基于層次分析法的高?；嶒炇也话踩袨檠芯?/h1>
2024-02-22 09:48:40王馮云馮祥瑞胡路路張洪銘
科學技術創(chuàng)新 2024年3期
謝 恬，王馮云，馮祥瑞，胡路路，張洪銘*
（1.江蘇海洋大學 教務處，江蘇 連云港；2.江蘇海洋大學 環(huán)境與化學工程學院，江蘇 連云港；3.連云港實驗學校，江蘇 連云港）
高校化工實驗室是化學化工類專業(yè)大學生實習實踐過程不可或缺的教學和科研場所。然而化工類實驗室內不僅具有大量易爆易燃、放射性、腐蝕性、劇毒等特性的危險物質，還涉及到各類高溫高壓反應容器、三相電氣設備和儲罐鋼瓶等各類特種設備，給實驗室安全帶來了眾多不確定性因素。近年來，我國高校實驗室安全事故頻繁發(fā)生，已引起了各級教育管理部門和高校的高度重視，遏制高校實驗室安全事故發(fā)生勢在必行[1，2]。依據軌跡交叉理論可知，實驗室安全事故的發(fā)生往往是因為危險物質的不安全狀態(tài)與實驗人員的不安全行為在時空過程發(fā)生軌跡交叉而導致，因此，有效地識別與評估實驗室各類不安全行為，防范和阻止實驗室不安全行為的發(fā)生是防止實驗室安全事故的途徑之一。
近年來，國內外學者針對實驗室不安全行為方面展開了豐富而卓有成效的研究[3，4]。陽富強等[5]提出通過數據分析、節(jié)點定位和策略實現三個步驟的靶向干預方法來管控實驗室不安全行為。李士明等[6]希望通過制度遵從角度提升實驗人員的安全素質和優(yōu)化實驗環(huán)境來提高實驗室安全行為水平。韓楊等[7]基于“2-4”模型來揭示實驗室不安全行為原因并給出了對策措施。以上這些研究從管理方法和制度方面對實驗室不安全行為的改善起到了很好的作用，然而對實驗室不安全行為的影響因素及其評估方面關注不多。鑒于此，筆者擬通過引入層次分析法這一風險評估方法對高?；ゎ悓嶒炇也话踩袨榧捌溆绊懸蛩剡M行風險分析評價，通過構建風險評價模型，找出影響高?；嶒炇也话踩袨榈闹饕绊懸蛩兀云跒轭A防和減少高?；ゎ悓嶒炇野踩鹿侍峁﹨⒖?。
1 高?；嶒炇也话踩袨榉治?/h2>1.1 高?；嶒炇也话踩袨榉诸?/h3>
高?；嶒炇抑械牟话踩袨橹饕梢苑譃槿?，分別為：實驗前的準備與檢查行為不合理、實驗中的操作與防護行為不合理和實驗后的收尾和清理行為不合理。
1.1.1 實驗前的準備與檢查行為不合理
實驗前的不安全行為有不按規(guī)定穿著服裝、不按照規(guī)定隨意擺放物品、私下購買危化品并帶入實驗室使用、不按規(guī)定拿取實驗室藥劑、不按規(guī)定私自向學校登記申請危化品、不按規(guī)定合理擺放危化品材料或儀器設備、未按照規(guī)定進行實驗前的檢查工作、沒有及時發(fā)現和消除安全隱患、實驗前沒有進行與安全相關的培訓、實驗前未了解學習實驗相關知識就開始實驗等。
1.1.2 實驗中的操作與防護行為不合理
實驗中的不安全行為有實驗過程中開小差、實驗過程中吃東西、實驗過程中玩手機、實驗過程中聚眾聊天、實驗過程中長時間脫崗、直接口鼻嗅聞嘗化學試劑、未按照規(guī)定采取防護措施、不按照流程進行操作、實驗臺缺少實驗人員、為了圖方便而故意忽略可能引起事故的危險因素、沒有正確處理外泄的?；贰⒉话凑找?guī)定隨意使用儀器等。
1.1.3 實驗后的收尾和清理行為不合理
