陳星斌，毛錦榮，周葉平，冷慶虎

（江西省特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)研究院，江西南昌 330096）

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)美好生活的期望值不斷提高，同時(shí)對(duì)企業(yè)安全生產(chǎn)管理日益重視。特種設(shè)備作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)及發(fā)展的重要基石，與人民群眾的財(cái)產(chǎn)安全緊密相連[1-2]。因此，確保特種設(shè)備安全運(yùn)行，保障人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全是當(dāng)前極其重要的工作和任務(wù)。然而，近年來(lái)鍋爐、起重機(jī)械、電梯、游樂設(shè)施等特種設(shè)備的安全事故時(shí)有發(fā)生，給社會(huì)造成了較大的負(fù)面影響。根據(jù)國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)管總局發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，截止2018 年底的全國(guó)特種設(shè)備總量為1394.35萬(wàn)臺(tái)，其中各類特種設(shè)備的分類及比例分布具體情況如圖1所示。

圖1 2018 年特種設(shè)備數(shù)量分類及比例分布

根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，2018 年全國(guó)共發(fā)生特種設(shè)備事故和相關(guān)事故200 余起，死亡220 余人，受傷近70 人，相比上一年，事故減少了十余起、降幅約為8%，并且死亡人數(shù)降幅約11%，受傷人數(shù)降幅53%。其萬(wàn)臺(tái)特種設(shè)備死亡率為0.22（圖2），同比下降27%[3]。

由此可見，雖然特種設(shè)備行業(yè)的整體事故率持續(xù)下降，設(shè)備安全管理情況有所改善，但特種設(shè)備事故總量的比例仍然較高。所以，積極開展特種設(shè)備安全管理工作，對(duì)特種設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效管理和評(píng)估，對(duì)于降低事故發(fā)生率，避免事故發(fā)生和損失具有重要意義。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)特種設(shè)備安全管理評(píng)估方法眾多，但各種方法如何應(yīng)用、使用狀況及優(yōu)缺點(diǎn)未作詳細(xì)報(bào)道，下面通過(guò)分析國(guó)內(nèi)外特種設(shè)備安全管理評(píng)估方法相關(guān)應(yīng)用，列舉和介紹不同評(píng)估方法的步驟及優(yōu)缺點(diǎn)，旨在提高特種設(shè)備安全管理評(píng)估水平，豐富特種設(shè)備安全評(píng)估方法，為確保特種設(shè)備安全做出積極的貢獻(xiàn)。

圖2 2009—2018 年全國(guó)萬(wàn)臺(tái)特種設(shè)備死亡率情況

1 常見的安全評(píng)估方法應(yīng)用及探討

風(fēng)險(xiǎn)管理是通過(guò)調(diào)研、收集資料等方法識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)、評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)、分析風(fēng)險(xiǎn)，從而采取相關(guān)措施有效地控制風(fēng)險(xiǎn)，這是最經(jīng)濟(jì)、最佳的安全生產(chǎn)保障的科學(xué)評(píng)估方法[4]。常用于特種設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法主要有模糊綜合評(píng)價(jià)法、層次分析法、灰色關(guān)聯(lián)分析等，大部分特種設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估采用的方法基本路線如圖3 所示。

1.1 模糊綜合評(píng)價(jià)法

圖3 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法基本路線

模糊綜合評(píng)價(jià)法是定性和定量相結(jié)合的綜合性評(píng)價(jià)方法，這種方法主要是通過(guò)隸屬度函數(shù)進(jìn)行定性評(píng)價(jià)和定量評(píng)價(jià)的相互轉(zhuǎn)換[5]。王冰潔采用模糊綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)承壓類特種設(shè)備進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，找到了鍋爐安全運(yùn)行的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素，并且提出了鍋爐風(fēng)險(xiǎn)管理對(duì)策，從而提高了承壓類特種設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)管理水平[6]。陳力等人[7]通過(guò)構(gòu)建隸屬度函數(shù)模型實(shí)現(xiàn)了起重機(jī)械的安全評(píng)估，并且提出了可以程序化產(chǎn)生模糊關(guān)系矩陣的隸屬度函數(shù)模型，發(fā)現(xiàn)該模型具有良好的預(yù)測(cè)結(jié)果。模糊綜合評(píng)價(jià)法在評(píng)價(jià)過(guò)程中，需要采用不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)來(lái)對(duì)評(píng)價(jià)目標(biāo)多方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，通過(guò)評(píng)價(jià)目標(biāo)設(shè)定相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，并根據(jù)實(shí)際情況對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)設(shè)定相應(yīng)的權(quán)重系數(shù)，然后再對(duì)評(píng)價(jià)描述進(jìn)行無(wú)量綱化處理，形成數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)信息，模糊評(píng)價(jià)方法的一般步驟為:

