基于可拓學的工貿企業雙重預防體系建設質量評價

楊海明,白 元,阿米熱·夏布哈提

(新疆維吾爾自治區安全科學技術研究院,新疆 烏魯木齊 830002)

0 引言

工貿企業安全生產基礎相對薄弱,開展雙重預防體系建設可有效防范化解生產安全事故的發生,其建設質量的評估工作不容忽視[1-2]。當前工貿企業雙重預防體系建設效果評估工作大多是采用查看建設資料檔案、詢問活動作業現場人員、企業負責人匯報相結合的方式,最后由專家組對企業雙重預防體系建設工作進行現場評估。具體評估方法是專家組對照地方建設標準,按照標準所賦分值,進行打分量化評估。以本文研究的企業對象為例,該工貿企業作為雙重預防體系建設試點單位,建設成果通過專家組評審后綜合評價得分為92.5分,評估建設等級為“優秀”。由于評估方法缺乏深層次的理論支撐依據,企業的安全管理還只是局限在標準制定與執行層面[3],導致評估結果可能有一定的主觀性,不足以準確反映企業雙重預防體系實際建設情況。

本文基于層次分析法(AHP)和可拓學理論,將可拓數學與關聯函數的綜合評價方法應用于安全風險評估領域。選取該工貿行業試點單位,由專家組對照評估標準對各個階段的二級指標分別進行打分,通過建立物元模型、AHP指標權重計算、綜合關聯度定量研究,對該企業雙重預防體系建設效果開展定量評估,如圖1所示。研究結果將各指標與其建設質量等級相聯系,用數字化形式體現出指標建設等級的分布規律,量化出企業安全風險管理存在的不足,同時該方法評估結果與專家組評審的結果具有一致性,表明該評價方法科學合理、客觀實用,更精準地反映了企業雙重預防體系建設狀況,實現了對企業風險點的定量管控,達到了關口前移、預防為主的目的。

圖1 物元可拓模型評價示意圖

1 可拓學理論背景

可拓學是數學、哲學與工程學交叉的一門新興的橫斷學科,它用形式化模型研究事物拓展的可能性和開拓創新的規律與方法,并用于處理矛盾問題[4]。通過可拓轉換使看似矛盾雙方轉化為相互統一的一面,化不相容為相容[5],可拓學以物元為基礎建立物元模型來描述矛盾問題,以物元可拓性為依據,以物元變換作為解決矛盾問題的手段,在可拓集合中,通過建立關聯函數對事物的量變和質變過程進行定量描述[6]。

確定待評價物元。本文依據雙重預防體系建設評估標準開展現場調研評估,得到各指標的數據,用物元R表示:

(1)

式中,N為事物研究對象(工貿企業雙重預防體系建設效果),CK為特征(雙重預防體系建設效果具體指標),VK為量值(雙重預防體系建設指標數值),其中k=1,2,3…,p,而p為指標數目。

確定經典域。雙重預防體系建設的經典域即:

(2)

式中,Rj為特征Ci的第j個等級,(aji,bji)是Nj關于特征Ci的取值范圍,其中i=1,2,3…,n.

確定節域。其中P為雙重預防體系評價等級的全體,用矩陣可表示為:

(3)

式中,(aip,bip)為評價指標C1在P條件下的取值范圍,即節域,其中i=1,2,3…,n.

計算關聯度函數。在可拓數學中,用關聯函數來描述論域中的元素具有某種性質的程度,能真實定量地描述元素具有某種性質的程度及其量變和質變的過程[7]。將關聯函數可表示為:

(4)

式中,|Xij|=|aij-bij|;

(5)

(I=1,2,3,…,n;j=1,2,3,…,m)

計算綜合關聯度。綜合關聯度反映的是待評價對象對于不同等級的接近程度。待評價對象對于Nj屬于j類等級的關聯度K(Nj)為:

(6)

式中,ai為評價指標的權重系數,K(Nj)為待評價對象各指標關于各等級的關聯度在考慮指標重要程度情況下的組合值,表示待評價對象在評價等級的程度值。若K(Nm)=max[K(Nj)]. ( j=1,2,3…,m),則對象Nm較優,即待評對象屬于等級Nm。

