改進層次分析法在高職院校圖書館火災風險分析中的應用

侯周福 孫美華 劉芳 陳詩雨

摘要：指出了高職院校圖書館火災風險具有危害性大、潛伏期長、隱蔽性高等特點，為了分析風險，常需采用事故樹，層次分析法等相關評價方法。而由于事故樹中各基本事件的結構重要度與層次分析法中指標層中各因素對于目標層的權重含義相同，基于結構重要度和權重的一致性，結合兩種評價法的優點提出了一種改進的層次分析法。運用該法進行分析的結果表明：管理缺失是造成高職院校圖書館火災事故的最大因素，如果管理得當，則事故會大大減少。通過改進后的方法可為預防高職院校圖書館火災事故提供理論指導。

關鍵詞：事故樹;層次分析法;結構重要度;高職院校圖書館火災;風險

中圖分類號：X45

文獻標識碼：A

文章編號：1674-9944（2018）4-0081-04

1 引言

高職院校圖書館作為高職院校的重要組成部分，是學校學科發展的象征。隨著高等職業教育事業的蓬勃發展，高職院校圖書館不斷擴建，規模越來越大，火災的潛在危險也隨之增加。高職院校圖書館儲存有大量圖書、期刊和文獻等易燃物品，加之人員流動量大，一旦發生火災，后果將不堪設想。1991年2月13日，福建省建筑?？茖W校圖書館因人為縱火，建筑物過火面積達1000 m²，燒毀大量書架和圖書資料，直接經濟損失約36萬元[1～3]。

高職院校圖書館的防火工作不僅關系到圖書資料的安全，更關系到全校師生的生命安全。因此，對高職院校圖書館的消防安全進行評估很有必要，有助于重大火災隱患的確定和消除。而火災危險性本身就是一個模糊概念，即危險程度本身不存在數量界限。與此同時，圖書館的火災危險性涉及多個影響因素，且許多影響因素難以量化，因而具有一定的不確定性[4-7]。因此，對高職院校圖書館火災事故風險分析進行改進，進而提高對高職院校圖書館火災危險源重視程度具有緊迫性。本文運用改進層次分析評價方法對高校圖書館火災風險進行評估，以便高職院校圖書館在制定防火措施時參考。

2 建立高職院校圖書館火災事故分析模型

本文在參考了事故樹一層次分析法分析理論研究的基礎上[8-9]，采用該分析方法分析高職院校圖書館火災事故。即從高職院校圖書館火災事故開始，自上而下、一層一層地尋找頂事件的基本事件，并用邏輯圖把這些事件之間的邏輯關系表達出來。這種演繹分析方法，既能給人直觀的感受，又能運用數理邏輯的方法找出基本原因事件，為更好的指出改進措施提供了幫助。同時將結構重要度引入到層次分析法的權值計算，從而改進其定量分析，以便直觀地分析影響高職院校圖書館火災事故的主要因素及排序，并且有效地預防和控制該類事故的發生。

2.1 改進層次分析法

根據文獻[10～12]，改進的層次分析法流程如圖1所示。

2.2 編制事故樹

高職院校圖書館收藏的各類圖書、期刊等文獻，屬于可燃物品，一旦火災發生，將導致損失難以估算，甚至會危及工作人員與讀者的生命安全。所以，做好高職院校圖書館的安全防火措施對保障高職院校財產，保護師生人身安全，促進文化、科學教育事業的發展都具有重要意義。因此采用事故樹分析法，確定頂事件為高職院校圖書館火災事故，分別對每種情況發生的原因進行層層分析，運用邏輯推理，逐步找出引起頂上事故發生的所有基本事件，編制出事故樹。文獻[13]基于安全系統工程學原理，從人、物、環境與管理3個方面來分析高職院校圖書館火災事故的原因，所建立事故樹全面、合理，因此直接引用。

2.3 構建層次分析模型

將高職院校圖書館火災事故作為層次分析模型的目標層，對其14個基本事件進行原因分析，按照人的不安全行為、物的不安全狀態和管理與環境3個方面進行歸類，作為層次分析模型的準則層，各基本事件歸類到3個準則層因素中作為指標層，從而構建了層次分析結構模型，見表1。

