基于ANP模型的煤礦安全生產(chǎn)能力灰色關(guān)聯(lián)綜合評價(jià)

陳亞樹 蘭國輝 劉麗麗

摘 要：為有效了解煤礦的安全生產(chǎn)能力，基于煤礦安全生產(chǎn)影響因素的復(fù)雜性，從人員、設(shè)備、環(huán)境和管理四方面構(gòu)建出評價(jià)指標(biāo)體系。并在此基礎(chǔ)上提出了基于ANP和灰色關(guān)聯(lián)分析方法的綜合評價(jià)模型。通過ANP建立煤礦安全生產(chǎn)能力的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型，并計(jì)算影響因素的權(quán)重，再利用灰色關(guān)聯(lián)法求解4個煤礦的關(guān)聯(lián)系數(shù)，最后用關(guān)聯(lián)系數(shù)和權(quán)重計(jì)算各煤礦的關(guān)聯(lián)度。實(shí)證結(jié)果表明，該模型能夠充分顯示出4個煤礦的實(shí)際安全生產(chǎn)能力，對煤礦事故安全生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：煤礦；安全生產(chǎn)；ANP；灰色關(guān)聯(lián)分析；綜合評價(jià)

中圖分類號：TD79文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-1101（2018）01-0049-06

Abstract： In order to effectively understand the safety production capacity of coal mines， based on the complexity of influencing factors of coal mine safety production， the evaluation index system is constructed from the aspects of personnel， equipment， environment and management. On this basis， a comprehensive evaluation model based on ANP and gray relational analysis is proposed. Through ANP， the network structure model of coal mine safety production capacity was established， and the weight of influencing factors was calculated. Then， the gray correlation method was used to solve the correlation coefficient of the four coal mines. Finally， the correlation coefficient and weight were used to calculate the correlation degree of each coal mine. The empirical results show that the model can fully display the actual safety production capacity of four coal mines and has certain guiding significance for the safety production of coal mines.

Key words：Coal Mines；Safety Production；ANP；Gray Correlation Analysis；Comprehensive Evaluation

煤礦事故預(yù)警是以安全生產(chǎn)法規(guī)為基礎(chǔ)，結(jié)合各類先進(jìn)技術(shù)和工具，根據(jù)數(shù)據(jù)收集結(jié)果對企業(yè)生產(chǎn)狀況進(jìn)行檢測、整理、分析、評估，并發(fā)出事故預(yù)警信號的活動[1]。煤礦事故預(yù)警的意義就在于能夠有效預(yù)防煤礦事故的發(fā)生，將企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)損失降到最小，甚至將事故防止在萌芽狀態(tài)，能夠有效提高煤礦安全生產(chǎn)能力。基于此，本文采用ANP—灰色關(guān)聯(lián)綜合評價(jià)方法，構(gòu)建指標(biāo)體系的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型，并計(jì)算出所選煤礦的加權(quán)關(guān)聯(lián)度，研究結(jié)果能實(shí)際反映各煤礦的安全生產(chǎn)能力。

一、文獻(xiàn)綜述

近年來，國內(nèi)學(xué)者在煤礦安全管理領(lǐng)域進(jìn)行安全生產(chǎn)能力的研究越來越多。王爽英等以中小型煤礦為研究對象，建立安全生產(chǎn)指標(biāo)體系，采用模糊層次評價(jià)法（FAHP）進(jìn)行實(shí)證分析，結(jié)果表明該模型可實(shí)現(xiàn)影響因素的重要性排序[2]。郭建新等基于AHP-模糊綜合評判方法，構(gòu)建煤礦安全生產(chǎn)預(yù)警分級指標(biāo)體系，并進(jìn)行實(shí)證分析，結(jié)果表明該綜合方法可用于預(yù)警分級計(jì)算[3]。 李朋林等認(rèn)為管理不善是煤礦安全生產(chǎn)事故發(fā)生的一個中間狀態(tài)，基于此提出了一個包括中央政府等4方行為主體的博弈模型，并依據(jù)博弈結(jié)果提出對策[4]。孫繼平對近年來我國煤礦事故進(jìn)行分析，在事故級別起數(shù)上得出1∶5∶30∶405的規(guī)律，并據(jù)此提出“均衡生產(chǎn)”等安全生產(chǎn)理念[5]。胡文國對國外煤礦的安全生產(chǎn)進(jìn)行了大量的研究，將研究的經(jīng)驗(yàn)和啟示融合到國內(nèi)的煤礦生產(chǎn)中，并提出了幾點(diǎn)建議[6]。趙代英等采用Hodrick-Prescott濾波法分析煤礦安全生產(chǎn)指標(biāo)數(shù)據(jù)，并建立相應(yīng)預(yù)警指數(shù)模型，運(yùn)行結(jié)果表明該預(yù)警模型對指導(dǎo)安全生產(chǎn)具有一定意義[7]。郭良杰等以地勘單位為研究對象，構(gòu)建出安全運(yùn)行的指標(biāo)體系，采用CMM和盲數(shù)理論，實(shí)證分析了該評價(jià)模型，研究結(jié)果對企業(yè)了解其安全生產(chǎn)具有重大意義[8]。

