基于层次分析法的特种设备风险评价体系研究
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安 全 分 析
基于层次分析法的特种设备风险评价体系研究
杨振林 ,刘金兰 (天津大学 管理学院 ,天津 300072 )
摘 要 : 利用层次分析法 (AH这一有
效的系统分析数学工具 ,对特种设备风险评价体系进行了深入的分析研究 ,构建了特种设备风险评 价的层次结构模型及相关数学模型 ,并结合风险可接受准则 ,将特种设备风险划分为 5 个级别 ,为 规范指导特种设备分类监管 ,提高安全监察工作的有效性做出了有益的探索 。 关键词 : 特种设备 ; 层次分析 ; 风险评价 ; 风险分级
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
第 25 卷第 9 期 压 力 容 器 总第 190 期
分析 、 评估 。考虑到该因素对下一层次有关因素的 支配作用 , 对应于固有危险性 , 在最底层中设置了在 用特种设备风险评估 、 特种设备事故率 、 特种设备事 故死亡率 3 个次级因素 。鉴于特种设备重大危险源 的辨识过程 , 其实质就是对在用特种设备固有危险 性的分析 、 评估过程 , 因此 ,《特种设备重大危险源 辨识 》 标准所给出的数学模型在这里可以直接引 用 。这样 , 在用特种设备风险评估指数 R 的计算公 式为 :
2 特种设备风险层次结构模型的建立与综合评价
分析 依据安全系统工程的观点 , 特种设备风险的综 合评价不仅受到内 、 外部众多因素的影响 , 而且各因 素之间又相互关联 、 相互制约 。应用层次分析法 ( AHP ) 对特种设备风险进行综合评价 , 首先需要根 据在用特种设备的安全状况 , 将与风险相关的诸多 影响因素进行梳理 、 归类 , 并把这些影响因素按照支 配关系形成一个完整的层次结构模型 , 然后利用层 次分析法的基本原理和方法 , 将系统分析归结为最 底层相对于最高层和中间层的重要性排序问题 , 通
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CPVT 基于层次分析法的特种设备风险评价体系研究 Vol251No9 2008
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在于全面掌握在用特种设备的实际安全状况和风险 程度 , 一方面有利于特种设备使用单位完善组织自 身的安全管理 , 合理控制和规避风险 , 另一方面有利 于国家安全监察机构根据特种设备使用单位的风险 程度 , 有针对性地实施分类监管 。因此 , 特种设备风 险综合评价方法的选择应以突出实用性和可操作性 为基础 , 兼顾定性分析的科学性和定量分析的准确 性 , 以适应特种设备安全管理需要 。正是基于上述 考虑 , 拟将特别适用于处理定性与定量相结合问题 的层次分析法引入到特种设备风险综合评价研究之 中。
a11 a21 A = a31 a41 a51 a12 a22 a32 a42 a52 a13 a23 a33 a43 a53 a14 a24 a34 a44 a54 a15 a25 a35 a45 a55
成对比较判断矩阵中 aij的数值大小要根据资 料数据 、 评价分析人员的经验 , 经过反复研究后确定 (一般应综合 5 ～7 名评价分析人员的意见 ) , 其取 值规则采用 1 ～9 标度方法 (如表 1 所示 ) 。从心理 学观点来看 , 分级太多会超越人们的判断能力 , 既增 加了判断的难度 , 又容易因此而提供虚假数据 。 T . L. Saaty教授等还用试验方法比较了在各种不同标 度下人们判断结果的正确性 , 试验结果也表明 , 采用 1 ～9 标度最为合适 。 1 5 4 4 1
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特种设备使用单位危险性控制因素是对其自身 存在的危害因素或安全隐患有效控制程度的分析 、 评估 , 是风险综合评价的一项重要控制指标 。对应 于危险性控制因素 , 在最底层中设置了特种设备事 故应急处理机制 、 特种设备安全隐患排查及整改情 况、 特种设备既发事故的后处理情况 3 个次级因素 。 安全生产管理制度 、 特种设备安全管理状况和特种 设备人员管理状况 3 个因素是对特种设备使用单位 有关安全管理的规章制度 、 决策 、 组织 、 人员 、 设备 、 安全教育与培训等方面全方位的综合分析 、 评估 , 是 衡量其安全管理水平的核心内容 , 是体现安全系统 工程“ 人、 机、 环” 三位一体安全管理理念的突出标 志 。对照这 3 个中间层次因素 , 在风险综合评价层 次结构模型的最底层中相应设置了 10 个次级因素 , 连同特种设备使用单位危险性控制因素对应的 3 个 次级因素 , 一并采用安全检查表 ( SCL ) 的形式 , 通过 评价人员的评估打分予以赋值 。 下面 , 针对特种设备风险综合评价层次结构模 型 , 应用层次分析法的基本原理和方法步骤 , 具体对 特种设备风险的综合评价进行分析研究 。 ( 1 ) 构造出各层次的所有判断矩阵并求得其最 大特征向量的近似解 中间层 A1 ～A5 各因素对目标层 Z 构成比较判 断矩阵 :
