張利欣

（四川欣泰然安全科技有限公司，四川 成都 611130）

0 引言

安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)是規(guī)范企業(yè)安全生產(chǎn)的重要舉措，企業(yè)根據(jù)所屬行業(yè)的安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)施規(guī)范，首先在企業(yè)內(nèi)部建立健全安全管理制度，完善安全技術(shù)設(shè)施等，然后組織自評(píng)、初評(píng)，最后向所在市或省安全監(jiān)督管理部門(mén)提出申請(qǐng)，相關(guān)評(píng)審單位進(jìn)行評(píng)審定級(jí)。

采油企業(yè)包含多種化工工藝，其產(chǎn)品及輔料等大多具有易燃易爆的特性，安全生產(chǎn)一直是管理的重點(diǎn)和難點(diǎn)，通過(guò)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，可以有效規(guī)范安全管理，提高企業(yè)的整體安全水平[1]。采油企業(yè)的安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化達(dá)標(biāo)是一個(gè)涉及多因素、多層次的復(fù)雜系統(tǒng)，在安全標(biāo)準(zhǔn)化達(dá)標(biāo)過(guò)程中，主要通過(guò)專家打分的形式進(jìn)行評(píng)分定級(jí)，雖然專家一般都經(jīng)驗(yàn)豐富，對(duì)各類工藝設(shè)備也比較熟悉，但在評(píng)分過(guò)程中難免存在一定的主觀性，評(píng)分結(jié)果也只是各類小項(xiàng)得分的簡(jiǎn)單求和，然后根據(jù)等級(jí)劃分規(guī)則，分為一、二、三級(jí)，這樣的結(jié)果不能保證其準(zhǔn)確性和客觀性。

針對(duì)專家打分的主觀性和評(píng)分結(jié)果的模糊性問(wèn)題，本文采用云模型來(lái)處理專家的打分結(jié)果，進(jìn)而得出采油企業(yè)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化等級(jí)，云模型可以實(shí)現(xiàn)定性和定量之間的互相轉(zhuǎn)化，同時(shí)能夠較好地反應(yīng)結(jié)果的隨機(jī)性和模糊性[2]。

1 云模型理論

1.1 云模型

云是定性集合與定量集合之間的模糊性轉(zhuǎn)化，用來(lái)描述自然語(yǔ)言的不確定性，構(gòu)成定性與定量之間的映射關(guān)系。設(shè)U 是一個(gè)定量論域，C 是論域U 上的定性概念，若x ∈U 是概念C 的一次實(shí)現(xiàn)，x 對(duì)C 的確定度μ(x)∈［0,1］是有穩(wěn)定傾向的隨機(jī)數(shù)：μ(x)：U →［0,1］，? x ∈U，則x 在論域U 上的分布稱為云模型。

云的特征用三個(gè)參數(shù)表示：期望Ex，熵En 和超熵He，其中期望Ex 表示在論域中U 中最能代表C 這個(gè)定性概念的數(shù)值點(diǎn)；熵En 表示C 的不確定性，反應(yīng)在定量論域U 可被語(yǔ)言值C 接受的范圍，即模糊度，是定性概念亦此亦彼性的度量；超熵He 是熵En 不確定性的度量，即熵的熵，反應(yīng)了云滴的離散程度[2-3]。

1.2 云發(fā)生器

云發(fā)生器是云的生成算法，包括正向云發(fā)生器和逆向云發(fā)生器，云發(fā)生器建立了定性和定量之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。正向云發(fā)生器是由云的三個(gè)數(shù)字特征產(chǎn)生云圖，而逆向云發(fā)生器是根據(jù)一組云滴樣本，推算出云的三個(gè)特征值，在實(shí)際應(yīng)用中，一般是將逆向云發(fā)生器和正向云發(fā)生器結(jié)合使用，能夠較好地實(shí)現(xiàn)定性定量的轉(zhuǎn)行[4]。正態(tài)云是一種基本的云模型，在實(shí)際生活中具有較為廣泛的適用性，本文即采用正態(tài)云模型。

