牛占文， 李彩惠,2， 劉超超

(1. 天津大學(xué)管理與經(jīng)濟(jì)學(xué)部， 天津 300072； 2. 冀中能源股份有限公司， 邢臺(tái) 054000)

馬爾可夫鏈的煤礦企業(yè)安全績(jī)效動(dòng)態(tài)模糊評(píng)價(jià)方法

牛占文1， 李彩惠1,2， 劉超超1

(1. 天津大學(xué)管理與經(jīng)濟(jì)學(xué)部， 天津 300072； 2. 冀中能源股份有限公司， 邢臺(tái) 054000)

針對(duì)煤礦企業(yè)安全績(jī)效問題，結(jié)合煤礦企業(yè)安全管理的實(shí)際情況，在遵循評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建原則的基礎(chǔ)上，應(yīng)用卓越績(jī)效理論和事故可預(yù)防理論，構(gòu)建了11個(gè)三級(jí)指標(biāo)的煤礦安全管理績(jī)效評(píng)估指標(biāo)體系，并提出了三級(jí)指標(biāo)量化路徑與方法?；隈R爾可夫鏈預(yù)測(cè)性功能，提出了煤礦企業(yè)安全績(jī)效的動(dòng)態(tài)評(píng)級(jí)方法。在此基礎(chǔ)上，對(duì)冀中能源股份有限公司旗下的邢東礦安全管理績(jī)效進(jìn)行評(píng)估。結(jié)果表明，該方法具有較好的應(yīng)用價(jià)值。

安全績(jī)效； 煤礦企業(yè)； 動(dòng)態(tài)模糊評(píng)價(jià)； 馬爾科夫鏈

受生產(chǎn)環(huán)境、技術(shù)裝備和管理水平等諸多因素的限制，我國(guó)煤礦產(chǎn)業(yè)事故多、傷亡重和經(jīng)濟(jì)損失大，給國(guó)家和人民帶來生命及重大財(cái)產(chǎn)損失。而有效對(duì)煤礦企業(yè)進(jìn)行安全績(jī)效評(píng)價(jià)，既可以測(cè)度企業(yè)保障安全生產(chǎn)的能力，又可以發(fā)掘安全生產(chǎn)的改進(jìn)方向，從而提升煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)保障能力。

目前，國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者對(duì)于企業(yè)安全績(jī)效問題做了大量研究，在評(píng)價(jià)方法選擇方面，常用的方法有模糊綜合評(píng)價(jià)[1]、可拓理論[2]、D-S理論[3]、數(shù)據(jù)包絡(luò)分析[4]等。然而，上述方法是從靜態(tài)角度出發(fā)，針對(duì)安全事故結(jié)果或企業(yè)安全工作在某一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。這種靜態(tài)的評(píng)價(jià)方法多屬于事后評(píng)價(jià)，無法對(duì)企業(yè)安全績(jī)效進(jìn)行預(yù)測(cè)性的評(píng)價(jià)。企業(yè)安全生產(chǎn)關(guān)系到企業(yè)、員工的生命財(cái)產(chǎn)安全，事后評(píng)價(jià)往往難以起到預(yù)防的作用。因此，在現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行前瞻性的評(píng)價(jià)，可以更清晰的測(cè)度企業(yè)安全工作的未來狀態(tài)，并進(jìn)行預(yù)防性的改進(jìn)。馬爾可夫鏈法是一種通過分析狀態(tài)轉(zhuǎn)移規(guī)律預(yù)測(cè)隨機(jī)事件未來變化的方法[5-6]。當(dāng)前，在安全相關(guān)研究領(lǐng)域中，馬爾可夫鏈也常被用來進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)[7-8]，例如周家紅等人采用SPA和馬爾可夫鏈相結(jié)合的方法對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全進(jìn)行評(píng)價(jià)[5]。而至今尚未發(fā)現(xiàn)結(jié)合馬爾可夫鏈的預(yù)測(cè)能力進(jìn)行企業(yè)安全績(jī)效動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)的研究。在安全績(jī)效指標(biāo)選擇方面，已有的研究成果基于對(duì)安全績(jī)效概念的不同理解而呈現(xiàn)多樣化的指標(biāo)設(shè)計(jì)。這種研究現(xiàn)狀主要是源于學(xué)界對(duì)過程和結(jié)果兩維度的認(rèn)知[9]。有學(xué)者直接用安全生產(chǎn)事故發(fā)生情況及后果定義安全績(jī)效[10-11]。在進(jìn)行安全績(jī)效評(píng)價(jià)時(shí)選取直接傷害程度為指標(biāo)[12]，該指標(biāo)不能真正反映企業(yè)日常安全狀況和安全管理水平[10, 13]。此外，也有學(xué)者以安全工作的表現(xiàn)定義安全績(jī)效，并構(gòu)建安全績(jī)效評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[14]。更多的研究將兩者相結(jié)合，在進(jìn)行選擇安全績(jī)效指標(biāo)時(shí)，既考察事故發(fā)生情況，也考察企業(yè)工作的表現(xiàn)[15-16]。結(jié)合企業(yè)安全績(jī)效動(dòng)態(tài)性評(píng)價(jià)的目標(biāo)，將安全績(jī)效定義為“基于企業(yè)組織安全管理體系的可測(cè)量結(jié)果”[17]，根據(jù)企業(yè)日常安全工作表現(xiàn)進(jìn)行企業(yè)安全績(jī)效動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)。

