文波 趙玉霞

（1.西安建筑科技大學(xué)，陜西西安 710055；2.西部綠色建筑國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安 710055）

0 引言

在我國經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平的提升和人民生活方式的改變下，網(wǎng)絡(luò)購物業(yè)和現(xiàn)代物流業(yè)飛速發(fā)展，倉儲體系需求越來越大，對物資儲存、調(diào)節(jié)存取、加工流通和配送等功能的要求越來越高，一般倉庫已經(jīng)不足以滿足如今物流業(yè)的發(fā)展，倉庫的類型也逐漸從一般倉庫向高架倉庫變化。高架倉庫，又稱自動化立體倉庫，是指貨架高度超過7 m 且采用機(jī)械化操作或自動化控制的貨架倉庫［1］，其存儲區(qū)向高空發(fā)展，通過高層貨架進(jìn)行貨物的存取，可以大幅度減少庫存占地面積、提高倉庫空間利用率、降低出入庫錯誤率，符合現(xiàn)代化發(fā)展要求。莊葛巍等［2］對倉庫存儲空間三維布局進(jìn)行設(shè)計(jì)，提高了建筑行業(yè)的工作效率和經(jīng)濟(jì)效益。IRRGANG R［3］提到高架立體庫在糖果和冷凍食品倉儲中、鍛造的車輪和潤滑材料的存儲中占有重要地位。

隨著高架倉庫越來越廣泛的應(yīng)用，其安全性受到極大的關(guān)注。由于高架倉庫內(nèi)可燃物多且排布密集、氧氣含量充足和潛在火源較多的特性等使得發(fā)生火災(zāi)的可能性大大增加。且其在發(fā)生火災(zāi)后，陰燃時間長、初期不易被發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致持續(xù)燃燒產(chǎn)生大量的有毒、有害煙氣，甚至由于溫度升高貨架結(jié)構(gòu)變形，導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)坍塌。目前，眾多學(xué)者［4-5］對高架倉庫的研究主要在消防設(shè)計(jì)、火災(zāi)蔓延和煙氣遷移方面，他們針對高架倉庫的類型和特點(diǎn)，對它的消防設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究和建議，并對其自動噴水滅火系統(tǒng)和火災(zāi)探測器系統(tǒng)做出了改進(jìn)。一些學(xué)者［6-8］通過建立高架倉庫幾何模型，研究其火災(zāi)過程中著火特性、煙氣特性及反應(yīng)物質(zhì)的分布特性等，在火災(zāi)預(yù)警及撲救方面有重要意義。在火災(zāi)風(fēng)險評價方面也只是基于傳統(tǒng)倉庫，高層建筑和大型活動場所等設(shè)施的研究，對高架倉庫的火災(zāi)風(fēng)險進(jìn)行識別與評價的研究較少且不全面。

綜上所述，現(xiàn)有研究中針對高架倉庫火災(zāi)風(fēng)險展開的評價研究較少，現(xiàn)有火災(zāi)風(fēng)險評價指標(biāo)的全面性和適用性有待改進(jìn)。因此在對高架倉庫火災(zāi)事故和火災(zāi)隱患統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，建立了高架倉庫火災(zāi)風(fēng)險評價指標(biāo)體系，運(yùn)用AHP 和CRITIC 確定指標(biāo)權(quán)重，引入模糊綜合評價法分析火災(zāi)風(fēng)險等級，并應(yīng)用于真實(shí)案例，通過案例驗(yàn)證模型的可操作性和適用性，以豐富高架倉庫火災(zāi)風(fēng)險的研究體系。

1 高架倉庫火災(zāi)風(fēng)險評價指標(biāo)體系

1.1 高架倉庫致災(zāi)因素分析

根據(jù)文獻(xiàn)查閱分析近年來國內(nèi)外發(fā)生的高架倉庫火災(zāi)事故［9-11］（表1），基于“4M”理論對火災(zāi)原因和火災(zāi)特點(diǎn)進(jìn)行分析，高架倉庫火災(zāi)事故主要由“設(shè)施設(shè)備因素”“人的因素”“管理因素”“環(huán)境因素”4 類原因造成?；诖?，將常見的火災(zāi)隱患進(jìn)行了分類統(tǒng)計(jì)，見表2。