實驗后的不安全行為有不按照規(guī)定處理?；窂U液、實驗結束后不將設備儀器關閉并歸位、實驗后不按照規(guī)定進行實驗環(huán)境衛(wèi)生打掃、特殊?；凡话凑找?guī)定處理、儀器實驗后不按照規(guī)定清理等。
1.2 高校化工實驗室不安全行為的影響因素
高?；嶒炇也话踩袨榈挠绊懸蛩刂饕譃槿齻€方面，分別為組織因素、個人因素和環(huán)境因素，表1 為具體影響因素的識別表。
表1 影響因素識別表
2 基于層次分析法對高?；嶒炇也话踩袨橛绊懸蛩仫L險分析
2.1 層次分析法簡介
層次分析法（The analytic hierarchy process）簡稱AHP，是美國匹茲堡大學運籌學家托馬斯塞蒂提出的。它是一種應用網絡系統(tǒng)理論和多目標綜合評價方法，提出的一種層次權重決策分析方法。
層次分析法將問題分為多種組成部分，然后根據組分間的聯系，將各部分按不同的等級進行綜合，形成了一個多層次的解析結構模型，該模型分為最高層、中間層和最低層，最高層是決策的目的以及要解決的問題，中間層為考量因素、決策依據；最低層是決策時的備選方案。
在決定各個層面上各個因素的權重時，若只是一個定性的結論，就很難得到別人的認可。為此，Saaty 等學者提出了一致矩陣法，即不將全部因素放在一起進行對比，而是兩兩進行對比；在這一點上，我們將使用相對標度來降低各要素之間的對比難度，以達到更高的精度。
判斷矩陣元素aij的比例標度見表2。
2.2 高?；嶒炇也话踩袨轱L險評估指標構建
由上文對高?；嶒炇也话踩袨榈挠绊懸蛩胤治?，根據客觀性、通用性和適用性原則，建立了高?；瘜W實驗室不安全行為風險評估模型，如圖1 所示。
圖1 高?；嶒炇也话踩袨轱L險評估指標
2.3 基于層次分析的權重計算
本文以某高?；嶒炇覟槔?，采用層次分析法評估不安全行為影響因素的風險，以確定不安全行為影響因素的風險等級。評價指標體系的標準和方案層面的評分矩陣是通過問卷星分發(fā)給相關專家的調查問卷來確定。
運用層次分析法來解決實際問題的關鍵是建立判斷矩陣，具體步驟分為兩步，首先根據判斷矩陣元素aij的比例標度表，將準則層的各準則因素進行兩兩比較，建立判斷矩陣，然后根據判斷矩陣建立矩陣A[8]。
式中，aij=1/aji，矩陣A 構成判斷矩陣。
采用的權重向量ω 的計算方法是算術平均法，由于判斷矩陣A 中的各列能夠近似地反映權值的分配情況，所以可以使用所有列向量的算術平均值來估算權重值，即
計算步驟：
（1） 將判斷矩陣A 的元素按列歸一化，即求
（2） 將歸一化后的各列相加。
（3） 將相加的向量除以n 即可得到權重向量[9]。
依據上述步驟和專家評分結果，分別得到組織因素指標權重、個人因素指標權重和環(huán)境因素指標權重，分別如表3、表4、表5 所示。
表3 組織因素（B1）指標權重
表4 個人因素（B2）指標權重
表5 環(huán)境因素（B3）指標權重
得到判斷矩陣A 權重值，如表6 所示。
表6 高校實驗室不安全行為影響因素指標權重
2.4 歸一性檢驗
把權重值ω 作為判斷矩陣A 的特征向量，并計算出矩陣A 的最大特征根λ。
若結果符合CR＜0.1，即代表矩陣A 的不一致程度在容許范圍內，若不符合，那么就需要對矩陣A 進行調整。
（1） 組織因素
一致性檢驗通過。
（2） 個人因素
2.5 高校實驗室不安全行為評估結果及建議措施
基于層次分析法對高校實驗室不安全行為進行評估，針對高校實驗室不安全行為影響因素的三個方面（組織方面、個人方面、環(huán)境方面）構造矩陣進行計算權重值，如圖2 所示。得出以下結果：