綜上所述，根據(jù)企業(yè)安全績(jī)效的特點(diǎn)以及現(xiàn)有研究中所采納的方法難以對(duì)企業(yè)安全績(jī)效進(jìn)行前瞻性評(píng)價(jià)的缺陷，提出馬爾科夫鏈的企業(yè)安全績(jī)效動(dòng)態(tài)模糊評(píng)價(jià)方法。通過文獻(xiàn)歸納和總結(jié)，建立安全績(jī)效評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用層次分析法計(jì)算指標(biāo)權(quán)重；基于評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和企業(yè)歷史數(shù)據(jù)，利用模糊綜合分析獲得企業(yè)在不同周期節(jié)點(diǎn)的指標(biāo)特征表現(xiàn)，利用馬爾科夫鏈進(jìn)行企業(yè)安全績(jī)效綜合分析計(jì)算，得出企業(yè)安全績(jī)效的發(fā)展趨勢(shì)和綜合評(píng)價(jià)值。

一、 煤礦企業(yè)安全管理績(jī)效評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

1. 指標(biāo)體系構(gòu)建的步驟

為了構(gòu)建科學(xué)的績(jī)效評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，在遵循構(gòu)建指標(biāo)體系的科學(xué)性、系統(tǒng)性和全面性原則的基礎(chǔ)之上，企業(yè)安全績(jī)效指標(biāo)體系還需要滿足法律法規(guī)對(duì)企業(yè)安全管理工作的要求；在綜合現(xiàn)有OHSMS、安全質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)化、NOSA安全五星評(píng)級(jí)系統(tǒng)基礎(chǔ)上吸取其精華，合并同類項(xiàng)，提出涵蓋影響煤礦安全管理的所有要素的指標(biāo)[18]。指標(biāo)體系構(gòu)建步驟見圖1所示。

圖1 煤礦企業(yè)安全績(jī)效評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建步驟

2. 指標(biāo)體系的設(shè)立

本研究提出的評(píng)價(jià)模型結(jié)合了馬爾可夫鏈的預(yù)測(cè)能力，對(duì)煤礦企業(yè)安全績(jī)效進(jìn)行動(dòng)態(tài)(預(yù)測(cè)性)的評(píng)價(jià)。結(jié)果指標(biāo)是靜態(tài)的結(jié)果，靜態(tài)的結(jié)果產(chǎn)生于動(dòng)態(tài)的過程要素，而且靜態(tài)的結(jié)果并不直接作用于企業(yè)安全績(jī)效下階段的狀態(tài)。即靜態(tài)的結(jié)果性指標(biāo)在預(yù)測(cè)方面具有滯后性[19]，不能對(duì)下階段企業(yè)安全績(jī)效的狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)性評(píng)價(jià)。因此，在指標(biāo)選擇時(shí)主要選取目標(biāo)導(dǎo)向類和過程投入類的指標(biāo)。

根據(jù)指標(biāo)體系構(gòu)建的步驟，在卓越績(jī)效模式理論和事故致因理論的指導(dǎo)下，通過較為全面的文獻(xiàn)回顧獲得煤礦企業(yè)安全績(jī)效評(píng)估指標(biāo)庫，并與行業(yè)內(nèi)十多位專家溝通，最終確定了煤礦安全管理績(jī)效評(píng)估指標(biāo)體系(見表1)。該指標(biāo)體系包括目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層，指標(biāo)層共提煉了11個(gè)指標(biāo)。

