基于改進后AHP-JHA某鋼鐵公司設備檢維修作業事故風險分析

陳全，于夢杰

（天津理工大學環境與工程學院，天津 300384）

隨著我國經濟的迅速發展，制造工業處在重要戰略期，隨著社會對帶材的強度、生產速度、板型規格要求越來越高,相對于較成熟得工藝和技術，檢維修作業有更強的隨機性和不確定性，那么人的不安全行為以及不安全狀態式很難被消除，從而大大增加了事故發生的概率和事故發生的后果更嚴重。我國學者缺少對設備檢維修的研究而大多都集中在設備故障類型方面的研究。相對非常規作業活動風險管控的研究較為欠缺。陳全最先基于JHA方法對“帶式輸送機”非常規作業的安全風險的識別做出了研究。單一的JHA的方法無法計算出事故發生的概率和后果嚴重度，為了解決這一短板，引入了定性半定量的層次分析法，依據少量數據將對象進行量化并引入專家權重系數對導致事故的風險進行分析，從而減少客觀誤差得到事故發生的概率以及事故導致的嚴重程度，本文以某鋼鐵企業的檢維修活動為研究對象，采用JHA對其檢維修過程存在的風險進行識別，對所辨識的結果按照層次分析法的要求建立結構層次進行兩兩比較并引入專家系數構建判斷矩陣，得出相對精確的分析結果，便于企業對安全風險的管理。

1 研究方法

1.1 工作危害分析法（JHA）

工作危害分析（JHA）該方法適合于人員開展的作業活動的風險和危險源識別方法。該方法先將現場所涉及的作業活動按照相對獨立的原則，劃分成較具體的工作任務并識別每個工作任務所涉及的人和物及環境存在的風險，識別導致風險的因素體并采取相應的控制措施。JHA中用風險矩陣對風險進行評估時，兩者進行比較較為準確，但是當涉及多個事物評估的內容時不夠準確，為解決此類問題，本文加入專家權重系數對總體風險進行評價，然后綜合改進后的AHP構建事故風險分析模型算出綜合風險指數，對檢維修事故進行風險分析，考慮到風險發生的概率和減少誤差得到更精確的分析結果。

1.2 三標度層次分析法

對風險進行評估時，盡量量化避免主管判斷帶來的誤差，文中應用的層次分析法是一種定量和定性相結合的方法，為了操作簡單并滿足精準的要求，所以采用了“三標度”層次分析法。運用層次分析法時需要將復雜的任務進行分層次，并引入專家權重系數與三標度層次分析法中分層次的內容兩兩進行比較，構建判斷矩陣。

1.2.1 建立層次結構模型

對辨識表中辨識到的危害因素按照層次分析法的要求建立其相對應的，目標層、準則層和指標層。

1.2.2 改進判斷矩陣

三標度層次分析法就是對造成同一事故的風險進行兩兩比較其相對重要度。首先，根據事件重要性判斷法則（如表1）。

表1 事件重要性判斷法則

（1）專家權重。因各個專家自身側重點不同所以將專家按照所處職位類別將其分為三組，分別為技術類專家、管理類專家及負責進行科研類專家，分成此三類較全面地融合了各個領域，并從兩方面引入專家權重系數：一是專家的學歷及對研究對象的了解程度和判斷依據（見表2）；二是需要考慮專家組的容量所占樣本的比例，根據式（1）可得到專家的經驗權重，（2）可得該專家比重，從而由式（3）得到專家綜合權重系數