綜上，國內(nèi)學(xué)者關(guān)于煤礦安全生產(chǎn)的研究眾多，對煤礦安全管理具有一定意義。但由于煤礦安全生產(chǎn)具有很多未知因素，研究者采用的方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)，因此難以得到可靠的評價(jià)結(jié)果。本文試圖從系統(tǒng)工程的角度出發(fā)，依據(jù)煤礦的實(shí)際生產(chǎn)狀況并結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)，確定評價(jià)指標(biāo)體系，構(gòu)建出基于ANP模型的綜合評價(jià)方法，該綜合方法將主觀和客觀研究結(jié)合起來，力求評價(jià)過程可操作性強(qiáng)，評價(jià)結(jié)果能夠更加符合煤礦的實(shí)際生產(chǎn)狀況，從而為煤礦管理者提供決策依據(jù)。

二、研究方法

（一）ANP法

T.L.Saaty教授于1996年提出了ANP方法，該方法構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型，不僅具有AHP的優(yōu)點(diǎn)，而且能夠充分考慮到因素集內(nèi)部之間和因素集間的相互影響[9]，因此該方法適用于無法用精確模型描述的社會、經(jīng)濟(jì)、行為等問題。典型的ANP結(jié)構(gòu)具有控制層和網(wǎng)絡(luò)層兩個部分，兩者形成一個相互影響的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。近年來，ANP法廣泛應(yīng)用于各安全領(lǐng)域，但在煤礦事故預(yù)警方面很少使用。ANP模型的廣泛應(yīng)用得益于SD（超級決策）軟件的開發(fā)，SD軟件能夠?qū)NP的計(jì)算程序化[10]，因此極大簡便了ANP的計(jì)算。

（二）灰色關(guān)聯(lián)法

在研究當(dāng)中我們并不能獲悉全部的信息，通常情況下都是有一部分信息是已知的，一部分信息是未知的，這就需要我們利用一系列的研究方法在對已知信息開發(fā)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對未知部分的描述。鄧聚龍教授于1982年提出的灰色系統(tǒng)理論能夠有效解決該問題，在樣本量和樣本分布沒有嚴(yán)格要求的情況下也可確定系統(tǒng)的未知信息。灰色關(guān)聯(lián)分析方法是灰色理論應(yīng)用當(dāng)中最廣泛的研究方法，其核心思路是依據(jù)關(guān)聯(lián)度對評價(jià)對象進(jìn)行排序，以此為手段對復(fù)雜問題進(jìn)行決策。運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)法，主要步驟[11]包括：最優(yōu)指標(biāo)集A*的構(gòu)建；建立相應(yīng)的評價(jià)矩陣B；原始數(shù)據(jù)的規(guī)范化處理；根據(jù)相關(guān)公式計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)。

三、構(gòu)建煤礦安全生產(chǎn)指標(biāo)體系和網(wǎng)絡(luò)模型

（一）構(gòu)建煤礦安全生產(chǎn)能力指標(biāo)體系

通過研究煤礦安全生產(chǎn)影響因素，構(gòu)建出更加符合煤礦安全生產(chǎn)的評價(jià)模型，幫助煤礦企業(yè)減少甚至杜絕各類事故的發(fā)生，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理安全生產(chǎn)能力的不足，保障企業(yè)安全。在閱讀相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上[12-16]，提取煤礦安全生產(chǎn)影響因素，包括人員因素、設(shè)備因素、環(huán)境因素和管理因素，建立的指標(biāo)體系如圖1所示。

（二）ANP網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建

根據(jù)圖1指標(biāo)體系，利用ANP原理構(gòu)建出煤礦安全生產(chǎn)能力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型，如圖2所示。

四、煤礦安全生產(chǎn)能力實(shí)證研究

（一）求解ANP網(wǎng)絡(luò)模型

根據(jù)圖2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型，通過SD（超級決策）軟件，在界面中創(chuàng)建出煤礦安全生產(chǎn)能力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，并根據(jù)各因素之間的影響關(guān)系建立關(guān)聯(lián)，如圖3所示。其中雙向箭頭表示元素集間相互影響，單向箭頭為單向影響，環(huán)形箭頭為元素集內(nèi)部元素之間具有影響關(guān)系。

計(jì)算ANP模型的核心在于判斷矩陣和超矩陣，當(dāng)建立的判斷矩陣通過了一致性檢驗(yàn)后，根據(jù)SD軟件中的相關(guān)操作，計(jì)算出超矩陣（包括未加權(quán)超矩陣、加權(quán)超矩陣和極限超矩陣）。再點(diǎn)擊計(jì)算權(quán)重的Priorities命令，得到各因素的權(quán)重，結(jié)果如表1所示。