表1 煤礦企業(yè)安全績(jī)效評(píng)估指標(biāo)體系

3. 指標(biāo)量化

由于本研究多數(shù)指標(biāo)主觀性較強(qiáng)，難以直接量化，在對(duì)指標(biāo)量化時(shí)主要采用行為錨定等級(jí)評(píng)價(jià)法。這種方法將同一職務(wù)工作可能發(fā)生的各種典型行為進(jìn)行評(píng)分度量，建立一個(gè)錨定評(píng)分表，以此為依據(jù)，對(duì)企業(yè)實(shí)際工作狀態(tài)進(jìn)行考評(píng)。它實(shí)質(zhì)上將關(guān)鍵事件和等級(jí)評(píng)價(jià)有效地結(jié)合在一起，兼具兩者之長(zhǎng)。目標(biāo)指標(biāo)和過程指標(biāo)的考核內(nèi)容分別見表2和表3，考核指標(biāo)的量化標(biāo)準(zhǔn)見表4。

表2 安全績(jī)效評(píng)價(jià)目標(biāo)指標(biāo)的考核內(nèi)容

表3 安全績(jī)效評(píng)價(jià)過程指標(biāo)的考核內(nèi)容

表4 安全績(jī)效評(píng)價(jià)指標(biāo)的量化標(biāo)準(zhǔn)

二、 煤礦企業(yè)安全管理績(jī)效評(píng)價(jià)

1. 計(jì)算指標(biāo)權(quán)重

(1) 構(gòu)建關(guān)系矩陣。根據(jù)煤礦安全績(jī)效與評(píng)估指標(biāo)的關(guān)系，采用百分制對(duì)煤礦安全績(jī)效與評(píng)價(jià)指標(biāo)的關(guān)系進(jìn)行打分，記L=lij，其中l(wèi)ij為煤礦生產(chǎn)安全績(jī)效i與評(píng)價(jià)指標(biāo)j的量化值。

(2) 計(jì)算煤礦安全指標(biāo)權(quán)重。采用AHP方法得到指標(biāo)的權(quán)重，對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理，記為θi。

(3) 計(jì)算煤礦安全績(jī)效評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重。據(jù)指標(biāo)體系關(guān)系矩陣，將安全指標(biāo)權(quán)重與關(guān)系矩陣中的關(guān)系數(shù)值相乘，得到各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重為

(1)

做歸一化處理，即

(2)

2. 模糊評(píng)估法

模糊評(píng)估法是常用的多決策評(píng)價(jià)方法，其數(shù)學(xué)模型為：C={C1,C2,…,Cl}為l個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的集合；B={b1,b2,…,bn}為每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的所有可能的結(jié)果，在每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)Ci可建立一個(gè)模糊子集bi。dki=bi/ck為Ck對(duì)于bi的隸屬度。計(jì)算每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度，建立模糊關(guān)系矩陣為

(3)

結(jié)合煤礦安全企業(yè)績(jī)效評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重，計(jì)算模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為

(4)

最后，采用最大隸屬度原則進(jìn)行單值化處理。

3. 馬爾可夫安全績(jī)效評(píng)價(jià)模型

煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)績(jī)效并不是一層不變的，生產(chǎn)的內(nèi)部環(huán)境和外部環(huán)境的變化都將對(duì)煤礦的安全狀態(tài)產(chǎn)生影響，而狀態(tài)的變化具有隨機(jī)性。因此，可用馬爾可夫鏈理論研究煤礦生產(chǎn)企業(yè)的安全發(fā)展趨勢(shì)，并對(duì)未來的安全生產(chǎn)績(jī)效進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)，并為煤礦安全生產(chǎn)管理決策提供參考。假設(shè)馬爾可夫鏈X0,…XN在有限狀態(tài)空間E={e1,e2,…,em}下，其狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣為

(5)

假設(shè)初始狀態(tài)W(0)=[we1(0),we2(0),…,wem(0)]，經(jīng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣W轉(zhuǎn)移一步，其狀態(tài)轉(zhuǎn)移的矩陣表示為

W(1)=W(0)W

(6)

其于狀態(tài)ej的概率為

(7)

經(jīng)過n步轉(zhuǎn)移后，系統(tǒng)狀態(tài)概率為

W(n)=W(n-1)=W(n-2)WW=…=W(0)Wn

(8)

式(8)即為馬爾可夫預(yù)測(cè)模型。

三、 績(jī)效評(píng)價(jià)指標(biāo)的應(yīng)用

以冀中能源股份有限公司旗下的邢東礦安全管理績(jī)效評(píng)價(jià)為例。該礦位于河北省邢臺(tái)市東北約4 km處，北距市北外環(huán)路1.2 km，東距京深高速公路3.2 km，西部毗鄰市區(qū)。為了科學(xué)評(píng)價(jià)該礦的安全管理績(jī)效，同時(shí)有效避免數(shù)據(jù)處理過程中的人為錯(cuò)誤，以VS2013作為開發(fā)平臺(tái)，采用Access2013數(shù)據(jù)庫等技術(shù)，按照指標(biāo)體系構(gòu)建原理和方法開發(fā)了一套煤礦企業(yè)安全管理績(jī)效評(píng)價(jià)管理系統(tǒng)。