表2 高架倉庫火災(zāi)隱患分類

高架倉庫貨架高大密集，巷道狹窄，貨物存儲集中、機(jī)械化程度高、電氣設(shè)備較多，且存儲物大部分為易燃品，載荷大且點(diǎn)火源較多，是較容易發(fā)生火災(zāi)且不易被發(fā)現(xiàn)的區(qū)域之一。一旦發(fā)生火災(zāi)，火災(zāi)初期產(chǎn)生的煙氣被迅速稀釋，貨架間的間隙很小、相互遮擋，探測器也難以達(dá)到理想的探測效果，容易在短時間內(nèi)形成立體火災(zāi)，同時，環(huán)境溫度迅速升高，救援難度大。而在高溫下，鋼材一般只能支撐15 min［12］。因此，高架倉庫在火災(zāi)發(fā)展過程中容易發(fā)生倒塌。

1.2 評估指標(biāo)體系的構(gòu)建

高架倉庫的安全不僅與荷載情況密切相系，而且受設(shè)備、人員、管理和環(huán)境等影響，因此，高架倉庫安全評估是一項(xiàng)復(fù)雜、全面和系統(tǒng)的工作。倉庫火災(zāi)事故的發(fā)生因素涉及多個方面，如設(shè)計(jì)不合理、管理不到位、知識不普及和設(shè)備維修保養(yǎng)落后等。為構(gòu)建一個系統(tǒng)、合理和全面的高架倉庫火災(zāi)安全評估指標(biāo)體系，本文依據(jù)相關(guān)規(guī)范，通過實(shí)地調(diào)研和向高架倉庫、消防領(lǐng)域?qū)＜以儐柕姆绞絹磉M(jìn)行篩選，確保指標(biāo)選擇的合理性。

基于PSR（壓力-狀態(tài)-響應(yīng)）模型及“4M”理論，以壓力、狀態(tài)、響應(yīng)3 個維度為二級指標(biāo)，在此基礎(chǔ)上，從“4M”理論中的人員、設(shè)備設(shè)施、環(huán)境、管理4 種火災(zāi)響應(yīng)主體切入，對高架倉庫火災(zāi)安全性進(jìn)行分析。其中，壓力、狀態(tài)有4 種火災(zāi)響應(yīng)主體，但在響應(yīng)方面，因?yàn)轫憫?yīng)韌性是系統(tǒng)恢復(fù)平衡時期，已經(jīng)受到損害的系統(tǒng)需人為進(jìn)行復(fù)原和優(yōu)化，所以只有人員和管理層面的作用?；谝陨涎芯?，共篩選出17個壓力影響因素、15 個狀態(tài)影響因素和6 個響應(yīng)影響因素，見表3。

表3 高架倉庫火災(zāi)風(fēng)險評估指標(biāo)體系

2 高架倉庫火災(zāi)風(fēng)險評價模型

2.1 指標(biāo)權(quán)重確定

（1）AHP 法。層次分析法（AHP）是一種層次權(quán)重決策分析方法，將復(fù)雜的決策系統(tǒng)分解為不同的組成因素，并將因素按不同的層次組合，用數(shù)量形式表達(dá)和處理的方法來代替人的主觀判斷因素造成的臆斷，使評價結(jié)果更加客觀可行。

（2）CRITIC 法。CRITIC 法是熵權(quán)法的一種改進(jìn)方法，通過指標(biāo)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差和相關(guān)系數(shù)來衡量指標(biāo)自身差異程度和多個指標(biāo)之間的相互影響和內(nèi)在聯(lián)系，能夠綜合衡量指標(biāo)間的情況，確定各指標(biāo)對應(yīng)包含的信息量，從而確定其權(quán)重。

2.2 主客觀權(quán)重相關(guān)性分析

對計(jì)算出的主客觀權(quán)重進(jìn)行相關(guān)性分析，即判斷AHP 法得到的主觀權(quán)重與CRITIC 法得到的客觀權(quán)重，通過顯著性檢驗(yàn)得到的P值是否大于0.05，若P＞0.05，則說明兩者顯著性不相關(guān)，即這2 種賦權(quán)法所反映的內(nèi)容相互獨(dú)立，不具有重復(fù)性。

