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油库作业预警等级确定的指标体系分析和模糊评价研究

刘奇韬 李 强 穆 鑫  2013年第05期 第116页  2013-04-16     【字号 打印 关闭

1.前言

       油库作业预警等级确定是油库安全工作的重要内容,是立足于应对可能出现的危险性最高、情况最复杂、处置难度最大突发事件条件下的安全管理活动,是油库安全管理工作的最高层次。预警等级确定包括了安全分析、隐患排查、情况处置等安全管理工作的方方面面,具有很强的技术性、规范性、科学性。建立一套科学、有效、合理的油库作业预警等级评价体系,对及时发现、控制和处置油库作业过程中出现的各类突发情况,最大限度减少损失有重要意义。

       当前,油库预警等级的确定主要采用经验和领导的主观意志,往往缺少科学性和合理性,因此,找到一种科学有效方法确定预警等级,具有重要意义。本文通过建立油库作业预警等级的评价指标体系,综合运用层次分析法和模糊评价方法,创建了多级综合评价模型,应用于油库作业预警等级的评价。

       2.油库作业预警等级确定指标体系的建立

       油库作业预警等级的确定涉及到很多因素,使得对其的评价是一个多准则的复杂评价。笔者认为方案的主要影响因素包括:适用条件、预警发布、响应准备、应急力量、行动方案和措施要求等,各个影响因素中还包含一些具体要素:(1)作业类型:包含对应的作业名称和作业风险类别;(2)作业方案:包含作业的实施时间,作业的具体流程以及油库作业人员的力量分组;(3)人员素质:包含油库相关人员的安全意识,对从事作业的知识储备和作业操作的熟练程度;(4)作业前检查:包含对作业场所的检查,作业人员穿戴和装备的检查,设施设备的检查;(5)作业条件:包含作业当天的天气情况,气温条件,油库周边地质情况,设备完好率,人员到位率以及应急措施的准备;(6)监督管理:包含相关规章制度的落实和平时应急演练的各种要求。

       笔者将主要影响因素确定为一级评价准则,具体要素确定为二级评价准则,建立了层次模型,如图1所示。

       3.利用AHP方法确定权重指标

       美国运筹学家T.LSaaty教授在上世纪70年代提出的层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)是一种定性定量分析相结合的多目标决策分析方法,对于解决复杂系统的决策问题具有明显优势[1]。油库作业预警等级确定涉及多个方面,许多因素不易量化,而应用层次分析法则能有效解决这一问题。它把影响油库作业预警等级的各种因素按照一定的顺序进行划分,形成相互联系的层次,在每一层次中,根据客观条件和工作经验对各指标之间的相对重要性进行量化,科学地确立指标权重。具体步骤如下:

       (1)建立层次结构模型

       根据图1,笔者选取了6组18个指标建立了层次结构模型。

       (2)构造判断矩阵

       根据模型确定的上下层次之间的隶属关系构造判断矩阵,矩阵元素的值是根据专家对指标的评价意见,通过Saaty教授提出的1~9比例标度对重要性程度赋值的方法两两进行比较而被确定的。

(3)计算各判断矩阵的层次单排序和一致性检验

       计算指标权重的方法有很多,如和法、根法等,本文选取较简单的和法来进行权重计算[2]。把各个列向量进行归一化处理,和法就是采用这n个列向量的算术平均作为权重向量。因此有:

              (式 1)

       进行指标权重计算时,还必须进行一致性检验,其步骤如下:

       ①计算一致性指标(consistency  index)

                (式 2)

       ②查找相应的平均随机一致性指标(random index)

        表1给出了1~14阶正互反矩阵计算5000次得到的平均随机一致性指标。

       ③计算一致性比例(consistency  ratio)

                             (式 3)

       当≤0.1时,认为判断矩阵的一致性是可以接受的。当≥0.1时应该对判断矩阵作适当修正。对于一阶、二阶矩阵总是一致的,此时=0。

       为了检验一致性,必须计算矩阵的最大特征根。其计算可用以下公式

        (式 4)

       式中表示向量的第i个分量。

       根据上述公式和查表1计算,可得出各判断矩阵层次单排序和一致性检验:

 

 

 

 

 

 

 

(4)层次总排序和一致性检验

 

层次排序就是指标体系中二级指标对应油库作业预警等级确定的权重。

       4. 油库作业预警等级确定的模糊评价方法

       根据油库技术规范和安全管理制度,按照油库作业安全风险的性质、危险程度、影响范围、事故概率等因素,油库作业的预警等级从大到小依次分为四类:红色预警(1级),橙色预警(2级),黄色预警(3级),蓝色预警(4级)。本文以油库作业中的油罐清洗、除锈、涂装作业为例,根据上述已建立的评价指标体系,采用二级模糊综合评价方法进行评价[3]。具体步骤如下:

       (1)确定因素集和评定级:

 

 

       评价集:;

       通过因素集和评价集之间存在的模糊关系建立模糊关系矩阵,由(,,)三元体构成一个模糊评价模型。

       (2)确定隶属度向量,形成隶属矩阵:

       本例中请30名专家对各项指标进行评分,在4个预警等级中选择最适合等级进行确定,通过评分的结果分析,得到各评价指标在评价等级上的数量,然后作归一化处理,作为某项指标在各评价等级上的隶属度,由此构成隶属向量元素模糊评价矩阵,通过归一化处理后得到隶属矩阵为:

 

 

 

 

 

       (3)进行一级模糊综合评价:

       对单因素评价矩阵输人由AHP法确定的权系数可得评价向量:

 

 

 

(4)进行二级模糊综合评价:

 

 

        

       (5)结果分析:

       根据最大隶属度原则可知,油罐清洗、除锈、涂装作业的预警等级确定为:橙色预警(二级)。  

       5. 结论

       油库作业预警等级的确定涉及到很多因索,且容易受到主观因素的影响,因此是一个多层次的模糊评价问题。笔者将层次分析法和模糊综合评价法相结合,最大限度地消除主观因素的影响,通过层次分析法确定指标权重,提高了模糊评价结果的合理性和科学性,有利于油库作业预警工作及时、有效、准确的展开。

       (作者单位:解放军后勤工程学院)

       参考文献

       [1]王家远,刘春乐.建设项目风险管理[M].北京:中国水利水电出版社,2004

       [2]汪应洛.系统工程[M]北京:机械工业出版社,2003

       [3]杨纶标.模糊数学原理及应用[M]第3版_广州:华南理工大学出版社2001.


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