中图分类号 : TQ050. 7 文献标识码 : A 文章编号 : 1001 - 4837 ( 2008 ) 09 - 0028 - 06
Study of Spec ia l Equ ipm en t’ s R isk Eva lua tion Ba sed on AHP
YANG Zhen - lin , L IU J in - lan ( Tianjin B ureau of Quality & Technical Supervision, Tianjin 300072, China ) Abstract: Analytic hierarchy p rocess (AHP ) possesses synchronously the scientificalness of qualitative a2 nalysis and the veracity of quantitative analysis . U tilizing AHP as an effective system s analysis mathem at2 ics tool, the risk evaluation system of special equipment has been studied system ically . The risk evalua2 tion hierarchy model and the evaluating m athematics models have been built . On the base of the evalua2 ting m ethod and combining w ith the risk accep table rule, the risks of special equipm ent are classed as five grades . A s beneficial research, the study p rovides p ractical criterion and direction for the classified supervision and m anagement of special equipm ent . Key words: special equipment; analytic hierarchy; risk evaluation; risk classification
∑( 1 +
R =
j =1
n
∑K
i =1
5
i
5 1000 n
) × Sj
式中 Ki — — — 重大危险源辨识影响因子 , i = 1, 2, 3, 4, 5 S j — — — 重大危险源辨识基数 , j = 1, 2, 3, …, n j— — — 评估单元序号 , j = 1, 2, 3, …, n n — — — 评估单元总个数 i— — — 辨识影响因子序号 , i = 1, 2, 3, 4, 5 对于大型企业来说 , 由于在用特种设备数量多 , 评估单元数目大 , 其加权之和的风险评估指数 R 自 然要大 。反之 , 由于中小型企业设备数量少 , 评估单 元数目小 , 其加权之和的风险评估指数 R 自然会 小 。为了避免评估结果受评估单元数量的影响 , 保 证 R 值的有效性和可比性 , 体现无论单位规模大 小 , 在安全生产面前“ 人人平等 ” 的理念 , 公式中以 评估单元总个数 n 作为分母 , 将加权之和与之相除 , 从而得到一个具有可比性的相对 R 数值 。在实际 计算中 , 在用特种设备风险评估指数 R 的量值肯定 远远大于 1 (重大危险源辨识指数 Hm ax = 957 ) 。为 了便于对在用特种设备风险评估指数 R 进行归一 化处理 , 将其初步计算结果缩小 1000 倍 (即公式中 分母为 1000 × n ) 。考虑到重大危险源较一般危险 源对风险的贡献率要大 , 在进行在用特种设备风险 评估指数 R 的测算时 , 根据所存在的重大危险源数 量 , 每一项重大危险源 , 评估指数 R 值附加 0. 1 分 , 其最终附加分数的总和以评估指数 R 的数值不大 于 1 为准 。 对应于固有危险性因素的另外两个次级因素 , 特种设备事故率取风险评价前一年度被评价对象特 种设备事故起数与在用特种设备总数的比率 , 即 : 年度特种设备事故起数 特种设备事故率 = 在用特种设备总数 特种设备事故死亡率取评价前一年度被评价对 象特种设备事故死亡人数与在用特种设备总数的比 率 ,即 : 年度特种设备事故死亡人数 特种设备事故死亡率 = 在用特种设备总数 对于可能出现的年度特种设备事故数量或特种 设备事故死亡人数超过在用特种设备总数的极端情 况 (即特种设备事故率或特种设备事故死亡率 ≥ 1 ) , 其特种设备事故率或特种设备事故死亡率的最 终取值一律按 1 核计 。
图 1 特种设备风险综合评价层次结构模型
作为风险综合评价层次结构的中间准则层 , 主 要考虑了被评价特种设备使用单位的固有危险性 、 危险性控制 、 安全生产制度及安全管理 、 特种设备管 理状况 、 特种设备人员管理状况 5 个主要因素 。 所谓固有危险性就是先天存在的危险特性 , 只 要有特种设备的在役运行 , 就不可避免地存在固有 危险性 。特种设备使用单位的固有危险性是该组织 系统内所有固有危险性的总和 。当然 , 这种总和决 不意味着若干固有危险性的简单累计 、 叠加 , 而是要 针对其危害程度的不同赋予不同的权重 , 进行综合
