王建斌

(1.中石化安全工程研究院有限公司，山東青島 266104 2.危險化學(xué)品安全風(fēng)險預(yù)警與智能管控技術(shù)應(yīng)急管理部重點實驗室，山東青島 266104)

0 前言

危險化學(xué)品在生產(chǎn)過程中普遍涉及復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)和多重的物理狀態(tài)變化，同時具有有毒、有害、易燃、易爆、腐蝕等多種危險特性，極易發(fā)生安全事故，因此需要企業(yè)在生產(chǎn)過程中高度重視危險化學(xué)品的安全管理工作。我國是危險化學(xué)品大國，石油和化學(xué)工業(yè)規(guī)模以上企業(yè)達(dá)26 947家，對危險化學(xué)品企業(yè)精準(zhǔn)分級管理已成為我國應(yīng)急管理領(lǐng)域一個亟待解決的問題，科學(xué)量化評價企業(yè)安全生產(chǎn)管理狀態(tài)能夠有效判斷企業(yè)的安全管理狀態(tài)等級以及管控措施，可解決企業(yè)分類分級精準(zhǔn)管理的問題，具有實際研究意義和應(yīng)用價值。

危險化學(xué)品企業(yè)安全管理狀態(tài)評價是一個典型的多目標(biāo)、多準(zhǔn)則、無結(jié)構(gòu)特性的復(fù)雜決策問題，其安全生產(chǎn)管理狀態(tài)影響因素眾多，各影響因素之間存在復(fù)雜的關(guān)聯(lián)特性，同時存在顯著的模糊性、隨機性和不確定性。目前，國內(nèi)在企業(yè)安全狀態(tài)評價研究領(lǐng)域常用的分析方法有層次分析法[1, 2]、決策樹算法[3,4]、模糊綜合評價法[5,6]、主成分分析法[7,8]、熵權(quán)法[9,10]等，這些方法能夠根據(jù)指標(biāo)體系內(nèi)容對企業(yè)進(jìn)行有效的分類分級，但各種分析方法的指標(biāo)量化數(shù)據(jù)大多來源于專家經(jīng)驗打分，客觀性、準(zhǔn)確性都存在不足，難以實現(xiàn)對危險化學(xué)品企業(yè)進(jìn)行精準(zhǔn)量化分級。

本文結(jié)合危險化學(xué)品企業(yè)實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)、基本信息的基礎(chǔ)條件，提出一種關(guān)鍵結(jié)果指標(biāo)和過程監(jiān)控指標(biāo)相結(jié)合的危險化學(xué)品企業(yè)安全管理狀態(tài)評價指標(biāo)體系，并基于改進(jìn)熵權(quán)法與單因子評價法計算出各項指標(biāo)權(quán)重，得到企業(yè)安全管理狀態(tài)得分，對企業(yè)實現(xiàn)準(zhǔn)確分類分級管理。

1 危險化學(xué)品企業(yè)安全管理狀態(tài)評價指標(biāo)體系構(gòu)建

1.1 危險化學(xué)品企業(yè)安全管理狀態(tài)評價指標(biāo)選取

構(gòu)建客觀全面的危險化學(xué)品企業(yè)安全管理狀態(tài)評價指標(biāo)體系是確保企業(yè)科學(xué)合理量化評估和分類分級管理的關(guān)鍵基礎(chǔ)。根據(jù)相關(guān)研究成果[11-13]，結(jié)合國家應(yīng)急管理領(lǐng)域發(fā)布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、指導(dǎo)文件要求，按照系統(tǒng)性、客觀性、數(shù)據(jù)可得性的原則，選取影響企業(yè)安全生產(chǎn)管理狀態(tài)的主要因素，建立企業(yè)安全安全管理狀態(tài)評價指標(biāo)體系。如圖1所示。

圖1 危險化學(xué)品企業(yè)安全安全管理狀態(tài)評價指標(biāo)體系

指標(biāo)體系共分為3級：第一級是企業(yè)安全生產(chǎn)管理狀態(tài)量化得分，是整個指標(biāo)體系的最高層，可根據(jù)企業(yè)得分情況區(qū)分安全生產(chǎn)管理狀態(tài)等級；第二級是管理措施層，共分為風(fēng)險監(jiān)測預(yù)警(A1)、安全承諾公告(A2)、專項檢查督導(dǎo)(A3)、重大危險源評估(A4)四大類指標(biāo)，分別反映企業(yè)在落實風(fēng)險監(jiān)測預(yù)警、安全承諾公告、重大危險源專項檢查督導(dǎo)、重大危險源三年評估等制度的執(zhí)行水平；第三級是評價要素層，從企業(yè)數(shù)據(jù)可獲取、指標(biāo)要素可量化的角度對指標(biāo)體系進(jìn)行設(shè)計，共有17個指標(biāo)要素，分為關(guān)鍵結(jié)果指標(biāo)和過程監(jiān)控指標(biāo)。

