4.2安全风险评估模型4.2.1建立安全风险评价模型和评价等级⑴建立原则参考安全系统工程学中的“5M”模型和“SHELL”模型。
由于影响危化行业安全风险的因素是一个涉及多方面的因素集,且诸多指标之间各有隶属关系,从而形成了一个有机的、多层次的系统。
因此,一般称评价指标为指标体系,建立一套科学、有效、准确的指标体系是安全风险评价的关键性一环。
指标体系的建立应遵循以下基本原则[]:①目标性原则;②适当性原则;③可操作性原则;④独立性原则。
由此辨识出危化安全风险评价的基本要素,并分析、确定其相互隶属关系,从而建立合理的安全风险评价指标体系[]。
⑵安全风险指标体系以厂房安全风险综合评价体系为例,如下图所示。
厂房安全风险综合评价体系A危害因素A 1 被动措施A 2 主动措施A 3 安全管理A 4 事故处理能力A 5物质危险性A 11 物质数量A 12 生产过程A 13 存放方式A 14 厂房层数A 15 使用年限A 16耐火等级A 21 防火间距A 22 安全疏散A 23 防爆设计A 24自动报警及安全联动控制系统A 31 通风与防排烟系统A 32 室内安全防护系统A 33其他安全措施A 34安全责任制A 41 应急预案A 42 安全培训A 43 安全检查A 44 安全措施维护A 45安全通道A 51安全人员战斗力A 52图4.1 厂房安全风险评价指标体系⑶建立指标评价尺度和系统评价等级经过研究和分析,并依据相关法规、标准,给出如下指标评价尺度和系统评价等级,如表4-1和表4-2所示。
各指标的定性评价 好 较好 中等 较差 差 各指标的对应等级 E 1 E 2 E 3 E 4 E 5 各指标对应的分数 54321系统安全分区间 [4.5,5] [3.5,4.5] (2.5,3.5) (1.5,2.5) [1,1.5] 各指标对应的分数54321设最低层评价指标C i 的得分为P Ci ,其累积权重为W Ci ,则系统安全分S.V.为:∑=⋅=1..i C C i i W P V S (4-1)4.2.2利用AHP 确定指标权重在调查分析研究的基础上,采用对不同因素两两比较的方法,即表3-1的1~9标度法,构造不同层次的判断矩阵。
然后,求解出个评价指标的相对权重及累积权重。
对判断矩阵的计算借助软件MATLAB ,该软件不仅具有数值计算功能,而且具有可视化功能。
MATLAB 长于数值计算,能处理大量数据,而且运算效率很高,并具有很高的符号计算、文字处理、可视化建模和实时控制能力。
(1)一级指标(A 1-A 2-A 3-A 4-A 5)的判断矩阵及相对权重 1)构造判断矩阵⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=13141514131313131431313153312143321A2)计算判断矩阵A 中每一行元素的乘积,计算结果如下:m 1=1*2*3*3*4;m 2=1/2*1*3*3*5;m 3=1/3*1/3*1*3*4;m 4=1/3*1/3*1/3*1*3;m 5=1/4*1/5*1/4*1/3*1; 3)计算m i 的n 方根n i i m =ω1602.47231==ω;8231.22/4532==ω ;1006.13/433==ω ;4807.09/134==ω;1613.0240/135==ω4)对向量W=(w 1,w 2,w 3,w 4,w 5)T 归一化这里记为:(w A1,w A2,w A3,w A4,w A5)T =(0.477,0.324,0.126,0.055,0.019)T5)计算判断矩阵B 的最大特征根λmax ,可以求得λmax =5.321 6)一致性检验max 1nCI n λ-=-=;查表3-2得,RI=1.12,则CR=CI/RI=0.08<0.1故其满足一致性要求。
(2)二级指标的判断矩阵及相对权重依照以上构造判断矩阵及求权重的方法,可得出其他风险因素的判断矩阵和权重,结果如下: 1)指标(A 11-A 12-A 13-A 14-A 15-A 16)⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=1212131213121312131412312121313221231232211213433211A 归一化:(0.349,0.170,0.203,0.128,0.080,0.070)T 2)指标(A 21-A 22-A 23-A 24)⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=12221211213121213123312A 归一化:(0.451,0.169,0.119,0.261)T 3)指标(A 31-A 32-A 33-A 34)⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=12123121215121214135413A 归一化:(0.538,0.150,0.149,0.163)T 4)指标(A 41-A 42-A 43-A 44-A 45)⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=121232121232121211221313121141222414A 归一化:(0.351,0.073,0.132,0.253,0.191)T5)指标(A 51-A 52)⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=131315A 