从层次灰色理论视角探讨化工企业生产安全评价

韩嘉炜 陈海群

(常州大学环境与安全工程学院 江苏常州 213000)

0 引言

当前，化工企业生产危险性是化工领域及广大安全评价人员共同关注与研究的重要内容之一，对化工企业生产安全的评价方法较多，有一部分评价方法已经在化工企业实际生产中发挥了较好的作用，但还有相当部分化工企业生产安全评价仍是运用比较单一的评价形式。从本质上而言，化工企业是一个比较复杂的系统，它的安全问题属于多方面问题，通常还要考虑很多实际指标的重要性，若采取单一的评价措施，可能会出现顾此失彼的状况，很难满足当下化工企业生产安全评价的要求，容易导致评价存在较大的误差。

本文对化工企业生产安全评价采用层次分析法与灰色理论相结合，再通过构建数学模型，确定指标权重，对数学模型进行分析与计算，最后得出评价的结论，对于减少化工企业生产安全事故发生具有重要的现实与指导意义。

1 层次分析法与灰色理论概述

1.1 层次分析法

层次分析法简称AHP(Analytic Hierarchy Process),由美国SAATY T L于上世纪70年代开创，是在定性与定量相结合的基础上，运用层次分析和系统分析研究问题的方法。此方法由于具有其他分析法没有的一些优势，如对一些复杂度高、难度大的问题能够很快地进行解决等，很快在全球范围内得到重视，并广泛应用于经济、军事、工业、政治、能源等领域。层次分析法最重要的一个特点就是在对多方面进行深入探讨的基础上，使决策思维转变为数字化，从而为一些比较复杂的决策问题提供最为简便的决策方法[1]。

1.2 灰色理论

该理论在上世纪80年代由我国邓聚龙教授首次提出，其核心内容是指研究一部分已经知道的信息，还有一部分不知道的信息，即不确定性，也称作信息不完全系统。在该理论诞生之前，对于一部分信息比较缺乏的系统，采用黑箱方法对其研究，取得了不错的效果，但是对有的信息已知、有的信息未知的系统，研究并不深入，于是便产生了灰色理论[2]。所以灰色理论主要研究的是内涵并非很明确而外延较明确的事物。而现实中又确实存不是全知的白色系统，也不是全部未知的黑色系统，此情况就是灰色系统。本文研究的化工生产安全评价体系，有些影响因素是明确的，有些影响因素是完全不明确的，因此就属于灰色理论研究范围。

1.3 构建评价指标体系

基于化工企业的生产流程，要对其生产安全进行合理评价，先要对化工企业生产的各个薄弱环节了解清楚，同时还要对所存在的安全隐患进行深入研究，并制订有效的预防策略。因此，构建科学的评价指标体系，是保障化工企业生产安全、企业员工乃至社会民众生命与财产安全的需要。化工企业生产的危险性主要表现在两个方面，一是固定的危险，二是现实的危险。本文主要通过从人、机、物与环境等方面进行分析，再结合化工企业生产安全5个基本要素选择各级指标，从而建立化工企业生产安全评价指标体系[3]。

2 构建层次灰色评价模型

鉴于化工企业生产安全有较多不明确的影响因素，立足于灰色系统理论中的灰色聚类分析，能够在一些条件非常不佳的状况下，经过建立模型来进行相关预测与决策，这些条件不佳的状况主要指资料不全面、相关信息资源不丰富等。为了能较好地发挥灰类程度评价信息功能作用，可以通过灰色聚类措施对信息系统进行处理。此外，专家评价法主要是由相关专家、学者凭借多年经验与学识等进行主观判断，然后对其权重进行确立。专家评价法由于带有很强的主观性，因此很难排除人为因素而产生的误差。然而权重系数的选取是否科学，对评价结果将产生最直接的影响[4]。而层次分析法将决策者对比较复杂的化工生产系统的评价决策过程，进行了数字化与系统化的转化，特别适合多因素评价决策[5]，因此本文在灰色理论和层次分析相结合的基础上对化工企业进行生产安全评价。

2.1 评价标准的设定

依照好、较好、一般、差等4个等级设定评价指标，同时分别设定分值为4、3、2、1。评价指标分值越高，说明化工企业生产安全程度越高，反之越低。

2.2 样本矩阵的确立

在专家评分方法下，由专家对化工企业生产安全状况进行评分。将化工企业生产安全分成几个大类指标，也称作一级指标，在每个一级指标下再分成多个不同的二级指标，专家就按照这些不同的指标来评分。比如，第K个评价者依照评价指标Vij给出评分dijn，对于那些打分不合理的数据进行清除，保留合理打分数据。

2.3 评价灰类的确定与计算

首先把灰类分成好、较好、一般与差等4个等级，其相应的灰数与白化权函数如下：

(1)第一种灰类是“好”，即e=1,设定灰数θ1∈[4,)，白化权函数f1的表达式如下：

(1)

