基于AHP-模糊綜合評價法煤化工 儲運裝置安全風險評估研究

羅慧豐，陳菊香(新疆大學，新疆 烏魯木齊 830001)

0 引言

煤化工是指原料煤通過化學反應得到氣、液、固三種物質形態燃料物質的過程，其工藝技術分為現代和傳統兩種類型[1]。現代煤化工生產工藝復雜，生產過程中采用的生產原材料及輔助催化劑、儲運的半成品和成品化工原料危險性較大。而煤化工廠區儲運裝置因其危險化學品數量種類多、分布集中，一般作為煤化工廠區一級重大危險源進行安全管控。因此科學評估儲運裝置安全風險對煤化工企業整體運行安全管控影響重大。

對于安全風險分析技術而言，國內外的方法種類很多，發展也較成熟，但是各種風險分析和評價技術都有側重點或者不足。其中層次分析法(Analytic Hierarchy Process, AHP)結合模糊綜合評價法(Fuzzy Comprehensive Evaluation, FCE)，能相互發揮優勢、彌補不足，既能定性、又能定量，方法簡單實用，適用性強。而目前國內外文獻研究中，基于AHP-模糊綜合評價法對煤化工領域的安全風險分析較少。本文基于AHP-模糊綜合評價法，對SH煤化工廠區儲運裝置安全風險因素展開分析探討，構建安全風險評估指標體系，并提出風險管控的建議。

1 煤化工廠區儲運裝置安全風險特征

1.1 煤化工廠區儲運裝置簡介

現代煤制烯烴化工廠區，一般由生產工藝裝置、輔助工程設施、儲運裝置、行政生活辦公區域組成。而儲運裝置包括下述區域。

全廠儲罐區域：鄰近主要工藝生產裝置區域。罐區內設置有壓力罐組，主要儲存乙烯、丙烯、丙烷、混合C4、OCUC4餾分、C5及以上餾份、以及液氨等；常壓罐組，主要儲存MTO級甲醇，精甲醇、不合格甲醇以及丙醛、異十二烷、廢油等。

液體原料及產品汽車裝卸區：根據運輸及安全的要求，液體原料及產品汽車裝卸站臺一般集中布置在廠區周界附近，靠近圍墻一側廠區出入口，便于管理，方便汽車運輸。酸堿罐組也設置在本界區內，儲存高濃度硫酸和燒堿。

聚合物包裝、倉庫及裝卸設施：低密度聚乙烯、聚丙烯成品包裝及倉庫一般布置在對外鐵路裝車線一側。

全廠倉庫區：化學品及危險品庫、綜合庫房、露天堆場等，一般集中布置在靠近廠區出入口，方便汽車運輸和管理。

煤化工廠區儲運裝置作為工廠生產過程中儲運半成品和成品化工原料的主要區域，其危險化學品數量種類多、分布集中，一般作為煤化工廠區一級重大危險源進行安全管控。

1.2 煤化工廠區儲運裝置安全風險特征

煤化工企業常見的安全事故主要有以下幾種：火災、爆炸和有毒氣體或有毒液體泄漏事故[2]。煤化工廠區儲運裝置一般根據儲存物質數量及種類、倉儲運輸設施類型識別安全風險因素。存在的特征：

(1)安全風險因素復雜。煤化工廠區儲運裝置的安全體系非線性，人為、安全管理、設備、環境等多種因素的影響復雜多變。

(2)安全風險動態多變，具有一定隨機性，需要一定的量化指標判定，但計算量過大不易于企業管理人員快速識別與決策。

(3)安全風險客觀存在又具有關聯性，產生風險的源頭紛繁，需依托具有行業背景的專家進行科學專業的識別。

綜上，安全風險評估方法應能系統性分層次構建風險體系，并通過行業專家科學識別評分得出各風險因素權重隸屬度，利用適度量化手段降低主觀影響。

2 安全風險評估方法選擇

在工業領域常用的風險定量分析方法包括蒙特卡洛(Monte Carlo)方程法、事故樹分析法(Fault Tree Analysis, FTA)、道氏化學公司火災爆炸危險指數法(DOW)、ICI蒙德(Mond)火災爆炸與毒性危險指數法、六階段法、層次分析法、模糊綜合評價法等。而AHP-模糊綜合評價法是一種將層次分析法和模糊綜合評價法相結合的評價方法，由韓利等提出[3]，已廣泛應用于企業柔性指標體系的評價、區域投資環境評價、企業崗位評價與績效評估等領域[4]。結合煤化工廠區儲運裝置安全風險特征及各評估方法特點，本文通過層次分析法、模糊綜合評價法兩種方法相結合的形式。該方法將定性評價與定量計算有機的結合起來，專家評分相對客觀，數據分析結果直觀實用。

