基于模糊綜合評價的礦山安全培訓方案評估

李 艷，李業剛，陳 波

(山東理工大學 計算機科學與技術學院，山東 淄博 255049)

我國礦業多為地下復雜作業，屬于高風險行業。多數地下礦山生產條件艱苦、自動化水平不高，而且井下作業人員數量龐大且普遍文化素質不高，安全知識不足、安全意識相對淡薄[1]。據多年來的礦山事故分析與統計，從業人員的不當行為或疏忽引發的事故占相當大的比重。由此可見，加強對門檻低、數量大、知識水平參差不齊的礦山從業人員的安全培訓是各大礦山迫在眉睫的工作重點。

各大礦山公司也普遍采取積極措施，組織實施礦山從業人員的安全培訓工作，設計了多層次、全方位的培訓方案和計劃[2]。如何評估礦山安全培訓方案的效果和可行性，需要科學系統的評價方法。因此，本文提出一種基于模糊綜合評價的評估方法，通過定性分析和定量運算對礦山安全方案的有效性進行評價，為礦山安全培訓方案的評估提供量化方法。

1 礦山安全培訓方案

礦山安全培訓方案的設計是圍繞崗位工種的培訓需求展開的。根據崗位性質、職責、能力要求，結合企業安全生產目標和生產實際來設置，以確保培訓方案的有效性、實用性。

礦山安全培訓的需求主要涉及以下幾個方面[3-4]：安全生產法律法規；各類從業人員的職業崗位和任職要求；安全生產發展新技術；主要職業危害；事故應急處理與自救；信息化安全系統應用；人員考核記錄與電子檔案；國家安監部門或行業管理部門特殊要求等。依據上述礦山從業人員安全培訓需求，新疆沙灣某礦山公司設置的培訓方案見表1。

表1 礦山安全培訓方案
Tab.1 Design of mining safety training

安全培訓需求安全培訓教學措施安全基礎知識培訓內容安全技術理論安全技術操作單次培訓時間培訓時間周期性培訓時間在線培訓課堂講授會議交流培訓方法專題討論崗位實習事故案例分析考核方式過程考試結果考核培訓師資培訓資源培訓教材培訓設備、設施

2 基于HAM算法的關鍵因素權重計算

層次分析法(簡稱HAM算法)，是美國匹斯堡大學的運籌學教授薩蒂于20世紀70年代提出的。應用背景是研究各工業部門電力分配問題，該方法是一種多目標與網絡分析相結合的層次決策權重分析法[5]。HAM算法的優勢在于采用系統的分析方法，不隔斷各個因素的內在聯系；簡潔實用的量化計算過程，依賴于嚴謹的矩陣處理與運算，結合邏輯推理和主觀評價，將多準則難以完全量化問題轉化為單目標決策問題；所需定量信息少，只要求專家對問題的關鍵要素給出定性分析。

HAM算法適用于復雜多目標決策的系統工程問題，將復雜目標分解為多個子目標，進而分解為多個指標或者層次，通過定量運算得到權重及其排序，實現多方案的優化分析[6]。由于礦山安全培訓方案涉及眾多影響因素，且各因素相互交織影響、難以具體量化，因而引入HAM算法來定量分析其關鍵因素權重，其主要步驟如下：

1)構建評價專家組。為保障人員結構合理性，邀請礦山一線高級工程師5人，廠礦負責人3人，高級培訓講師7人和礦山安全評估專家5人，組成20人的評價組。

2)由專家組對礦山安全培訓方案的影響因素展開定性討論。根據專家組擬定的10個關鍵因素構建層次結構，如圖1所示。

圖1 礦山安全培訓關鍵因素層次結構Fig.1 Hierarchical diagram of the influence factors of mining safety training

3)依據HAM算法計算因子權重。對各關鍵因素(指標)進行兩兩比較，按比率排定各因素的相對優劣順序。采用單層規范列算法即和算法，求解權重向量并進行一致性校驗，HAM算法計算過程如圖2所示。

圖2 HAM算法流程Fig.2 Algorithm flow of HAM

其中和算法求權重的計算流程如圖3所示，經運算后得到的10個關鍵因素權重見表2。

表2 關鍵因素權重
Tab.2 Weight value of HAM

因素編號12345權重0.0370.0630.0430.0630.087因素編號678910權重0.1370.1500.1630.1170.140

圖3 和算法求權重Fig.3 Algorithm flow of summation

3 基于模糊綜合評價的礦山安全培訓方案評估

模糊綜合評價法[6-7]是引入模糊數學理論，把定性評價轉化為定量評價的綜合評價方法，適用于多因素復雜系統中的不確定性問題分析與綜合評價。該方法通過歸一化評價因素指標構建模糊矩陣，為保障評價因子的客觀、全面、權威性，本文采用HAM算法得到的表2關鍵因素權重，基于模糊集合論及其推理機制進行矩陣運算，依據最佳隸屬度函數求解得到定量評估結論。

依據模糊綜合評價方法，對表1中新疆沙灣某礦山的安全培訓方案的評價，按照如下5個步驟進行：

1)構建安全培訓方案關鍵因素集F：F={F1，F2，…，F10}，其中Fi為編號為i的關鍵因素。

2)構建評價集E：E={E1，E2，…，E5}，不失一般性且為簡練起見，假定：E1—優秀，E2—良好，E3—適中，E4—及格，E5—糟糕，同時對五級評價標準設置得分區間(95，85，75，65，55)[1]。

3)為了不失客觀性，組織了9名一線礦山各工種職工代表和主管安全培訓的礦區負責人共計10人打分評價，并把每位評價人員的分值映射到一個評估矩陣，例如將某位評價人員的評分指標按照五級制，采用歸一化運算后得到評價矩陣F，其中aij=1，表示第i個關鍵因素的模糊評價為j，j的取值范圍為0～4，分別表示上述五個評價等級。進而，循環迭代把所有參評人員的評價指標累加求和，依據百分比換算并做均值處理后得到綜合評價模糊矩陣R，該矩陣行列元素含義與F相同。

4)將表2關鍵因素權重映射為10維元組后得到權重向量K，與模糊矩陣R合成運算，二次疊加得到隸屬向量M。

M=K·R=

(0.04 0.06 0.04 0.06 0.09 0.14 0.15

(0.814 0.179 0.007 0 0)

5)最后將評價集向量E與隸屬度向量M的轉置向量M′合成運算求得定量綜合評價Q。

根據五級得分區間，上述運算結果Q表明新疆沙灣某礦山公司的安全培訓方案評定為良好，接近優秀。該評估結果與大面積問卷調查受訓礦山從業人員統計結果是吻合的，同時與該礦區安全生產負責人的礦山安全培訓效果調研報告也是基本一致的。

4 結束語

本文面向礦山安全培訓方案，提出了一種基于多因素層次分析與模糊綜合評價相結合的評估方法。評估結果表明，該方法能夠利用礦山安全培訓的關鍵因素，對礦山安全培訓方案的合理性進行綜合評價，即體現了專家專業意見的重要性，同時也避免了人為直接評價的主觀性。該安全培訓方案評估方法能夠為礦山生產企業改進培訓方案、提升培訓效果、完善培訓體系提供定量數據分析和決策支持。