基于DEMATEL&CIM的化工企業特種設備雙重預防機制運行績效灰色評估

摘 要 針對化工企業特種設備雙重預防機制特點和績效評價影響因素的復雜性和指標的不確定性，提出基于DEMATELamp;Grey?CIM的方法，用于雙重預防機制運行績效評價。建立了特種設備雙重預防機制運行績效評價的結構模型，采用DEMATEL法確定指標權重，運用Grey?CIM方法進行評價。該方法既能給出運行績效等級分布概率，還可對雙重預防機制運行的配置和調整給予指導。

關鍵詞 特種設備 雙重預防 決策與試驗評價實驗室方法 灰色控制區間和記憶（CIM）模型

績效評估

中圖分類號 TQ051" "文獻標志碼 A" "文章編號 0254?6094（2024）05?0739?08

基金項目：江蘇省科技廳重大科技示范項目（批準號：BE2023809）資助的課題；江蘇省科技計劃項目（批準號：BM2021805）資助的課題。

作者簡介：華潔（1978-），高級實驗師，從事機械設計、實驗室管理相關工作，huajie@njfu.edu.cn。

引用本文：華潔，程凌，王子牛，等.基于DEMATELamp;CIM的化工企業特種設備雙重預防機制運行績效灰色評估［J］.化工機械，2024，51（5）：739-746.

近年來，我國安全生產管理中提出了雙重預防機制和雙重預防體系的概念，具體指安全生產風險分類管控體系和隱患排查治理體系。與傳統的以排查治理隱患為主，以封堵為輔，注重后期處理的安全生產監管模式相比，雙重預防體系更加注重事前預防、標本兼治。雙重預防體系能夠準確把握安全生產的特點和規律，以風險為核心，堅持事前預防，從風險識別入手，以風險控制為手段，把風險控制在隱患形成之前，通過隱患排查，及時發現風險控制過程中可能存在的缺陷和漏洞，在事故發生前消除隱患。與傳統的安全管理模式相比，雙重預防體系更能解決安全領域中“不明確、意想不到”的問題，實現“關口前移”。

在生產經營單位建立風險分級管控和隱患排查治理兩道安全屏障是雙重預防機制的本質。只有在這兩道安全管理屏障存在缺陷、缺失或失效時事故才會發生，這從本質上降低或消除了安全生產事故發生的概率。危險性高的行業開展雙重預防機制建設正在逐漸成為安全管理的重點發展方向，通過風險分級管控與隱患排查治理結合，對企業的危險進行管控，是目前安全管理發展方向的創新。

由于化工企業的生產工藝大多具有高溫、高壓的特點，涉及可燃、有毒介質較多，因此特種設備的使用量較大。而特種設備的使用環節又是發生事故的主要環節，在特種設備的使用過程中，由于設備缺陷、人為不安全因素及管理缺失等因素都有可能導致特種設備事故的發生。據國家市場監督管理總局官網統計，2020年發生特種設備事故和相關事故107起，其中使用環節91起，占比為85.05%［1］；2021年，我國發生了110起特種設備事故和相關事故，其中使用環節95起，占比為86.36%［2］；2022年，全國共發生108起特種設備事故和相關事故，發生在使用環節95起，占比為87.96%［3］。因此，化工企業建立特種設備雙重預防機制，開展風險分級管控和隱患排查治理，有利于遏制特種設備事故的發生，對保障人身財產安全，促進化工企業安全發展具有重要意義。

卞斌彬等為量化企業過程安全績效，結合雙重預防理論和企業安全管理現狀，通過風險與隱患數據之間的定量關系，構建了一套全流程的安全評價指標體系［4］；賈丙麗結合山東省涉氨制冷特種設備安全管理現狀，分析了涉氨制冷企業安全雙重預防體系建設的要點［5］；田海豐以電梯使用安全為例，探討了建立在PDCA風險管理模式下的雙重預防機制運行過程［6］；吳川等結合某公司特種設備安全管理現狀，開發了城市軌道交通特種設備雙重安全預防機制應用管理系統［7］；然而，值得注意的是，關于化工企業特種設備雙重安全預防機制的運行成效的研究較少，現有的研究側重于雙重安全預防機制中存在的問題分析，而對于化工企業中特種設備雙重安全預防體系內容包括什么，如何評定其運行績效等一系列基礎性問題仍有待解決。基于上述分析，筆者提出了基于DEMATELamp;CIM的灰色模型對化工企業特種設備雙重安全預防機制的運行績效進行評估。

