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        基于AHP-模糊分析法的家具制造廠消防安全評估及對策研究

        2019-11-08 06:54:52葛健偉王佳楠李海航黃冬梅陳永良
        中國計量大學(xué)學(xué)報 2019年3期
        關(guān)鍵詞:制造廠準(zhǔn)則家具

        葛健偉,王佳楠,林 鵬,陳 璐,李海航,黃冬梅,陳永良

        (1.中國計量大學(xué) 質(zhì)量與安全工程學(xué)院,浙江 杭州 310018;2.中杭監(jiān)測技術(shù)研究院有限公司,浙江 杭州 310000)

        經(jīng)濟水平和人民生活的不斷提高,推動了家具業(yè)快速發(fā)展,目前,全國家具企業(yè)共有5萬余家,從業(yè)人員超過550萬。在家具生產(chǎn)技術(shù)方面,引進(jìn)了國際先進(jìn)加工設(shè)備和工藝,但家具制造業(yè)依然屬于勞動密集型行業(yè),且絕大部分企業(yè)是中小規(guī)模企業(yè)[1-2]。在家具原材料加工過程中,存在多種可以引起火災(zāi)的危險源和事故隱患?;馂?zāi)事故在給員工帶來傷害的同時,也造成了巨大的經(jīng)濟和財產(chǎn)損失。

        目前針對家具制造廠消防安全定量評價的研究較少,現(xiàn)有的研究僅側(cè)重于定性或單個因素的統(tǒng)計或評價。Torbj?rn Rundmo等人[3]對挪威和瑞典的39家家具企業(yè)的作業(yè)事故進(jìn)行研究,指出間接經(jīng)濟損失要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于直接經(jīng)濟損失。申利明等人[4]研究我國木材加工企業(yè)的安全衛(wèi)生狀況,建立了相應(yīng)的評價指標(biāo)和方法。天津理工大學(xué)楊志舟、宋文華等人[5]綜合了層次分析法和模糊評價原理,采用層次分析法構(gòu)建了涂裝作業(yè)場所消防安全評價指標(biāo)體系,并運用模糊層次綜合評價法評估了涂裝作業(yè)場所的消防安全。中國礦業(yè)大學(xué)杜紅兵、周心權(quán)[6]等人深入分析了建筑火災(zāi)的發(fā)生原因,建立了建筑火災(zāi)風(fēng)險評估因素集,并采用模糊評價法評估了高層民用建筑的消防安全。

        本文構(gòu)建家具制造廠消防安全評價模型,模型目標(biāo)層為家具制造廠消防安全,準(zhǔn)則層為潛在火災(zāi)因素、消防設(shè)施、廠內(nèi)員工消防素質(zhì)、消防救援能力與廠內(nèi)消防管理措施,每個準(zhǔn)則層又分為若干個方案層。然后邀請同行專家對評價指標(biāo)進(jìn)行打分,構(gòu)建判斷矩陣,計算權(quán)重向量并進(jìn)行一致性檢驗,再確定評價集,通過專家評分建立隸屬度矩陣,接著進(jìn)行模糊綜合評價,得出某家具制造廠消防安全評估等級。最后依據(jù)消防安全評價的結(jié)果,對家具制造廠的消防安全問題,提出合理的防控措施。

        1 家具制造廠消防安全評價指標(biāo)劃分

        通過分析家具制造廠火災(zāi)事故案例,我們得到以下五個影響家具制造廠消防安全較為重要的因素,作為家具制造廠消防安全評價體系的準(zhǔn)則層,每個準(zhǔn)則層下又劃分了若干指標(biāo),作為方案層。具體分析和劃分情況如下。