3 基于AHP-模糊綜合評價法的煤化工廠區儲運裝置安全風險評估步驟

根據煤化工廠區儲運裝置安全風險特點，采用AHP-模糊綜合評價法。

第一步：設定目標并確定安全風險評估因素，構建安全風險評估指標體系

結合煤化工廠區儲運裝置安全風險特征，同時通過大量的文獻閱讀和真實的案例分析，采用德爾菲法，向10位權威專家進行兩輪問卷訪談，分析整理得出煤化工廠區儲運裝置安全風險評估因素的指標體系如表1所示。

表1 煤化工廠區儲運裝置安全風險評估指標體系

其中包括4個一級指標、15個二級指標，且分為目標層A、準則層B、方案層C，總結煤化工廠區儲運裝置的主要風險因素類別有人員因素、設備因素、環境因素、管理因素。15個二級指標，根據識別原則及問卷設置要求僅對各自類別一級指標項因素有關聯性。

第二步：構造評估因素判斷矩陣

邀請專家評分，得出不同層次的指標判斷矩陣。判斷矩陣的值反映了各因素之間的相對重要性，一般采用1-9及其倒數的標度方法以提高準確度。

如設置比較各中間準則層中B1、B2、B3、B4對最高目標層面A的重要度，那么Bi/Bj=Uij＞0，Uij=1/Uji，則判斷矩陣S=(Uij)n×n:

第三步：計算判斷矩陣，并進行一致性檢驗

本文計算判斷矩陣的算式方法為和積法，求出不同層次的指標判斷矩陣最大特征根及其對應的特征向量，辨識突出主因素。

為進行判斷矩陣的一致性檢驗，需計算一致性指標CI和一致性比率CR：

式中：n為矩陣階數；λmax為最大特征根；RI為平均隨機一致性指標。要求CR=CI/RI＜0.10，判定排序結果權重系數合理，對各個隨機樣本矩陣計算其一致性指標值，取值如表2所示[5]。

表2 平均隨機一致性指標

第四步：確定評價對象因素集，設定安全風險評估等級

設計問卷采用李克特5級量表形式，分別讓10位專家對各項二級指標因素進行風險等級調查評判，得出評價因素集RC及風險評估等級域E={1，0.8，0.6，0.4，0.2}，對風險評估等級域賦值如表3所示[5]。

表3 風險評估等級劃分和定級賦值

第五步：建立模糊關系矩陣，求模糊綜合評價結果向量

評價矩陣與對應的指標權重值矩陣合成模糊關系矩陣。

由二級指標評價矩陣(模糊子集的隸屬度得分)、方案層對準則層的權重(二級對一級指標)按照模糊綜合評價法中突出主因素的模糊合成算子運算，即：a,b∈[0，1]，a∨b=max{a,b}，a∧b=min{a,b}，最后作歸一化處理，由此得出一級指標評價矩陣RB=WC*RC。

按照模糊綜合評價法模糊合成算子運算，各評價風險的模糊綜合評價結果向量為一級指標對目標層權重與一級指標評價矩陣組合運算(WA=WB*RB)。

第六步：確定風險評估值

用5級風險評判矩陣與各評價風險的模糊綜合評價結果向量合成計算得出風險評估值F=WA*(1，0.8，0.6，0.4，0.2)，以確定風險定級。

4 對SH煤化工廠區儲運裝置安全風險評估的實證分析

本文選取建設于新疆維吾爾自治區W市的SH煤化工廠區儲運裝置為實證分析對象。W市SH煤化工廠于2012年基建，2016年試運營，2017年正式運營，項目總投資超過220億元。

