基于AHP模糊綜合評(píng)價(jià)法的曹妃甸港口設(shè)備安全管理評(píng)價(jià)

張子超，何新生

(1.華北理工大學(xué) 建筑工程學(xué)院，河北 唐山 063210; 2. 唐山曹妃甸實(shí)業(yè)港務(wù)有限公司，河北 唐山 063210；3. 華北理工大學(xué) 期刊社，河北 唐山 063210)

近些年，隨著中國經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步發(fā)展，中國港口物流運(yùn)輸也迎來了巨大的變化，對(duì)于曹妃甸港口的發(fā)展，特別是自2019年8月中國(河北)自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)曹妃甸片區(qū)成立以來，進(jìn)一步促進(jìn)了曹妃甸港礦石碼頭的迅速發(fā)展，為打造中國現(xiàn)代化國際大港邁出了一大步。對(duì)于礦石碼頭的運(yùn)輸，隨著近些年吞吐量的逐步增加，港口的大型機(jī)械設(shè)備也不斷增多，作業(yè)時(shí)間延長，對(duì)設(shè)備管理的人力物力也隨之增多。因此，港口設(shè)備安全管理工作顯得至關(guān)重要[1]。

港口企業(yè)對(duì)設(shè)備實(shí)施全面的安全管理工作，能有效地避免安全事故的發(fā)生[2]。然而，目前曹妃甸大部分的港口企業(yè)僅憑借著經(jīng)驗(yàn)及公司的制度對(duì)設(shè)備進(jìn)行基礎(chǔ)管理，缺乏系統(tǒng)性、針對(duì)性和全面性管理，尚未形成完善的設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系，因此不能對(duì)設(shè)備安全進(jìn)行有效的管理[3]。另外，曹妃甸港礦石碼頭的部分企業(yè)信息化技術(shù)應(yīng)用較少，沒有完善的隱患排查流程，對(duì)已發(fā)現(xiàn)的隱患沒有完整的危險(xiǎn)性分析體系以及全面的梳理分析，從隱患排查、處理到消除沒有形成系統(tǒng)性的閉環(huán)管理模式，導(dǎo)致港口設(shè)備存在的問題和隱患不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)的問題和隱患不能得到及時(shí)處理，處理的問題和隱患沒有系統(tǒng)性的記錄等諸多問題[4]?；诟劭谠O(shè)備安全管理評(píng)價(jià)體系，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中可能的風(fēng)險(xiǎn)因素, 從而采取必要的預(yù)防和整改措施,保證系統(tǒng)的穩(wěn)定可控[5]。

因此，以上述曹妃甸港口設(shè)備管理的現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，采用統(tǒng)計(jì)綜合評(píng)價(jià)的方式對(duì)曹妃甸港口設(shè)備進(jìn)行評(píng)價(jià)研究，建立港口綜合指標(biāo)體系。通過對(duì)曹妃甸港口設(shè)備管理的基本理論和影響因素進(jìn)行分析，并充分歸納借鑒以往的相關(guān)文獻(xiàn)，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)有曹妃甸港口設(shè)備的自身特點(diǎn)，遵循評(píng)價(jià)指標(biāo)的整體性、可比性、可操作性和相互獨(dú)立性原則構(gòu)建港口設(shè)備的評(píng)價(jià)指標(biāo)[5]，以期為港口企業(yè)的設(shè)備安全管理提供理論參照。

1模糊綜合評(píng)價(jià)模型的建立

1.1 研究方法的選取

港口設(shè)備安全管理研究是一項(xiàng)涉及多學(xué)科、多領(lǐng)域的研究課題，吸收并采納了安全管理論、安全工程、港口生產(chǎn)作業(yè)理論，并結(jié)合港口安全生產(chǎn)的實(shí)踐與經(jīng)驗(yàn)，探討一種完善的港口安全管理模式。采取研究方法如下：

(1)文獻(xiàn)研究法。論文通過查閱中外大量的安全管理、安全隱患辨識(shí)的相關(guān)文獻(xiàn)，從理論上深入分析港口設(shè)備安全管理等方面的知識(shí)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)法對(duì)各種文獻(xiàn)進(jìn)行整理。

(2)調(diào)查研究法。港口設(shè)備安全管理系統(tǒng)非常復(fù)雜，通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研的方法得出港口設(shè)備安全生產(chǎn)的數(shù)據(jù)更換具有真實(shí)性，其數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。