        1)潛在火災(zāi)因素

        家具制造廠潛在的火災(zāi)因素主要包括堆砌的木材等易燃易爆物品,木材加工處理產(chǎn)生的粉塵,違規(guī)用電,線路老化等。

        2)消防設(shè)施

        家具制造廠的消防設(shè)施極為重要,火災(zāi)報警裝置、滅火設(shè)備和消防給水是影響家具制造廠消防設(shè)施運行的重要因素。例如有些車間內(nèi)具有較大的通風(fēng)速度,會造成火源偏移,導(dǎo)致報警位置和實際火源位置存在偏差。另外,滅火設(shè)備和消防給水若長時間未進(jìn)行檢修測定,如果損壞則不能應(yīng)對緊急火災(zāi)情況,造成火勢擴大蔓延。

        3)廠內(nèi)員工消防素質(zhì)

        員工的消防素質(zhì)在火災(zāi)不可避免時起到了極大的作用,而消防意識、消防設(shè)備的使用和消防演習(xí)是評價員工消防素質(zhì)的重要因素。若沒有強烈的消防意識,面對緊急情況時,不能冷靜處理,很容易因為錯誤舉動而造成更大的傷亡事故;若不會使用消防設(shè)備,則無法在火災(zāi)發(fā)展初期快速撲滅火災(zāi);若員工未進(jìn)行過消防演習(xí),則無法提升員工的消防意識和面對火災(zāi)時的心理素質(zhì)。

        4)消防救援能力

        消防救援能力包括廠內(nèi)兼職消防隊、廠內(nèi)專職消防隊和專業(yè)消防隊三個級別力量。初期火災(zāi)的撲滅或控制,主要靠車間內(nèi)員工和廠內(nèi)兼職消防隊操作滅火器或發(fā)出報警信號。其次由接到火災(zāi)信號的廠內(nèi)專職消防隊趕赴火災(zāi)現(xiàn)場,指揮人員疏散、撲救火災(zāi)。再由接到火災(zāi)信息的附近地區(qū)專業(yè)消防應(yīng)急救援隊伍趕赴現(xiàn)場滅火。

        5)廠內(nèi)消防管理措施

        消防管理措施有消防安全教育培訓(xùn)、消防檢查、制定應(yīng)急預(yù)案等。首先通過對員工進(jìn)行定期的消防安全教育,可以強化消防意識,提高自救能力。其次,定期的消防檢查可以有效排除場內(nèi)的安全隱患,把火災(zāi)消滅在源頭。最后,制定一個切實可行的應(yīng)急預(yù)案并定期加以演練,可以最大程度減少傷亡以及財產(chǎn)損失。

        2 AHP-模糊分析法模型

        2.1 基本原理

        AHP-模糊分析法綜合了層次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)和模糊評價法的優(yōu)點,首先運用AHP方法,建立層次結(jié)構(gòu)模型,構(gòu)建判斷矩陣,計算權(quán)重向量并進(jìn)行一致性檢驗;再采用模糊評價法確定評價集,建立隸屬度矩陣;最后依據(jù)權(quán)重向量和隸屬度矩陣對各方案層進(jìn)行模糊綜合評價,得出最終評價結(jié)果[7-9]。

        2.2 建立層次評價體系

        層次結(jié)構(gòu)模型一般分為三層:最高層為決策目標(biāo),即想要解決的問題;中間層為準(zhǔn)則層,即影響決策目標(biāo)的一些因素組合;最底層為方案層,即為解決問題的一些措施。一般的結(jié)構(gòu)模型如圖1。

        圖1 層次結(jié)構(gòu)一般模型Figure 1 General model of hierarchical structure

        2.3 構(gòu)造判斷矩陣并確定權(quán)重

        表1所展示的是Satty的“1-9標(biāo)度法”,它是對兩個因素之間的重要程度進(jìn)行定量描述。通過專家打分得到兩兩指標(biāo)比較的“重要程度”的判斷值,從而構(gòu)建準(zhǔn)則層的判斷矩陣[10-14],如式(1):

        (1)