2.3 確定綜合權(quán)重

根據(jù)以上2 種方法對指標(biāo)的賦權(quán)結(jié)果計(jì)算組合權(quán)重。利用拉格朗日乘數(shù)法求解AHP賦權(quán)和CRITIC法賦權(quán)的最優(yōu)組合權(quán)重，得到綜合賦權(quán)權(quán)重：

2.4 模糊綜合評價模型

（1）確定因素集。模糊綜合評價法可以對與多種因素有關(guān)的對象做出一個具體的評價。對于需要評價的項(xiàng)目，需要確定被評價對象的所有評價指標(biāo)，并建立評價因素論域U。設(shè)U=（U1，U2，U3，…，Un）為高架倉庫火災(zāi)風(fēng)險評價指標(biāo)體系中各指標(biāo)的集合，Ui為評價因素。

（2）確定評語集。結(jié)合高架倉庫建設(shè)規(guī)范，將評價標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置為安全、較安全、較危險和危險4 個等級，即V=（安全，較安全，較危險，危險）。

（3）建立評判矩陣。對指標(biāo)因素隸屬于各個評語的程度進(jìn)行評價，本研究將定量定性指標(biāo)分別采取隸屬度函數(shù)和評委打分的方法進(jìn)行各指標(biāo)隸屬度的確定。即對U上每一個指標(biāo)Ui進(jìn)行隸屬度計(jì)算，可求得各指標(biāo)的隸屬度矩陣為：

（4）確定評判結(jié)果。計(jì)算各層級對高架倉庫各評價標(biāo)準(zhǔn)的隸屬度：

得到W關(guān)于權(quán)重分配的模糊綜合評價結(jié)果向量B，即：

得出評價結(jié)果為B'：

根據(jù)以上計(jì)算過程對高架倉庫火災(zāi)評價指標(biāo)體系中各層均進(jìn)行模糊綜合評價，得出模糊綜合評價結(jié)果為G：

再經(jīng)過歸一化處理：

最后根據(jù)最大隸屬度原則確定評價等級，并得出高架倉庫火災(zāi)評價結(jié)果。

3 實(shí)例分析

為了檢驗(yàn)基于AHP-CRITIC的高架倉庫火災(zāi)風(fēng)險評價模型在真實(shí)情況中的準(zhǔn)確性、實(shí)用性和可靠性，本文選取了某市高架倉庫作為評價對象，結(jié)合實(shí)際情況，根據(jù)上述建立的火災(zāi)風(fēng)險評價指標(biāo)體系對其火災(zāi)風(fēng)險等級進(jìn)行了評價。

3.1 工程概況

某市高架倉庫長50 m，寬38 m，占地1 900 m2，釆用先進(jìn)密集式倉儲自動備貨系統(tǒng)，由入庫、倉儲、備貨和空托盤回收系統(tǒng)組成。共有17 排貨架，按照2 種高度存儲，主要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的托盤入庫和出庫、整托盤存儲和整箱揀選。

3.2 模型應(yīng)用

3.2.1 評估指標(biāo)主觀權(quán)重的計(jì)算

邀請10 位專家作為打分者，10 位專家中包含高架倉庫從業(yè)人員、建筑領(lǐng)域研究人員、消防科學(xué)領(lǐng)域從業(yè)者及研究人員等，并將該高架倉庫的概況、防災(zāi)減災(zāi)設(shè)計(jì)、消防設(shè)計(jì)等信息提供給各位專家。將收集到的10 份賦權(quán)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，構(gòu)造比較矩陣，計(jì)算各項(xiàng)評價指標(biāo)的權(quán)重。以其中1 位專家對目標(biāo)層的賦值為例，如表4 所示，其中max=3.000 0，CR=0.000 0，判斷矩陣的一致性比率CR=0.000 0＜0.1，一致性檢驗(yàn)通過，同樣的方法計(jì)算二級指標(biāo)、三級指標(biāo)和四級指標(biāo)的權(quán)重，驗(yàn)證各判斷矩陣均滿足CR=CI/RI＜0.1，通過一致性檢驗(yàn)，將10 位專家的賦權(quán)結(jié)果取平均值，得到各指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算結(jié)果見表5。

