灰色關聯度兩類，主要的差別在于局部性灰色關聯度必須要求有一不作為分析內的參考序列，而整體性灰色關聯度是其分析內的任一序列均可為參考序列。常遇見的曲線憑借直觀的形狀判斷，無法將其量化而產生不小的誤差以致影響分析準確度。例如兩條曲線形狀相近，憑借肉眼觀察有一部分十分相近，但是有一部分相差很遠，依此是得不到其關聯度的。灰色關聯分析基本思想是根據序列幾種曲線間的幾何形狀的相似程度來判斷不同序列之間的關聯程度是否緊密(也就是相適度的程度大小)，曲線越接近，則相應序列之間的關聯度就越大，反之就越小。而當曲線只有一部分相近時，灰色關聯分析是同時將幾條不同的曲線與參考序列用量化的方法進行相似程度分析，彌補了僅通過曲線形狀來判斷關聯度的不足。灰色關聯分析根據發展趨勢分析彌補了數理統計方法導致的不足。值得一提的是，關聯度分析是基于灰色系統的灰色過程, 進行因素間時間序列的比較來確定哪些是影響大的主導因素, 是一種動態過程的研究，對職業危害因素可以有一個持續不斷的分析過程。

2　職業危害因素的灰色關聯模型

2.1 數據生成

自從1982年中國學者鄧聚龍教授創立了灰色系統理論后，灰色理論得到了廣泛的應用，并產生了一系列有效的灰色決策方法[3-5]，灰色關聯分析就是其中利用比較多的一種，建立灰色關聯分析一般需經過五個步驟：處理原始數據生成指標序列→關聯系數的計算→關聯度的計算→依據關聯度排出關聯序列→列關聯矩陣。

(1) 指標數據序列的生成。

因各行業因素數據的意義不同，數據的量綱也有所區別，造成建模時候難以進行指標間直接對比分析。為了提高灰色關聯分析的建模精度，通常將各因素數據進行必要的數據再生成，以消除數據序列中的不同量綱及不可比性。數據預處理方法包括區間值化處理、級差最大值處理、均值化處理、百分比處理、歸一化處理、初值化處理等。本文根據某公司的實際情況采用均值化處理方法。

均值化處理是利用一個數列的所有數據分別除以該數列的平均值，從而得到一個新數列的方法。新數列無量綱、數據值必須＞0。

設原始數據數列為x0，

x0=x0(i) (i=1,2,3,…,n)(1)

對原始數據X0作均值化處理后得Y0：

2.2 關聯系數的計算

令原始數據X0為經過變化后的母序列，子序列為Xi(i=1,2,…,n)，且

則曲線X0與Xi在k點的相對關聯系數為：

2.3 關聯度的計算

關聯系數僅表示不同時刻參考序列和各序列之間的關聯程度，要從總體上獲得序列之間的關聯程度，必須求出它們的時間平均值，即關聯度。比較時間序列，如果兩個序列在每個時刻都重合，即關聯系數與關聯度處處為1，如果兩個時間序列的關聯系數都＞0，則關聯度也都＞0。因此，計算兩個比較序列的關聯系數的均值得出的就是其之間的關聯度，其數學模型表示為：

式中：γi——第i個子序列與母序列的關聯度；

n ——兩個比較序列的長度。

2.4 關聯序的排列

用關聯度的大小次序描述各因素間的關聯程度。將m個子序列對應同一母序列的關聯度按大小順序排列起來，便組成了關聯序，記為{x}。通過對各個子序列與同一母序列的關聯度大小對各子序列的關聯度進行排序，因此得到相對于母序列來說各子序列的關聯程度大小關系。此關聯序列同樣反應出各子序列對母序列影響程度。比如，r0i>r0j，則稱{xi}對于同一母序列{x0}優于{xj}，記為{xi}>{xj}。求出對應的關聯矩陣為：

如果上述關聯分析矩陣中第i 列滿足：

則表明母序列yi相對于其他母序列為最優。

灰色關聯度加權分析綜合考慮了各評價指標的重要程度，根據專家法計算的指標優先權重列出的公式為：

ω=(ω1,ω2,…,ωn)(11)

3　灰色關聯分析在粉塵檢測中的應用

3.1 粉塵因素的確定

在檢測中，公司燒結場所涉及到多種有毒有害危險因素。從已有的檢測數據得到，燒結場所主要包括四個工作場所，分別為配料運輸帶、生石灰運輸帶、燒結篩分、燒結配料皮帶。通過現有數據與國家標準進行比較，二氧化硫、一氧化碳STEL指數、鉛煙的短時濃度超限倍數符合國家標準，但其燒結單元及煉鋼單元的部分作業場所粉塵濃度嚴重超標。在粉塵檢測單元中，按粉塵檢測結果最大值30.65mg/m3，危害因數30.65/8=3.83。粉塵(呼塵)檢測結果最大值14.84mg/m3，危害因數14.84/4=3.71。同理得出一氧化碳的危害因數0.83，給職工的身體健康帶來了極大的危害[6-8]。在此通過灰色關聯分析解釋了引起粉塵濃度超標的主要原因、次要原因，并給出關聯系數，據此為公司的安全工作的下一步指明了工作方向與工作重心。根據檢測數據，配料運輸帶、生石灰運輸帶，燒結篩分，燒結配料皮帶的粉塵濃度情況見表1。