归一化:(0.750,0.250)T现将各层指标的相对权重一并列于表4-3中:表4-3 危化行业厂房安全风险评价指标集一级指标及其相对权重二级指标及其相对权重危害因素A1 0.477 物质危害性A11(0.349)物质数量A12(0.170)生产过程A13(0.203)存放方式A14(0.128)厂房层数A15(0.080)使用年限A16(0.070)被动措施A2 0.324 耐火等级A21(0.451)防火间距A22(0.169)安全疏散A23(0.119)防爆设计A24(0.261)主动措施A3 0.126 自动报警及安全联动控制系统A31(0.538)通风与防排烟系统A32(0.150)室内安全防护系统A33(0.149)其他安全措施A34(0.163)安全管理A4 0.055 安全责任制A41(0.351)应急预案A42(0.073)安全培训A43(0.132)安全检查A44(0.253)安全措施维护A45(0.191)事故处理能力A5 0.019 安全通道A51(0.750)安全人员战斗力A52(0.250)4.2.3模糊综合评价结果向量⑴确定单因素模糊评价矩阵首先对低层指标中每个因素进行评判,确定各因素对评判集中各评估等级的隶属度,得到每个因素的隶属向量R i =(r i1,r i2,…,r in )【21】。
在评价体系中,假设通过随机抽样调查的方法得到的数据,依据表4-1中的各指标的定性评价语义对各指标进行评价,将其带入建立模型中,计算各级模糊综合评价的向量,可以得出二级指标评价矩阵,以其中第四项为例:表4-3 各项实施状况定性评价统计表项目 好 较好 一般 较差 差 安全责任制 人数 3 3 4 0 0 归一化 0.3 0.3 0.4 0 0 应急预案人数 1 3 5 1 0 归一化0.1 0.3 0.5 0.1 0 安全培训人数 3 4 3 0 0 归一化0.3 0.4 0.3 0 0 安全检查人数 2 3 4 1 0 归一化0.2 0.3 0.4 0.1 0 安全措施维护人数 1 3 4 1 1 归一化0.10.30.40.10.1得出的评价矩阵为:⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=1.01.04.03.01.001.04.03.02.0003.04.03.001.05.03.01.0004.03.03.024R 得出的模糊综合评价集为:[][]0.019 0.052 0.394 0.313 0.2221.01.04.03.01.001.04.03.02.0003.04.03.001.05.03.01.0004.03.03.0191.0253.0132.0073.0351.0242424=⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⋅=⋅=R A B 同理,可得出其他指标的模糊综合评价集为:B 21=[0.015 0.055 0.270 0.575 0.085];B 22=[0.112 0.212 0.483 0.167 0.026]; B 23=[0.115 0.215 0.485 0.169 0.016];B 25=[0.275 0.375 0.225 0.100 0.025] ⑵多级模糊综合评判进行二级模糊综合评判,根据前面已经完成的权重集和模糊评价矩阵可得三级评判模型为:B=A ·R=A 1*⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡25252424232322222121*****R A R A R A R A R A =[0.477 0.324 0.126 0.055 0.019]*[B 21 B 22 B 23 B 24 B 25]=[0.075 0.146 0.372 0.354 0.053] 4.2.4 评价指标的处理得到评价指标b j (j=1,2,…,n )之后,确定评价对象的具体结果。
由第三章节的介绍可知,确定方法一般有三种,如果仅仅要得到危险程度的评价,可以用最大隶属度法和模糊分步法,因为本文要依据评价结果得出调整费率的结论,所以这里采用加权平均法处理评价指标。
带入式∑∑===nj jnj jj bvb V 11可得:危害因素:V 1=0.015*5+0.055*4+0.270*3+0.575*2+0.085*1=2.34; 被动措施:V 2=0.112*5+0.212*4+0.483*3+0.167*2+0.026*1=3.22; 主动措施:V 3=0.115*5+0.215*4+0.485*3+0.169*2+0.016*1=3.24; 安全管理:V 4=0.222*5+0.313*4+0.394*3+0.052*2+0.019*1=3.67; 事故处理能力:V 5=0.275*5+0.375*4+0.225*3+0.100*2+0.025*1=3.78; 综合:V=0.075*5+0.146*4+0.372*3+0.354*2+0.053*1=2.84由上述计算可知,对照表4-1和表4-2的评价分级标准可得厂房安全风险评价指标的评价结果为“中等”属于E3级,其他5个指标的评价结果分别属于E4、E3、E3、E2、E2。
由以上所得结果,不仅可以得出厂房的综合安全水平处于中等,还可以得出应该从哪些方面改进,增强安全水平。
本例中,该厂房的“安全管理”与“事故处理能力”相对较好,而“危害因素”的能力相对较弱,应该加强这方面的管理。