1.2 AHP模糊綜合評(píng)價(jià)法

模糊綜合評(píng)價(jià)法是將雜亂無序的問題分為多個(gè)因素或多個(gè)層次進(jìn)行分析的方法，其不僅可以將多因素問題綜合為一個(gè)或若干指標(biāo)進(jìn)行討論，還可以人工確定權(quán)重。多個(gè)層次主要包括目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層，根據(jù)各層之間的相互關(guān)系逐級(jí)分層，列出樹狀圖或表格，這樣便形成了上一層次主導(dǎo)下一層次各指標(biāo)，同一層次各指標(biāo)聯(lián)合反饋上一層次各因素的情況，使復(fù)雜問題分解出的各因素呈現(xiàn)出有序的結(jié)構(gòu)；然后按照所列分層結(jié)構(gòu)中各指標(biāo)的重要程度進(jìn)行排序，形成判斷矩陣；最后確定各指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重[6]。AHP模糊評(píng)價(jià)法將層次分析法和模糊綜合評(píng)價(jià)法有機(jī)結(jié)合，提高了研究對(duì)象評(píng)價(jià)的客觀性，更直觀地展示出復(fù)雜問題的多種表現(xiàn)，為港口設(shè)備管理過程提供便捷、有效的方法[7]。

該項(xiàng)目通過對(duì)企業(yè)設(shè)備安全管理相關(guān)專家、專業(yè)人員開展調(diào)查問卷的方式，建立港口設(shè)備安全管理的指標(biāo)體系，主要包括項(xiàng)目、一級(jí)指標(biāo)、二級(jí)指標(biāo)。一級(jí)指標(biāo)為人員影響的因素、設(shè)備影響的因素、環(huán)境影響的因素、管理影響的因素；二級(jí)指標(biāo)體系的建立是根據(jù)一級(jí)指標(biāo)體系的細(xì)化分析，找出相關(guān)聯(lián)的影響因素，從而建立的二級(jí)指標(biāo)。表1為建立的港口設(shè)備安全管理計(jì)算模型的指標(biāo)體系。

表1 港口設(shè)備安全管理計(jì)算模型中的指標(biāo)體系

2港口設(shè)備安全管理評(píng)價(jià)原理

在安全評(píng)價(jià)體系中，每個(gè)指標(biāo)體系的評(píng)價(jià)因素都有其重要的功能，對(duì)最終的結(jié)果都有一定的影響。由于不同指標(biāo)體系的評(píng)價(jià)因素影響不同，因此應(yīng)用權(quán)重標(biāo)度表來表示相對(duì)因素之間的重要性比較。

2.1 港口設(shè)備安全管理評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

對(duì)港口設(shè)備進(jìn)行分析以及向?qū)＜覍W(xué)者開展咨詢，是建立合理的港口設(shè)備管理指標(biāo)體系的重要環(huán)節(jié)。該研究根據(jù)港口設(shè)備安全管理的實(shí)際情況選取人的安全風(fēng)險(xiǎn)因素、設(shè)備的安全風(fēng)險(xiǎn)因素、環(huán)境的安全風(fēng)險(xiǎn)因素、管理的安全風(fēng)險(xiǎn)因素為一級(jí)指標(biāo)，并借鑒影響港口設(shè)備安全管理工作的影響因素，最后確定了港口設(shè)備安全管理的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[8]。

2.2 港口設(shè)備安全管理模糊綜合評(píng)價(jià)流程

指標(biāo)體系對(duì)港口設(shè)備安全管理工作的最終影響程度各不相同，因此邀請(qǐng)多位港口設(shè)備管理方面的專家學(xué)者，通過對(duì)各模糊因素兩兩比較構(gòu)造判斷矩陣，并通過計(jì)算權(quán)重[8,9]、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等，采用層次分析法從整體上建立了評(píng)價(jià)指標(biāo)，港口設(shè)備安全管理的評(píng)價(jià)因素具體就是構(gòu)建的16個(gè)二級(jí)指標(biāo)，即m=16。

(1)建立判斷矩陣

設(shè)備安全管理的狀況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，對(duì)選取的2個(gè)指標(biāo)體系因素進(jìn)行比較，已一個(gè)因素為基準(zhǔn)，對(duì)另一個(gè)因素進(jìn)行評(píng)估，判斷其重要性從而完成判斷矩陣的建立。對(duì)于選中的2個(gè)指標(biāo)體系中的因素，2個(gè)因素分別為wi和wj，aij可以表示為wi和wj對(duì)Z重要性的影響程度，其結(jié)果用矩陣A=(aij)m×n表示。表2所示為1～9標(biāo)度的含義表。

表2 標(biāo)度表

(2)確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。

a.將判斷矩陣A按列歸一化：

(1)

b.將每一列經(jīng)正規(guī)化后的判斷矩陣按行相加：

(2)

c.將得到的和向量歸一化，得到權(quán)重向量：

(3)

d.計(jì)算矩陣的最大特征值：

(4)

e.一致性檢驗(yàn)：

(5)

(6)