3 基于改進層次分析法的高職院校圖書館火災事故風險分析

3.1 分析事故樹割集與徑集

3.1.1 最小割集

割集[14]是指事故樹某些基本事件的集合，且當集合中的事件都發生時，頂事件必然發生。最小割集指的是如果在某個割集中任意去掉一個基本事件就不再是割集。最小割集在事故樹分析中起著非常重要的作用，歸納起來有以下4個方面：①表示系統的危險性;②表示頂事件發生的原因組合;③為降低系統的危險性提出控制方向和預防措施;④利用最小割集可以判定事故樹中基本事件的結構重要度和方便地計算頂事件發生的概率。

根據布爾代數展開得到36組最小割集，不再贅述。

3.1.2 最小徑集

徑集[14]是指事故樹某些基本事件的集合，當這些基本事件都不發生時，頂事件必不發生。最小徑集指的是如果在某個徑集中任意去掉一個基本事件，它就不再是徑集。最小徑集在事故樹中的地位和最小割集相當，主要體現在以下3個方面。

①表示系統的安全性;②通過最小徑集來得出能確保系統安全的最佳方案;③通過最小徑集來判斷基本事件在事故樹中的結構重要度并且可計算出事件發生的概率。

利用兩者之間的對偶性，本文主要針對最小徑集進行了說明，并通過計算得到以下3組。

2.2 分析事故樹結構重要度

結構重要度[14]的定義是在不考慮各基本事件的發生概率或者說假定各基本事件的發生概率都相等的情況下，從事故樹結構上分析各基本事件的重要程度，從而分析各基本事件的發生對頂事件發生所產生的影響程度?；臼录Y構重要度越大，它對頂事件的影響程度就越大;反之亦然。則基本事件的結構重要度可表示為：

式（1）中，k為最小徑集數目;m為包含基本事件X_i的最小徑集數;R_j，為基本事件X_i所屬的第j個最小徑集中基本事件的數目。

通過以上公式可以計算出各基本事件的結構重要度，事件Xl、X2、X3、X4、X5和X6的結構重要度相等，為0.015992;事件X7和X14的結構重要度相等，為0.007874;事件X8、X9、X10、Xll、X12和X13的結構重要度相等，為0.000244。

從分析結果可知，如果僅從結構上判斷，Xl、X2、X3、X4、X5和X6對頂上事件的影響程度是一樣的，高于X，和X14對頂上事件的影響程度，高于X8、X9、X10、X ll、X12和X13對頂上事件的影響程度。但是缺少基本事件的故障率，無法計算出各基本事件的概率重要度和關鍵重要度來進行下一步排序，導致無法定位高校圖書館火災事故防范的重點和擬選取安全措施的優先順序。所以采用合適的方法來確定各基本事件的影響度從而有效的控制事故就顯得尤為重要。

2.3 構建層次分析判斷矩陣并計算權重

式（2）中，m、n分別為準則層各因素中對應的指標層中所含有的因素;i、j分別為準則層判斷矩陣的第i行和第j列。

準則層中的各因素都包含了一定量的指標層因素，依據各基本事件的結構重要度進行兩兩比較，得出了準則層與指標層之間的判斷矩陣b_ij由下式表示：式（3）中，i、j分別為指標層判斷矩陣的第i行、第j列。

判斷矩陣建立后，根據傳統層次分析法計算出各因素關于目標層的權重。依據指標層中各因素的結構重要度，求和可得出準則層各因素的結構重要度I_φ（B1）～I_φ（B3）分別為7/18，5/36，17/36。計算并一致性檢驗準則層判斷矩陣的權重，可得出表3。各基本事件即各因素對目標層的權重結果顯示為Wl =W2=W3>W6> W4>W7>W12>W13>W5>W8 =W9 =Wl0 =Wll=W14

4 結論

（1）改進層次分析法直接引入事故樹分析中的基本事件結構重要度的大小比值來構建判斷矩陣，可以解決事故樹方法由于基本事件故障率缺失而無法進行進一步分析的缺陷。對比事故樹分析法，它更好的區分各基本事件對頂上事件的影響程度，以便有效地預防和控制事故的發生;對比層次分析法，又在一定程度上減少人為主觀因素的影響，提高分析結果的準確性。

（2）改進層次分析法與事故樹分析結果表明，改進層次分析法得到的各基本事件對頂上事件影響度為8種不同水平，明顯優于事故樹分析（僅為3種不同水平），具有更好的區分度，對頂上事故預防措施的制定（如預防重點，及其預防措施的優先順序）具有更強的指導性，且能提高事故預防措施的針對性與效果。

（3）對比實際發現改進的層次分析法分析結果更加符合實際情況，事故防范重點明確，擬采取的安全措施優先順序合理，有利于指導制定科學合理的防范高職院校圖書館火災事故的安全措施。

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