1 特種設備雙重預防績效評價指標體系

近年來，上海、江蘇、遼寧等地分別制定了特種設備雙重預防體系相關標準規范，如《特種設備雙重預防體系要求》［8］（DB31/T 1185—2019）、《特種設備雙重預防機制建設規范》［9］（DB32/T 4088—2021）、《特種設備安全風險分級管控和隱患排查治理實施細則》［10］（DB21/T 3182—2019）等，這些標準的出臺為特種設備使用企業雙重預防體系提供了建設依據。

對化工企業特種設備雙重安全預防機制運行績效進行正確評價的前提和基礎是構建一套比較合理、完整、可行的評價指標體系。指標體系設置是否科學合理，直接關系到雙重安全預防機制運行績效評價的準確度和可信度。筆者基于PDCA管理模型，在查閱文獻的基礎上，借鑒部分省市的地方標準，結合化工企業特種設備雙重預防機制目前運行情況和專家們的意見，按照指標確定的科學性、可操作性、相對完備性、相對獨立性、針對性原則，從機構設置、制度建設、人員培訓、風險分級管控、隱患排查治理、溝通和記錄6個方面，建立了化工企業特種設備雙重預防機制運行績效評價指標體系，具體如圖1所示。

2 基于DEMATELamp;CIM的灰色模糊評估模型

20世紀70年代，日內瓦研究中心的兩位教授提出了決策和實驗評估實驗室方法（DEMATEL）。DEMATEL是一種基于圖論和矩陣操作原理的工具，用于分析復雜系統中各元素之間的因果關系和相互影響。

2.1 DEMATEL法計算指標權重

在多因素綜合評價中，不同評價指標的重要程度是不同的，指標的權重確定決定著評價結果的精確性和可靠性。為了避免主觀因素的影響和數據信息的丟失，采用灰色理論與DEMATEL相結合的方法對風險指標進行量化處理，通過利用DEMATEL方法計算各風險指標因素的中心度值，以中心度值為基礎數據進行規范化處理，即得到各指標因素權重。DEMATEL法計算指標權重的計算步驟如下文所列［11］。

2.1.1 構造直接影響矩陣

DEMATEL評價標度是專家用來進行因素間影響強度度量的標準，筆者將指標之間的關系按照0、1、2、3、4分為5個等級，分別表示“沒有影響關系”“影響關系較小”“有影響關系”“影響關系較大”和“影響關系很大”。

邀請專家調動其專業知識、前期經驗等判斷系統因素之間的直接影響關系，確定各要素間的直接影響度，得出直接影響矩陣A：

式中 a——元素i對元素j的影響程度。

2.1.2 規范化直接影響矩陣

對直接影響矩陣進行歸一化處理，即以直接影響矩陣A除以行和與列和中的最大值（maxa、maxa），得到規范化直接影響矩陣G：

G=" " "（2）

2.1.3 建立綜合影響矩陣

將規范化直接影響矩陣按下式處理，可得綜合影響矩陣T，表示各因素間直接影響和間接影響的綜合累加：

T=［t］=（G+G2+…+G∞）=G（I-G）-1" （3）

式中 I——單位矩陣；

" t——因素f對因素f的綜合影響程度。

2.1.4 確定系統因素中心度、原因度

記因素中心度為?，表示該要素在評價指標體系中的位置及其所起作用的大小，要素i的影響度和被影響度相加得到該要素的中心度；要素i的影響度和被影響度相減得到該要素的原因度，記為ψ，具體計算式如下：

?=t+t，i=1，2，…，n" " "（4）

ψ=t-t，i=1，2，…，n" " "（5）

若ψgt;0，則說明該要素對其他要素影響大，為原因要素；反之，則為結果要素。

2.1.5 權重計算

傳統DEMATEL方法僅用于分析因素集中各因素間的相互影響關系。然而，DEMATEL的初始直接影響矩陣與AHP、ANP等方法中的兩兩比較矩陣在本質上是一樣的，因此，DEMATEL得到的定量數據可以直接用于確定指標權重。

關于如何利用DEMATEL方法來確定指標的權重，不同的文獻給出了不同的計算方法。文獻［12］將中心度?進行歸一化處理后得到指標權重，文獻［13］則是利用綜合影響矩陣來計算指標權重，文獻［14，15］利用中心度?和原因度ψ計算指標的權重。為了充分利用專家給出的信息，筆者采用文獻［11，12］給出的方法計算出評價指標的中心度、原因度并對評價指標的權重進行分配，從而求得n個因素的權重向量w=（w，w，…，w）。計算公式如下：

w=" （6）

2.2 CIM灰色模糊模型

CIM（Controlled Interval and Memory Models）全稱為分布控制區間和記憶模型，是一種進行概率分布疊加的有效方法。1983年，CHAPMAN C和COOPER D F在研究概率分布有效疊加的基礎上提出了CIM模型［16］，該模型包括串聯響應、并聯響應（圖2）兩種模型。