1）正向云發(fā)生器

輸入：定性概念的云特征（Ex，En，He）和云滴數(shù)N。輸出：每個(gè)云滴的定量值x 和對(duì)應(yīng)的定性確定度y。具體算法步驟如下：

a.產(chǎn)生一個(gè)期望值為Ex，方差為En 的正態(tài)隨機(jī)數(shù)xi；

b.產(chǎn)生一個(gè)期望值為En，方差為He 的正態(tài)隨機(jī)數(shù)En’；

c.計(jì)算確定度：

d.令（xi，yi）為一個(gè)云滴，它是該云表示的語(yǔ)言值在數(shù)量上的一次具體實(shí)現(xiàn)，其中x 為定性概念在論域中這一次對(duì)應(yīng)的數(shù)值，yi為屬于這個(gè)語(yǔ)言值的程度的量度；

e.重復(fù)步驟a 到步驟d，直到產(chǎn)生滿足要求數(shù)目的云滴數(shù)。

2）逆向云發(fā)生器

輸入：N 個(gè)樣本點(diǎn)xi，i=1，2，3…n

輸出：這N 個(gè)樣本所表示的定性概念的云特征（Ex，En，He）

具體算法步驟如下：

a.根據(jù)xi 計(jì)算樣本均值：

1.3 虛擬云算法

虛擬云是為了實(shí)現(xiàn)某一特定目的，對(duì)云模型概念的一種擴(kuò)充，把基本的云模型稱為基云，那么虛擬云就是對(duì)各個(gè)基云的數(shù)字特征進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算，得到一組新的云特征[2]。對(duì)于一個(gè)變量T，可以定義基云為：

本文中采用虛擬云理論中的一種綜合算法，計(jì)算公式如下：

其中wi表示第i個(gè)指標(biāo)的權(quán)重，表示第i 個(gè)指標(biāo)的云模型參數(shù)，n 表示子指標(biāo)的個(gè)數(shù)。

2 采油企業(yè)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化達(dá)標(biāo)的云模型設(shè)計(jì)

2.1 采油企業(yè)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化達(dá)標(biāo)規(guī)則

陸上采油單位安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)由7 個(gè)一級(jí)要素、28 個(gè)二級(jí)要素及若干要求組成，標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)審得分總分為1 000 分，具體的評(píng)分細(xì)則在《石油行業(yè)陸上采油安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)分辦法》（原安監(jiān)總廳管一〔2013〕16 號(hào)）中有詳細(xì)說(shuō)明，最終標(biāo)準(zhǔn)化得分換算成百分制。換算公式如下：

標(biāo)準(zhǔn)化得分（百分制）＝標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)審得分÷標(biāo)準(zhǔn)中的賦分×100

式中：標(biāo)準(zhǔn)中的賦分是指陸上采油單位經(jīng)營(yíng)范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)要求項(xiàng)的賦分之和（即1000-不參與評(píng)審項(xiàng)賦分之和）；標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)審得分是指對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中的賦分項(xiàng)評(píng)定的得分之和。

安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化等級(jí)分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)，一級(jí)為最高。標(biāo)準(zhǔn)化等級(jí)最終由標(biāo)準(zhǔn)化得分和安全績(jī)效兩個(gè)指標(biāo)共同確定，取其中較低的等級(jí)確定最后等級(jí)，由于安全績(jī)效是指“評(píng)審年度內(nèi)未發(fā)生人員死亡的生產(chǎn)安全事故”，在本文中不予考慮，只考慮得分的計(jì)算方法。等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)如表1 所示。

表1 安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化等級(jí)劃分表

2.2 采油企業(yè)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化達(dá)標(biāo)云模型的構(gòu)建