（二）計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)

利用上述的煤礦安全生產(chǎn)評價(jià)模型，以義馬煤業(yè)集團(tuán)及平頂山煤業(yè)集團(tuán)下屬的4個煤礦實(shí)際數(shù)據(jù)作為原始數(shù)據(jù)，開展實(shí)證研究，煤礦名稱命名為M1、M2、M3和M4，原始數(shù)據(jù)如表2所示。指標(biāo)的計(jì)算方法為：諸如員工月均培訓(xùn)時(shí)間的指標(biāo)，數(shù)據(jù)可以直接獲取；諸如設(shè)備的可靠性，是以設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間/總運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間得出；諸如管理制度的完善率，是以實(shí)用安全管理制度數(shù)/安全管理制度總數(shù)來表示。

在綜合分析上述影響因素體系的基礎(chǔ)上，可表示出各評價(jià)指標(biāo)的最優(yōu)參考數(shù)列（2.5%，7.5，2.8，6.1，89%，89%，80%，93%，89%，0.011，5，82%，81%，94%），并對各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化處理，再根據(jù)公式計(jì)算出絕對差Δi（k）。結(jié)果見表3。

（三）計(jì)算加權(quán)關(guān)聯(lián)度

根據(jù)表1的煤礦安全生產(chǎn)能力因素權(quán)重和表4的關(guān)聯(lián)系數(shù)，計(jì)算出4個煤礦的加權(quán)關(guān)聯(lián)度，見表5所示。

依據(jù)表1權(quán)重結(jié)果可知，在眾多影響因素中，員工三違率（0.128）、管理有效性（0.94）、機(jī)電系統(tǒng)可靠性（0.093）、頂?shù)装蹇煽啃裕?.089）等是煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)的重點(diǎn)關(guān)注因素。由表5結(jié)果可知，4個煤礦加權(quán)關(guān)聯(lián)度的排序?yàn)镸1>M3>M2>M4，那么煤礦1的安全生產(chǎn)能力最大。從指標(biāo)角度分析結(jié)果產(chǎn)生的原因，員工三違率是影響煤礦安全生產(chǎn)能力的首要因素，在研究時(shí)段內(nèi)，M1、M2、M3和M4煤礦的員工三違率排序?yàn)镸1（2.5）M3（79）>M2（74）>M4（69），同樣管理有效性越高的煤礦安全生產(chǎn)能力越好；綜合考慮其余12個指標(biāo)可知，最終對四家煤礦安全生產(chǎn)能力進(jìn)行由高到低的排列依次是M1、M3、M2和M4。

五、結(jié)論

針對煤礦安全生產(chǎn)多因素影響的特點(diǎn)，本文引入網(wǎng)絡(luò)層次分析法（ANP），在充分考慮因素之間影響關(guān)系的基礎(chǔ)上，借助SD軟件計(jì)算出每個指標(biāo)的權(quán)重，再結(jié)合灰色關(guān)聯(lián)分析方法，對篩選出的14個一級指標(biāo)進(jìn)行綜合評價(jià)。評價(jià)結(jié)果能為煤礦區(qū)管理者提高煤礦安全生產(chǎn)能力提供依據(jù)，同時(shí)對其他礦區(qū)具有較好的借鑒意義。具體結(jié)論如下：

1. 基于煤礦安全生產(chǎn)的復(fù)雜性，根據(jù)當(dāng)前煤礦安全生產(chǎn)的研究并結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)，從人員、設(shè)備、環(huán)境、管理四個方面構(gòu)建評價(jià)指標(biāo)體系，由于指標(biāo)之間存在復(fù)雜的相互影響關(guān)系，本文采用ANP模型求解指標(biāo)權(quán)重，得出的各指標(biāo)權(quán)重大小基本符合當(dāng)前煤礦安全生產(chǎn)的實(shí)際狀況。

2. 由表1指標(biāo)權(quán)重結(jié)果可知， 人員、 設(shè)備、 環(huán)境和管理因素的權(quán)重分別為18.4%、33.1%、23.1%和25.4%，總體上說明4大類因素對煤礦安全生產(chǎn)能力均具有較大影響，其中設(shè)備和管理因素影響更為明顯；從單個指標(biāo)看，員工三違率（12.8%）是影響煤礦安全生產(chǎn)的最大因素，企業(yè)必須從根源上減少人為失誤造成的煤礦事故。

3. 為綜合評價(jià)案例煤礦的安全生產(chǎn)能力，文中引入灰色關(guān)聯(lián)分析方法，使主觀分析與客觀分析相結(jié)合，為有效解決復(fù)雜的決策問題提供了便利。實(shí)證分析可知，四個煤礦的安全生產(chǎn)能力從大到小排序結(jié)果為M1>M3>M2>M4，研究結(jié)果對實(shí)際的煤礦安全生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。

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