劉 輝,周蕓竹

(中國計(jì)量學(xué)院質(zhì)量與安全工程學(xué)院,浙江杭州310018)

18世紀(jì)80年代以來,隨著實(shí)用蒸汽機(jī)的發(fā)明和采用,使鍋爐逐漸獲得了廣泛的使用.在使用鍋爐的初始階段,人們對于鍋爐安全的認(rèn)識(shí)相對來說比較膚淺,鍋爐運(yùn)行事故頻繁發(fā)生.嚴(yán)重的事故一方面給人類帶來災(zāi)難,但也促進(jìn)人們不斷改進(jìn)鍋爐的安全性能和管理.企業(yè)生產(chǎn)過程中的事故隱患辨識(shí)分析方法主要有事故樹分析法、事件樹分析法、因果分析法以及其它方法等.文獻(xiàn)[1]運(yùn)用事故樹分析法分析了引起化工企業(yè)受限空間作業(yè)中毒窒息事故的基本原因,對事故樹進(jìn)行了最小割集和最小徑集的計(jì)算;文獻(xiàn)[2]利用事件樹分析法對地鐵盾構(gòu)隧道施工過程的事故進(jìn)行分析;文獻(xiàn)[3]利用事件樹分析法設(shè)定工廠倉庫的地震震害模型、損失程度評價(jià)、地震損傷度曲線圖和地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估;文獻(xiàn)[4]結(jié)合煙花爆竹行業(yè)安全評價(jià)經(jīng)驗(yàn),在危險(xiǎn)源辨識(shí)理論的指導(dǎo)下,運(yùn)用因果圖法對煙花爆竹生產(chǎn)過程發(fā)生的爆炸事故進(jìn)行定性分析,找出導(dǎo)致事故發(fā)生的因素;文獻(xiàn)[5]提出了一種基于FAHP和ANN結(jié)合的風(fēng)險(xiǎn)評估方法對鍋爐故障進(jìn)行診斷.這些方法,對于找出事故發(fā)生的致因起著重要作用,能定性或定量地達(dá)到分析事故危險(xiǎn)程度的目的.隨著制造技術(shù)工藝的進(jìn)步,人們開始認(rèn)識(shí)到,很多事故可以通過有效控制和管理來防止,鍋爐事故多數(shù)就是因?yàn)楣芾聿簧圃斐傻?帕累托圖作為管理學(xué)上選擇關(guān)鍵問題的一種分析方法,已在醫(yī)學(xué)病源統(tǒng)計(jì)[6,7]、質(zhì)量缺陷評價(jià)[8]及其它領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用,而在安全管理上鮮有應(yīng)用.目前,企業(yè)的管理者以經(jīng)濟(jì)利益為根本,盡量減少在安全管理方面的投入,但又不希望有安全生產(chǎn)事故發(fā)生.為此,本文將帕累托原理引入鍋爐安全管理,以期為傳統(tǒng)安全管理方式帶來新的思路,能夠在鍋爐等[9]特種設(shè)備安全生產(chǎn)管理方面給予企業(yè)一定的幫助.

1 帕累托原理[10]

帕累托原理由意大利經(jīng)濟(jì)學(xué)家帕累托提出,亦稱二八原理、最省力法則.帕累托研究發(fā)現(xiàn),一般情況下,作業(yè)者付出的80%的努力,都沒有或者是沒有直接創(chuàng)造收益和效果;而其80%的收獲卻僅僅來源于20%的努力,其他80%的付出只帶來20%的成果.二八法則表明投入與產(chǎn)出、努力與收獲、原因和結(jié)果之間,普遍存在著不平衡關(guān)系,即起關(guān)鍵作用的小部分,通常就能主宰整個(gè)組織的產(chǎn)出、盈虧和成敗.

2 Minitab軟件繪制帕累托圖

2.1 帕累托圖

帕累托圖又叫排列圖、主次圖,是按照發(fā)生頻率大小順序繪制的直方圖,表示有多少結(jié)果是由已確認(rèn)類型或范疇的原因所造成.圖形用雙直角坐標(biāo)系表示,左邊縱坐標(biāo)表示頻數(shù),右邊縱坐標(biāo)表示頻率,分析線表示累積頻率,橫坐標(biāo)表示導(dǎo)致事故的各項(xiàng)因素,按影響程度的大小(即出現(xiàn)頻數(shù)多少)從左到右排列,把帕累托圖應(yīng)用于鍋爐安全管理,通過對帕累托圖的觀察分析可以抓住導(dǎo)致鍋爐事故發(fā)生的主要因素.