(1) 計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重。采用調(diào)查和專家打分的方式對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的重要性進(jìn)行打分，利用AHP法，由式(1)計(jì)算其權(quán)重，由式(2)作歸一化處理：P=(0.094，0.076，0.11，0.07，0.066，0.121，0.1，0.087，0.077，0.079，0.12)。

(2) 煤礦安全企業(yè)績(jī)效評(píng)價(jià)等級(jí)。在本文構(gòu)建的煤礦安全企業(yè)績(jī)效評(píng)價(jià)指標(biāo)體系下，根據(jù)前面提出的安全績(jī)效評(píng)價(jià)指標(biāo)錨定評(píng)分表，統(tǒng)計(jì)該煤礦企業(yè)2006年到2014年由專家打分得來的歷史數(shù)據(jù)(見表5)。

表5 邢東礦2006—2014年煤礦安全指標(biāo)績(jī)效數(shù)據(jù)(分/百分制)

根據(jù)各指標(biāo)對(duì)該煤礦企業(yè)的安全影響水平，把評(píng)價(jià)指標(biāo)劃分為4個(gè)等級(jí)，分別記為A、B、C、D。由于各指標(biāo)均為正向指標(biāo)，對(duì)應(yīng)煤礦安全水平的評(píng)價(jià)等級(jí)劃分依據(jù)見表6所示。

表6 煤礦企業(yè)安全績(jī)效分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

單因素評(píng)價(jià)需要計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度，根據(jù)評(píng)價(jià)等級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn)(見表4)構(gòu)建隸屬度函數(shù)。

(9)

(10)

(11)

(12)

同理，2007—2014年的模糊關(guān)系矩陣(基于篇幅，不一一列出)。根據(jù)式(4)計(jì)算出2006年的綜合評(píng)估向量為R2006=PD2006=(0.076，0.121，0.12，0)，根據(jù)最大隸屬度原則，可以得出2006年的煤礦安全企業(yè)績(jī)效為B級(jí)，即綜合評(píng)價(jià)為良好。依此類推。

R2007=PD2007=(0.1，0.121，0.12，0)

R2008=PD2008=(0.076，0.12，0.121，0.087)

R2009=PD2009=(0.094，0.121，0.12，0.087)

R2010=PD2010=(0.121，0.12，0.11，0)

R2011=PD2011=(0.121，0.11，0，0)

R2012=PD2012=(0.079，0.121，0.12，0)

R2013=PD2013=(0.1，0.121，0.12，0)

R2014=PD2014=(0.12，0.11，0.121，0)

2006—2014年煤礦企業(yè)安全績(jī)效等級(jí)(見表7)。

表7 2006—2014年煤礦企業(yè)安全績(jī)效評(píng)價(jià)等級(jí)

(3) 煤礦企業(yè)安全績(jī)效評(píng)價(jià)。煤礦企業(yè)的安全績(jī)效會(huì)根據(jù)企業(yè)現(xiàn)有安全績(jī)效狀態(tài)而變化，且具有隨機(jī)性。因此，利用馬爾科夫鏈對(duì)該企業(yè)2015—2016年的績(jī)效進(jìn)行評(píng)價(jià)。根據(jù)煤礦企業(yè)2006—2014年的績(jī)效評(píng)價(jià)等級(jí)，可以獲得該煤礦企業(yè)安全績(jī)效等級(jí)的轉(zhuǎn)移矩陣為

(13)

在此，基于2014年的該煤礦企業(yè)安全績(jī)效水平結(jié)果，應(yīng)用Markov鏈狀態(tài)轉(zhuǎn)移法預(yù)測(cè)2015年、2016年的煤礦企業(yè)安全績(jī)效評(píng)價(jià)結(jié)果為

R2015=R2 014W=(0.082 0,0.225 0,0.044 0,0)R2016=R2015W=(0.086 0,0.175 0,0.090 0,0)

由最大隸屬度原則可以確定2015年該煤礦企業(yè)安全管理績(jī)效評(píng)價(jià)為B級(jí)，2016年該煤礦企業(yè)安全績(jī)效評(píng)價(jià)為B級(jí)。而根據(jù)概況實(shí)際運(yùn)營(yíng)情況，發(fā)現(xiàn)2016年該煤礦安全績(jī)效與預(yù)測(cè)結(jié)果符合。