目前，CIM模型已成功運用到一些研究領域中。龔穎超等以杭州某地鐵車站深基坑工程作為研究對象，構建了地鐵深基坑施工安全風險評價

體系，并結合控制區間與記憶模型（CIM）解決風險因素間的相關性問題，建立了地鐵深基坑施工安全風險評價模型［17］；武田艷等針對山區高速公路建設中事故高發的情況，引入CIM模型，結合風險分解結構（RBS）和層次分析法（AHP）進行了風險分析，克服、彌補了傳統風險分析方法的主觀性和局限性［18］；高祺勛等針對電力項目融資風險具有數量多、出現隨機性、結構層次多、評估模糊性、量化困難等特點以及傳統的CIM模型對風險因素難以直接量化，結合層次分析法提出了灰色模糊CIM模型，并應用于某電力項目融資風險的定量評估［19］。

筆者提出的基于CIM灰色模糊模型的計算步驟如下。

確定評價等級。在對化工企業特種設備雙重安全預防機制進行運行績效評價時，選擇專家打分法對雙控預防機制運行績效影響因素層進行打分。

根據評分等級標準，文中采用5級評分方法，即s=5，對5個評價等級分別賦值，得到h=1，3，5，7，9這5個評價灰類，指標介于兩個相鄰指標中間時，相應評分為2、4、6、8。將等級評語集作為目標評價等級高低的集合，即v={v，v，v，v，v}，取為{很差，較差，一般，良好，優秀}五級。

構造灰色模糊評價矩陣。設有m位專家對n個風險指標因素進行打分，把第i位專家對第j個風險指標的評價量樣本記為l，將m位專家的評價數據進行整理得到評價矩陣A：

由于各個專家水平與經驗的差異，只給出一個灰數的白化值。為了消除專家在打分環節中由專家主觀判斷造成的數據灰色性與模糊性，將專家打分的結果代入白化權函數f（·）～f（·），對專家的評價數據進行灰色處理，進而確定風險指標的風險等級。

相關函數如下：

構造二級指標模糊隸屬度矩陣。根據構造出的白化權函數，計算二級指標的風險等級屬于各灰類的統計數，其中n=f（l），n=n，綜合r位專家對第j個風險指標的評價，評價等級的灰色權值為r=，具體在計算測評矩陣時需要先確定各灰類的統計數，進而確定各灰類的評價數，最終得到灰色模糊測評矩陣R。

CIM模型確定風險等級。計算風險指標體系中最末層子風險因素的概率分布P=，其中，N為將風險因素i歸為同一風險等級j的專家人數，N為參與評價的專家總數：

P（X=x）=P（X=x，X=x）+P（X=x，X=x），" " " "a=1，2，…，m（7）

對于模糊綜合評價的結果有兩種方式，最大隸屬度原則與加權平均原則。為獲得更為完整的評分，筆者選用加權平均原則，對各個評語等級賦予對應的量化等級，加權求和后得到模糊評價的等級，從而對化工企業特種設備雙控預防機制運行績效進行風險評價。

3 算例

根據某化工企業特種設備雙重預防機制建設和運行情況，邀請15位專家對該企業雙重預防運行風險因素層的風險指標進行打分，將其建設與運行的情況好壞分為5級，分別賦值為1、3、5、7、9，指標等級介于兩等級之間時，相應評分分別為2、4、6、8。根據上述評價灰類等級劃分方式及相應的白化權函數，將15個專家的打分結果依次代入5個白化權函數中，計算各指標的灰色評價系數和灰類統計數，并將其歸一化，得到雙重預防機制建設和運行中因素層各個風險指標屬于各灰類的評價數，以此構造風險指標的灰色模糊測評矩陣R。

由DEMATEL法，根據式（4）～（6）計算出各指標的中心度?和原因度ψ，進而確定各指標的權重w，結果見表1。

根據控制區間和記憶模型，結合項目組和專家意見，采取調研問卷的方式確定該項目的風險發生概率。一級指標的風險發生概率列于表2。

根據表2的結果，將DEMATEL法求得的權重與其對應的概率分布乘積作和，得到該化工企業特種設備雙重預防機制運行績效對應的評價等級的概率分布P為：

上述計算結果顯示，該化工企業特種設備雙重預防機制運行績效處于等級為“一般”的可能性最大，概率為52.6%，而處于等級為“較差”的概率為38.72%。文中所提模型不僅能具體分析出每一個子問題，綜合給出化工企業特種設備雙重預防機制運行績效等級分布概率，而且還可對特種設備雙重預防機制運行的配置和調整給出指導。