        式(1)中:An為單因素判斷矩陣;n為準(zhǔn)則層中的指標(biāo)個數(shù);a為準(zhǔn)則層中的子指標(biāo)個數(shù);baa為兩個指標(biāo)相互比較的“重要程度”判斷值。

        表1 判斷矩陣元素bij1-9標(biāo)度及含義Table 1 Scale and meaning of judging matrix element bij 1-9

        注:當(dāng)bij取2,4,6,8時,則介于上述標(biāo)度的中間。

        準(zhǔn)則層權(quán)重是衡量子指標(biāo)對所屬準(zhǔn)則層相對重要程度的指標(biāo),同一準(zhǔn)則層所屬的全部子指標(biāo)權(quán)重之和為1,權(quán)重的計算如式(2):

        An×ωn=λmax×ωn。

        (2)

        式(2)中:An為單因素判斷矩陣;ωn為準(zhǔn)則層權(quán)重;λmax為最大特征值。

        為消除主觀判斷的偏差,引入一致性檢驗[15],其目的是:檢驗判斷矩陣各元素間重要程度的合理性和協(xié)調(diào)性,對于a階的判斷矩陣,其指標(biāo)的計算如式(3):

        (3)

        式(3)中:CI是一致性指標(biāo);a是判斷矩陣階數(shù)。為了進(jìn)一步確定兩兩判斷矩陣之間不一致性的合理允許范圍,引入隨機一致性比率CR=CI/RI,RI為平均隨機一致性指標(biāo),RI的取值和判斷矩陣的階數(shù)有關(guān)系。RI具體取值如表2。

        表2 RI值對應(yīng)表Table 2 Table of RI value

        當(dāng)CR<0.1時,則認(rèn)為判斷矩陣通過一致性檢驗,當(dāng)CR>0.1時,判斷矩陣不能通過一致性檢驗,需要對其中的元素值進(jìn)行調(diào)整,直至CR<0.1。

        2.4 確定評價集

        評價集是依據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn),對被評價對象作出各種評價的集合。首先依據(jù)層次評價體系,將準(zhǔn)則層的每個指標(biāo)表示為ui(i=1,2,…n),其集合形式為U={u1,u2,…un};然后將方案層的每個指標(biāo)表示為uim,則其集合形式為ui={ui1,ui2, …uim};最后對各個指標(biāo)進(jìn)行評價分級,建立評價結(jié)果的有限集合V={v1,v2, …vm},其中,m為總的評價等級數(shù)。

        2.5 建立隸屬度矩陣

        依次對各方案層進(jìn)行單因素評價,得到方案層的單因素評價集為ri={ri1,ri2,…rim},進(jìn)而構(gòu)造從方案層各指標(biāo)uim到評價集V的隸屬度矩陣,如式(4):

        (4)

        2.6 模糊綜合評價

        設(shè)準(zhǔn)則層指標(biāo)ui模糊綜合評價矩陣為Bi,則準(zhǔn)則層下各指標(biāo)的模糊評價矩陣的計算公式如式(5):

        Bi=ωn·Ri。

        (5)

        式(5)中:ωn為各方案層的權(quán)重向量;Ri為各方案層的隸屬度矩陣。所以,準(zhǔn)則層的模糊評價矩陣Bi可以表示為:Bi=(bi1,bi2,…,bin)。

        計算出所有準(zhǔn)則層的模糊評價矩陣之后,再利用各準(zhǔn)則層的模糊綜合評價矩陣Bi作為目標(biāo)層的隸屬度矩陣[16],如式(6)。

        (6)

        則最終的模糊綜合評價矩陣為結(jié)果如式(7):

        B=ω·R。

        (7)

        式(7)中:ω為準(zhǔn)則層權(quán)重向量;R為準(zhǔn)則層的隸屬度矩陣。

        2.7 分析評價結(jié)果

        計算出所有的模糊綜合評價矩陣之后,運用最大隸屬度方法來分析評價結(jié)果,即找出模糊綜合評價矩陣中隸屬度最大那一項,與它所對應(yīng)的評價集中那一項評語,較好地反映了評價等級。結(jié)合評價等級可以分析結(jié)果,并給出建議。