基于层次分析法的特种设备风险评价体系研究
杨振林 ,刘金兰 (天津大学 管理学院 ,天津 300072 )
摘 要 : 利用层次分析法 (AH这一有
效的系统分析数学工具 ,对特种设备风险评价体系进行了深入的分析研究 ,构建了特种设备风险评 价的层次结构模型及相关数学模型 ,并结合风险可接受准则 ,将特种设备风险划分为 5 个级别 ,为 规范指导特种设备分类监管 ,提高安全监察工作的有效性做出了有益的探索 。 关键词 : 特种设备 ; 层次分析 ; 风险评价 ; 风险分级
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第 25 卷第 9 期 压 力 容 器 总第 190 期
分析 、 评估 。考虑到该因素对下一层次有关因素的 支配作用 , 对应于固有危险性 , 在最底层中设置了在 用特种设备风险评估 、 特种设备事故率 、 特种设备事 故死亡率 3 个次级因素 。鉴于特种设备重大危险源 的辨识过程 , 其实质就是对在用特种设备固有危险 性的分析 、 评估过程 , 因此 ,《特种设备重大危险源 辨识 》 标准所给出的数学模型在这里可以直接引 用 。这样 , 在用特种设备风险评估指数 R 的计算公 式为 :
2 特种设备风险层次结构模型的建立与综合评价
分析 依据安全系统工程的观点 , 特种设备风险的综 合评价不仅受到内 、 外部众多因素的影响 , 而且各因 素之间又相互关联 、 相互制约 。应用层次分析法 ( AHP ) 对特种设备风险进行综合评价 , 首先需要根 据在用特种设备的安全状况 , 将与风险相关的诸多 影响因素进行梳理 、 归类 , 并把这些影响因素按照支 配关系形成一个完整的层次结构模型 , 然后利用层 次分析法的基本原理和方法 , 将系统分析归结为最 底层相对于最高层和中间层的重要性排序问题 , 通
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CPVT 基于层次分析法的特种设备风险评价体系研究 Vol251No9 2008
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在于全面掌握在用特种设备的实际安全状况和风险 程度 , 一方面有利于特种设备使用单位完善组织自 身的安全管理 , 合理控制和规避风险 , 另一方面有利 于国家安全监察机构根据特种设备使用单位的风险 程度 , 有针对性地实施分类监管 。因此 , 特种设备风 险综合评价方法的选择应以突出实用性和可操作性 为基础 , 兼顾定性分析的科学性和定量分析的准确 性 , 以适应特种设备安全管理需要 。正是基于上述 考虑 , 拟将特别适用于处理定性与定量相结合问题 的层次分析法引入到特种设备风险综合评价研究之 中。
a11 a21 A = a31 a41 a51 a12 a22 a32 a42 a52 a13 a23 a33 a43 a53 a14 a24 a34 a44 a54 a15 a25 a35 a45 a55
成对比较判断矩阵中 aij的数值大小要根据资 料数据 、 评价分析人员的经验 , 经过反复研究后确定 (一般应综合 5 ～7 名评价分析人员的意见 ) , 其取 值规则采用 1 ～9 标度方法 (如表 1 所示 ) 。从心理 学观点来看 , 分级太多会超越人们的判断能力 , 既增 加了判断的难度 , 又容易因此而提供虚假数据 。 T . L. Saaty教授等还用试验方法比较了在各种不同标 度下人们判断结果的正确性 , 试验结果也表明 , 采用 1 ～9 标度最为合适 。 1 5 4 4 1
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特种设备使用单位危险性控制因素是对其自身 存在的危害因素或安全隐患有效控制程度的分析 、 评估 , 是风险综合评价的一项重要控制指标 。对应 于危险性控制因素 , 在最底层中设置了特种设备事 故应急处理机制 、 特种设备安全隐患排查及整改情 况、 特种设备既发事故的后处理情况 3 个次级因素 。 安全生产管理制度 、 特种设备安全管理状况和特种 设备人员管理状况 3 个因素是对特种设备使用单位 有关安全管理的规章制度 、 决策 、 组织 、 人员 、 设备 、 安全教育与培训等方面全方位的综合分析 、 评估 , 是 衡量其安全管理水平的核心内容 , 是体现安全系统 工程“ 人、 机、 环” 三位一体安全管理理念的突出标 志 。对照这 3 个中间层次因素 , 在风险综合评价层 次结构模型的最底层中相应设置了 10 个次级因素 , 连同特种设备使用单位危险性控制因素对应的 3 个 次级因素 , 一并采用安全检查表 ( SCL ) 的形式 , 通过 评价人员的评估打分予以赋值 。 下面 , 针对特种设备风险综合评价层次结构模 型 , 应用层次分析法的基本原理和方法步骤 , 具体对 特种设备风险的综合评价进行分析研究 。 ( 1 ) 构造出各层次的所有判断矩阵并求得其最 大特征向量的近似解 中间层 A1 ～A5 各因素对目标层 Z 构成比较判 断矩阵 :
中图分类号 : TQ050. 7 文献标识码 : A 文章编号 : 1001 - 4837 ( 2008 ) 09 - 0028 - 06