依據煤化工廠區儲運裝置安全風險特征，依據系統性、獨立性、客觀性、操作性等相關原則用德爾菲法對熟知煤化工廠區儲運裝置安全管理的相關政府部門、央企機構、科研院所等領域的10位權威專家進行兩輪問卷訪談，分析整理出煤化工廠區儲運裝置安全風險評估因素的指標體系。并邀請專家問卷評分，得出不同層次指標的判斷矩陣。用和積法計算方案層和準則層的判斷矩陣同時展開一致性檢驗，從而得出安全風險評估指標權重的結果及排序情況如表4所示。

表4 安全風險評估指標歸一化權重值與排名情況

接著確定評價對象因素集，設定安全風險評估等級。

人員因素的評價矩陣：

設備因素的評價矩陣：

環境因素的評價矩陣：

管理因素的評價矩陣：

按照模糊綜合評價法模糊合成算子運算，求評價結果向量。

已知：人員因素的權重向量WC1=(0.468 0，0.302 4，0.063 6，0.166 1)；設備因素的權重向量WC2=(0.473 9， 0.288 2，0.178 0，0.060 0)；環境因素的權重向量WC3= (0.800 0，0.200 0)；管理因素的權重向量WC4=(0.4566，0.211 5，0.098 3，0.162 5，0.071 1)。

得出一級指標評價矩陣RB=WC*RC

RB1=WC1*RC1=(0.318 3，0.204 0，0.205 7，0.204 0，0.068 0)

RB2=WC2*RC2=(0.364 5，0.230 8，0.221 7，0.136 9，0.046 1)

RB3=WC3*RC3=(0.272 7，0.272 7，0.181 8，0.181 8，0.090 9)

RB4=WC4*RC4=(0.368 5，0.170 7，0.242 1，0.161 4，0.057 3)

則W市SH煤化工廠區儲運裝置安全風險的模糊綜合評價結果向量為：

求出總體風險評價值F=WA*(1，0.8，0.6，0.4，0.2)= 0.701 1。

因此W市SH煤化工廠區儲運裝置整體安全風險評分值為0.701 1，由于0.701 1∈(0.6，0.8)，依據劃分的評價等級與定級標準，風險介于一般風險與較高風險之間，總體風險中等偏高，需要適當強化安全風險管控。

5 煤化工廠區儲運裝置安全風險分析及管控建議

根據本文煤化工廠區儲運裝置安全風險的評估研究，層次分析法中準則層對決策目標的排序權重情況如表5所示。

表5 準則層對決策目標的排序權重情況

層次分析法中方案層對決策目標的排序權重情況如表6所示。

表6 方案層對決策目標的排序權重情況

方案層C要素對決策目標的排序權重占比前5項分別是：安全風險意識C11權重占比20.35%；壓力儲罐運行穩定性C21權重占比13.98%；專業技術水平C12權重占比13.15%；安全教育培訓C41權重占比10.17%；物料裝卸設施完好性C22權重占比8.5%，前5項總占比66.15%，近2/3的比重。針對上述評估結果，建議做好以下風險管控：

(1)重視培養從業人員風險意識，打造安全生產企業文化氛圍，并做好周期性的安全生產宣傳教育培訓，重點關注特殊崗位(危險物料裝卸、安全聯鎖等)人員日常心理。

(2)嚴格把控專業技術崗位聘用人員專業能力，關鍵崗位競聘上崗，對關鍵技術崗位實行定期績效考核，同時做好薪資待遇的傾向性規劃。

(3)加強壓力儲罐容器、物料裝卸設施的專業化維護，可定期聘請第三方有資質的特檢機構、安評機構，完善設備設施安全管控。

(4)強化工作崗位安全生產責任制，突出安全管理中人的重要性。同時加強人員的績效考核，將安全生產與獎懲掛鉤。

(5)合理利用商業保險措施，轉移可預知性風險，保險費用比例可與當年安全生產費計提同步規劃。

6 結語

煤化工廠區儲運裝置安全風險管控對煤化工行業整體安全管理意義重大。本文以定性及定量相結合的方法，評估出安全風險主要因素，進一步明確管控要點，為煤化工廠區儲運裝置安全風險管控提供一種評估研究的思路。