江鵬輝

(中國石化集團(tuán)上海海洋石油局鉆井分公司,上海201206)

層次分析法在半潛式平臺吊裝事故成因分析中的應(yīng)用研究

江鵬輝

(中國石化集團(tuán)上海海洋石油局鉆井分公司,上海201206)

半潛式鉆井平臺因其作業(yè)性質(zhì)及工作環(huán)境特殊,其吊裝作業(yè)事故發(fā)生率高、事故后果嚴(yán)重。運用層次分析法對半潛式鉆井平臺吊裝事故成因進(jìn)行定性與定量的綜合分析,把平臺的人員因素、設(shè)備設(shè)施因素、環(huán)境因素和安全管理因素等有機(jī)結(jié)合起來建立分析模型,科學(xué)客觀的得出影響作業(yè)安全各因素的相對權(quán)重比值,為有效控制減少半潛式鉆井平臺吊裝事故提供科學(xué)的決策依據(jù)。

半潛式鉆井平臺;吊裝作業(yè);層次分析法

半潛式鉆井平臺,又稱立柱穩(wěn)定式鉆井平臺,大部分浮體沒于水面下的一種小水線面的移動式海洋鉆井平臺。而海洋鉆井作業(yè)因其作業(yè)性質(zhì)及場地的限制,在作業(yè)期間大量鉆井物資及多種測試設(shè)備需要頻繁吊運以保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行。然而吊裝作業(yè)屬特種作業(yè)且半潛式鉆井平臺工作環(huán)境特殊,其事故發(fā)生率高,事故后果嚴(yán)重。本文將運用層次分析法(AHP)對半潛式鉆井平臺吊裝事故成因進(jìn)行定性與定量綜合分析,把平臺的人員因素、設(shè)備設(shè)施因素、環(huán)境因素和安全管理因素等有機(jī)結(jié)合起來,科學(xué)客觀的得出不同因素影響作業(yè)安全的權(quán)重比例,為有效控制減少吊裝事故提供決策依據(jù)[1]。

1 層次分析法介紹

層次分析法(AHP)[2]是美國運籌學(xué)家Saaty教授于20世紀(jì)80年代提出的一種實用多方案或多目標(biāo)的綜合定性與定量分析的決策方法。應(yīng)用AHP解決問題可分為3個步驟,首先將問題分解為不同的組成因素,按照因素之間的相互影響和隸屬關(guān)系將其分層聚類組合,形成一個遞階的、有序的層次結(jié)構(gòu)模型;然后對模型中每一層次因素的相對重要性,依據(jù)人們對客觀現(xiàn)實、判斷給予定量表示,構(gòu)建判斷矩陣,再利用數(shù)學(xué)方法確定每一層次全部因素相對重要性的權(quán)值;最后,通過綜合計算各層因素相對重要性的權(quán)值,得到最低層(指標(biāo)層)相對于頂層(總目標(biāo))的重要性次序的組合權(quán)值。

2 AHP在半潛式鉆井平臺吊裝事故成因分析的實例應(yīng)用

半潛式鉆井平臺吊裝作業(yè)安全是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程,影響作業(yè)安全的人、機(jī)器、環(huán)境、管理等因素雖處于不同層次卻緊密相連,要明確各類因素的影響針對性地采取措施規(guī)避風(fēng)險,構(gòu)成了多屬性決策問題。因此應(yīng)用層次分析法分析半潛式鉆井平臺吊裝事故的成因構(gòu)成很好地符合了決策分析方法AHP的判斷準(zhǔn)則。

基于作者在“勘探三號”半潛式鉆井平臺的現(xiàn)場安全管理工作經(jīng)驗,將應(yīng)用AHP分析勘探三號吊裝事故的成因,判斷各因素對作業(yè)安全的影響程度,為預(yù)防和控制事故的發(fā)生提供科學(xué)的依據(jù),促進(jìn)平臺管理水平的提高。

2.1 層次分析模型的建立

半潛式鉆井平臺吊裝作業(yè)安全涉及的因素,從橫向看,應(yīng)該包括平臺的人、設(shè)備、環(huán)境和管理等因素,從縱向上看,涉及到吊裝作業(yè)的制度完善、吊裝方式、設(shè)備狀態(tài)、人員技能、作業(yè)天氣等諸多因素。半潛式鉆井平臺吊裝事故的層次分析模型[3-4]如表1。

表1 半潛式鉆井平臺吊裝事故成因?qū)哟谓Y(jié)構(gòu)模型Tab.1 AHPmodel for sem i-submersible platform lifting accident factors

2.2 采用層次分析確定事故因素權(quán)重值

根據(jù)層次分析法原理[5],計算半潛式鉆井平臺吊裝作業(yè)遞階層次結(jié)構(gòu)模型各指標(biāo)因素相對權(quán)重,把相對權(quán)重的判斷定量化。由于篇幅有限,這里只給出影響平臺吊裝作業(yè)安全的第一層次SV各指標(biāo)因素V1、V2、V3、V4相對權(quán)重值的計算過程。

