基于改进TOPSIS的承包商安全能力评价模型及应用

2020-09-16静高级工程师张建彬李传兴

安全 2020年8期

屈静高级工程师张建彬华宁何勇李传兴

(1.中国石油西部管道公司质量安全环保处，新疆乌鲁木齐 830013；2．新疆维吾尔自治区应急管理厅自治区安全科学技术研究院，新疆乌鲁木齐 830011；3.徐州中石油昆仑天然气管网有限公司，江苏徐州 221009)

0 引言

近些年来，随着油气管网的全国跨越式发展，油气管道企业在安全方面的问题逐渐凸显[1]，石油天然气行业“主业突出”管理模式得到不断完善，企业将原有的部分施工、维修、检验等作业交给承包商来完成。承包商从事的作业涉及非常规作业多、作业风险大，加之有的承包商队伍良莠不齐，导致承包商安全核心能力存在欠缺[2]。承包商由于工作性质和环境的问题，其危险性往往较其他行业要大，因此，一个承包商安全方面的核心能力要素成为制约其发展的关键[3]。

承包商安全能力对企业的安全运行有着重要的影响，国际上很多企业都结合自身实际，开发了适合自身的安全风险评估体系，如英国的BP公司针对道路运输承包商，构建了健康安全环境管理体系，从承包商安全风险全周期进行测评，考核承包商安全能力[4]；国内很多企业、学者对承包商安全管理能力进行了研究，如王廷春[5]针对炼化承包商，构建了炼化承包商综合安全能力评估体系和计算模型，为实现承包商能力评价提供依据；曾春焱[6]利用承包商管理过程的定性与定量相结合的风险分析评价方法来强化对石化企业承包商的HSE管理。

综上，国内虽然有学者对承包商的安全能力评估有所研究，但大多针对安全维度内的一部分展开深入研究，比如安全管理层面、风险分析层面等[2,7]，多维度多指标的安全能力评估研究采用传统的方法容易受评价者主观因素的影响而产生较大的偏差。采用改进的TOPSIS法可以降低个人主观因素对效益计算结果的偏差，并避免计算过程出现特殊或极端数据的可能性，更加客观真实的反映承包商安全能力评估结果。因此，本文以油气管道企业承包商为依托，研究确定针对油气管道企业承包商的安全能力要素，拟构建安全能力评价模型，制定基于多维度多指标的油气管道承包商安全能力评价量表，并采用改进的TOPSIS法进行评估，以期该模型可为油气管道企业承包商安全能力评价提供指导。

1 承包商安全能力评价模型构建

1.1 评估指标体系设计流程

油气管道工程存在着众多的利益相关者，其关系复杂和不同程度的冲突时有发生，稍有不慎便可能造成安全事故的发生[8]。因此，了解承包商在其生命周期中的风险特点以及安全能力清单对于指标体系的设计是必要的。通过分析和研究项目各个阶段的安全风险数据，可以发现风险贯穿于整个生命周期且不同阶段其风险概率先增加后减小，且风险概率在作业监督阶段达到顶值，但风险影响权值随着项目的推进是逐渐变小的，如图1[9]。在系统化管理思想下，结合国家和中石化相关制度的要求，可知油气管道企业各类承包商管理业务的流程以及业务内容和特点[5]，再结合承包商各阶段风险概率的特点，可以得到承包商在其资格预审阶段主要影响因素为自身的安全文化，作业时风险评估阶段的主要影响因素为作业过程中所涉及安全制度的完善程度，而承包商培训阶段和作业监督阶段的主要影响因素则为承包商安全教育的开展以及自身监管能力的强弱。为了精准、切实地评价油气管道企业承包商安全能力，本文确定该评估指标体系一级要素分别为安全文化、安全制度、安全教育、监管能力和安全管理。其中安全文化和安全制度考核指标为资格预审和作业前风险评估阶段着重考察内容，安全教育和监管能力则分别对应图1中的承包商培训和作业监督阶段的考察，而安全管理是贯彻整个过程的核心评价要素，以期得到更贴合实际的评价结果。

图1 风险概率/影响权值在整个项目生命周期变化规律图Fig.1 Variation pattern of risk probability/impact weight over the whole project life cycle

1.2 指标体系构建原则

指标选取是否合理，对安全能力评估的准确性有着重要的影响。通过上述分析，结合油气管道企业承包商实际，借鉴国内外先进的安全评价体系的优点[10- 11]，依据SMART原则(即目标要符合具体的、可衡量的、可达到的、相关的、基于时间的)，构建具有目标导向性、实用性、系统性和科学性的油气管道企业承包商安全能力评价指标体系,且测评指标应当遵循定性与定量、静态与动态相结合的原则[2]。