隨機(jī)一致性指標(biāo)Ri的驗(yàn)證方法

通過上述公式的計(jì)算，當(dāng)CR小于0.1時(shí)，表示通過一次性隨機(jī)指標(biāo)驗(yàn)證。如果CR大于0.1，則需要對(duì)判斷的矩陣進(jìn)行調(diào)整并重新驗(yàn)證，確保CR值小于0.1為止，否則矩陣需要重新進(jìn)行調(diào)整并檢驗(yàn)，直到通過檢驗(yàn)，指標(biāo)值如表3所示。

表3 隨機(jī)一致性指標(biāo)值

(3)指標(biāo)體系中評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度[10]

確認(rèn)隸屬度時(shí)，由于二級(jí)指標(biāo)體系中的指標(biāo)都具有模糊性，因此通過各等級(jí)的隸屬度來削弱每一個(gè)指標(biāo)隸屬的模糊性，確保結(jié)果的準(zhǔn)確性。根據(jù)對(duì)港口設(shè)備安全管理的研究，選取16個(gè)二級(jí)指標(biāo)進(jìn)行分析，指標(biāo)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分為5個(gè)等級(jí)，分別為“非常好”、“好”、“可以”、“差”和“非常差”。通過對(duì)港口設(shè)備管理的專家和專業(yè)人員依據(jù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行投票，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，即專家和專業(yè)人員的總?cè)藬?shù)為N，對(duì)第i指標(biāo)投j級(jí)別的人數(shù)為nij，其隸屬度為rij=nij/N,分別求出每個(gè)指標(biāo)的隸屬度，并對(duì)所有指標(biāo)的隸屬度進(jìn)行處理，得到公式(7)，由于評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中各指標(biāo)都具有一定的模糊性，通過指標(biāo)隸屬于各等級(jí)評(píng)語的隸屬度來減弱這種模糊性。港口的指標(biāo)體系分析選取的16個(gè)指標(biāo)，通過分級(jí)分為“好”、“較好”、“一般”、“較差”、“差”5個(gè)等級(jí)，港口企業(yè)的專家和專業(yè)人員分別對(duì)16個(gè)指標(biāo)進(jìn)行投票、匯總統(tǒng)計(jì)，即設(shè)專家組總?cè)藬?shù)為N，第i指標(biāo)投j級(jí)別的人數(shù)為nij，其隸屬度為rij=nij/N，得到指標(biāo)模糊評(píng)價(jià)結(jié)果。求出上述16個(gè)指標(biāo)的隸屬度，并對(duì)其進(jìn)行歸一化處理后，得到模糊矩陣R：

(7)

(8)

3實(shí)例研究分析

3.1 曹妃甸港口設(shè)備指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算

以曹妃甸港口的礦石碼頭為例，對(duì)于該評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中涉及到的指標(biāo)進(jìn)行實(shí)地調(diào)查。對(duì)曹妃甸港口設(shè)備安全管理的狀況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，人-機(jī)-環(huán)-管的指標(biāo)體系進(jìn)行兩兩對(duì)比，從而實(shí)現(xiàn)判斷矩陣的建立，按照一級(jí)指標(biāo)體系中的因素判斷矩陣，如表4所示。

表4 一級(jí)指標(biāo)體系的判斷矩陣

按表4的準(zhǔn)則層判斷矩陣進(jìn)行計(jì)算，對(duì)表4的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，得出如下的判斷矩陣：

將上述結(jié)果代入公式(2)和公式(3)，通過公式(1)將矩陣A按列歸一化，再按行求和處理，得出標(biāo)準(zhǔn)化的特征向量：

W=(WC1,WC2,WC3,WC4)T=(0.233 4，0.547 7，0.074 9，0.144 0)T

1.2.4 生理生化指標(biāo)測(cè)定 于2016年11月15日，每個(gè)處理選取6株美麗兜蘭進(jìn)行葉片生理生化指標(biāo)測(cè)定，每株美麗兜蘭由上到下選取3片長勢(shì)良好、健康的葉片帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行葉綠素含量、丙二醛含量(MDA)、超氧化物歧化酶活性(SOD)、過氧化氫酶活性(CAT)等測(cè)定。采用丙酮提取法測(cè)定葉綠素含量[8]，采用硫代巴比妥酸(TBA)顯色法測(cè)定MDA[9]，采用活性氮藍(lán)四唑(NBT)光化還原法測(cè)定SOD[10]，采用紫外吸收法測(cè)定CAT[11]。

由公式(4)和公式(5)得出，CR=0.068 7<0.1，通過一致性檢驗(yàn)，表示結(jié)果是可以認(rèn)可的。

通過以上的計(jì)算方法，分別對(duì)16個(gè)二級(jí)指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重計(jì)算，得出二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值：

