化工园区安全发展指标体系构建与评价方法综述

张方舟 周瑶 李迪 李梦涵 汪卫国 郑学召

（1.赛飞特工程技术集团有限责任公司，山东 青岛266061；2.应急管理部研究中心，北京100713；3.西安科技大学 安全科学与工程学院，陕西 西安710054）

0 引言

化工行业是我国国民经济支柱产业之一，化工产品在生产生活中不可或缺[1]。但由于化工行业具有安全特殊性，化工园区具有集聚性与大型化的特点，使得园区长期存在潜在隐患，因此针对化工园区进行安全发展评价，使人们认识辨别风险进而主动降低风险是目前急需研究的内容[2]。

化工园区安全发展主要受到两个方面的约束：一方面，化工园区生产区和储存区含有大量易燃易爆、有毒有害或者有腐蚀性的物料和产品，且重大危险源还存在集中性，因此极易造成火灾、爆炸以及泄漏等重特大事故，不仅会使化工园区遭受经济损失、造成生态环境污染以及威胁城市公共生产安全，还将导致人员伤亡等不可逆转的形势[3]。另一方面，由于化工园区呈现企业规模较大、危险源集中化以及风险多样化且复杂化的特点[4]，一旦发生化工泄漏、爆炸、燃烧事故，可能波及园区其他企业以及企业周边，威胁居民的安全，产生连锁反应，引起多米诺效应[5]，导致灾难性后果发生。

鉴于此，本文首先从化工园区安全发展状况展开描述，其次从化工园区安全发展评价指标体系、评价指标权重确定方法以及评价方法3 方面综述了化工园区安全发展评价水平，最后提出未来化工园区安全发展评价的研究方向和发展趋势，为今后化工园区安全评价工作模型构建和方法选择提供参考。

1 化工行业安全发展状况

近年来，随着化工园区数量的增加，也带来了更多的安全问题。如图1 所示，1980 年至今，化工行业较大以上事故以及死亡人数随年份的增加总体呈现上升的趋势，因此，如何对化工园区进行安全评价，研究和预测可能发生的事故，是避免类似事故发生的关键，对维护人民安全、经济发展、社会稳定具有重要的意义。

2 研究现状

目前，国内外学者在化工园区安全发展评价体系方面开展了一系列研究，通过对化工园区安全发展进行评价并提出有效整改措施，为化工园区安全生产提供有效保障[6]。笔者通过整理国内文献，发现对化工园区进行安全发展评价通常采取7 个步骤，如图2 所示。本文仅对化工园区安全发展评价指标体系构建、指标权重确定方法以及综合评价方面这3 个层次相关的国内外研究进行综述。

2.1 化工园区安全发展评价指标体系构建研究

影响化工园区安全生产的因素相对众多且繁琐，如何选取诸多影响因素中的决定性因素，进而科学建立化工园区安全发展评价体系，对化工园区安全发展评价的结果至关重要。为了更好地对化工园区进行科学监督和标准化管理，国内外学者针对影响化工园区安全发展的因素展开系统分析，并以此构建化工园区安全发展评价指标体系。

陆逸舟[7]结合可拓学与层次分析法，构建包含行业内通用标准以及化工行业特有标准2 个层级，包含机构及人员管理、风险管理、管理因素、环境条件4 个维度的化工安全评价体系。于菲菲等[8]依据石油化工企业现状，提出一种适用并指导石油化工企业过程安全管理的安全评价指标体系，包含16 个影响因素。Qian[9]从化工园区设施安全准入的角度，建立包括4 个标准和9 个指标的化工园区设施安全准入评价体系，组合主观G1 法和客观变异系数法确定指标的权重。

总结化工园区安全发展指标体系的研究现状，可以发现：目前大多数研究都是采用静态指标体系，但是化工系统处于一种动态的转变过程中，在动态运作的过程中即时数据的采集分析就显得十分重要；同时，目前国内针对化工园区安全发展无统一、完善的评价指标体系。

2.2 化工园区安全发展评价权重确定方法研究

影响化工园区安全发展的因素众多，化工园区不仅仅包含设备设施与工艺流程，还包括许多类似操作人员素质、配套设施及安全系统等因素，因此对于化工园区安全发展的评价还需要考虑到更多的内容，而这些内容相对于整个化工园区安全性的影响能力又是不尽相同。

在主客观赋权方法运用方面，高远等[10]采用组合赋权的方法对化工企业应急管理能力指标体系进行权重确定，建立了应急管理能力评估模型，对5 家化工企业进行实证评估研究，证明了该方法的有效性。窦站等[11]利用层次分析法确定构建的化工园区应急能力多级指标体系各因素的权重，通过熵技术对因素权重进行修正，解决了通过层次分析法决策时存在的决策者把握标度不准等问题。在客观赋权方法运用方面，张玉涛等[12]采用熵权法确定建立的事故树-风险矩阵综合评价模型中的指标权重，保证了指标权重的科学性和合理性。张建文等[13]采用熵权法对构建的化工园区脆弱性评价指标体系计算权重，确保了权重确定的客观性。在主观赋权方法运用方面，王瑞强等[14]采用AHP 法从4 个方面入手，建立了化工园区火灾爆炸事故的评估体系，根据盲数与成熟度理论创建了评估模型，以南阳某化工厂为例进行了实证分析。刘大山等[15]综合考虑化工园区地震灾害和其他事故之间的耦合作用，构建了化工园区地震Na-Tech 事件风险评估模型，将指标体系分为4 个等级，并针对某一石化企业进行了实证应用。