1.2 危險化學(xué)品企業(yè)安全管理狀態(tài)等級劃分

按照定量分析與定性判定修正結(jié)合的原則，企業(yè)安全管理狀態(tài)等級共劃分為3級，即：特別管控企業(yè)、重點關(guān)注企業(yè)和一般監(jiān)管企業(yè)。其中：得分0.6～1為一般監(jiān)管企業(yè)，代表企業(yè)安全生產(chǎn)管理狀態(tài)處于合理區(qū)間，企業(yè)可按照日常的管理制度開展生產(chǎn)活動；企業(yè)得分0.3～0.6分為重點關(guān)注企業(yè)，代表企業(yè)安全生產(chǎn)管理狀態(tài)相對較差，需對某類管理措施的落實進(jìn)行針對性提升；企業(yè)得分0.3分以下為特別管控企業(yè)，代表企業(yè)安全生產(chǎn)管理存在嚴(yán)重不足，需對各項管理措施的落實和執(zhí)行進(jìn)行大力提升。

2 危險化學(xué)品企業(yè)安全管理狀態(tài)評價方法研究

2.1 基于改進(jìn)熵權(quán)法的過程監(jiān)控指標(biāo)評價方法

設(shè)x1,x2,…,xn為n個危險化學(xué)品企業(yè)的樣本空間，u1,u2,…,um為m個過程監(jiān)控指標(biāo)，其中xi=[ui1,ui2,…,uim]。設(shè)α1,α2,…,αm為m個過程監(jiān)控指標(biāo)的權(quán)重，則研究對象空間Y可表示為：

(1)

采用改進(jìn)的熵權(quán)法對過程監(jiān)控指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重量化分析方法，從而實現(xiàn)對危險化學(xué)品企業(yè)進(jìn)行科學(xué)的分類分級。權(quán)重計算步驟如下：

a) 指標(biāo)數(shù)據(jù)無量綱化處理。為準(zhǔn)確反映原始數(shù)據(jù)中的信息，采用標(biāo)準(zhǔn)化法進(jìn)行無量綱化處理，消除各個指標(biāo)間存在的量綱差異，保證各指標(biāo)值的量度統(tǒng)一。

(2)

b) 指標(biāo)數(shù)據(jù)正向化處理。為消除各個指標(biāo)間存在的趨勢差異，對各個指標(biāo)值進(jìn)行正向化處理，保證各指標(biāo)值的同趨勢化。

(3)

c) 計算各指標(biāo)信息熵。

(4)

式中：Ej——第j個過程監(jiān)控指標(biāo)的信息熵值，其值越大代表指標(biāo)變異程度越小，所包含的信息量也就越小。

d) 計算各指標(biāo)權(quán)重。

(5)

式中：αj——第j個過程監(jiān)控指標(biāo)的權(quán)重值，其值越大代表指標(biāo)對企業(yè)安全管理狀態(tài)的評價結(jié)果影響越大。

e) 計算加權(quán)規(guī)范化矩陣。

(6)

式中：Y′——過程監(jiān)控指標(biāo)的加權(quán)規(guī)范化矩陣。

f) 計算各指標(biāo)的歐氏距離。

(7)

(8)

(9)

(10)

g) 計算企業(yè)評價結(jié)果。

(11)

式中：Ci——企業(yè)指標(biāo)評價結(jié)果值，其值越大代表安全管理狀態(tài)越好。

2.2 基于因子分析法的關(guān)鍵結(jié)果指標(biāo)評價方法

危險化學(xué)品企業(yè)安全管理狀態(tài)受生產(chǎn)運行狀態(tài)、風(fēng)險評估等級、隱患治理結(jié)果以及規(guī)范落實狀態(tài)等多重復(fù)雜因素影響，應(yīng)結(jié)合不同關(guān)鍵結(jié)果指標(biāo)的自身特點和影響能力綜合考慮量化分析方法。按照國家危險化學(xué)品安全管理規(guī)范文件中的安全狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)作為評價依據(jù)，采用因子分析法對危險化學(xué)品企業(yè)數(shù)據(jù)連續(xù)離線天數(shù)、實時風(fēng)險預(yù)警等級、企業(yè)安全承諾等級、重大隱患超期未整改數(shù)、安全評估報告超期數(shù)等10項關(guān)鍵結(jié)果指標(biāo)分別進(jìn)行評價，通過分級評價標(biāo)準(zhǔn)得出危險化學(xué)品企業(yè)安全管理狀態(tài)等級。分級評價標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

2.3 危險化學(xué)品企業(yè)安全管理狀態(tài)評價流程

針對危險化學(xué)品企業(yè)安全管理狀態(tài)評價的關(guān)鍵結(jié)果指標(biāo)和過程監(jiān)控指標(biāo)兩類指標(biāo)，通過結(jié)合改進(jìn)熵權(quán)法與因子分析法特點構(gòu)建企業(yè)安全管理狀態(tài)分級評價模型，綜合分析出企業(yè)安全管理狀態(tài)等級，以便企業(yè)管理人員和政府監(jiān)管人員以此為依據(jù)開展危險化學(xué)品安全生產(chǎn)的精準(zhǔn)分級管理。計算評價流程如圖2所示。