圖2 各影響因素權重分布圖
（1） 對不安全行為影響因素進行危險程度評定，組織因素中的實驗室安全檢查，個人因素中的安全習慣、安全知識和安全意識，以及環(huán)境因素中的安全設施，對高校實驗室不安全行為的影響程度較高，綜合準則層的權重分布可知：其中實驗習慣的影響程度為最高級。
（2） 環(huán)境因素中的環(huán)境衛(wèi)生，組織因素中的實驗室安全教育培訓，個人因素中的生理狀況、情緒因素的影響程度為中等。
（3） 組織因素中的實驗室安全責任體系和實驗室安全管理制度，個人因素中的安全心理，環(huán)境因素中的儀器材料、安全物資保障的影響程度為一般。
（4） 綜上，影響程度最高的是實驗習慣，最低的是安全物資保障。
針對以上評估結果，對于高?；嶒炇抑谐３霈F的不安全行為，應采取以下措施：
（1） 實驗人員進入實驗室進行實驗，應將手機等電子設備單獨放置，遠離實驗臺，盡量減少實驗過程中實驗人員玩手機開小差的不安全行為。
（2） 高校實驗室應進行定期的安全培訓以及實驗前的教學講解，以提高實驗人員的安全意識，培養(yǎng)實驗人員良好的實驗習慣，盡量減少不符合要求的防護操作以及實驗操作。
（3） 定期組織實驗相關的安全知識考試，要求所有參與實驗的人員都要具備一定的安全知識，并且能夠有基本的應對突發(fā)事件的能力，避免實驗中出現氣體泄漏或液體傾倒引發(fā)事故等。
（4） 明確實驗室責任制度，確保責任落實到位，參與實驗的人員應簽訂安全責任書，防止實驗人員因責任意識淺薄而忽視安全隱患。
3 結論
實驗室是高校培養(yǎng)人才的基地，應該堅持以人為本、生命至上的原則防范實驗室安全事故發(fā)生。本文基于層次分析法對高?；嶒炇也话踩袨檫M行風險分析與評估，通過總結歸納高?；嶒炇也话踩袨橛绊懸蛩兀L險評估模型，計算并對比各影響因素下的權重值發(fā)現，組織因素中的實驗室安全檢查，個人因素中的安全習慣、安全知識和安全意識以及環(huán)境因素中的安全設施對高校實驗室不安全行為的影響程度較高。為了減少高校實驗室中不安全行為引起事故的可能性，對于可能影響或導致不安全行為的潛在因素，需要盡早發(fā)現、及時處理，通過不斷落實相關責任，完善相關的規(guī)章制度，并且定期的做宣傳教育等行為，盡量減少實驗室中可能導致不安全行為的因素。提升對高校實驗室不安全行為影響因素的重視程度，有助于我們更好地進行高校實驗室安全管理，為高校教學、科研提供更加安全的實驗環(huán)境。
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近年來，國內外學者針對實驗室不安全行為方面展開了豐富而卓有成效的研究[3，4]。陽富強等[5]提出通過數據分析、節(jié)點定位和策略實現三個步驟的靶向干預方法來管控實驗室不安全行為。李士明等[6]希望通過制度遵從角度提升實驗人員的安全素質和優(yōu)化實驗環(huán)境來提高實驗室安全行為水平。韓楊等[7]基于“2-4”模型來揭示實驗室不安全行為原因并給出了對策措施。以上這些研究從管理方法和制度方面對實驗室不安全行為的改善起到了很好的作用，然而對實驗室不安全行為的影響因素及其評估方面關注不多。鑒于此，筆者擬通過引入層次分析法這一風險評估方法對高?；ゎ悓嶒炇也话踩袨榧捌溆绊懸蛩剡M行風險分析評價，通過構建風險評價模型，找出影響高?；嶒炇也话踩袨榈闹饕绊懸蛩兀云跒轭A防和減少高?；ゎ悓嶒炇野踩鹿侍峁﹨⒖?。