        3 家具制造廠消防安全評價應(yīng)用實例

        3.1 建立家具制造廠消防安全層次評價體系

        通過上述原理分析,我們對浙江省杭州市某家具制造廠進(jìn)行消防安全評價。首先,我們建立家具制造廠消防安全評價體系,分為兩個層次,將家具制造廠消防安全性設(shè)為目標(biāo)層,如圖2。

        圖2 家具制造廠消防安全層次評價體系Figure 2 Evaluation system for fire safety levels in furniture manufacturing plants

        3.2 確定家具制造廠消防安全評價判斷矩陣和權(quán)重值

        依據(jù)1-9標(biāo)度,采用專家評分法對該制造廠的兩級消防安全評價指標(biāo)進(jìn)行打分,首先確定準(zhǔn)則層判斷矩陣,如表3。

        表3 準(zhǔn)則層判斷矩陣Table 3 Judgment matrix of criterion layer

        通過計算,得出準(zhǔn)則層判斷矩陣的最大特征值λmax=5.298 2,一致性指標(biāo)為CI=0.074 5。又因為準(zhǔn)則層判斷矩陣的階數(shù)為5階,查表2得RI=1.12,所以CR=0.066 6<0.1,通過一致性檢驗。同樣,根據(jù)上述方法可以計算各方案層的權(quán)重值并進(jìn)行一致性檢驗,如表4。

        表4 家具制造廠消防安全評價體系的指標(biāo)權(quán)重值Table 4 Index weight value of fire safety evaluation system of furniture manufacturer

        3.3 建立家具制造廠消防安全風(fēng)險評價集

        為了做出準(zhǔn)確的評價,本文采用風(fēng)險矩陣法建立家具制造廠消防安全風(fēng)險評價集,風(fēng)險矩陣法是用風(fēng)險發(fā)生概率與風(fēng)險發(fā)生后果嚴(yán)重程度的乘積大小來評價危險程度。風(fēng)險發(fā)生概率有以下五個等級。如表5。

        表5 風(fēng)險發(fā)生概率等級Table 5 Risk probability level

        風(fēng)險發(fā)生后果嚴(yán)重程度,即事故風(fēng)險發(fā)生以后對人、物、環(huán)境等產(chǎn)生了多大程度的影響。風(fēng)險后果嚴(yán)重程度有以下五個等級,如表6。

        根據(jù)表5和表6的內(nèi)容,我們建立一個風(fēng)險矩陣(表7)[17], 從而確定本文風(fēng)險評價有八個等級,即V={V1,V2,V3,V4,V5,V6,V7,V8}={很低、較低、低、中、高、較高、很高、極高}。

        表6 風(fēng)險后果嚴(yán)重程度Table 6 Risk severity of the consequences

        表7 風(fēng)險等級表Table 7 Risk level table

        3.4 確定隸屬度矩陣

        根據(jù)上述評價集,通過專家打分,收集基礎(chǔ)數(shù)據(jù),再對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,建立各方案層隸屬度矩陣。

        潛在火災(zāi)因素集隸屬度矩陣:

        消防設(shè)施系統(tǒng)因素集隸屬度矩陣:

        廠內(nèi)員工消防因素集隸屬度矩陣:

        消防救援能力因素集隸屬度矩陣:

        廠內(nèi)消防管理措施因素集隸屬度矩陣:

        3.5 模糊綜合評價

        將各方案層權(quán)重值與其對應(yīng)隸屬度矩陣相乘,計算結(jié)果如下:

        由4.2節(jié)可知,準(zhǔn)則層權(quán)重值為ω=(0.257 0,0.138 4,0.158 2,0.130 3,0.316 1),將準(zhǔn)則層的模糊綜合評價結(jié)果Bk作為目標(biāo)層的隸屬度矩陣,即:

