李 焓, 姚 佳(成都理工大學(xué) 教務(wù)處,四川 成都 610059)

?

基于物元熵權(quán)模型的高校實驗室安全管理評價

李 焓, 姚 佳
(成都理工大學(xué) 教務(wù)處,四川 成都 610059)

高校實驗室的安全管理是值得廣泛研究和探討的問題?，F(xiàn)針對實驗室安全管理的特點，建立起實驗室安全管理評價指標(biāo)體系，并根據(jù)可拓學(xué)中的物元模型與關(guān)聯(lián)函數(shù)，將信息論中的熵權(quán)理論引入到指標(biāo)的權(quán)重計算，從而建立起高校實驗室安全管理綜合評價的物元熵權(quán)綜合評價模型，并運用該模型進行了實例分析，進一步證明了該模型的合理性、有效性和可靠性，對指導(dǎo)高校開展實驗室安全管理綜合評價具有重要的參考價值。

模糊物元； 實驗安全管理； 熵權(quán)法

0 引 言

高校實驗室是高校實施創(chuàng)新人才培養(yǎng)、科學(xué)研究和服務(wù)社會的重要基地,是體現(xiàn)學(xué)校教學(xué)科研水平、展示學(xué)校辦學(xué)實力的重要標(biāo)志[1]，在培養(yǎng)學(xué)生動手能力、實驗、實踐能力、協(xié)作創(chuàng)新能力的過程中發(fā)揮著不可或缺的支撐作用[2]。近年來，隨著我國高等教育事業(yè)的蓬勃發(fā)展，高校招生規(guī)模地不斷擴大，高校實驗室的數(shù)量明顯增多，實驗室的教學(xué)、科研活動日趨頻繁，實驗室人員的集中度和流動性也相應(yīng)增加[3]。因此如何加強高校內(nèi)部實驗室的安全管理，保證高校實驗室安全穩(wěn)定地運行，已成為目前高校實驗室建設(shè)與管理工作的重要研究課題，越來越受到廣泛重視[4]。

對于實驗室安全管理，我國一些學(xué)者都進行了積極、有益地研究與探索[5]，縱觀其研究成果，這些研究都主要集中在實驗室安全管理的制度建設(shè)和實驗室安全管理體系的構(gòu)建[6-8]，而對于如何通過構(gòu)建起高校各實驗室的相應(yīng)安全評價指標(biāo)體系，利用相關(guān)評價模型對實驗室安全管理展開定量評價分析的研究卻較少。因此筆者在分析和總結(jié)實驗室安全管理相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，依據(jù)高校實驗室安全管理工作的特點，建立起實驗室安全管理的評價指標(biāo)體系，并選取物元熵權(quán)評價模型對高校各實驗室安全管理展開定量評價分析，進一步為實驗室安全管理提供一種新的思路和方法。

1 評價指標(biāo)體系的建立

在對實驗室安全管理開展評估前，首先應(yīng)建立評價指標(biāo)體系，其指標(biāo)體系直接決定著實驗室安全管理評價效果，合理選取評價指標(biāo)體系可以提高實驗室安全管理評價的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。

對于實驗室安全管理評價指標(biāo)體系的構(gòu)建，不同的學(xué)者有著不同的見解和看法，魯亞敏等[9]認(rèn)為應(yīng)以安全分級考核為標(biāo)準(zhǔn)，建立各級實驗室安全責(zé)任人員考核評價指標(biāo)體系，蔡仕衡等[10]認(rèn)為實驗室安全管理評價體系應(yīng)包括安全管理委員會、安全操作規(guī)程、個人防護以及警告標(biāo)志、安全管理體制及管理隊伍的建設(shè)等主要方面的內(nèi)容。蔡毅飛等[11]則針對化學(xué)實驗室的特點，將環(huán)境問題和安全問題相組合，建立起了化學(xué)實驗室環(huán)境——安全的評價指標(biāo)體系。