1 高?；嶒炇也话踩袨榉治?/h2>1.1 高?；嶒炇也话踩袨榉诸?/h3>
高?；嶒炇抑械牟话踩袨橹饕梢苑譃槿?，分別為：實驗前的準備與檢查行為不合理、實驗中的操作與防護行為不合理和實驗后的收尾和清理行為不合理。
1.1.1 實驗前的準備與檢查行為不合理
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1.1.2 實驗中的操作與防護行為不合理
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1.1.3 實驗后的收尾和清理行為不合理
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1.2 高校化工實驗室不安全行為的影響因素
高?；嶒炇也话踩袨榈挠绊懸蛩刂饕譃槿齻€方面，分別為組織因素、個人因素和環(huán)境因素，表1 為具體影響因素的識別表。
表1 影響因素識別表
2 基于層次分析法對高?；嶒炇也话踩袨橛绊懸蛩仫L險分析
2.1 層次分析法簡介
層次分析法（The analytic hierarchy process）簡稱AHP，是美國匹茲堡大學運籌學家托馬斯塞蒂提出的。它是一種應用網絡系統(tǒng)理論和多目標綜合評價方法，提出的一種層次權重決策分析方法。
層次分析法將問題分為多種組成部分，然后根據組分間的聯系，將各部分按不同的等級進行綜合，形成了一個多層次的解析結構模型，該模型分為最高層、中間層和最低層，最高層是決策的目的以及要解決的問題，中間層為考量因素、決策依據；最低層是決策時的備選方案。
在決定各個層面上各個因素的權重時，若只是一個定性的結論，就很難得到別人的認可。為此，Saaty 等學者提出了一致矩陣法，即不將全部因素放在一起進行對比，而是兩兩進行對比；在這一點上，我們將使用相對標度來降低各要素之間的對比難度，以達到更高的精度。
判斷矩陣元素aij的比例標度見表2。
2.2 高?；嶒炇也话踩袨轱L險評估指標構建
由上文對高?；嶒炇也话踩袨榈挠绊懸蛩胤治?，根據客觀性、通用性和適用性原則，建立了高?；瘜W實驗室不安全行為風險評估模型，如圖1 所示。
圖1 高?；嶒炇也话踩袨轱L險評估指標
2.3 基于層次分析的權重計算
本文以某高?；嶒炇覟槔?，采用層次分析法評估不安全行為影響因素的風險，以確定不安全行為影響因素的風險等級。評價指標體系的標準和方案層面的評分矩陣是通過問卷星分發(fā)給相關專家的調查問卷來確定。
運用層次分析法來解決實際問題的關鍵是建立判斷矩陣，具體步驟分為兩步，首先根據判斷矩陣元素aij的比例標度表，將準則層的各準則因素進行兩兩比較，建立判斷矩陣，然后根據判斷矩陣建立矩陣A[8]。
式中，aij=1/aji，矩陣A 構成判斷矩陣。
采用的權重向量ω 的計算方法是算術平均法，由于判斷矩陣A 中的各列能夠近似地反映權值的分配情況，所以可以使用所有列向量的算術平均值來估算權重值，即
計算步驟：
（1） 將判斷矩陣A 的元素按列歸一化，即求
（2） 將歸一化后的各列相加。
（3） 將相加的向量除以n 即可得到權重向量[9]。
依據上述步驟和專家評分結果，分別得到組織因素指標權重、個人因素指標權重和環(huán)境因素指標權重，分別如表3、表4、表5 所示。