建立采油企業(yè)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化達(dá)標(biāo)的云模型，需要在原評(píng)分辦法的基礎(chǔ)上，采用逆向云和虛擬云算法進(jìn)行多層次的疊加運(yùn)算，綜合各指標(biāo)的得分，算出評(píng)價(jià)對(duì)象的云特征（Ex，En，He），然后再通過(guò)正向云算法得出結(jié)果的云滴分布圖。在云模型的構(gòu)建中主要包括三個(gè)集合：評(píng)語(yǔ)集，指標(biāo)集和權(quán)重集，以及逆向和正向云計(jì)算等步驟，下面對(duì)云模型的構(gòu)建步驟進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明：

1）確定評(píng)語(yǔ)集

根據(jù)表1 中的等級(jí)劃分規(guī)則，同樣采取百分制定義如下評(píng)語(yǔ)集：V={v1，v2，v3}={一級(jí)，二級(jí)，三級(jí)}，各個(gè)等級(jí)所屬的分值區(qū)間依然按照表1 劃分，小于60分的不予考慮。

2）構(gòu)建指標(biāo)體系及權(quán)重

根據(jù)云模型的應(yīng)用特點(diǎn)及采油企業(yè)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化達(dá)標(biāo)的評(píng)分辦法，本文將每個(gè)一級(jí)和二級(jí)要素對(duì)應(yīng)的分值全部百分化，然后根據(jù)其不同項(xiàng)的不同分值換算成對(duì)應(yīng)的權(quán)重，如表2 所示。

表2 采油安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)分指標(biāo)及權(quán)重

3）逆向云及虛擬云計(jì)算

標(biāo)準(zhǔn)化達(dá)標(biāo)是包含多層次、多指標(biāo)的系統(tǒng)，評(píng)分的原始數(shù)據(jù)來(lái)源于評(píng)審專家的評(píng)估打分，采用云模型進(jìn)行運(yùn)算，就需要首先對(duì)采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行逆向云運(yùn)算，得出各個(gè)二級(jí)要素的云特征值，然后根據(jù)虛擬云算法將各二級(jí)要素的云特征值轉(zhuǎn)換成一級(jí)要素云特征值。

4）正向云計(jì)算

通過(guò)逆向云計(jì)算得到整個(gè)企業(yè)的評(píng)分結(jié)果，即項(xiàng)目整體云特征值（Ex，En，He），再設(shè)定云滴的個(gè)數(shù)N，然后利用正向云發(fā)生器進(jìn)行云滴分布計(jì)算，得出最終的評(píng)分結(jié)果及隸屬度分布，其結(jié)果展現(xiàn)在云圖上一目了然，不僅能夠得出評(píng)分結(jié)果，也能夠看到結(jié)果的不確定性，這樣的結(jié)果更加客觀，能夠較好的反應(yīng)實(shí)際情況。

3 實(shí)例應(yīng)用

3.1 常規(guī)達(dá)標(biāo)計(jì)算

某采油企業(yè)通過(guò)學(xué)習(xí)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的相關(guān)規(guī)定，認(rèn)真落實(shí)各項(xiàng)安全管理措施，最終通過(guò)了評(píng)審組的二級(jí)達(dá)標(biāo)。在評(píng)審過(guò)程中，專家組10 個(gè)成員分別對(duì)該企業(yè)的安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化的建設(shè)情況進(jìn)行了打分，將其按百分制轉(zhuǎn)化后匯總?cè)绫? 所示。

表3 某采油企業(yè)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化達(dá)標(biāo)打分表

按照《石油行業(yè)陸上采油安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)分辦法》（原安監(jiān)總廳管一〔2013〕16 號(hào)）的評(píng)分規(guī)則，該企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化得分為82.13，根據(jù)表1 的等級(jí)劃分表，可知該企業(yè)通過(guò)了安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化二級(jí)達(dá)標(biāo)。