表4 高架倉庫火災(zāi)風(fēng)險評價A 權(quán)重計(jì)算結(jié)果

表5 高架倉庫火災(zāi)風(fēng)險評價指標(biāo)主觀權(quán)重

3.2.2 評估指標(biāo)客觀權(quán)重的計(jì)算

基于以上方法理論，對高架倉庫火災(zāi)風(fēng)險評價指標(biāo)的客觀權(quán)重進(jìn)行計(jì)算。高架倉庫火災(zāi)風(fēng)險指標(biāo)中，一部分指標(biāo)較為抽象，無法用數(shù)值描述，所以用韌性定義進(jìn)行描述，按照指標(biāo)對韌性的影響程度分解，按照重要、比較重要、一般重要、比較不重要、不重要分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ共5 個等級，采用百分制法，即U=［90，100］、［80，90）、［70，80）、［60，70）、［0，60），邀請本研究領(lǐng)域10 位專家，使用百分制法對38 個評價指標(biāo)進(jìn)行等級評定。

（1）對收集到的數(shù)據(jù)計(jì)算各指標(biāo)的客觀權(quán)重，計(jì)算結(jié)果見表6。

表6 高架倉庫火災(zāi)風(fēng)險指標(biāo)客觀權(quán)重

（2）判斷相關(guān)性，對上述AHP 法得到的權(quán)重和CRITIC法得到的權(quán)重運(yùn)用SPSS軟件進(jìn)行相關(guān)性分析得到2 種權(quán)重的相關(guān)系數(shù)為0.026，且顯著性檢驗(yàn)的P值為0.877（＞0.05），說明兩者不相關(guān)，即這2種賦權(quán)法反映的內(nèi)容相互獨(dú)立，不具有重復(fù)性。

（3）確定綜合權(quán)重。通過式（1），確定AHP-CRITIC 綜合權(quán)重j。

將38 個指標(biāo)的3 個權(quán)重計(jì)算結(jié)果以點(diǎn)線圖的形式進(jìn)行對比，如圖1 所示。

點(diǎn)線圖清晰地反映了3 種指標(biāo)權(quán)重的分布，通過觀察可知，AHP 法和CRITIC 法得到的高架倉庫火災(zāi)風(fēng)險指標(biāo)權(quán)重部分差異較大，根據(jù)式（1）計(jì)算所得的權(quán)重曲線介于權(quán)重1 和權(quán)重2 曲線之間，能夠達(dá)到中和目的。

3.2.3 綜合評價

基于AHP-CRITIC 得到的指標(biāo)綜合權(quán)重，運(yùn)用于模糊綜合評價模型中，對高架倉庫火災(zāi)風(fēng)險進(jìn)行評價，將高架倉庫火災(zāi)風(fēng)險評價等級集V定義為：安全、較安全、較危險、危險4 個等級，區(qū)間分別為：［0，0.25），［0.25，0.50），［0.50，0.75），［0.75，1］。向30 位專家發(fā)放問卷，共收回28 份，對調(diào)查結(jié)果進(jìn)行整理匯總，并進(jìn)行歸一化處理，得到高架倉庫火災(zāi)評價指標(biāo)矩陣，見表7。

表7 高架倉庫火災(zāi)評價指標(biāo)矩陣

經(jīng)式（14）—式（19）計(jì)算，指標(biāo)層各指標(biāo)評價結(jié)果為：

歸一化結(jié)果為：

高架倉庫火災(zāi)安全評價指標(biāo)矩陣為：

經(jīng)計(jì)算，高架倉庫火災(zāi)評價結(jié)果為：

綜合高架倉庫火災(zāi)風(fēng)險評價結(jié)果，依據(jù)最大隸屬度原則，可確定此高架倉庫處于較安全等級。

4 結(jié)論

（1）本文基于高架倉庫火災(zāi)事故及火災(zāi)隱患的分析，運(yùn)用PSR 模型及4M 理論構(gòu)建了高架倉庫火災(zāi)風(fēng)險評價指標(biāo)體系，最終確定了17 個壓力影響因素、15 個狀態(tài)影響因素和6 個響應(yīng)影響因素。

（2）構(gòu)建AHP-CRITIC模型，對高架倉庫火災(zāi)安全等級進(jìn)行評估，最終確定該高架倉庫處于較安全等級。

（3）通過模型應(yīng)用可有效識別高架倉庫火災(zāi)風(fēng)險的關(guān)鍵影響因素，找到風(fēng)險管理的側(cè)重點(diǎn)，有效預(yù)防和規(guī)避風(fēng)險，可為減少火災(zāi)風(fēng)險提供依據(jù)。