层次分析法在安全评价中的应用

贺连芝 张争艳

（武汉科技大学资源与环境工程学院，湖北 武汉 430081）

层次分析法在安全评价中的应用

贺连芝 张争艳

（武汉科技大学资源与环境工程学院，湖北 武汉 430081）

文章分析了安全评价层次模型的建立与分析方法，由此将复杂的安全评价因素分类排序评价从而为决策层做出正确的决策提供理论参考。

层次分析法；生产安全；安全评价

（一）前言

“安全第一，预防为主”是我国的安全生产方针，尤其是在工厂和企业中更要把安全放在首位。为了减少和控制危害，减少和消除事故，防止事故造成损失，就要对工程和系统进行安全评价。

所谓安全评价是指以实现工程、系统安全为目的，应用安全系统工程的原理和方法，对工程、系统中存在的危险、有害因素进行识别与分析，判断工程、系统发生事故和急性职业危害的可能性及其严重程度，提出科学、合理、可行的安全对策措施建议，作出评价结论的活动。

目前，综合性的安全评价方法也已经发展了许多种类，其中的层次分析法适用领域比较广阔。在此用层次分析法做为对工厂生产过程的安全评价的方法。

层次分析法(The analytic hierarchy process)简称AHP，是由Thomas L.Staaty 最先发明的用于解决包含多项标准时的复杂问题，在这个过程中，决策者需要判断各项评判标准的重要性、决策变量相对于评判标准的优先极。应用层次分析法可以给出各个标准的权重，各个决策变量相对于每项标准的优先级，量化决策变量，从而为决策提供依据。

（二）安全评价层次模型的建立与分析

层次分析法的主要思想是通过将复杂问题分解为若干层次和若干因素，对两两指标之间的重要程度作比较判断，建立判断矩阵，通过计算判断矩阵的最大特征值以及对应特征向量，得出不同方案重要性程度的权重，为最佳方案的选择提供依据。

建立模型前，要建立生产过程的安全评价系统指标体系，由于危险因素种类繁多，因此主要从人的行为，物的状态，环境的影响三方面考虑进行危险因素的分类。从人的行为来说，主要是员工素质的高低，而员工素质又包括是否持证上岗，违章作业率高低和安全意识是否很强；从物的状态来说，主要是指机械设备设施的安全，即装置是否安装齐全，是否有标志安全的设施和对设备设施的维修保养到位程度；而环境即人们工作时的噪声粉尘等污染物是否超标，作业空间是否让人体感到舒适，还有设备运行的环境是否开阔。

1.建立层次分析结构模型

对问题所涉及的因素进行分类，通常可分为目标层、准则层、指标层、方案层等，然后构建一个各因素之间相互联结的层次结构模型，再对各层次的各因素进行赋权，最后逐层计算相对权数，直到方案层各方案的相对权数，得到各方案的优劣次序。在此模型中，目标层为工厂生产过程的安全，即系统所要达到的总目标；准则层是衡量目标是否能实现的标准，具体为机械设备设施安全，员工素质和环境；指标层则是隶属于准则层的各因素。

如图1为层次分析结构模型图。

图1 层次分析结构模型图

2.建立判断矩阵

层次分析法的信息来源主要是人们对于每一层次中各单元的相对重要性给出一定的判断。判断矩阵表示针对上层次某元素、本层次与之有关元素之间相对重要性的比较。

一般对单一准则来说，两个方案进行评比总能判断出优劣，应用1～9标度法（见表1），对不同情况的评比给予数量标度。

表1 1～9标度的含义

图2 A-B的判断矩阵

构造形式的A-B的判断矩阵如图2所示。根据主观判断所构造的判断矩阵确定受到专家知识水平和个人偏好的影响，构造的判断矩阵很难满足一致性条件。因此，为保证可信度和准确性，必须进行一致性检验。

3.层次单排序

用和法进行层次单排序的步骤如下：

（1）将判断矩阵的每一列元素作归一化处理：

所得的W=(W1,W2,…,Wn)T即为所求的特征向量，亦即判断矩阵的层次单排序结果，由上述公式得到 A-B判断矩阵的特征向量为W= (0.230,0.648,0.122)最大特征值。

（4）计算判断矩阵的最大特征值λmax

设n阶判断矩阵为B，其中：W=(W1,W2,…,Wn)T为 B的特征向量。

则求得max=3.008

（5）一致性检验

在此用以下的一致性指标来检验判断的一致性：

此外判断矩阵的一致性指标CI与同阶平均随机一致性指标RI之比称为随机一致性比率，记作CR，即：

当CR＜0.10时，便认为判断矩阵具有满意的一致性。

在此模型中，n=3，则CI= 0.004，查表得RI= 0.58，则CR=0.007＜0.100，由此可知，该判断矩阵具有较高的一致性，其层次单排序是可以接受的。

由以上公式与方法得出各层次单排序表如下表2所示。

表2 安全评价各层指标权重计算表

4.层次总排序

利用同一层次中所有层次单排序的结果，就可计算针对上一层次而言，本层次所有元素相对重要性的数值，即层次总排序。

层次 B对其上层次 A已经完成排序，其特征向量为W=(W1,W2,…,Wn)T，而层次C对层次B各元素B1,B2,… ,Bn来说，单排层结果分别为Wj=(Wj,Wj,…,Wj)T，其中j=1,2,…,m，

12n则总排序结果依次按如下公式计算，则得层次总排序如下表3所示。

表3 层次总排序计算表

5.总排序的一致性检验

无论是单排序还是总排序都要进行一致性检验，总排序的一致性检验从上到下逐层进行，过程如下：

设CI为层次总排序一致性指标；RI为层次总排序平均随机一致性指标；CR为层次总排序随机一致性比率。

则

式中iCI为与iW对应的C层次中判断矩阵的一致性指标；

式中iRI为与iW对应的 C层次中判断矩阵的平均随机一致性指标；

由此方法计算此例中的CR= 0. 025＜0.10，则认为层次总排序的计算结果具有完全满意的一致性。

最后，运用层次分析法对生产过程中的安全评价进行分析和计算完毕后，可以看出层次分析法将复杂和繁琐的评价过程以逐层和递进的方法对问题系统分析。

（三）结论

层次分析法安全评价模型采用比较语言分析，易于准确进行量化，用单准则两两比较易于实现，而且完整的层次分析结构较好地体现了层次分析法思维连续性，整个过程清晰明了。应用层次分析法，对生产过程中的各种危险因素做到全面合理的评价，将评价指标从定性描述转化为定量分析，将复杂的系统层次化，从评价分析结果判断生产过程中系统发生事故的可能性及其严重程度，从而提出科学、合理、可行的安全对策措施建议。

[1] 郭金玉,张忠彬,孙庆云.层次分析法在安全科学中的应用[M].中国安全生产科学技,2008,4(2).

[2] 周红燕.层次分析法在人力资源管理方面的应用[EB/OL].http://wenku.baidu.wm/view/d790b9d5360cb alaa811dae7.html,2005-07.

[3] 叶义成,柯丽华,黄育德.系统综合评价技术及其应用[M].北京:冶金工业出版社,2006,1.

[4] 杨学津,孙一.管理系统工程[M]. 山东:山东大学出版社,2009,1.

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1008-1151(2011)05-0093-02

2011-02-17

贺连芝（1987－），女，武汉科技大学在读硕士研究生，研究方向为安全系统工程。