4 結束語

針對化工企業特種設備雙重預防運行情況，筆者采用DEMATEL分析法確定指標評估權重，分析內部影響關系，得出關鍵影響因素和較關鍵影響因素和次要影響因素等，相比其他同類方法，更具客觀性。CIM模型的引入解決風險層次較多且復雜的概率疊加問題，由于風險等級的概率值一般是通過專家打分法的數據經過處理得到的，因此數據的準確性受主觀影響較大，CIM模型較好地解決了風險因素概率分布的疊加問題及相互影響的問題。

針對化工企業特種設備雙重預防機制運行績效問題進行了分析，建立了化工企業特種設備雙重預防機制運行績效評價指標體系，并以此展開雙重預防體系應用的定性和定量評價研究。

針對化工企業特種設備雙重預防機制運行績效問題，提出了基于DEMATEL和Grey?CIM模型相結合的評價方法。采用DEMATEL法確定指標的權重，將灰色模糊理論與CIM模型相結合，建立灰色模糊-CIM模型。利用灰色模糊理論的白化權函數減少專家打分的主觀性，運用CIM模型對經過灰色處理的數據進行準確的定量計算。二者相結合使得評價結果更加準確。

給出實例，使特種設備雙重預防體系的建設和績效評估有效應用于化工企業特種設備的安全管理中。

建立特種設備風險分級管控與隱患排查治理雙重預防機制是化工企業設備安全管理的重要基礎性工作，應貫穿于化工企業特種設備管理全過程。構建特種設備雙重預防機制，可有效提高企業風險自辨自控和隱患自查自改能力，達到預防和減少特種設備事故的發生，保障人們生命和財產安全的目的。同時，雙重預防機制的建設與有效運行也是實現特種設備隱患源頭治理的有效手段。而對化工企業特種設備雙重預防體系運行績效評估是化工企業特種設備雙重預防機制運行過程中必不可少的一部分，對于保障化工企業中特種設備的安全運行有著非常重要的意義。

參 考 文 獻

［1］ 國家市場監督管理局.市場監管總局關于2020年全國特種設備安全狀況的通告［EB/OL］.（2021-03-17）.https：//www.samr.gov.cn/tzsbj/qktb/tb/art/2021/art_7023 4709666e4b4783066e91ada5823d.html.

［2］ 國家市場監督管理局.市場監管總局關于2021年全國特種設備安全狀況的通告［EB/OL］.（2022-04-20）.https：//www.samr.gov.cn/tzsbj/qktb/tb/art/2022/

art_2004df6e933b4f0c9ed7126f8546e878.html.

［3］ 國家市場監督管理局.市場監管總局關于2022年全國特種設備安全狀況的通告［EB/OL］.（2023-03-21）.https：//www.samr.gov.cn/tzsbj/qktb/tb/art/2023/art_6785 7a52cc3b41bd9cff0560e6b9b503.html.

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［6］ 田海豐.安全雙重預防機制建立與運行實踐研究——以電梯使用安全為例［J］.工業安全與環保，2022，48（9）：65-68.

［7］ 吳川，滕東華，湯春燕.城市軌道交通特種設備雙重安全預防機制應用管理系統［J］.城市軌道交通研究，2021，24（S1）：188-190；196.

［8］ 上海市市場監督管理局.特種設備雙重預防體系要求：DB31/T 1185—2019［S］.北京：中國標準出版社，2019.

［9］ 江蘇省市場監督管理局.特種設備雙重預防機制建設規范：DB32/T 4088—2021［S］.北京：中國標準出版社，2021.

［10］ 遼寧省市場監督管理局.特種設備安全風險分級管控和隱患排查治理實施細則：DB21/T 3182—2019［S］.北京：中國標準出版社，2019.

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（收稿日期：2023-11-01，修回日期：2024-09-23）

Grey Evaluation of the Operational Effectiveness of the Dual Prevention Mechanism for Special Equipment in Chemical Enterprises Based on DEMATELamp;CIM Model

HUA Jie1，CHENG Ling2，WANG Zi?niu2，CHEN Zheng?nan2， SUN Jia?jia2

（1. College of Mechanical and Electronic Engineering， Nanjing Forestry University；

2. Jiangsu Academy of Safety Science amp; Technology）

Abstract" "Considering characteristics of the double prevention mechanism for special equipment in chemical enterprises and the complexity of the influencing factors of performance evaluation as well as the uncertainty of indicators， a method based on DEMATEL（decision?making and trial evaluation） amp; Grey?CIM（grey?controlled interval and memory） was proposed to evaluate performance of the double prevention mechanism. In which， having the DEMATEL adopted to determine index weight， and the Grey?CIM method used for performance evaluation. The results show that， this method can present distribution probability of the operation performance level and guide both configuration and adjustment of the double prevention mechanism.

Key words" " special equipment， double prevention， DEMATEL， Grey?CIM， performance evaluation