2.2 Minitab軟件

Minitab軟件是現(xiàn)代質(zhì)量管理統(tǒng)計(jì)的領(lǐng)先者,全球六西格瑪實(shí)施的共同語言,以無可比擬的強(qiáng)大功能和簡易的可視化操作深受廣大質(zhì)量學(xué)者和統(tǒng)計(jì)專家的青睞.它可以完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、統(tǒng)計(jì)過程控制、測量系統(tǒng)分析、假設(shè)檢驗(yàn)等工作,為統(tǒng)計(jì)領(lǐng)域注入新鮮血液,從而極大程度地簡化了統(tǒng)計(jì)者的工作任務(wù).應(yīng)用Minitab軟件繪制帕累托圖簡單、直接.

2.3 繪圖方法

1)選擇統(tǒng)計(jì)＞質(zhì)量工具＞Pareto圖.

2)執(zhí)行以下操作之一:

·如果有原始數(shù)據(jù)列,請?jiān)凇霸既毕輸?shù)據(jù)位于中”輸入該列.

·如果有缺陷名稱列和計(jì)數(shù)列:

(1)選擇已整理成表格的缺陷數(shù)據(jù);

(2)在“標(biāo)簽位于”中輸入缺陷名稱列;

(3)在“頻率位于”中輸入計(jì)數(shù)列.

3)如果需要,可以使用任意對話框項(xiàng),然后單擊確定.

3 帕累托圖在鍋爐事故分析中的應(yīng)用

3.1 繪圖帕累托圖

用有限的資源實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的最佳狀態(tài)是生產(chǎn)企業(yè)急于解決的關(guān)鍵問題,因此,如何合理的分配資源、如何發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致事故的關(guān)鍵因素就是解決企業(yè)關(guān)鍵問題的前提.研究表明,鍋爐的事故隱患主要有低水位工況、操作失誤或維護(hù)不良及燃燒器損壞等九類,以鍋爐的事故隱患為例來說明帕累托圖在鍋爐事故分析中的具體應(yīng)用,見表 1.

表1 2007年美國蒸汽鍋爐事故統(tǒng)計(jì)表Table 1 Steam boiler accident statistics for U.S.in 2007

鍋爐運(yùn)行中可能出現(xiàn)的各種隱患類別及事故起數(shù)、發(fā)生頻率等如表中所述.根據(jù)表1各項(xiàng)目及具體數(shù)據(jù),應(yīng)用Minitab軟件生成帕累托圖如圖1所示.采用同樣方法,分別對2007年美國動(dòng)力鍋爐事故及熱水鍋爐事故原因作帕累托圖,具體如圖2和圖3.

圖1 2007年美國蒸汽鍋爐事故原因帕累托圖Figure 1 Pareto chart for U.S.steam boiler accidents in 2007

3.2 帕累托圖分析

由圖1、圖2可知,在蒸汽受熱鍋爐和動(dòng)力鍋爐事故分析中,低水位工況及操作失誤或維護(hù)不良部分原因的累計(jì)構(gòu)成比均落在0～80%區(qū)間,稱為主要因素,記為A類;其余原因的累計(jì)構(gòu)成比落在80%～100%區(qū)間,稱為次要因素,記為B類,具體事故原因分類分別如表2、表3.而圖3表明,熱水鍋爐事故原因主要因素(A類)為失誤或維護(hù)不良、低水位工況及未知/在調(diào)查中(小部分),其累計(jì)構(gòu)成比落在0～80%區(qū)間;其余原因(B類)的累計(jì)構(gòu)成比落在80%～100%區(qū)間,具體分類,如表4.