        再進(jìn)行模糊綜合評價,即:

        3.6 家具制造廠消防安全性結(jié)果分析

        本文分析結(jié)果使用的是最大隸屬度方法,即找出模糊綜合評價集中最大的隸屬度值,再對照相應(yīng)的評價等級,最后得出評價結(jié)果。依據(jù)風(fēng)險等級,從最終的評價結(jié)果(0.000 0,0.102 9,0.058 2,0.113 3,0.281 2,0.238 6,0.127 1,0.078 6)中可以看出,隸屬度最大值所對應(yīng)的評判等級為“高”,說明該家具制造廠消防安全性存在著風(fēng)險隱患,需要加以整改。

        根據(jù)每個準(zhǔn)則的權(quán)重值來看,該家具制造廠在進(jìn)行消防安全性改造時,應(yīng)按照“廠內(nèi)消防管理措施”、“潛在火災(zāi)因素”、“廠內(nèi)員工消防素質(zhì)”、“消防設(shè)施”、“消防救援能力”的順序進(jìn)行整改。

        我們看到對該家具制造廠的消防安全影響最大準(zhǔn)則層指標(biāo)是“廠內(nèi)消防管理措施”,其權(quán)重值達(dá)到0.316 1;而“消防檢查”對“廠內(nèi)消防管理措施”的影響最大,其權(quán)重值達(dá)到0.403 8,可以看到消防檢查是影響該家具制造廠消防安全的最大單項指標(biāo)。該家具制造廠“廠內(nèi)消防管理措施”評價等級為“高”,說明需要進(jìn)行改善,重點放在“消防檢查”和“定期安全教育”上。同時,“潛在火災(zāi)因素”評價等級為“較高”,通過單因素矩陣可以看出,專家對于“車間粉塵堆積”、“易燃易爆物品”、“違規(guī)用電”比較不滿意,因重點對這三項進(jìn)行整改。對于其他因素我們可已進(jìn)行相同的分析,針對評價等級較高的進(jìn)行重點整改。

        4 結(jié)論與對策

        本文通過對家具制造廠的火災(zāi)事故進(jìn)行分析,對家具制造廠的消防安全評價指標(biāo)進(jìn)行了合理劃分,然后通過建立AHP-模糊分析法模型,對某一家具制造廠進(jìn)行消防安全評價,評價結(jié)果顯示,該家具制造廠的消防安全評價等級是“高”,認(rèn)為存在著較高的火災(zāi)風(fēng)險,需要對“廠內(nèi)消防管理措施”和“潛在火災(zāi)因素”兩方面進(jìn)行著重整改。具體整改對策如下。

        1)加強車間物品管理。家具制造廠所堆積的易燃易爆物品,是引起家具制造廠火災(zāi)的主要因素,因此需要從堆放方式、人員日常行為操作等方面,加強危險物品管理。

        2)強化員工的消防教育。火災(zāi)發(fā)生初期能及時發(fā)現(xiàn)火災(zāi),并正確使用滅火設(shè)備進(jìn)行滅火,能極大程度為初期火災(zāi)的撲滅爭取寶貴的時間。需要從增加員工的消防培訓(xùn)課、發(fā)放消防器械使用手冊等方面入手,加強員工的消防教育。

        3)加強消防設(shè)備監(jiān)管。消防設(shè)備可以抑制火勢的增長,為人員的逃生和消防隊員的滅火工作提供有利環(huán)境,從技術(shù)上和管理上提高消防設(shè)備的可靠性。此外,還要設(shè)置噴淋設(shè)施,使得消防噴頭能夠覆蓋所有車間。

        4)加強電器設(shè)備監(jiān)管。要加強電器設(shè)備老化排查和電器設(shè)備的監(jiān)管力度,同時進(jìn)行廠內(nèi)安全用電宣傳,另外需要定期檢測環(huán)境粉塵濃度。

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