3.2 云模型計(jì)算

通過(guò)逆向云計(jì)算得到各二級(jí)要素的云模型參數(shù)，如表4 所示。

表4 二級(jí)要素的云模型參數(shù)

通過(guò)虛擬云算法，將這些二級(jí)要素的云特征值分別綜合，得到一級(jí)要素的云模型參數(shù)，如表5 所示。

表5 一級(jí)要素的云模型參數(shù)

再通過(guò)虛擬云算法，將這些一級(jí)要素的云特征值分別綜合，得到整個(gè)項(xiàng)目的云特征值：Ex=82.1，En=2.56，He=0.45。

利用項(xiàng)目的整體云特征值和正向云算法，設(shè)定云滴數(shù)N=2 000，使用Matlab 軟件做出評(píng)價(jià)云圖，如圖1所示。

3.3 結(jié)果分析

從圖1 可以看出，該單位的安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化達(dá)標(biāo)的結(jié)果期望值Ex 為82.1，落在75 ～90 的區(qū)間內(nèi)，在這個(gè)區(qū)間內(nèi)的云滴也最密集，結(jié)合表1 的等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，得出該單位的安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化達(dá)標(biāo)等級(jí)為二級(jí)。對(duì)正向云發(fā)生器生成的2 000 個(gè)云滴進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果顯示落在三級(jí)區(qū)間（＜75）的個(gè)數(shù)為15，落在二級(jí)區(qū)間（75 ～90）的個(gè)數(shù)為1 981，落在一級(jí)區(qū)間（≥90）的個(gè)數(shù)為4，即結(jié)果對(duì)于評(píng)語(yǔ)集V 的隸屬度為（0.007 5，0.990 5，0.002），所以評(píng)價(jià)結(jié)果隸屬于“二級(jí)”，和常規(guī)達(dá)標(biāo)計(jì)算的結(jié)果一致。同時(shí)，根據(jù)云滴個(gè)數(shù)和隸屬度可知，云滴除了大部分落在“二級(jí)”外，其余的主要落在“三級(jí)”，而落在“一級(jí)”的較少，由此可知，更為準(zhǔn)確的結(jié)果是該企業(yè)達(dá)標(biāo)結(jié)果為“二級(jí)偏下”。

同時(shí)，結(jié)合表5 的一級(jí)要素云模型參數(shù)可以看出，A2 的均值Ex 最大，說(shuō)明該企業(yè)制定的HSE 方針比較科學(xué)合理，符合國(guó)家法律法規(guī)要求，并且與單位的實(shí)際情況相匹配，而對(duì)應(yīng)的En 也不大，說(shuō)明專家在打分時(shí)對(duì)該項(xiàng)的意見(jiàn)較為一致，沒(méi)有太大分歧。A7 的均值Ex最小，說(shuō)明該企業(yè)在管理評(píng)審方面做的較差，但En最大，說(shuō)明專家在打分時(shí)對(duì)該項(xiàng)的意見(jiàn)分歧較大，He 也較大，說(shuō)明專家在對(duì)該項(xiàng)打分時(shí)心理偏差較大。

4 結(jié)論

1）將采油企業(yè)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化的評(píng)分結(jié)果用云模型進(jìn)行處理，能夠較好地體現(xiàn)出各要素評(píng)分的模糊性和隨機(jī)性，更準(zhǔn)確地反映達(dá)標(biāo)結(jié)果。

2）采用云圖的形式展示達(dá)標(biāo)結(jié)果，直觀明了，同時(shí)能夠看出結(jié)果對(duì)不同等級(jí)的隸屬度，這樣的結(jié)果更加客觀準(zhǔn)確（見(jiàn)圖1）。

3）通過(guò)計(jì)算各要素的熵和超熵，能夠挖掘更深層次的信息，比如專家在打分時(shí)的意見(jiàn)分歧等，企業(yè)可根據(jù)評(píng)分結(jié)果有針對(duì)性的采取改進(jìn)措施。