(1)S-V層判斷矩陣Z的構(gòu)造

遞階層次結(jié)構(gòu)的構(gòu)成,確定了上下之間元素關(guān)系,可對同一層次的各個元素關(guān)于上一層次中某一準(zhǔn)則的重要性進(jìn)行兩兩比較,構(gòu)造出判斷矩陣?；诳碧饺柊霛撌姐@井平臺吊裝作業(yè)現(xiàn)狀,并結(jié)合最近幾年其他平臺吊裝作業(yè)事故經(jīng)驗總結(jié),勘探三號多位專業(yè)吊裝人員參照表2對S -V層中各因素進(jìn)行比較打分取平均值,得出S -V層的判斷矩陣Z(表3)。

表2 1～9標(biāo)度及含義Tab.2 Scale and mean ing

表3 S-V層的判斷矩陣ZTab.3 Comparison matrix Z

(2)用方根法求因素權(quán)重向量近似值Wi’

W1’=(1＊2＊3＊2)1/4=1.86;W2’=(1/2＊1＊2＊1)1/4=1;W3’=(1/3＊1/2＊1＊2)1/4= 0.76;W4’=(1/2＊1＊1/2＊1)1/4=0.707。

(3)將權(quán)重向量近似值作歸一化處理

W1=W1’/(W1’+W2’+W3’+W4’)= 0.42;W2=W2’/(W1’+W2’+W3’+W4’)= 0.23;W3=W3’/(W1’+W2’+W3’+W4’)= 0.18;W4=W4’/(W1’+W2’+W3’+W4’)= 0.17;即權(quán)重向量集W=(0.42,0.23,0.18, 0.17)。

(4)一致性檢查

由Z·WT=λWT,求出判斷矩陣Z對應(yīng)于權(quán)重向量集W的最大特征值。經(jīng)計算各特征值:λ1=4.19,λ2=4.21,λ3=4.25,λ4=4.11,即最大特征值λmax=4.25。

一致性指標(biāo)(Consistency Index)C.I=(λmax-n)/(n-1)=(4.25-4)/(4-1)=0.34/3= 0.08。

該判斷矩陣Z為4階,經(jīng)查表4平均隨機(jī)一致性指標(biāo)(Random Index)R.I=0.89。

一致性比率(Consistency Ratio)C.R=C.I/ R.I=0.08/0.89=0.09<0.1。當(dāng)C.R<0.1時,認(rèn)為Ci的一致性可以接受,即判斷矩陣Z賦值合理;當(dāng)一致性不一致時,則表明判斷矩陣Z不符合邏輯,應(yīng)該調(diào)整判斷矩陣Z的比較值。即S-V層的權(quán)重集W=(0.42,0.23,0.18,0.17)。

(5)建立各次級判斷矩陣求事故因素權(quán)重值

建立V1-(C1,C2,C3)、V2-(C4,C5,C6,C7, C8)、V3-(C9,C10,C11)、V4-(C12,C13,C14,C15)層的判斷矩陣Zi,如表5～表8。同上節(jié)求各因素權(quán)重集W1、W2、W3、W4。

表4 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)R.I的取值Tab.4 The values of random index

表5 V1-(C1,C2,C3)層的判斷矩陣Z1Tab.5 Comparison Matrix Z1

2.3 各因素對作業(yè)安全的影響程度分析

根據(jù)各層的隸屬關(guān)系及相對權(quán)重值,將B準(zhǔn)則層的權(quán)重分配到C指標(biāo)層的權(quán)重中,得到C指標(biāo)層相對于目標(biāo)A的權(quán)重。由各權(quán)重集組合計算,可得出各因素對勘探三號半潛式鉆井平臺吊裝作業(yè)安全的影響程度:C1=0.42＊0.54=0.2268;C2=0.42＊0.30=0.1260;C3=0.42＊0.16=0.0672;C4=0.23＊0.31=0.0713;C5= 0.23＊0.07=0.0161;C6=0.23＊0.45=0.1035; C7=0.23＊0.04=0.0092;C8=0.23＊0.13= 0.0299;C9=0.18＊0.23=0.0414;C10=0.18＊0.65=0.117;C11=0.18＊0.12=0.0216;C12= 0.17＊0.17=0.0289;C13=0.17＊0.12= 0.0204;C14=0.17＊0.45=0.0765;C15=0.17＊0.26=0.0442。

表6 V2-(C4,C5,C6,C7,C8)層的判斷矩陣Z2Tab.6 Comparison Matrix Z2

表7 V3-(C9,C10,C11)層的判斷矩陣Z3Tab.7 Comparison Matrix Z3

表8 V4-(C12,C13,C14,C15)層的判斷矩陣Z4Tab.8 Comparison Matrix Z4

從計算結(jié)果可見,各因素對吊裝作業(yè)安全的影響程度由大到小的順序為:C1>C2>C10>C6> C14>C4>C3>C15>C9>C8>C12>C11>C13>C5>C7。

