基于灰色聚類評估和變權理論的煤化工企業的火災風險評估

譚新蕊 陳健(沈陽航空航天大學安全工程學院，遼寧 沈陽 110136)

0 引言

近年來，煤化工企業蓬勃發展，創造了許多經濟價值，與此同時其火災爆炸風險極高，事故后果嚴重。目前的研究大多是安全評價，對于消防安全的認識不足，因此，在消防安全的基礎上全面的認識煤化工企業的火災風險，運用火災風險評估方法定量化的評估風險，對于煤化工企業的火災風險管理有重要意義。

1 火災風險分析

在消防安全評估內容的基礎上，根據三類危險源[1]的理論對煤化工企業進行火災風險分析，影響因素如下：消防安全管理、建筑防火、安全疏散、消防設施、消防隊。消防安全制度與規程、人員管理、設備及工藝過程管理、危險品管理、滅火和應急管理；建筑平面布局、建筑裝修；疏散通道、疏散標志；功能設施、輔助設施；內部消防隊、外部消防隊[2]。

2 火災風險評估

2.1 風險分級

根據相關資料可以得知，分數其實是人們對事物變化的一個主觀的心理測度的反映[3]，而這種變化是非線性的。因此在進行分值范圍劃分的時候，就不能選擇均勻分配，因此分值區間劃分為(0.85,1]，(0.6,0.85]，(0.3,0.6]，(0,0.3]，分數越低越危險。

2.2 基于中心點三角白化權函數的灰色評價模型

設有n個專家，m個評估指標，s個不同的灰類，專家i對指標j進行打分，評分xij(i=1, 2,…,n;j=1, 2,…,m）來表示，要根據xij的值對評估指標進行判斷，具體步驟[4]如下：

(1)根據評價的需要劃分出灰類數s，分別確定灰類1,2,…,s的中心點λ1,λ2,…,λs，同樣的評估指標的取值范圍也需要劃分為s個灰類，因此，使λ1,λ2,…,λs能夠代表每一灰類。

(2)可以將灰類向不同方向進行延伸，考慮增加0灰類和s+1灰類，并確定其中心點λ0,λs+1，經過延伸可以得到一組新的中心點序列λ0,λ1,λ2,…,λs,λs+1。將點(λk,1）與第k-1和k+1個灰類的中心點(λk-1,0)，(λk+1,0）連接，得到j指標關于k灰類的三角白化權函數對于指標j的一個觀測值x，可由

計算出其屬于灰類k的隸屬度

(3)計算指標i關于灰類k的綜合聚類系數

2.3 變權重理論

在灰色變權評價模型中，需要計算各個指標的權重，煤化工企業具有多層風險，因此選取層次分析法。為了防止部分危險指標被中和，引入了變權的思想。它實際上是常權向量與狀態變權向量的組合，變權公式[5,6]如下：

xj是指標評價值，m是指標的個數，ωi是指標i的變權重，ω0是指標i的常權重。

評價指標間比較平衡時，一般取α＞1/2；當系統安全不允許某些指標的出現嚴重缺陷時，取α＜1/2；當α=1時，就是指常權重。因為煤化工企業風險因素一旦出現，容易造成極大的損失，因此本文對所有指標α均取0.5。

2.4 評價結果的定量化處理

假設有n個專家對m個指標進行評估，每個專家以區間的形式給出每個指標安全度的評價值Xij=[aij,bij](i=1, 2,…,m;j=1, 2,…,n)，專家對于各評價指標給出了評價值區間，則就構成了一個集值統計序列[7]。

由集值統計方法，評價指標ri的安全評價值可根據以下公式進行計算：

式中：i=1, 2,…,m;j=1, 2, …,n

文章評價指標的安全等級為四級，根據上文可以得到各指標的灰類系數值，建立評價指標的集值統計序列，評價等級與灰類系數對應，其對應的集值統計序列(評分區間)分別為：(0.85,1]，(0.6,0.85]，(0.3,0.6]，(0,0.3]。

那么指標i在該評分等級下的評分值可以按下式進行計算：

通過取指標完全屬于一級、四級以及相鄰級別分界點的灰類系數值，帶入公式可以到集值統計評分區間的端點值，從而得到了各個分級區間。具體計算過程如下：

完全處于第一等級時取(1,0,0,0)，第一和第二等級分界點時取(0.5,0.5,0,0)，處于第二和第三等級分界點取(0,0.5,0.5,0)，處于第三和四等級分界點取(0,0,0.5,0.5)，完全處于第四等級時取(0,0,0,1)代入公式，計算后的規格化區間Q分別為：(0.85,0.925]，(0.575,0.8]，(0.3,0.575]，(0.15,0.3]

規格化結果運用以下公式得到：

式中：Qi,ha、Qi,hb為規格化區間的上下限；Yi,ha、Yi,hb評分區間的上下限。

假設對某煤化工企業進行風險評估，有五位專家對第三層風險指標進行了打分，對專家打分進行平均化處理，如表1所示。

表1 專家打分情況

利用層次分析法計算的到常權重，利用變權理論計算變權重，計算結果如表2所示。

表2 常權重與變權重

確定灰類為4類，分別表示安全、較安全、較危險、危險，其中心分別為0.9,0.7,0.5,0.2。將灰類進行延拓后，新的中心點序列為1,0.9,0.7,0.5,0.2,0.1。構造三角白化權函數：

根據公式計算聚類系數，消防安全管理1灰類0.09，2灰類0.82，3灰類0.09；建筑防火1灰類0.57，2灰類0.43，安全疏散1灰類0.33，2灰類0.67，消防設施1灰類0.61，2灰類0.39，消防隊1灰類0.05，2灰類0.80，3灰類0.15。

經過計算評價結果分別為：消防安全管理0.75，建筑防火0.86，安全疏散0.82，消防設施0.87，消防隊0.72。由最終的定量評價結果可以看出，該煤化工企業的火災風險的5個方面均處于比較安全的狀態，對于不安全的風險，可以針對性的提出管理意見和措施。

3 結語

(1)運用三類危險源理論對煤化工企業的火災風險進行識別分析。

(2)將灰色評價方法與變權思想結合，并對最終的結果做定量計算，得到了灰色變權評價模型，可以運用灰色變權評價模型對其他企業的火災風險進行評估。

(3)風險評估結果的定量化處理可以用于風險轉移措施中保險費率的浮動情況研究。