表3 組織因素（B1）指標權重
表4 個人因素（B2）指標權重
表5 環(huán)境因素（B3）指標權重
得到判斷矩陣A 權重值，如表6 所示。
表6 高校實驗室不安全行為影響因素指標權重
2.4 歸一性檢驗
把權重值ω 作為判斷矩陣A 的特征向量，并計算出矩陣A 的最大特征根λ。
若結果符合CR＜0.1，即代表矩陣A 的不一致程度在容許范圍內，若不符合，那么就需要對矩陣A 進行調整。
（1） 組織因素
一致性檢驗通過。
（2） 個人因素
2.5 高校實驗室不安全行為評估結果及建議措施
基于層次分析法對高校實驗室不安全行為進行評估，針對高校實驗室不安全行為影響因素的三個方面（組織方面、個人方面、環(huán)境方面）構造矩陣進行計算權重值，如圖2 所示。得出以下結果：
圖2 各影響因素權重分布圖
（1） 對不安全行為影響因素進行危險程度評定，組織因素中的實驗室安全檢查，個人因素中的安全習慣、安全知識和安全意識，以及環(huán)境因素中的安全設施，對高校實驗室不安全行為的影響程度較高，綜合準則層的權重分布可知：其中實驗習慣的影響程度為最高級。
（2） 環(huán)境因素中的環(huán)境衛(wèi)生，組織因素中的實驗室安全教育培訓，個人因素中的生理狀況、情緒因素的影響程度為中等。
（3） 組織因素中的實驗室安全責任體系和實驗室安全管理制度，個人因素中的安全心理，環(huán)境因素中的儀器材料、安全物資保障的影響程度為一般。
（4） 綜上，影響程度最高的是實驗習慣，最低的是安全物資保障。
針對以上評估結果，對于高?；嶒炇抑谐３霈F的不安全行為，應采取以下措施：
（1） 實驗人員進入實驗室進行實驗，應將手機等電子設備單獨放置，遠離實驗臺，盡量減少實驗過程中實驗人員玩手機開小差的不安全行為。
（2） 高校實驗室應進行定期的安全培訓以及實驗前的教學講解，以提高實驗人員的安全意識，培養(yǎng)實驗人員良好的實驗習慣，盡量減少不符合要求的防護操作以及實驗操作。
（3） 定期組織實驗相關的安全知識考試，要求所有參與實驗的人員都要具備一定的安全知識，并且能夠有基本的應對突發(fā)事件的能力，避免實驗中出現氣體泄漏或液體傾倒引發(fā)事故等。
（4） 明確實驗室責任制度，確保責任落實到位，參與實驗的人員應簽訂安全責任書，防止實驗人員因責任意識淺薄而忽視安全隱患。
3 結論
實驗室是高校培養(yǎng)人才的基地，應該堅持以人為本、生命至上的原則防范實驗室安全事故發(fā)生。本文基于層次分析法對高?；嶒炇也话踩袨檫M行風險分析與評估，通過總結歸納高?；嶒炇也话踩袨橛绊懸蛩兀L險評估模型，計算并對比各影響因素下的權重值發(fā)現，組織因素中的實驗室安全檢查，個人因素中的安全習慣、安全知識和安全意識以及環(huán)境因素中的安全設施對高校實驗室不安全行為的影響程度較高。為了減少高校實驗室中不安全行為引起事故的可能性，對于可能影響或導致不安全行為的潛在因素，需要盡早發(fā)現、及時處理，通過不斷落實相關責任，完善相關的規(guī)章制度，并且定期的做宣傳教育等行為，盡量減少實驗室中可能導致不安全行為的因素。提升對高校實驗室不安全行為影響因素的重視程度，有助于我們更好地進行高校實驗室安全管理，為高校教學、科研提供更加安全的實驗環(huán)境。
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