2 可拓學在雙重預防體系建設效果評估

2.1 確定指標權重

依據國務院安委會辦公室關于實施遏制重特大事故工作指南構建雙重預防機制的意見、關于印發《自治區標本兼治遏制重特大事故工作實施方案》的通知等文件的具體要求,參照雙重預防體系建設評估工作內容,制定出新疆自治區工貿行業雙重預防控制評估標準。評估要點包括:基本要求、風險分級管控體系、隱患排查治理體系等5個一級指標;組織機構、全員培訓、體系文件、責任考核等21個二級指標,見表1。

表1 雙重預防體系建設指標權重及評分

采用層次分析法確定出各指標的權重[8-9],通過構造兩兩判斷矩陣,求出判斷矩陣最大特征值,將其對應特征向量歸一化之后計算出一級指標權重(見表1)。同理,可計算出各一級指標(b1、b2、b3、b4、b5)下包含的各二級指標(c1～c21)權重(見表1),經檢驗,計算出檢驗系數CR值均小于0.1,符合一致性檢驗要求。

2.2 確定評價物元

根據雙重預防控制評估標準,以專家組評估打分形式,得到該企業各指標的實際分數(見表1),確定雙重預防體系建設效果待評價物元為:

(7)

通過對企業不同評估因子的分析,結合實際建設的可操作性,將每個指標評估劃分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級,分別代表“優秀”、“良好”、“合格”、“不合格”四個相應的等級評定標準。其中Ⅰ等級:得分區間在85-100分;Ⅱ等級:得分區間在75-85分;Ⅲ等級:得分區間在60-75分;Ⅳ等級:得分區間在0-60分(見表2)。

表2 雙重預防體系建設效果等級劃分

2.3 確定經典域和節域

根據公式(2)和(3),得到雙重預防體系不同評價等級的經典域和節域。

(8)

(9)

(10)

(11)

(12)

2.4 計算關聯度,可拓性評價

結合矩陣運算方法,運用Matlab軟件編程,針對關聯度函數進行計算,實現各指標與不同評價等級的關聯度,編程處理過程具體如下:

(1) 構造21×4矩陣。

A=[85,75,60,0;85,75,60,0;85,75,60,0;85,75,60,0;85,75,60,0;85,75,60,0;

85,75,60,0;85,75,60,0;85,75,60,0;85,75,60,0;85,75,60,0;85,75,60,0;

85,75,60,0;85,75,60,0;85,75,60,0;85,75,60,0;85,75,60,0;85,75,60,0;

85,75,60,0;85,75,60,0;85,75,60,0;]

(13)

B=[100,85,75,60;100,85,75,60;100,85,75,60;100,85,75,60;100,85,75,60;

100,85,75,60;100,85,75,60;100,85,75,60;100,85,75,60;100,85,75,60;

100,85,75,60;100,85,75,60;100,85,75,60;100,85,75,60;100,85,75,60;

100,85,75,60;100,85,75,60;100,85,75,60;100,85,75,60;100,85,75,60;

100,85,75,60;]

(14)

(2) 構造不同等級區間上下限的21×4求和矩陣C、求差矩陣D。

C=A+B

(15)

D=B-A

(16)

(3) 分別構造待評價物元值、權重值的1×21矩陣

R=[86,90,88,91,92,87,93,90,86,89,95,91,96,95,94,86,80,81,79,83,74]

(17)

W=[0.0200,0.0400,0.0100,0.0100,0.0308,0.1440,0.0786,0.1453,0.0853,0.0288,0.0186,0.0186,0.0500,0.0200,0.1000,0.0500,0.0500,0.0029,0.0200,0.0300,0.0100 ]

(18)

(4) 定義兩個21×4空矩陣P和Q

K=zeros(21,4)

(19)

P=K

(20)

Q=K

(21)

(5) 構造節域上下限的和與差的1×21矩陣(此處節域的和與差值大小相等)。

E=[100,100,100,100,100,100,100,100,100,100,100,100,100,100,100,100,100,100,100,100,100]

(22)