（1）確定評(píng)價(jià)因素集（U）。根據(jù)指標(biāo)的個(gè)數(shù)，設(shè)定含有n（n=1，2，3.......）項(xiàng)指標(biāo)的模糊評(píng)價(jià)集合U={u1，u2，u3，.......，un}。

為了明確評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值的分配，根據(jù)評(píng)價(jià)對(duì)象的屬性再對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)分解，并進(jìn)行分等級(jí)層處理。

（2）確定評(píng)價(jià)指標(biāo)所處的等級(jí)。假設(shè)評(píng)價(jià)等級(jí)有n（n=1，2，3.......）級(jí)，那么評(píng)價(jià)等級(jí)可表示為:V={v1，v2，v3，.......，vn}。

（3）權(quán)重值向量的確定（W）。設(shè)權(quán)重向量集為W={w1，w2，w3，.......，wn}，wn為各項(xiàng)權(quán)重值，其中各權(quán)重值之和等于1，即wn=1。一般情況下，權(quán)重向量已經(jīng)通過(guò)單因素評(píng)價(jià)值和相應(yīng)的權(quán)重賦值。如果權(quán)重向量在未知的條件下，那么可設(shè)定M={m1，m2，m3，.......，mn}作為相應(yīng)的權(quán)重模糊矢量，其中mi表示第i 個(gè)因素的權(quán)重。

（4）構(gòu)件模糊關(guān)系評(píng)價(jià)矩陣R。從單因素評(píng)價(jià)出發(fā)，為進(jìn)一步確定被選定的評(píng)價(jià)集與因素集的隸屬關(guān)系，判斷因素集與評(píng)價(jià)集的合理關(guān)系，建立相應(yīng)的模糊關(guān)系矩陣。R 表示模糊關(guān)系評(píng)價(jià)矩陣的隸屬值，R=。在該矩陣中，rmn表示每項(xiàng)指標(biāo)的隸屬度，滿足

（5）將指標(biāo)權(quán)重與模糊評(píng)價(jià)矩陣相乘，通過(guò)最大隸屬度原則及加權(quán)平均原則計(jì)算得到最終的模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果Z，Z=W·R={z1，z2，z3，.......，zn}。其中，Zi表示評(píng)價(jià)對(duì)象對(duì)評(píng)價(jià)等級(jí)V的隸屬度。

（6）對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行分析，最終確定評(píng)價(jià)狀態(tài)。模糊綜合評(píng)價(jià)方法其優(yōu)點(diǎn)是可操作性強(qiáng)，對(duì)于不確定的問題可以直觀、簡(jiǎn)單、方便的解決。而缺點(diǎn)主要是在解決實(shí)際問題時(shí)往往考慮的評(píng)價(jià)指標(biāo)較多，易受主觀分析評(píng)價(jià)人員主觀因素的影響。

1.2 層次分析法

層次分析法（AHP）是1970 年代美國(guó)數(shù)學(xué)家Satty 等人提出的一種將定量分析與定性分析相結(jié)合的多目標(biāo)決策分析方法[8]。楊振林等人[9]將HAP 方法成功的引用到了特種設(shè)備綜合評(píng)價(jià)當(dāng)中，并且通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證了綜合評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)模型的準(zhǔn)確性。福州大學(xué)李志毅[10]采用層次分析法對(duì)港口門座式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行了安全評(píng)價(jià)，計(jì)算出了門座起重的門座具體安全評(píng)價(jià)值。文獻(xiàn)[11]采用層次分析法對(duì)特種設(shè)備安全的影響因素進(jìn)行了分析，通過(guò)設(shè)置不同等級(jí)指標(biāo)，成功構(gòu)建了特種設(shè)備安全管理層次結(jié)構(gòu)模型。層次分析法的策略主要是把復(fù)雜問題分解為多個(gè)層次和多個(gè)因素，對(duì)兩者之間指標(biāo)的重要程度進(jìn)行判斷，再建立判斷矩陣，最后通過(guò)計(jì)算判斷矩陣的最大特征值以及對(duì)應(yīng)特征向量，從而得出不同的權(quán)重值。層次分析法主要有以下步驟:

（1）建立階梯層次結(jié)構(gòu)。

（2）構(gòu)建判斷矩陣，一般按照“1～9”九標(biāo)度法構(gòu)造。

（3）判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)。一致性指標(biāo)CR 值的大小可以直接反映有無(wú)邏輯混亂。

以特種設(shè)備檢驗(yàn)質(zhì)量評(píng)價(jià)為例，檢驗(yàn)質(zhì)量的好壞與眾多因素有關(guān)，即涉及到眾多與檢驗(yàn)質(zhì)量的因素可以形成指標(biāo)體系。而這些因素及環(huán)節(jié)對(duì)特種設(shè)備檢驗(yàn)質(zhì)量的影響占有不同的權(quán)重，分析權(quán)重后可以方便區(qū)分影響特種設(shè)備檢驗(yàn)質(zhì)量的主要因素和次要因素。根據(jù)不同指標(biāo)所占的權(quán)重，可將影響特種設(shè)備檢驗(yàn)質(zhì)量的指標(biāo)逐漸分成三個(gè)級(jí)別，即最高層指標(biāo)、一級(jí)指標(biāo)和二級(jí)指標(biāo)。

設(shè):最高層級(jí)指標(biāo)為M，一級(jí)指標(biāo)包含4 個(gè)子集:

那么，二級(jí)指標(biāo)包含16 個(gè)子集，

形成遞階層次結(jié)果模型后再對(duì)同一層次的各影響因素進(jìn)行相對(duì)重要性的判定，從而得到判斷矩陣。

若判定比較復(fù)雜可通過(guò)專家咨詢、安全事故統(tǒng)計(jì)分析、調(diào)查問卷調(diào)查等方法來(lái)搜集判定所需的相關(guān)價(jià)值信息[12]。

假設(shè)整個(gè)檢驗(yàn)工作質(zhì)量的評(píng)價(jià)總分設(shè)定分值為100 分，根據(jù)實(shí)際工作中對(duì)機(jī)電類特種設(shè)備檢驗(yàn)質(zhì)量保證影響權(quán)重的分析，可對(duì)使用、生產(chǎn)、檢驗(yàn)、監(jiān)管對(duì)應(yīng)的 A、B、C、D 四個(gè)大類16 個(gè)指標(biāo)分別賦予不同的權(quán)重分值，用以評(píng)價(jià)特種設(shè)備檢驗(yàn)質(zhì)量。確定各指標(biāo)的權(quán)重后，還要依據(jù)一致性檢驗(yàn)公式進(jìn)行驗(yàn)證[13]。

其中，當(dāng)CI=0 時(shí)，有完全一致性；當(dāng)CI 接近于0 時(shí)，有滿意的一致性；當(dāng)CI 越大時(shí)，一致性越差；當(dāng)CR＜0.1 時(shí)，認(rèn)為判斷矩陣具有滿意的一致性；當(dāng)CR≥0.1 時(shí)，就需要根據(jù)實(shí)際情況多次的調(diào)整判斷矩陣，直到滿足判定條件的要求。

（4）評(píng)價(jià)因素重要性排序。根據(jù)矩陣?yán)碚摽芍?，判斷矩陣具有唯一最大特征值λmax。采用方根法計(jì)算出近似特征值向量W=(W1，W2，……，Wn)。W 即為評(píng)價(jià)因素重要性排序。

層次分析法能夠在信息數(shù)據(jù)較少的情況下通過(guò)計(jì)算判斷出各要素間的相對(duì)重要程度，這種方法比較簡(jiǎn)便，且實(shí)用性較大。缺點(diǎn)主要是專家評(píng)分、指標(biāo)權(quán)重對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響較大，需要邀請(qǐng)工作經(jīng)驗(yàn)豐富的、數(shù)量較多的行業(yè)專家和技術(shù)人員進(jìn)行評(píng)分。此外，當(dāng)特征值、特征向量計(jì)算過(guò)程相對(duì)復(fù)雜時(shí)，難以提供滿意的決策方案。