W1=(WC11,WC12,WC13,WC14)=(0.272 1，0.608 0，0.119 9，0.532 1)T

W2=(WC21,WC22,WC23,WC24)=(0.101 8，0.266 1，0.233 4，0.074 9)T

W3=(WC31,WC32,WC33,WC34)=(0.347 7，0.144 0，0.106 1，0.260 5)T

W4=(WC41,WC42,WC43,WC44)=(0.273 7，0.639 4，0.086 9，0.047 1)T

對(duì)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)Ri進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果均通過了一致性檢驗(yàn)(操作方法與表4相同)，最后，匯總評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重，如表5所示。

表5 指標(biāo)體系權(quán)重值

3.2 模糊綜合評(píng)價(jià)

曹妃甸港口設(shè)備安全管理評(píng)價(jià)指標(biāo)的因素集由(準(zhǔn)則層)一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)和(指標(biāo)層)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)組成，一級(jí)指標(biāo)：1、2、3、4。二級(jí)指標(biāo)1～16。

(2)確定評(píng)價(jià)集

向曹妃甸港口設(shè)備管理方面的7名專家、專業(yè)人員發(fā)放調(diào)查問卷的方法獲取指標(biāo)相關(guān)數(shù)據(jù)，安全生產(chǎn)事故發(fā)生的原因往往由人-機(jī)-環(huán)-管四方面的危險(xiǎn)因素所致。因此，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)分析和調(diào)查結(jié)果，并結(jié)合相關(guān)專家的建議，將曹妃甸港口設(shè)備的安全管理評(píng)價(jià)集分為5個(gè)等級(jí)，定義為：

V={V1V2V3V4V5}={非常好，好，可以，差，非常差}

根據(jù)指標(biāo)模糊評(píng)價(jià)，最終的得分結(jié)果通過模糊綜合評(píng)級(jí)法轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的隸屬度值，通過進(jìn)一步計(jì)算調(diào)查問卷，得出最終的模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，并對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行分析，如表6所示。

表6 評(píng)價(jià)結(jié)果分析

例如，對(duì)于評(píng)價(jià)因素C11，有2人認(rèn)為好，除以總?cè)藬?shù)為7人，得出“好”的隸屬度為0.286；0人認(rèn)為較好，3人認(rèn)為可以，2人認(rèn)為差，0人認(rèn)為非常差。因此，C11的模糊評(píng)價(jià)集合，即(0，0.286，0.429，0.286，0)。以此類推，構(gòu)建完整的模糊矩陣隸屬度，如表7所示。

表7 曹妃甸港安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估重權(quán)重

根據(jù)權(quán)重值W，通過公式和運(yùn)算，那么模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為：

S=W×R=(0，0.238，0.486，0.257，0.010)

(3)模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果表明，曹妃甸港口設(shè)備安全管理狀態(tài)“非常好”的概率為0，“好、可以、差和非常差”的概率分別為0，0.238，0.486，0.257，0.010，根據(jù)最大隸屬度原則，取最大數(shù)值為結(jié)果，曹妃甸港口設(shè)備的安全管理狀況一般[11]。

3.3 結(jié)果分析

C22權(quán)重值為0.145 7，其數(shù)值最大，說明當(dāng)前認(rèn)知程度的重要性最大，因此應(yīng)該加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備安全防護(hù)措施。C12、C14、C23的權(quán)重值為均大于0.1，說明應(yīng)該重視這2個(gè)因素的重要性。根據(jù)C11、C21的權(quán)重值，說明這兩個(gè)因素的重要性一般。根據(jù)C11、C13、C22、C24、C31、C32、C34、C41、C42、C43的權(quán)重值大小，說明其相對(duì)重要性較小。根據(jù)C33和C44的權(quán)重值大小，說明它們的重要性最小。

4結(jié)論

(1)應(yīng)用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)曹妃甸港口設(shè)備的分析結(jié)果及各指標(biāo)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，確定了各指標(biāo)體系因素的權(quán)重值，根據(jù)隸屬函數(shù)確定隸屬度，提高了評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性，使評(píng)價(jià)結(jié)果更加真實(shí)、可信。

(2)通過層次分析法、模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)曹妃甸港口的安全管理模式進(jìn)行分析，并建立港口設(shè)備完善的指標(biāo)體系，實(shí)現(xiàn)港口設(shè)備安全生產(chǎn)管理的全面性。

(3)通過對(duì)港口設(shè)備的指標(biāo)體系進(jìn)行分析，將港口設(shè)備的安全管理指標(biāo)體系分為人-機(jī)-環(huán)-管4個(gè)方面，相互融合聯(lián)系，為實(shí)現(xiàn)港口設(shè)備安全生產(chǎn)事故發(fā)生概率大幅降低提供依據(jù)。