以上研究表明，目前在化工园区安全发展评价指标权重确定方法已有大量的学者开展相关研究与实践，但主观赋权法容易受决策者主观影响，客观赋权法中的指标权重又容易偏离实际，主客观赋权法解决了以上两种方法存在的问题，但计算复杂，不具备广泛适用性。同时，由于目前国内关于确定化工园区安全发展因素影响力的方法没有统一标准，从而在一定程度上限制了化工园区安全生产能力。

2.3 化工园区安全发展评价方法研究

采用有效且准确的安全评价方法对化工园区潜在的危险因素进行评价，提高分析结果的准确性，并提出具体的改进措施，能够为化工园区安全发展提供帮助。

1）在定性评价方法方面，周晓颖等[16]基于传统危险与可操作性分析方法构建了工艺风险数据库，建立了应急辅助决策系统，该系统不仅提高了传统分析方法的实用性，还可以大幅降低决策失误率。郭群[17]采用CASST-QRA 法对化工企业进行安全评价，实现了不同危险源评价结果之间的叠加，可通过计算结果提出采取措施。

2）在半定量评价方法方面，张子扬等[18]在考虑生产过程中班组人员操作水平以及不同班组间的关联度对化工风险的影响等基础上，基于贝叶斯模型、事件树和Gaussian copula 函数相结合的方法，实现了化学工业过程动态风险评估，提高了化工生产过程的安全性；罗通元等[19]对传统的道化学评价法进行了改进和优化，引入了设备状态补偿系数，并在某联合站中进行实例分析，结果表明改进后的分析方法更准确，更具有实用性。

3）在定量评价方法方面，郭云涛等[20]基于化工园区应急能力评价定性指标无法定量化等问题，将云重心评价法引入到化工园区应急能力评价中，实现定性指标的精确数值表示；刘清清等[21]从灾害学理论建立了某省5 个化工园区的评价指标体系，应用DEA 对抗交叉评价模型，分别求出各个决策单元的效率值，评价了该化工园区脆弱性和脆弱等级，分析了影响化工园区脆弱性的因素。

4）在定性与定量相结合的评估方法方面，王陈玉书等[22]采用三角模糊数及事件树相结合的方法，构建了针对化工事故系统分析模型，该模型可以更好地反映出导致顶上事件发生各种途径，为化工企业事故进行事故预测、原因分析提供参考。陈全等[23]运用HAZOP 与FTA 相结合的方法，可以针对煤化工企业进行定性定量的分析，并提出有效的防范措施，为化工企业有效预防和减少事故发生提供理论支持。

从目前用于化工园区安全发展评价方法来看，相关研究还没有形成一套完整的方法能够对园区安全发展进行指导，难以较好地反映化工园区安全发展的特征。

3 发展趋势

化工园区安全发展评价是为了辨识化工园区存在的风险，并提出改进措施。随着区块链、信息化、计算机、人工智能等的发展，化工园区的数字化转型也逐渐体现于安全评价领域。但由于我国化工园区尚在发展阶段，安全发展评价体系还需要完善，主要发展趋势如下：

1）数据库技术在构建统一、完善、动态的化工园区安全发展评价指标体系中的应用。指标体系的建立是进行化工园区安全发展评价的前提条件，由于影响化工园区安全发展的因素众多，且化工园区内部安全生产操作复杂，指标量化的数据收集稀缺、数据不确定性和数据时效性都限制了化工园区安全发展指标体系构建。区块链数据库具有备防篡改、去中心化以及历史数据永久保存等特性[24]，是今后化工园区安全发展数据监测技术的发展趋势之一。

2）信息化技术在创建新型化工园区安全发展指标动态权重确定方法中的应用。由于影响化工园区安全发展的各级影响因素对化工园区的影响程度不同，国内现有权重确定方法不具有适用性，创建新型指标权重确定的方法十分重要。目前，有学者提出一种自适应权重计算算法[25]，采用常用的德尔菲法获得专家权重，满足指标权重的主观性，并使专家权重自适应调整，实现权重主客观统一，从而达到更高的评价准确性，一定程度上解决评价过程中权重不合理问题。

3）计算机模拟软件的应用。借助计算机模拟技术，研究化工模拟软件，不仅可以模拟化工事故场景，还可以提高化工设备选型与设计能力，实现化工园区模拟效果评价[26]。模拟技术与人工智能的互相融合，能够实现化工设计体系的直观性与立体性，流程设计、模型搭建、工艺优化和模块管理趋向智能化发展。研究计算机模拟软件是提升化工园区评价的未来发展趋势之一。

4）机器学习[27]在化工园区安全发展评价方法中的应用。随着网络的不断发展，人工智能借助计算机的强大功能已经渗透到了化工领域。通过融入神经网络的准确性、鲁棒性、高效率等优势，化工园区安全发展评价方法准确性将得到进一步发展。研发具有深度学习能力的化工园区安全发展评价方法是未来化工园区安全发展的趋势之一。

4 结语

经过国内外学者的不懈努力，化工园区安全发展评价研究已取得一定进展，为化工园区安全发展及安全生产提供了强有力的技术支持。为了适应化工园区高速发展需求，今后可以从数据库技术、信息化技术、计算机模拟软件技术和机器学习应用等方面进行研究。化工园区安全发展评价体系的不断发展，将全面提升化工园区危险探查能力、风险防控能力及应急救援能力，对提高国家应对化工园区事故的救援技术水平具有重大意义。