3 危險化學(xué)品企業(yè)安全管理狀態(tài)評價應(yīng)用實例

3.1 企業(yè)安全管理狀態(tài)評價初始數(shù)據(jù)集

以國家危險化學(xué)品安全生產(chǎn)風(fēng)險監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)和化學(xué)品登記信息管理系統(tǒng)中的企業(yè)登記數(shù)據(jù)和實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)為研究樣本，隨機選取8家危險化學(xué)品企業(yè)數(shù)據(jù)為分類示例，通過危險化學(xué)品企業(yè)安全管理狀態(tài)評價指標(biāo)要素量化計算方法得到模型計算所需的企業(yè)初始數(shù)據(jù)集。數(shù)據(jù)集見表2。

表2 企業(yè)安全管理狀態(tài)評價初始數(shù)據(jù)集(以8家企業(yè)為例)

3.2 過程監(jiān)控指標(biāo)計算分析

a) 將危險化學(xué)品重大危險源企業(yè)各個過程監(jiān)控指標(biāo)的初始數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化和正向化處理，并分別計算各個指標(biāo)的信息熵和客觀權(quán)重。經(jīng)計算各指標(biāo)的權(quán)重如表3所示。

表3 過程監(jiān)控指標(biāo)權(quán)重

通過各指標(biāo)權(quán)重分析可以得出各指標(biāo)的重要度從大到小分別為B6>B5>B4>B14>B15>B11>B7，其中視頻數(shù)據(jù)平均在線率、生產(chǎn)數(shù)據(jù)平均在線率兩個指標(biāo)所包含的信息熵較多，即各企業(yè)間數(shù)據(jù)在線情況差異較大，需重點解決部分企業(yè)數(shù)據(jù)長期離線的情況；同時安全承諾率、預(yù)警超期未處置率兩個指標(biāo)所包含的信息熵較少，即各企業(yè)安全承諾、預(yù)警處置情況差異較小，通過分析這兩類指標(biāo)的均值可知，企業(yè)安全承諾、預(yù)警處置等管理舉措落實較為完善。

b) 利用TOPSIS法分級計算各企業(yè)安全管理狀態(tài)過程監(jiān)控指標(biāo)的量化得分，利用上表各指標(biāo)權(quán)重構(gòu)建加權(quán)規(guī)范化矩陣。即：

然后計算分析各指標(biāo)的正、負(fù)理想解及其之間的歐氏距離，最后計算得出企業(yè)的過程監(jiān)控指標(biāo)得分，并對企業(yè)進(jìn)行分類分級。8家示例企業(yè)得分和分級情況如表4所示。

表4 企業(yè)過程監(jiān)控指標(biāo)評價得分和分級情況(以8家企業(yè)為例)

3.3 關(guān)鍵結(jié)果指標(biāo)量化分析

根據(jù)已構(gòu)建的危險化學(xué)品企業(yè)安全管理狀態(tài)評價的關(guān)鍵結(jié)果指標(biāo)及其初始數(shù)據(jù)，通過結(jié)果指標(biāo)分級評價標(biāo)準(zhǔn)(表1)分析判斷企業(yè)安全管理狀態(tài)等級。

A企業(yè)由于實時風(fēng)險預(yù)警等級(B2)為較大風(fēng)險，判定為特別管控企業(yè)；B企業(yè)由于安全承諾等級(B11)為一般風(fēng)險，判定為重點關(guān)注企業(yè)；C企業(yè)由于重大隱患數(shù)(B12)為7，判定為特別管控企業(yè)；D企業(yè)由于重大隱患數(shù)(B12)和安全評估報告超期數(shù)(B17)為1，判定為重點關(guān)注企業(yè)。

3.4 綜合分析

通過對過程監(jiān)控指標(biāo)和關(guān)鍵結(jié)果指標(biāo)的分析，綜合判斷出企業(yè)安全管理狀態(tài)的等級，以客觀精準(zhǔn)反映危險化學(xué)品企業(yè)在安全管理制度落實方面的執(zhí)行程度。8家示例企業(yè)狀態(tài)分級情況如表5所示。

表5 企業(yè)關(guān)鍵結(jié)果指標(biāo)評價分級情況

4 結(jié)語

針對危險化學(xué)品企業(yè)安全管理狀態(tài)評價過程中存在的要素評價關(guān)聯(lián)度強、量化主觀性強等問題，提出了基于風(fēng)險監(jiān)測預(yù)警、安全承諾公告、專項檢查督導(dǎo)、重大危險源評估4個方面的狀態(tài)評價指標(biāo)體系，同時構(gòu)建了基于改進(jìn)熵權(quán)法和因子分析法相結(jié)合的狀態(tài)評價模型和評價流程，經(jīng)數(shù)據(jù)驗證能夠?qū)崿F(xiàn)對危險化學(xué)品安全管理狀態(tài)的科學(xué)合理分類分級，為政府精準(zhǔn)監(jiān)管和企業(yè)重點管理提供數(shù)據(jù)支撐，從而提升全國危險化學(xué)品領(lǐng)域安全生產(chǎn)運行狀態(tài)。