基于層次分析法的涉氨企業風險管控體系研究

周德紅，陳慧芳

武漢工程大學興發礦業學院，湖北 武漢 430074

氨，分子式為NH3，常溫常壓下為無色有毒氣體，通過加壓或冷卻可形成液氨，爆炸極限為15.7%～27.4%。隨著社會經濟的快速發展，氨在化工企業及冷凍冷藏等行業中也得到了廣泛的使用。眾所周知，在液氨生產、運輸、使用、儲存等環節中時常發生泄漏事故，基于氨的毒性及燃燒爆炸危險特性，泄漏之后又很有可能會引起中毒、火災、爆炸等二次事故的發生。國內外研究學者對液氨事故、風險管理等內容展開了大量的研究，其中，周德紅等［1］結合層次分析法與模糊綜合評價理論對涉氨企業的氨泄漏事故進行了定性與定量的風險分析，構建液氨泄漏原因階層結構模型，同時以湖北省某化工園區的4家企業為例，利用該模型對企業展開評價，得出企業安全優劣等級及液氨泄漏風險特征，根據分析評價結果提出相關控制措施，以此規范和指導企業的安全生產工作；一些科研工作者［2-9］通過運用相關數值軟件對液氨泄漏擴散規律做了數值模擬研究，依據研究結果總結提出了相應的應急措施；Gangopadhyay等［10］通過對印度西孟加拉邦發生的2起工業氨泄漏事故進行分析，對事故原因及氨泄漏之后引發的二次事故展開研究，結合研究結果及企業實際生產情況提出應對措施，為相關企業的安全生產提供參考及借鑒，有效遏制危險化學品泄漏特別是氨泄漏事故的發生；張昱涵［11］和吳勝男［12］對液氨制冷企業風險進行了評估，并在此基礎上構建基于互聯網與安全管理相結合的涉氨企業風險信息系統，進而實現企業生產安全的全面動態監管，有效減少事故的發生，為企業的安全長效機制建設提供科學的技術支持；以孟凡亭為代表的學者對液氨儲罐火災爆炸的風險及危害做了研究［13-17］。在液氨泄漏、中毒、火災爆炸等方面有大量學者做了研究，也取得了一定的成績，但在風險管控方面的研究卻相當缺乏。近年來液氨事故層出不窮，事故類型繁多，事故原因、因素等多種多樣，對企業的安全生產及人民群眾的生命財產帶來嚴重影響。因此，本文擬以液氨泄漏事故為研究對象，圍繞涉氨企業風險管控體系展開研究，以期為企業的安全生產及應急救援技術提供參考，減少液氨事故的發生。

1 涉氨企業液氨事故分析

氨做為化工業的中間產品，在我國國民經濟中扮演著重要的角色，特別是近年來制冷劑氟利昂的使用逐步受到限制，促使氨又重新回到制冷界的舞臺。氨對我國社會經濟發展做出的巨大貢獻是值得被肯定的，同時由于氨的危險特性帶來的一系列安全問題也是不能忽視的。近年來，我國液氨事故頻繁發生，造成了巨大的人員傷亡和財產損失。相關數據顯示，2005～2014年我國共發生液氨事故208起，造成169人死亡、182人中毒，疏散45482人，其中2013年6月3日吉林德惠市寶源豐禽業有限公司發生的特大火災爆炸事故及2013年8月31日上海翁牌冷藏實業有限公司發生的重大液氨泄漏事故共造成了136人死亡，101人受傷及直接經濟損失2.071億元。事故主要集中發生在使用和儲存環節中，本文主要針對這兩個環節中的事故展開分析。