Study of Spec ia l Equ ipm en t’ s R isk Eva lua tion Ba sed on AHP
YANG Zhen - lin , L IU J in - lan ( Tianjin B ureau of Quality & Technical Supervision, Tianjin 300072, China ) Abstract: Analytic hierarchy p rocess (AHP ) possesses synchronously the scientificalness of qualitative a2 nalysis and the veracity of quantitative analysis . U tilizing AHP as an effective system s analysis mathem at2 ics tool, the risk evaluation system of special equipment has been studied system ically . The risk evalua2 tion hierarchy model and the evaluating m athematics models have been built . On the base of the evalua2 ting m ethod and combining w ith the risk accep table rule, the risks of special equipm ent are classed as five grades . A s beneficial research, the study p rovides p ractical criterion and direction for the classified supervision and m anagement of special equipm ent . Key words: special equipment; analytic hierarchy; risk evaluation; risk classification
∑( 1 +
R =
j =1
n
∑K
i =1
5
i
5 1000 n
) × Sj
式中 Ki — — — 重大危险源辨识影响因子 , i = 1, 2, 3, 4, 5 S j — — — 重大危险源辨识基数 , j = 1, 2, 3, …, n j— — — 评估单元序号 , j = 1, 2, 3, …, n n — — — 评估单元总个数 i— — — 辨识影响因子序号 , i = 1, 2, 3, 4, 5 对于大型企业来说 , 由于在用特种设备数量多 , 评估单元数目大 , 其加权之和的风险评估指数 R 自 然要大 。反之 , 由于中小型企业设备数量少 , 评估单 元数目小 , 其加权之和的风险评估指数 R 自然会 小 。为了避免评估结果受评估单元数量的影响 , 保 证 R 值的有效性和可比性 , 体现无论单位规模大 小 , 在安全生产面前“ 人人平等 ” 的理念 , 公式中以 评估单元总个数 n 作为分母 , 将加权之和与之相除 , 从而得到一个具有可比性的相对 R 数值 。在实际 计算中 , 在用特种设备风险评估指数 R 的量值肯定 远远大于 1 (重大危险源辨识指数 Hm ax = 957 ) 。为 了便于对在用特种设备风险评估指数 R 进行归一 化处理 , 将其初步计算结果缩小 1000 倍 (即公式中 分母为 1000 × n ) 。考虑到重大危险源较一般危险 源对风险的贡献率要大 , 在进行在用特种设备风险 评估指数 R 的测算时 , 根据所存在的重大危险源数 量 , 每一项重大危险源 , 评估指数 R 值附加 0. 1 分 , 其最终附加分数的总和以评估指数 R 的数值不大 于 1 为准 。 对应于固有危险性因素的另外两个次级因素 , 特种设备事故率取风险评价前一年度被评价对象特 种设备事故起数与在用特种设备总数的比率 , 即 : 年度特种设备事故起数 特种设备事故率 = 在用特种设备总数 特种设备事故死亡率取评价前一年度被评价对 象特种设备事故死亡人数与在用特种设备总数的比 率 ,即 : 年度特种设备事故死亡人数 特种设备事故死亡率 = 在用特种设备总数 对于可能出现的年度特种设备事故数量或特种 设备事故死亡人数超过在用特种设备总数的极端情 况 (即特种设备事故率或特种设备事故死亡率 ≥ 1 ) , 其特种设备事故率或特种设备事故死亡率的最 终取值一律按 1 核计 。
图 1 特种设备风险综合评价层次结构模型
作为风险综合评价层次结构的中间准则层 , 主 要考虑了被评价特种设备使用单位的固有危险性 、 危险性控制 、 安全生产制度及安全管理 、 特种设备管 理状况 、 特种设备人员管理状况 5 个主要因素 。 所谓固有危险性就是先天存在的危险特性 , 只 要有特种设备的在役运行 , 就不可避免地存在固有 危险性 。特种设备使用单位的固有危险性是该组织 系统内所有固有危险性的总和 。当然 , 这种总和决 不意味着若干固有危险性的简单累计 、 叠加 , 而是要 针对其危害程度的不同赋予不同的权重 , 进行综合