表2 受熱鍋爐(蒸汽)事故原因分類Table 2 Classification of steam heating boiler accidents

表3 動(dòng)力鍋爐事故原因分類Table 3 Classification of boiler accidents

表4 受熱鍋爐(水)事故原因分類Table 4 Classification of water boiler accidents

根據(jù)帕累托原理,圖1～3均符合帕累托法則,2007年美國鍋爐(蒸汽、動(dòng)力及熱水)事故的帕累托現(xiàn)象非常明顯,它驗(yàn)證了80%的鍋爐事故來自其20%的事故隱患.在百分比為80的地方畫一條水平線,水平線與折線的交點(diǎn)處畫一條垂線,則垂線左側(cè)的為關(guān)鍵因素.由此可知低水位工況和操作失誤或維護(hù)不足以及未知/在調(diào)查中,這幾項(xiàng)事故隱患就是需要花費(fèi)精力與資金控制的起決定性作用的少數(shù)關(guān)鍵因素.

美國鍋爐事故統(tǒng)計(jì)從1991年開始進(jìn)行,美國國家鍋爐壓力容器檢查協(xié)會(huì)(NBBI)在每年夏季公報(bào)上公布上一年度事故統(tǒng)計(jì)報(bào)告.NBBI從協(xié)會(huì)各成員單位的監(jiān)管機(jī)構(gòu)以及制造檢查機(jī)構(gòu)填報(bào)的鍋爐事故報(bào)告中統(tǒng)計(jì)整理得到這些數(shù)據(jù)并根據(jù)事故產(chǎn)生的原因,從設(shè)計(jì)、制造、安裝、修理、使用、維護(hù)保養(yǎng)等環(huán)節(jié),到設(shè)備的安全閥、控制裝置、鍋爐燃燒器等主要附件原因進(jìn)行分類.從鍋爐事故的總數(shù)量看,2007年為2018起,相比于2002年(總數(shù)為1 487起)[11],不管是事故總數(shù),還是受傷、死亡人數(shù),均有大幅上升.就事故發(fā)生的數(shù)量而言,2007年事故發(fā)生最多的是受熱鍋爐(蒸汽),總數(shù)達(dá)1 091起,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它兩類.事故發(fā)生較多的隱患類型主要是操作失誤或維護(hù)不良、低水位工況以及未知/在調(diào)查中等,受傷、死亡人數(shù)也主要集中在這幾類中.帕累托原理的核心思想是在決定一個(gè)事物的眾多因素中要分清主次,識(shí)別出少數(shù)的關(guān)鍵因素和多數(shù)的次要因素,以不同的方式加以對待.將該原理應(yīng)用于鍋爐安全管理中,其最大的用處在于:當(dāng)分辨出安全隱患對事故的作用力時(shí),就可以把大量的精力與資金投入到能引起大部分事故的少數(shù)安全隱患中,在有限精力與資金的投入下,實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的最佳狀態(tài),從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益.因此,運(yùn)用帕累圖分析可以及時(shí)了解鍋爐事故發(fā)生的集中趨勢或變動(dòng)趨向,為鍋爐安全管理工作側(cè)重點(diǎn)提供科學(xué)依據(jù).

4 結(jié) 語

針對鍋爐運(yùn)行安全的低水位工況、操作失誤或維護(hù)不良及燃燒器損壞等九類事故隱患,應(yīng)用帕累托圖進(jìn)行分析表明2007年美國鍋爐事故的帕累托現(xiàn)象非常明顯,符合帕累托法則,并將鍋爐事故隱患分為主要因素和次要因素兩類,可以有針對性地對這主要因素類事故隱患進(jìn)行有效的管理和控制;當(dāng)然,在事故隱患較多時(shí),還可以進(jìn)一步劃分為一般因素.本文帕累托圖中幾類鍋爐事故隱患的主要因素和次要因素并非一成不變,它們之間可以相互轉(zhuǎn)化.

研究結(jié)果表明,在鍋爐安全管理工作中,帕累托圖能夠提供一個(gè)有效的最優(yōu)化管理模式,是分析、發(fā)現(xiàn)事故發(fā)生規(guī)律的有效手段.鍋爐事故帕累托圖分析能找到誘發(fā)鍋爐事故的關(guān)鍵因素,利用該方法可以使得企業(yè)在安全管理上用有限的資源帶來最大的回報(bào).因此,帕累托圖分析作為一種分析事故原因的手段,能夠在企業(yè)安全管理中得到廣泛運(yùn)用.

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