1.1 涉氨企業類別分析

通過分析得出，在使用和儲存環節中共發生154起事故，其中食品廠40起，冷凍廠21起，肉類加工廠14起，冷庫及冷飲廠各11起，酒廠及水產公司各8起，其他7起，果蔬公司、制冰廠及制藥廠各5起，化工廠及冶金廠各4起，化肥廠3起，機械廠、礦廠、糧庫、熱處理廠、乳業公司、水廠、五金廠及制冷制備廠各1起。由上述分析結果可知，液氨事故主要發生在以氨做為制冷劑的企業中，相反，發生在化工企業的事故明顯較少。為了有效改善液氨事故的頻繁發生，液氨制冷企業應加大對液氨泄漏的監督管理力度，同時在制冷工藝及設備設施上加大安全生產投入，引進國外先進制冷技術，或借鑒國內化工企業生產及管理經驗，從而有效改善我國涉氨企業的安全生產狀況。

1.2 事故類型及原因分析

液氨事故類型包括泄漏、中毒、爆炸、火災、其他事故共5種，其中泄漏事故90起，占使用和儲存環節事故總數的58.44%；中毒事故53起，占使用和儲存環節事故總數的34.42%；爆炸事故6起，占使用和儲存環節事故總數的3.9%；火災事故3起，占使用和儲存環節事故總數的1.95%；其他事故2起，占使用和儲存環節事故總數的1.3%。事故原因主要包括材料失效、設備故障、人為因素等，具體的事故類型及事故原因如圖1所示。由此可以得出，泄漏和中毒是涉氨事故的高發類型，導致事故發生的主要原因是材料失效、設備故障及人為因素，相關企業及監督管理部門可依據該分析結果提出相應的事故預防與控制措施。

圖1 統計圖：（a）事故類型，（b）事故原因Fig.1 Statistical charts：（a）types of accidents，（b）causes of accidents

2 風險管控體系的建立與評價

層次分析法是一種定性與定量相結合的決策分析方法，根據決策元素之間的聯系將其分成目標層、準則層、要素層等層次，逐層進行比較，得出各關聯因素的重要性，進而為決策提供定量的依據。層次分析法的一般步驟為：①建立層次結構模型，在本文中即為建立涉氨企業風險管控體系；②構造成對比較陣；③構造判斷矩陣，判斷矩陣的標度及定義如表1所示；④計算權重向量；⑤一致性檢驗，當CR＜0.1時則為通過一致性檢驗。

表1 判斷矩陣的標度及其含義Tab.1 Scale and its meaning of judgement matrix

2.1 風險管控體系的建立

通過查閱相關資料及咨詢行業專家，利用層次分析法建立涉氨企業風險管控體系，如圖2所示：目標層為涉氨企業風險管控體系；準則層包括風險分析與分級、隱患排查與治理、安全教育培訓、風險管理、應急救援及職業健康方面的內容；要素層共26個元素。準則層各元素分布為：風險分析與分級可從風險辨識、風險評估、風險分級與風險控制展開分析；隱患排查與治理可從隱患排查、隱患申報、隱患治理展開分析；安全教育培訓可從管理人員的教育培訓、技術人員的教育培訓、從業人員的教育培訓等6個方面展開分析；風險管理可從風險管理規章制度、安全操作規程、風險管理信息化展開分析；應急救援可從應急組織、應急隊伍、應急準備等6個方面展開分析；職業健康可從職業危害因素、職業病申報、職業健康監護檔案、職業危害控制展開分析。

圖2 涉氨企業風險管控體系Fig.2 Risk management and control system of enterprises involving ammonia

2.2 指標權重計算

為了確定涉氨企業風險管控體系綜合評價各指標的權重，邀請了10位行業領域專家對涉氨企業風險管控體系進行綜合打分（見表2），利用層次分析法構造判斷矩陣，最后采用MATLAB軟件計算出權重并進行一致性檢驗。現結合專家1對涉氨企業風險管控體系綜合評價的打分情況（見表3）進行如下步驟的計算，再根據表3構造判斷矩陣A，結果如表4所示。

表2 分值參考表Tab.2 Reference table of scores

表3 涉氨企業風險管控體系各指標的分值Tab.3 Scores of indicators in risk management and control system of enterprises involving ammonia