1.3 灰色關(guān)聯(lián)分析方法

20 世紀(jì)80 年代，國(guó)內(nèi)著名學(xué)者鄧聚龍教授通過(guò)不斷努力創(chuàng)建了灰色系統(tǒng)理論[14]?；疑到y(tǒng)理論是一門帶有不確定性現(xiàn)象的應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)科，主要研究信息部分清楚和部分不清楚。許景順[15]采用灰色關(guān)聯(lián)分析方法對(duì)叉車監(jiān)管范圍和常見安全事故原因進(jìn)行了分析，建立了場(chǎng)內(nèi)機(jī)動(dòng)車輛（叉車）的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，該模型對(duì)加強(qiáng)場(chǎng)內(nèi)機(jī)動(dòng)車輛安全量化的分級(jí)監(jiān)管及降低事故風(fēng)險(xiǎn)具有顯著意義。蘭州理工大學(xué)曹康運(yùn)用改進(jìn)的層次分析法（IAHP）和灰色關(guān)聯(lián)分析方法系統(tǒng)全面的建立了海洋平臺(tái)壓力容器安全評(píng)價(jià)體系，并且通過(guò)實(shí)例計(jì)算，驗(yàn)證了該評(píng)價(jià)方法的實(shí)用性[16]。灰色系統(tǒng)理論的最重要成果就是灰色關(guān)聯(lián)分析方法，灰色關(guān)聯(lián)分析方法的精準(zhǔn)度與關(guān)聯(lián)度密切相關(guān)，即灰色關(guān)聯(lián)度越大，表明兩系統(tǒng)指標(biāo)變化的態(tài)勢(shì)越一致，評(píng)價(jià)對(duì)象指標(biāo)越好。灰色關(guān)聯(lián)分析方法一般步驟如下:

（1）建立原始序列矩陣。

（2）確定參考數(shù)列。參考數(shù)列由各個(gè)指標(biāo)的最優(yōu)值組成。

則標(biāo)準(zhǔn)化后評(píng)價(jià)矩陣為:

（4）計(jì)算差序列和最值差序列為:

（7）評(píng)價(jià)分析。根據(jù)灰色計(jì)算出的關(guān)聯(lián)度的大小，對(duì)各評(píng)價(jià)對(duì)象進(jìn)行排序，計(jì)算出的關(guān)聯(lián)度越大，評(píng)價(jià)結(jié)果越準(zhǔn)確。

灰色關(guān)聯(lián)分析方法是系統(tǒng)發(fā)展變化態(tài)勢(shì)的定量描述和比較分析，能夠定性和定量分析，可以較好地處理服役于復(fù)雜環(huán)境中特種設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)因素，并且該方法具有模糊不確定性和信息不完整性的特點(diǎn)。其評(píng)價(jià)結(jié)果符合實(shí)際，具有良好的通用性。其不足之處在于計(jì)算過(guò)程較為復(fù)雜、工作量大，需要不斷改進(jìn)。

2 結(jié)束語(yǔ)

目前，隨著現(xiàn)代科技的不斷進(jìn)步，我國(guó)對(duì)特種設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)管理評(píng)估及相關(guān)研究取得了矚目的成績(jī)，但總體創(chuàng)新性仍存在不足之處，各方法也都有自己的局限性。另外，根據(jù)特種設(shè)備安全管理評(píng)估研究現(xiàn)狀不難發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的定量分析還需要積極深入的研究。只有通過(guò)不斷地完善與深入研究特種設(shè)備安全評(píng)估方法，同時(shí)結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，才能更好地對(duì)特種設(shè)備安全進(jìn)行有效的管理。因此，開展特種設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)管理評(píng)價(jià)對(duì)于降低事故發(fā)生率，避免事故損失具有重要意義，積極歸納研發(fā)新的特種設(shè)備安全評(píng)價(jià)方法可以有效提高特種設(shè)備安全評(píng)價(jià)體系的實(shí)用性、科學(xué)性。