(6) 計算所有K值和綜合關聯度T

Matlab程序如下:

for j=1:4;

for i=1:21

P(i,j)=abs(R(1,i)-C(i,j)/2)-D(i,j)/2;

if R(1,i)>=A(i,j)&R(1,i)<=B(i,j)

K(i,j)=-P(i,j)/D(i,j);

else

Q(i,j)=abs(R(1,i)-E(1,i)/2)-E(1,i)/2;

K(i,j)=P(i,j)/(Q(i,j)-P(i,j));

end

end

T=W*K;

數據處理結果見表3。

表3 雙重預防體系建設指標與各評價等級關聯度結果

由可拓學關聯度準則分析可知,關聯函數中正值代表集合內的元素與該集合的關系,數值越大表示具有某種性質的程度越大,數值越小表示具有某種性質的程度越小;負值則代表集合外的元素與該集合的關系,數值越大表示越容易轉變為該性質,數值越小表示越不容易轉變為該性質[10]。據此可知,表3中各二級指標(c1～c21)建設情況評估如下:c1～c16指標關聯度對應建設等級為Ⅰ級(優秀),c17～c20指標關聯度對應建設等級為Ⅱ級(良好),c21指標關聯度對應建設等級為Ⅲ級(合格)。該研究結果刻畫出各個指標的建設質量,指出了企業雙重預防體系建設的當前存在的薄弱環節。

鑒于該企業實際研究情況,結合新疆工貿企業雙重預防體系建設現狀,進一步分析原因如下:c17指標建設薄弱是由于工貿企業規模小,涉及重大危險源數量少,發生重特大事故相對少,事故頻率低,關注程度比高危行業低,企業思想認識不到位,導致隱患排查比較粗放,工作不深入,安全監管力量投入少,對行業重點工藝環節、重大危險源的監管要求不高。c18指標是由于中小型工貿企業受經濟效益、廠區規模、生產工藝等因素影響,不愿意投入較多資金自建雙重預防體系信息管理平臺,大部分企業依托當地應急管理部門創建的隱患排查治理上報系統進行信息化管理。c19～c21指標屬于持續改進指標包括的評審、更新以及溝通機制,因為新疆大部分工貿企業是首次開展雙重預防體系建設質量評估工作,沒有形成統一的評估標準,缺乏相應的經驗,企業之間對建設質量溝通交流較少,大多數工貿企業忙于追求經濟效益,參加評估后的更新建設工作也難以持續進行。

最后,將二級指標權重向量與對應的不同等級關聯度矩陣相乘,即可得到該試點企業雙重預防體系建設質量關于各評價等級的綜合關聯度矩陣T,結果如下:

Tj=[0.2086,-0.2513,-0.5375,-0.6972] (j=1,2,3,4)

(23)

綜合關聯度矩陣Tj(N)的數值大小可定量的反映企業雙重預防體系建設質量在不同評價等級的程度,其中0≤Tj(N)≤1表示被評價對象符合該評價等級的要求,并且其值越大,符合程度越高,-1≤Tj(N)<0表示被評價對象不符合該評價等級的要求,但具備轉化為該級標準的條件,并且其值越大,越容易轉化。綜上可知綜合關聯度最大值為:

max{Tj(N)}=0.2086

(24)

即表示該工貿企業雙重預防體系建設質量總體評價等級j=1,相對應的建設質量為Ⅰ級(優秀),該結果從可拓學理論角度出發,運用數學模型,定量研究出的結果與評審專家組的評定結果相一致,是一次有益的探索研究。

3 結論

(1) 運用可拓學原理對工貿企業雙重預防體系建設質量進行評價,通過評估各個建設指標,結果反映出該企業在信息化管理、持續改進等指標建設上還需要進一步加強建設,同時也暴露出對重大事故隱患治理建設方面還存在薄弱環節,需引起重視,做到防患于未然。

(2) 通過構造物元模型、指標權重定量化、計算綜合關聯度,將可拓數學原理及方法應用在企業安全風險評估領域,并開展了定量研究,準確地反映了企業雙重預防體系的各指標建設質量情況,最終評估結果與以往專家組評審結論保持一致,使其評估結果更具有信服力,有一定的科學應用價值,為各類企業安全風險評估提供了新的思路與方法。