四、 敏感性分析

本研究通過層次分析法獲得指標(biāo)權(quán)重，鑒于在數(shù)據(jù)收集過程中專家能力、經(jīng)驗(yàn)的差距，獲得指標(biāo)權(quán)重會(huì)影響最終的評(píng)價(jià)模型的穩(wěn)定性，因此，需要應(yīng)用敏感性分析進(jìn)行評(píng)價(jià)結(jié)果和評(píng)價(jià)方法的穩(wěn)定性分析。本研究選用One-At-a-Time (OAT)法[20]進(jìn)行敏感性分析。OAT法在進(jìn)行敏感性分析時(shí)，保持其他指標(biāo)權(quán)重不變的情況下來，對(duì)單個(gè)指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行調(diào)整，以驗(yàn)證其變化對(duì)最終評(píng)價(jià)結(jié)果的影響程度和規(guī)律性。在具體分析實(shí)現(xiàn)方面，將RPC(range of percent change)百分比變化范圍和IPC(increment of percent change) 百分比變化增量分別取值為±20%和±5%，將其運(yùn)用到所有指標(biāo)中，每組權(quán)重將伴隨一次評(píng)價(jià)運(yùn)算，為了滿足所有的標(biāo)準(zhǔn)，權(quán)重總和為1，其他指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

根據(jù)2015年和2016年的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行敏感性分析，一共進(jìn)行了176次敏感性分析。176次敏感性分析結(jié)果顯示該煤礦企業(yè)安全績(jī)效均屬于B級(jí)。但指標(biāo)3、指標(biāo)6、指標(biāo)7和指標(biāo)11，在2016年的結(jié)果出現(xiàn)了變動(dòng)，表現(xiàn)為第二大隸屬度和第三大隸屬所處的等級(jí)發(fā)生了變動(dòng)(圖2顯示指標(biāo)7對(duì)于2016年評(píng)價(jià)結(jié)果的變動(dòng)情況)。因此，可認(rèn)為本研究提出方法對(duì)評(píng)價(jià)值的改變相對(duì)不敏感。在176次測(cè)試中只有4次發(fā)生了變動(dòng)，但最終評(píng)價(jià)結(jié)果始終為B級(jí)。

圖2 指標(biāo)7 敏感性分析結(jié)果( 2016 年)

五、 結(jié) 語

結(jié)合煤礦企業(yè)安全管理的實(shí)際情況，在遵循評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建原則的基礎(chǔ)上，建立了煤礦安全管理績(jī)效評(píng)估指標(biāo)體系。指標(biāo)體系包括2個(gè)二級(jí)指標(biāo)，二級(jí)指標(biāo)下又下設(shè)11個(gè)三級(jí)指標(biāo)。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重，選用馬爾可夫鏈評(píng)價(jià)法對(duì)冀中能源股份有限公司旗下的邢東礦安全管理績(jī)效評(píng)價(jià)進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)估。通過評(píng)價(jià)得到該礦安全管理績(jī)效綜合得到為B，此分析結(jié)果與該煤礦企業(yè)在2016年的實(shí)際安全績(jī)效水平相一致，表明該方法具有很好應(yīng)用價(jià)值。此外，通過敏感性分析，對(duì)該方法的穩(wěn)定性進(jìn)行了進(jìn)一步的分析，結(jié)果表明該方法獲得的評(píng)價(jià)結(jié)果相對(duì)穩(wěn)定。

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ResearchontheSafetyPerformanceEvaluationofCoalMiningEnterpriseBasedonMarkovChainDynamicFuzzyEvaluation

Niu Zhanwen1, Li Caihui1,2, Liu Chaochao1

(1. College of Management and Economics, Tianjin University, Tianjin 300072, China;2. Jizhong Energy Resources Limited Company, Xingtai 054000, China)

Based on the problems of safety management in coal mining enterprises, this paper constructed index system and evaluation method of coal mine safety management performance evaluation and the quantification method of the three-level index, combining the excellent performance theory and the accident prevention theory. Based on the predictive function of the Markov chain, a dynamic rating method of coal mine safety performance is proposed. On this basis, this paper measures the performance of safety management for Xingdong company from an energy Limited by Share Ltd in the central Hebei Province. The final result turns out to have good application value.

safety performance; coal mining enterprise; dynamic fuzzy evaluation; Markov Chain

F270；X936

A

1008-4339(2018)01-001-07

2017-01-11.

牛占文(1966— )，男，博士，教授.

牛占文，niuzhanwen@tju.edu.cn.