通過對各實驗室安全管理現(xiàn)狀的調(diào)查分析和對現(xiàn)有評價指標(biāo)體系研究的基礎(chǔ)上[12-13]，實驗室安全管理體系是一項綜合管理體系，它應(yīng)體現(xiàn)和決定著實驗室安全管理的相關(guān)內(nèi)容，所建立的安全評價指標(biāo)體系應(yīng)符合客觀實際情況，并能滿足實驗室日常安全管理工作的需要，同時也應(yīng)兼顧所建評價指標(biāo)體系的通用性和適用性。因此，所建實驗室安全管理指標(biāo)體系主要應(yīng)包括以下幾個方面：①現(xiàn)階段實驗室安全管理制度建設(shè)情況；②實驗室安全管理保障體系；③實驗室日常運行、管理狀況;④與實驗室安全管理密切相關(guān)的意識教育等。若將上述內(nèi)容作為指標(biāo)體系的目標(biāo)層，依據(jù)目標(biāo)層再建立各準(zhǔn)則層，其所建實驗室安全管理評價指標(biāo)體系具體內(nèi)容見表1。

2 實驗室安全管理物元熵權(quán)評價模型

2.1 物元及物元矩陣

給定事物的名稱N，關(guān)于其特征C有量值V，以有序三元組R=(N，C，V)作為描述事物的基本元，R簡稱物元[14]。如果事物N有n個特征C1，C2，…，Cn和對應(yīng)的量值V1，V2，…，Vn，那么物元矩陣表示為：

(1)

若有m個事物N1，N2，…，Nm,具有n個共同的特征C1，C2，…，Cn，事物Nj的特征Ci對應(yīng)的量值為Vij，則復(fù)合物元矩陣為：

(2)

表1 高校實驗室安全管理評價指標(biāo)集

2.2 物元經(jīng)典域、節(jié)域及待評物元

(1) 經(jīng)典域。若將實驗室安全管理評價的指標(biāo)可劃分為β個等級，其中各等級所對應(yīng)的物元Rj(j=1,2,…,β)為：

式中:Vji為Nj對應(yīng)于等級j的Cj的取值范圍，即Vji=(αji,bji)，則(αji,bji)稱之為經(jīng)典域。

(2) 節(jié)域。定義所有等級的實驗室安全管理評價的物元為：

式中:Rm為所有等級下的n項特征指標(biāo)所以對應(yīng)的物元;N代表其評價等級的全體;Vim為N關(guān)于Ci下各等級所對應(yīng)的量值取值范圍，Vim=(αim,bim，(αim,bim))稱為節(jié)域。

(3) 待評物元。

式中:N0為待評估的實驗室安全管理水平;C1,C2,…,Cn為N0下的各特征指標(biāo);V1,V2,…,Vn為其具體實測量值。

2.3 關(guān)聯(lián)函數(shù)及關(guān)聯(lián)度計算

(1) 關(guān)聯(lián)函數(shù)。可拓集是通過關(guān)聯(lián)函數(shù)進行描述的，當(dāng)關(guān)聯(lián)函數(shù)表示物元量值為實軸上的一個點時，即反映該點隸屬于某一等級的程度[15]。根據(jù)可拓理論，定義其關(guān)聯(lián)函數(shù)為：

(3)

式中:Kj(Vi)為各評價因子對應(yīng)于所屬評價等級的關(guān)聯(lián)度；xi代表評價因子的實際取得的量值；Vji為經(jīng)典域；Vim為節(jié)域；ρ(xi,Vji)代表點xi與有限區(qū)間Vji的距離；ρ(Vi,Vim)代表點xi與有限區(qū)間Vim的距離，

(2) 綜合關(guān)聯(lián)度。若依據(jù)式(3)計算出各指標(biāo)關(guān)于第j級的關(guān)聯(lián)度為Kj(Vi),則待評估物元R0關(guān)于第j級的綜合關(guān)系度為：

(4)

ωi(i=1,2…,n)為各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。

(3) 所屬等級確定。

Nj=max{Kj(N0),1≤j≤β}

(5)