由層次分析法得出各因素的權(quán)重值可以分為以下5類:權(quán)重值最大的C1;其次為權(quán)重值大于0.1的C2、C10、C6;以后依次為權(quán)重值大于0.05的C14、C4、C3;權(quán)重值接近0.03的C15、C9、C8、C12;權(quán)重值小于0.025的C11、C13、C5、C7。

基于本人在勘探三號的現(xiàn)場工作經(jīng)驗及長期和吊裝作業(yè)者深入的溝通交流,半潛式鉆井平臺吊裝事故的發(fā)生絕大多數(shù)是由于作業(yè)人員對作業(yè)危險性預(yù)計不足,思想麻痹大意,“圖省事”作業(yè)前準(zhǔn)備不充分導(dǎo)致安全防護(hù)措施不到位,由此可見作業(yè)者的安全意識C1對作業(yè)安全影響程度居首是符合實際情況的。而如作業(yè)人員操作失誤,大風(fēng)大浪平臺搖晃,索具斷裂等可能直接導(dǎo)致吊裝事故發(fā)生的C2、C10、C6因素依次處于第二階層;可能導(dǎo)致作業(yè)隱患的C14、C4、C3因素依次處于第三階層?？碧饺柶脚_自1984年出廠連續(xù)鉆井作業(yè)26年,且逐年更新設(shè)備不斷升級改造,平臺設(shè)備已比較先進(jìn)、人員作業(yè)也分工明確,作業(yè)管理相當(dāng)完善,因此受環(huán)境和作業(yè)內(nèi)容影響而可能導(dǎo)致隱患存在的C15、C9、C8、C12因素依次處于第四階層;先進(jìn)的設(shè)備、有效的管理使得C5、C7、C11、C13等因素本質(zhì)安全性較高,從而導(dǎo)致吊裝作業(yè)事故發(fā)生的概率也就相對最小。鑒于以上分析結(jié)果,勘探三號平臺管理者可依據(jù)各因素對吊裝作業(yè)安全影響的大小,針對性的完善整改措施以有效控制吊裝事故的發(fā)生。

3 結(jié)束語

本文運用層次分析法實例對勘探三號平臺吊裝事故成因進(jìn)行定性與定量綜合分析,把平臺人員因素、設(shè)備設(shè)施因素、環(huán)境因素和安全管理因素等有機(jī)結(jié)合起來建立分析模型,科學(xué)客觀的得出不同因素對作業(yè)安全的權(quán)重比值,為有效控制減少吊裝事故提供了決策依據(jù)。半潛式鉆井平臺可借鑒本文建立的分析模型及方法,根據(jù)其生產(chǎn)實際狀況、安全經(jīng)濟(jì)投入和管理水平等比較分析其吊裝事故成因的權(quán)重比值,針對性地采取整改措施,減少事故的發(fā)生。

[1]張景林,崔國璋.安全系統(tǒng)工程[M].北京:煤炭工業(yè)出版社, 2002.

[2]T L薩蒂.層次分析法[M].許樹柏譯.北京:煤炭工業(yè)出版社,1988.

[3]鄭中金,黃政.故障樹分析在船用起重設(shè)備傷害事故預(yù)防中的應(yīng)用[J].起重運輸機(jī)械,2008(6):91-93.

[4]李燕.用事故樹分析起重機(jī)吊物墜落事故[J].內(nèi)燃機(jī)配件, 2007(5):41-42.

[5]錢昊,馬維珍.層次分析法在項目風(fēng)險管理中的應(yīng)用[J].蘭州交通大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2005,24(3):53-56.

Research on application of analytic hierarchy process in sem i-submersible platform lifting acciden t factor analysis

Jiang Penghui
(Drilling Division of SINOPEC Shanghai Offshore Petroleum Bureau,Shanghai201206)

Semi-submersible platform lifting accident happened frequently and caused serious consequences for its specialworking properties and environment.In thispaper,analytic hierarchy p rocesswasapplied to analyze the lifting accident factors qualitatively and quantitatively,an analysismodel combining operators, equipmentsand facilities,environment and safetymanagementwas built,and the influenceof the factorson working security wasevaluated scientifically to reduce lifting accidents.

semi-submersible platform;lifting;analytic hierarchy p rocess

book=97,ebook=49

TE58

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2010.03.097

1008-2336(2010)03-0097-04

2010-04-21;改回日期:2010-05-19

江鵬輝,1984年生,男,助理工程師,2008年畢業(yè)中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)工程學(xué)院安全工程專業(yè),碩士,現(xiàn)從事海上石油勘探平臺安全生產(chǎn)管理工作。E-mail:jiangph@shopbd.com.cn。