表1　燒結部分粉塵濃度(mg/m3)

3.2 計算序列初值像

將各檢測點粉塵均值濃度作為參考數列，粉塵濃度作為比較數列。在這里采用均值化方法為比較參考數列與比較數列之間的數據。對表1的各因素初值化處理，由式(2)得到無量綱序列見表2。

表2　燒結部分各因素數據無量綱序列

3.3 關聯系數的計算

計算出差序列，記Δi(k)=|x0′(k)-xi′(k)|。

其中Δi(k)=Δi(1),Δi(2),…,Δi(n), (i =1, 2，…，n)。

根據表2中已求得的值，求出Δi(k)，得到的差序列見表3。

表3　燒結部分各因素數據差序列表

3.4 兩級最大差和兩級最小差計算

由表3中數據，計算出：

燒結部分極差最大值Δi(max)=3.1658 (13)

極差最小值Δi(min)=0(14)

求關聯系數：式中：k=1,2，…,m；

i =1,2，…,n；

ρ∈(0,1)取0.5。

求得的關聯系數見表4。

表4　燒結部分各因素數據關聯系數

3.5 關聯度的計算

根據灰色關聯度計算公式：

得到燒結部分關聯度計算值結果：

r01=0.726 1；r02=0.657 1；r03=0.727 0；r04=0.769 3。

即得到排序為排序有：r04＞r03＞r01＞r02。

4　結論

(1) 四個主要工作場所中燒結配料皮帶的粉塵濃度關聯度最高，即表明其對整個燒結生產車間環境影響最大，然后依次是燒結篩分、配料運輸帶和生石灰運輸帶。

(2) 加大燒結配料皮帶的除塵投資可明顯減少整個燒結工作區域的粉塵濃度，對改善作業場所的環境效果最直接。然后依次是燒結篩分、配料運輸帶、生石灰運輸帶。

(3) 職業安全衛生管理可以依據以上

灰色關聯分析結果制定安全投入分配，針對性的采取整治優化措施，從而改善工作場所粉塵污染問題，降低粉塵區域工作人員患塵肺病的概率，獲得最大的安全效益。

(4) 通過分析結果表明，灰色關聯分析方法誤差小，結果科學精確，可以應用在職業病危害因素的研究分析上，作為職業衛生安全綜合決策的一種方法。

【參考文獻】

[1]陳早陽.紅河鋼鐵公司型鋼生產過程職業衛生現狀調查研究[D].昆明:昆明理工大學國土資源工程學院, 2013.

[2]馬川川.基于灰色關聯分析的煤礦安全投入研究[D].昆明:昆明理工大學國土資源工程學院,2013.

[3]劉思峰,黨耀國,方志耕,等.灰色系統理論及其應用[M].北京:科學出版社,2004.

[4]錢家忠,朱學愚,吳劍鋒,等.礦井涌水量的灰色馬爾可夫預報模型[J].煤炭學報,2000(1):71-75.

[5]劉思峰,郭天榜,黨耀國,等.灰色系統理論及其應用[M].北京:科學出版社,2000．

[6]張斌.我國職業衛生面臨的挑戰與機遇[J].勞動保護,2012(12): 74-76.

[7]何華剛.職業衛生概論[M].北京:中國地質大學出版社,2012.

[8]任衛國,潘春生,徐巧生,等.職業衛生監督實施量化分級管理可行性探討[J].安徽預防醫學雜志,2001,10(3):172-173.

【試驗研究】

【其 他】

Application of Grey Correlation Theory in Analysis of the Occupation Harm Factor System

WU Ai-mei, CHEN Yu-ming
(Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, China)

Abstract:Analysising a certain company's sintered part dust density, by grey correlation theory of correlation degree rank the major and minor production lead to occupational hazards of dust. That first should be the key to control dust concentration work site, set the sampling testing method, testing instruments and putting. Finally the summary and analysis of reasons in order to focus on its regulation optimization measures. To save the cost, safety and obtain the maximum economic benefit. As according to the grey correlation theory can be tried to use other occupational hazard factors in the enterprise.

Key words:grey correlation analysis; correlation; dust concentration detection

【收稿日期】2014-10-28

【文章編號】1007-9386(2015)04-0051-03

【文獻標識碼】A

【中圖分類號】TL364.1;R135