(2)第二种当“e=2”时为“较好”，灰数θ2∈[0,3,6]，f2的表达式如下：

(2)

(3)第三种当“e=3”时为“一般”,灰数θ3∈[0,2,4]，f3的表达式如下：

(3)

(4)第四种当“e=4”时为“差”,灰数θ4∈[0,1,2]，f4表达式如下：

(4)

之后，对灰色评价系数Xije,有Xije=∑fe(dijn)，n∈[1,p]；对于Vij属于各个评价灰类的总灰色评价数Xij,就有Xij=∑Xije,e∈[1,4]。最后得到全部专家就评价指标Vij得出的第e个灰类的灰色评价权重为rij=(rij1,rij2,rij3,rij4)。从而得到受评对象Vi的所属指标Vij对于各评价灰类的灰色评价权矩阵为Ri=(ri1,ri2,ri3…,rin)T。

2.4 Ui与U的综合评价

Ui代表各一级指标，其综合评价结果Bi=MiRi=(bij1,bij2,bij3,bij4)。由Ui评价结果Ri得U所属指标Ui对于各种评价灰色评价权矩阵R=(B1,B2,B3,B4)T。由上述结果与权重M对U所做的综合评价，其综合评价结果B=MR=(b1,b2,b3,b4)，之后再依据综合评价表达式S=BCT,其中CT=(4,3,2,1),可以得出综合评价值[6-8]。

2.5 化工企业生产安全等级划分

假如所有专家为每个评价指标Vij打2分，按照本文所描述的程序，再经过相关计算，可以得到S=2.823；同理，假如所有专家为每个评价标Vij打分均为2.5、3、3.5、4，则分别得到S=2.943、3.111、3.319、3.600。依据综合评价值对化工企业生产安全等级划分[9-11]，如表1所示。

表1 化工企业生产安全等级标准

3 层次灰色理论分析应用

常州S化工股份有限公司位于常州市天宁区，是以生产涂料为主的化工企业，主要产品包括硝基漆、PE漆、乳胶漆、万能胶以及其他化工原料等。长期以来，该企业生产安全始终为公司领导和相关部门所高度重视。

3.1 权重的确立

依据谢仁山等[12]的研究成果，可以计算得到Ui的权重M=(M1,M2,M3,M4,M5)=(0.078,0.182,0.223,0.336,0.181)，如表2所示。

表2 S化工企业生产安全评价指标与权重

3.2 指标评分与灰色评价权向量

依据等级评分标准，选择了6位专家对各二级指标进行打分，其打分结果如表3所示。

对评价指标V11,通过白化权函数得到属于第e个评价灰类的灰色评价系数X11e，e=1时,X111=f(3)+f(3)+f(3.5)+f(3.5)+f(3.5)+f(3)=0.75+0.75+0.875+0.875+0.875+0.75=4.875。同理，e=2、3、4时，分别有X112=5.5、X113=2.12、X114=0。

受评因子V11属于各个评价灰类的总灰色评价数X11=4.875+5.5+2.12+0=12.625。

对于评价指标V11属于第e个评价灰类的灰色评价权r11e，e=1,r111=0.386；e=2,r112=0.436；e=3,r113=0.178；e=4,r114=0。受评价指标V11对于各灰类的灰色评价权向量r11=(0.386,0.436,0.178,0)。同理可以求出其他评价指标的灰色权重如表3所示。

表3 专家指标评分与灰色评价权重

3.3 指标综合评价

对Ui作出综合评价得：

对U作出综合评价得：B=MR=(0.399,0.411,0.185,0.005),综合评价值为

3.4 结果分析

对常州S化工有限公司化工生产安全评价可知，该公司总体安全现状属于较好，在整个化工行业中的整体安全水平属于中偏上。从表2可知，该企业生产安全水平不但与化工生产工艺及相关机械设备较先进有关，而且还与企业领导与管理者的生产安全事故意识以及对安全事故分析与采取相应预防措施有关，可见该公司领导非常重视化工生产安全问题。但通过对生产环境、材料管理、领导与管理意识、工艺与设备、作业人员素质等5个一级指标评分情况可知，作业人员素质指标得分较低，表明化工企业生产安全方面存在的主要问题是基层作业人员的安全意识缺乏以及安全技术尚未普及，所以化工企业需要加强对基层员工安全知识与技术培训力度，并做好安全预防。

4 结语

(1)从多个不同角度构建安全评价指标并分类，在一级指标下建立二级指标，有利于对现场安全隐患进行分类评估。

(2)结合层次分析法和灰色理论构建分析模型，通过公式化的计算将安全评价数值化、具体化、参数化，从数据方面进行分析，与标准比较从而得出结论，直观化的数据结论便于进行评估。

(3)评估方法具有一定的局限性，只是初步得到的结论，在未来需要与多种其他分析方法相结合进行深入准确的评估研究。