表2 調查專家分值

式中，Qt為經驗權重系數；Zt為各組專家綜合指標分數，Zt=ai×bi×ci；n為專家組；為第t組的專家容量；We為各專家組分值比重。

因各個專家的類別不同，所以會存在各個領域的經驗性，所以將其分成不同類別根據不同指標按照各自的經驗權重進行融合。

（2）構建判斷矩陣M。

式中，mij由各組專家融合結果和判斷法所得。

1.2.3 求解判斷矩陣的最優傳遞矩陣

式中，bij為最優傳遞矩陣元素；aij為原始判斷矩陣元素；n為矩陣維數。

1.2.4 求解判斷矩陣的一致性矩陣

1.2.5 計算權重系數

本層元素對上層元素的重要度由權重值表示，求取權重值就是計算矩陣最大特征值及特征向量。本文采用和積法求解最大特征值對應的特征向量。

首先，將得到的判斷矩陣A的元素按列歸一化，并記作：

最終得到向量W=[W1，W2，…Wn]即為判斷矩陣的特征向量，其中每個權重系數都對應一個指標。

2 結果及其分析

2.1 事故識別

依據JHA的辨識方法，從維修項目和維修活動對設備檢維修風險進行辨識，并且充分考慮到場所環境及設備使用方法錯誤產生的安全風險，如進行吊出鞍座時，辨識出可能造成起重傷害的C1、C2、C3、C4四類導致事故發生的因素，辨識結果（見表3）。

表3 拉矯區域檢維修作業活動安全風險、危險源及控制要求信息表（部分）

2.2 改進層次分析法風險分析及結果

2.2.1 構架層次結構

根據不同的危險因素造成的起重事故的嚴重程度不同，可能會造成人身傷害、財產損失、環境問題，從事故造成的人身傷害、財產損失及環境問題三個方面對四類造成起重傷害的因素發生的可能性和后果嚴重度進行評價，對此構建層次結構，如圖1所示。

圖1 起重事故層次結構圖

2.2.2 專家意見統計及分析

根據JHA辨識的安全風險和三標度層次分析法綜合后的特點設計專家打分。10位專家就造成事故因素的發生的可能性和后果嚴重性進行打分，技術組有6名，管理類有2名，科研類有2名，由式（1）可得三組專家的經驗權重系數為5/12、1/3、1/4，根據式（2）得專家的容量比例為3/5、1/5、1/5，由式（3）得三組專家得權重系數分別為1/4、1/15、1/20。所得結果如表4。

表4 專家所得權重系數表

2.2.3 構建判斷矩陣

根據專家打分及綜合得結果，可知C12、C13、C14、C23、C24、C34的值為2、0、2、0、2、2。B12、B13、B14、B23、B24、B34的值為2、0、2、0、1、2。最終得到事故可能性矩陣C和事故發生后果矩陣B如下：

2.2.4 求最優傳遞矩陣

根據式（4），將矩陣C和B轉換為C1和B1

2.2.5 求解一致性矩陣

根據式（5），將C1和B1轉換為一致性矩陣C2和B2。

2.2.6 計算元素權重系數

根據式（6）～（8），得到一致性矩陣C2和B2中各個元素得相對權重值，結果如表5所示。

表5 元素權重計算

由上述表得到進行找料作業任務時，造成起重傷害的事故因素發生的可能性相對權重為：W=（W1,W2,W3,W4）=（0.2185，0.0693，0.6903，0.0219），事 故 因 素 發 生嚴重性的相對權重為：W=（W1,W2,W3,W4）=(0.2213，0.0394，0.6998，0.0394）。

由上述表得到進行找料作業任務時，造成起重傷害的事故因素發生的可能性相對權重為：W=（W1,W2,W3,W4）=（0.2185，0.0693，0.6903，0.0219），事故因素發生嚴重性的相對 權 重 為：W=(W1,W2,W3,W4)=(0.2213，0.0394，0.6998，0.0394）。

2.2.7 綜合風險計算

根據綜合風險的結果可知，鞍座捆扎不牢＞捆綁鞍座的吊裝帶破損＞人員站在吊起的鞍座下方＞多人指揮天車或戴手套指揮天車。

3 結語

本文利用JHA對設備的檢維修作業活動進行分析，進而建立安全風險、危險源及控制措施的信息表，再利用加入專家權重系數的三標度AHP層次分析法建立事故風險分析模型，并將其應用到鋼鐵企業，得到如下結論。

（1）利用JHA對非常規作業活動進行辨識并將該作業過程存在的風險進行量化，計算出各個風險因素的危害程度中。

（2）再對存在的風險通過加入專家權重系數的三標度層次分析法進行定性定量的評價分析，對造成事故的因素通過嚴重性的相對權重進行排序，它能夠在一定程度上減少個人的主觀錯誤，得到的結論更具有合理性和嚴謹性，對工程管理具有更多參考價值。