1.3 指标体系的建立

针对前文所提到的油气管道企业管理模式以及承包商的特点[2,5]，以最大化降低事故发生率为目标，全面考核承包商的安全素质和态度(安全文化)、安全制度的建立成果、安全教育的展开以及安全管理的能力和作业监督与评估方面的内容，以期通过全方位的考核来选出最佳的承包商。因此，承包商安全能力评估指标体系结构可分为具有逻辑关系的两级指标层，如图2。其中，一级指标以安全文化、安全制度、安全教育、监管能力和安全管理5个指标为要素，二级指标则是以一级指标为导向进行细分的考核内容，共计22项。

图2 承包商安全能力评价指标体系图Fig.2 The diagram of evaluation index system for contractor's safety ability

2 基于改进的TOPSIS方法的承包商安全能力评价模型

2.1 统一指标，确定理想解

设参与竞争的承包商有m家，评标采用的指标有n个，设第i家投标单位的第j个指标值为xij，构成一个m行n列的评价矩阵：A=(xij)m×n。显然xij是从各投标单位在投标或资格初审时提供的资料中获取的。相关求解步骤如下：

(1)将矩阵进行规范化，将其统一为效益型指标，得到标准化矩阵R=(rij)m×n。

对于效益型指标：

(1)

对于成本型指标：

(2)

(2)确定标准化矩阵的理想解：

(3)

2.2 指标权重的确定

指标的权重对被评价对象的最后得分影响很大，要做到评标尽可能客观，所以采用客观计算法来计算指标的权重比较合适.。即根据决策矩阵的数值信息建立目标规划优化评标模型，通过一定的高等数学求解方法来计算权重。求解步骤如下：

设有指标G1,G2,…,Gn，对应的权重分别为w1,w2,…,wn，各方案正理想解和负理想解的加权距离平方和为：

(4)

在距离意义下，fi(w)越小越好，由此建立如下的多目标规划模型。

minf(w)=(f1(w),f2(w),……fm(w))

(5)

由于fi(w)≥0,i=1,2,…,m,上述多目标规划可以化为单目标规划

(6)

构造拉格朗日函数：

(7)

(8)

(9)

(10)

2.3 优劣排序

(1)计算各承包商到理想解和负理想解的加权距离：

(11)

(12)

(2)计算各承包商到理想解的贴近度：

(13)

(3)承包商优劣排序，将ci由大到小排序，既得待选承包商的优劣顺序。

3 承包商安全能力评价模型实际应用

每个油气管道企业承包商都应该在投标之前准备好安全能力评价的相关材料，并通过油气管道企业安全专家对22个二级指标进行打分，每个指标取值范围为1-100分，其中很好为90-100分；好为80-90分；一般为70-80分；差为60-70分；很差为<60分，在得到分值后去掉一个最高分和最低分，再取均值作为其最后的分数。本文以西部管道公司的承包商选取为背景进行选择，表1为某4家规模相似的承包商公司安全能力评价指标分值表。

表1 承包商安全能力各指标统计值Tab.1 Statistics of contractors'safety capabilities

(1)由于上述指标都可归为效益型指标，这些指标构成决策矩阵：

X=(xij)4×22(i=1,2,3,4;j=1,2,…,22)

表2 标准化矩阵rijTab.2 Normalized matrix rij

表3 承包商与理想方案的相对贴近度Tab.3 Relative closeness of the contractor to the ideal solution

如图3，ci取值越接近1，表示与理想方案贴近度越强，通过图3可以得出4个承包商中，乙为最佳选择，其次为丙，然后为甲与丁。所得最终评价结果与西部管道公司对于承包商的决定结果一致。

图3 承包商与理想方案的相对贴近度Fig.3 Relative closeness of the contractor to the ideal solution

(3)根据标准化矩阵rij，通过式(9)可得各指标的权重wj，如图4。在直观得到22个指标权重大致分布的同时，对每个指标所占权重的大小进行对比，如A12、A22、A55指标的权重值相同且为最高，4家承包商可根据自身情况进行自我审视，并考虑自身是否达到考核要求，是否需要有所改善和加强。如此进行对比考虑与自我分析，可以让4家承包商在对应自身现有情况的基础上，对每个指标所考核的内容有所优化和提升，进而实现安全能力的提高，对未来的发展具有重要意义。