表4 判斷矩陣ATab.4 Judgment matrix A

根據表4中的數據，利用MATLAB計算出權重，計算過程如下：

由此得出該判斷矩陣的最大特征值為λmax=6.1076，其對應的特征向量W=（0.2057，0.2294，0.1637，0.1449，0.1281，0.1281），對矩陣進行一致性檢驗，則有：CR=0.0174＜0.1，故該矩陣符合一致性要求。以此類推，將其他專家的調研結果按照上述步驟進行計算，求出判斷矩陣的最大特征值及其對應的特征向量，并進行一致性檢驗，取平均值得出：WA=（0.18609，0.22019，0.14431，0.16299，0.13915，0.14723），WB1=（0.28237，0.23029，0.23029，0.23029），WB2=（0.38715，0.22351，0.38935），WB3=（0.18389，0.15939，0.17369，0.15786，0.11849，0.20662），WB4=（0.27321，0.35735，0.36944），WB5=（0.16977，0.17597，0.18593，0.15275，0.21371，0.10185），WB6=（0.25235，0.19673，0.21835，0.33257）。由此得出各指標的權重，結果如表5所示。

由表5可以看出：在涉氨企業風險管控體系中，分項權重占比分布為：wB2=0.22019＞wB1=0.18609＞wB4=0.16299＞wB6=0.14723＞wB3=0.14431＞wB5=0.13915，而準則層中的“隱患排查與治理”指標中，“隱患治理”與“隱患排查”所占的單項權重十分接近，均比“隱患申報”的權重高出0.16左右，即在涉氨企業日常生產活動中，隱患排查與治理是保證企業安全生產活動順利進行的重要舉措，但是并非做好隱患排查與治理工作就能夠保證企業的安全生產，而是在風險分析與分級、隱患排查與治理、安全教育培訓、風險管理、應急救援和職業健康這6個方面工作均正常展開的前提下，加大對隱患排查與治理工作的監督力度，這樣企業的安全生產工作才能得到有效保證。

表5 各指標權重系數Tab.5 Weight coefficient of each index

3 結 語

1）氨具有優良的制冷性能，且不會產生溫室效應，更不會破壞臭氧層，近年來廣泛應用在制冷行業中。隨著氨的廣泛使用，液氨事故數量也隨之增加，根據2005～2014年液氨事故統計結果可知，事故主要集中發生在液氨使用和儲存過程中（共154起），食品廠等制冷行業是事故多發易發的場所；泄漏和中毒依然是液氨事故的高發類型，其中泄漏事故90起，占使用和儲存環節事故總數的58.44%，中毒事故53起，占使用和儲存環節事故總數的34.42%；人的不安全行為和物的不安全狀態是導致事故發生的直接原因，由材料失效引起的事故共48起，占使用和儲存環節事故總數的31.17%；由設備故障引起的事故共37起，占使用和儲存環節事故總數的24.03%；由人為因素引起的事故共19起，占使用和儲存環節事故總數的12.34%。

2）采用層次分析法構建涉氨企業風險管控體系，其中目標層為涉氨企業風險管控體系，準則層由風險分析與分級、隱患排查與治理、安全教育培訓、風險管理、應急救援和職業健康等6個指標組成，要素層包括26個元素；結合10位專家對各項指標的打分情況，利用層次分析法與MATLAB相結合的方法對各指標的權重進行計算，得出如下結果：在風險管控體系中，隱患排查與治理所占的權重最高，其次為風險分析與分級，再次為風險管理，應急救援所占的權重最低。液氨企業生產安全狀況的分析及涉氨企業風險管控體系的構建，可有效指導企業開展風險分級管控工作，隱患排查與治理是預防和控制事故發生的前提與保障，通過對人的不安全行為、物的不安全狀態及管理上的缺陷進行排查，及時提出整改措施，對減少生產安全事故數量、加強企業安全生產具有重要指導意義。