式中,Nj代表待評估物元R0關(guān)于評價的第j級評價等級,即Kj(N0)中的最大值所對應(yīng)的等級代表其所歸屬的級別。

2.4 熵權(quán)法確定指標(biāo)權(quán)重

熵權(quán)法是一種根據(jù)綜合評價指標(biāo)中的數(shù)值所提供信息量的大小來確定權(quán)重系數(shù)的方法[16]。利用式(4)對實驗室安全管理評價指標(biāo)體系進行綜合關(guān)聯(lián)度計算時，涉及到評價指標(biāo)權(quán)重的選取，為了能夠盡可能消除指標(biāo)權(quán)重的制定受主觀因素影響，采用熵權(quán)法來確定指標(biāo)權(quán)重。其具體計算步驟如下：

(1) 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化矩陣計算第i項指標(biāo)的熵值ei：

(6)

式中,zij(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m)為第i個評價指標(biāo)的第個評價對象具體量值xij，進行歸一化處理后的結(jié)果。歸一化處理公式如下：

(2) 計算第j指標(biāo)的差異性系數(shù)gj：

gi=1-ei

(3) 對差異性系數(shù)進行歸一化處理得到各指標(biāo)的權(quán)重：

以上可得熵權(quán)ω=(ω1,ω1,…,ωn)向量，且滿足：

3 實例分析

為了驗證所建模型對實驗室安全管理綜合評價的有效性，現(xiàn)選取某高校的物理實驗室、電子實驗室、化學(xué)實驗室、機械實驗室、地質(zhì)實驗室進行實驗室安全管理綜合評價分析。

首先，抽取專家和該領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)人員組成評估小組，依據(jù)表1所建評價指標(biāo)體系，分別對各指標(biāo)項給出具體評價分值。此次評價過程中，各指標(biāo)分值取值范圍設(shè)定在(0，10)之間，同時劃分為“優(yōu)”、“良”、“中”、“差”四個不同等級，各等級對應(yīng)的區(qū)間值為：(10,8)、(8，6)、(6，4)、(4，0)。經(jīng)專家對各實驗室評估后，各實驗室的各評價指標(biāo)的具體分值見表2。

現(xiàn)利用所建模型對各實驗室安全管理展開綜合評價分析，具體分析步驟如下：

(1) 構(gòu)造物元、計算關(guān)聯(lián)函數(shù)值。將每一個待評估實驗室作為一個評估物元，各指標(biāo)項的每個等級所對應(yīng)的數(shù)值區(qū)間值，作為經(jīng)典域，各指標(biāo)存在共同的節(jié)域(10，0)。根據(jù)式(3)所定義的關(guān)聯(lián)函數(shù)計算出各指標(biāo)實測量值分屬于“優(yōu)”、“良”、“中”、“差”各等級的關(guān)聯(lián)度K1(N0)，K2(N0)，K3(N0)，K4(N0)。

(2) 計算指標(biāo)權(quán)重。將表2中各實驗室相應(yīng)指標(biāo)實測量值進行歸一化處理，再利用其熵權(quán)計算方法，計算出各指標(biāo)的權(quán)重，各指標(biāo)權(quán)重具體計算結(jié)果見表1中的指標(biāo)權(quán)重列。

表2 2013學(xué)年某高校教學(xué)實驗室安全管理綜合指標(biāo)

(3) 計算綜合關(guān)聯(lián)度。利用式(4)，綜合關(guān)聯(lián)度計算公式計算出各實驗室的綜合關(guān)聯(lián)度向量，其結(jié)果見表2。

表2 綜合關(guān)聯(lián)度計算結(jié)果及所屬等級

(4) 評價結(jié)果分析。依據(jù)式(5)可知，綜合關(guān)聯(lián)度最大值所對應(yīng)等級為其實驗室安全管理評價結(jié)果。故從表2綜合關(guān)聯(lián)度值來看，這5個實驗室所對應(yīng)的等級分別為：“良”、“優(yōu)”、“中”、“優(yōu)”、“良”。

從評價結(jié)果來看，該校大部分實驗室安全管理評價后的所屬等級大都在中等以上，說明現(xiàn)階段各實驗室的安全管理狀況都較不錯。這也與實際情況比較吻合，進一步證明了該評價方法的正確性與可靠性。

4 結(jié) 語

通過建立起實驗室安全管理評價指標(biāo)體系，基于可拓理論提出了一種對高校實驗室安全管理綜合評價的物元評價模型，從而為高校實驗室安全管理找到了一種定量分析的新方法。同時引入信息論中的熵權(quán)理論計算權(quán)重方法，可有效地減少其計算的主觀性，提高了實驗室安全管理綜合評價的準(zhǔn)確性。運用實例分析，進一步證明了利用該模型進行實驗室安全管理綜合評價的適用性和可行性，其研究結(jié)果為實驗室安全管理綜合評價提供了新的參考方法。

[1] 溫光浩，周 勤，程 蕾．強化實驗室安全管理,提升實驗室管理水平[J]．實驗技術(shù)與管理，2009，26(4)：153-157．

[2] 張志強．日本高校實驗室安全與環(huán)境保護考察及啟示[J]．實驗技術(shù)與管理，2010，27(7)：164-167．

[3] 武曉峰，聞星火．高校實驗室安全工作的分析與思考[J].實驗室研究與探索,2012,31(8):81-87.

[4] 葉秉良,汪進前,李五一,等.高校實驗室安全管理體系構(gòu)建與實踐[J].實驗室研究與探索,2011,30(8):419-422.

[5] 張志強．中外高校實驗室安全管理現(xiàn)狀分析啟示與對策[J]．.實驗室研究與探索，2012，31(8)：452-455．

[6] 王國興，吳林根．高校實驗室安全管理的探索與實踐[J]．實驗室科學(xué)，2012，15(6)：196-198．

[7] 張 明，穆建平，范卓華．高校實驗室安全管理探索與實踐[J]．實驗技術(shù)與管理，2012，29(10)：5-7．

[8] 葉秉良，汪進前，李五一，等．高校實驗室安全管理體系構(gòu)建與實踐[J]． 實驗室研究與探索，2011，30(8)：419-421．

[9] 魯亞敏，王秀君．地方高校實驗室安全分級考核探析[J]．中國現(xiàn)代教育裝備，20100(17)：102-106．

[10] 蔡仕衡，江 琦，胡 馳，等．高校實驗室安全管理體系建設(shè)的探討[J]．實驗技術(shù)與管理，2012，29(11)：203-210．

[11] 蔡毅飛，薛 來．化學(xué)實驗室環(huán)境-安全模糊評價模型的研究[J]．實驗技術(shù)與管理，2012,29(7)：199-204．

[12] 劉春柱．高校實驗室安全現(xiàn)狀與管理對策[J]．實驗室科學(xué)，2006，8(4)： 89-92．

[13] 陸琳睿，吳伊萍，陳 祺.基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的高校實驗室安全評價模型及應(yīng)用[J].實驗室研究與探索,2013,32(2): 214-218.

[14] 蔡 文．物元模型及其應(yīng)用[M].北京:科學(xué)技術(shù)文獻出版社，1994．

[15] 高 宏．基于核心能力的戰(zhàn)略進化與管理評估的物元模型[J]．系統(tǒng)工程，2011(5)：55-61．

[16] 熊竣熙，薛 晉，趙冬梅．基于模糊綜合評價的高鐵工程施工質(zhì)量風(fēng)險分析[J]．工程管理學(xué)報，2012，26(2)：42-45．

An Evaluation Research of Laboratory Safety Management Based on the Model of Matter Element and Entropy Weight

LIHan,YAOJia
(Office of Teaching Affairs, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, China)

It is deserved to conduct research and exploration on the laboratory safety management of colleges and universities. Aiming at the specialty of laboratory safety management, this paper established an evaluation system, and introduced the entropy theory of the information theory into computing the index weight, so led to the comprehensive evaluation model based on matter element and information entropy of laboratory safety management of colleges and universities. Fatherly, this model was applied for an empirical analysis. The result of analysis proved its rationality validity and reliability. Surely, it has an important reference value for the colleges and universities to conduct a comprehensive evaluation on the laboratory safety management.

fuzzy matter-element; laboratory safety management; information entropy method

2014-05-22

成都理工大學(xué)教學(xué)改革項目“卓越計劃”專業(yè)實踐教學(xué)管理探索(13JGY91)

李 焓(1978-)，男，四川平昌人，博士在讀,助教，研究方向：教學(xué)和管理。Tel.:18980919227;E-mail:154131002@qq.com

X 931.0

A

1006-7167(2015)02-0289-05