基于DEMATEL-ISM的道路大件运输安全风险因素分析

崔优梅 曾 珠讲师 孙文瑞

(郑州航空工业管理学院，河南 郑州 450046)

0 引言

大件运输行业与国民经济发展密切相关，是国家基础设施和大型工业工程项目建设的重要支撑和保障。高质量、高安全度是大件运输的特点及可持续发展的必然要求。大件运输货物特殊、运输过程复杂、专业技术性强，运输过程中某一环节发生风险，都将影响整个项目的运行，甚至会产生巨大的经济损失和社会影响。识别道路大件运输安全风险因素，分析因素间的相互作用机理，明确风险传递路径，是有效管控和预防大件运输事故的基础。

目前，有不少学者针对大件运输风险管理进行研究。Ramūnas等[1]总结大件运输风险因素有技术风险、经济风险、社会风险和政治风险因素4个部分，认为影响大件运输质量的最重要因素是安全和保障，风险评估与管理是超限货物安全运输规划和交通基础设施重建投资过程应考虑的关键问题之一；李巧艺等[2]分析公路大件运输过程中影响货物安全的因素，然后在机械系统动力学自动分析轿车模块中建立大件运输车货系统模型及三维路面模型，并在建立的路面模型中对车货系统进行动力学仿真分析，通过改变货物装载方式等可对货物安全隐患进行规避,从而提高大件货物运输的安全性；元祥宇等[3]以昆北换流站公路大件运输工程为依托，根据现有桥梁设计参数、技术状况等级及待运输大件设备参数，分析计算大件运输车辆所需的轴线数，从而确定大件运输的装载图及装载技术参数；李维东等[4]通过分析大型货物运输影响因素，建立大型货物运输通道选择指标评价体系，构建多目标大型货物运输通道选择决策模型，有效避免决策目标间信息重复利用。综上，现有研究大多偏向对风险评价的阐述，对风险因素只是简要叙述辨识的对象及范围，并没有系统、具体地说明如何进行风险因素辨识，较少关注风险因素的层次性及因素间的相互作用。

鉴于此，本文通过建立解释结构模型(Interpretative Structural Modeling Method，ISM)[5]，绘制有向图对风险因素进行分层，再结合决策实验室分析法(Decision Making Trial and Evaluation Laboratory，DEMATEL)[6]对风险因素的重要度和属性进行分析，进而为道路大件运输安全管理提供对策及理论指导。

1 道路大件运输风险因素的选取

道路大件运输作业过程复杂，从接到运输项目开始，需要经过一系列操作，才能最终交接给收货方。为保证风险因素分析的全面性和系统性，通过查阅相关资料[7-8]，结合实地调研和专家意见，本文将道路大件运输整体流程划分为3个阶段，分别为：制定运输方案阶段、运输准备阶段、执行运输方案阶段。3个作业单元又细化为16个作业环节(见表1)，作为风险因素识别的基本单元。

表1 道路大件运输作业单元划分Tab.1 The operation unit division of the large part road transport

统计分析“12.18鄂东大桥倾覆事故”“10.15沪渝高速路大件运输车辆撞击天桥事故”“10.20海张高速大件运输车辆撞断桥墩事故”等案例，究其原因，多可溯源到“人的不安全行为”如驾驶员违规操作或疲劳驾驶、相关人员安全意识淡漠、未进行路勘或勘测误差大，以及“物的不安全状态”如车辆故障、货物装载不合理、道路通行性差等。结合资料分析和实地调研，并经过中国水利电力物资流通协会有关专家的多轮商讨和修改，最终从“人员、车辆、货物、环境和管理”5个方面识别出12项风险因素，见表2。

2 风险因素DEMATEL-ISM模型

2.1 解释结构模型理论

ISM模型属于系统工程学的一种研究方法，通过建立结构模型对系统中的各个要素进行梳理分析，最初是由美国教授J.N.Warfield为研究社会经济系统而开发的一种方法。

在建立ISM模型之前，对有关模型的一些定义及本文结构划分的步骤进行论述。

(1)邻接矩阵。建立邻接矩阵A，其是由一个n×n的方阵来表示各个因素之间初始直接影响关系，n代表风险因素个数，用aij表示矩阵中的各个因素,定义如下：

为量化各风险因素之间影响关系的强弱，设定因素影响关系评价标度，见表3。

表3 影响关系评价标度Tab.3 The evaluation scale of the impact relationship

(2)可达矩阵。根据综合影响矩阵C，计算整体影响矩阵Z，计算式为：

Z=C+I

(1)

其中，I为单位矩阵，C为综合影响矩阵(公式(4))，设定阈值λ，确定可达矩阵M的元素Mij为:

(2)

(3)可达矩阵的区域划分。首先要将系统内要素进行可达集P、先行集Q、共同集T、起始集O、终止集E的划分。

利用起始集判断区域是否能进行分割，选取起始集O(S)中的2个不同要素a、b：如果P(a)∩P(b)≠∅，则元素a、b所在的区域是一样的；如果P(a)∩P(b)=∅，则元素a、b所在的区域是不同的。

(4)可达矩阵的层次划分。用P代表由区域划分代表的元素集合，用L1，L2，…，Lk代表从高到低的要素集合，k为最大级；对划分好的可达矩阵M(L)去除强连接要素得到M′(L)；去掉M′(L)中越级元素得到M″(L)；进一步去掉M″(L)中到达自身的关系，即减去单位矩阵得到A′；根据最终可达矩阵绘制有向图D(L)。

2.2 风险因素重要度分析

通过有向图可以将风险因素进行分层处理，但风险因素的重要度还无法得知，进而无法判断接下来优化改善的重点在哪里。因此，应用DEMATEL对大件运输风险的重要度进行分析。

DEMATEL方法分析系统因素的步骤如下：

(1)根据邻接矩阵得到规范矩阵，将邻接矩阵A的每行相加取最大值，A中每个元素除以该最大值得到规范矩阵B。

(3)

(2)建立综合影响矩阵，在得到规范矩阵B的基础上，利用公式得到风险因素的综合影响矩阵C。

C=B(I-B)-1

(4)

(3)计算影响度和被影响度及中心度和原因度，影响度Di为C中因素的行和，即：

(5)

被影响度Cj为C中因素列和,即：

(6)

中心度Mi为元素影响度和被影响度的和，即：

(7)

原因度Ri为元素影响度和被影响度的差，即：

(8)

中心度Mi表示各个风险因素的重要性程度，原因度Ri的正负值分别表示原因因素、结果因素。

3 案例分析

基于ISM以道路大件运输流程的风险为考察对象，以相关领域的专家作为专家小组，通过表1流程中的各环节分析出不同层面的风险因素总结出表2，再对风险因素指标体系中的因素进行两两比较判断，通过汇总、统计各专家的建议，进而得到表示各因素直接影响关系的邻接矩阵A。

在邻接矩阵A的基础上，由公式(3)-(4)计算得到在综合影响矩阵C的基础上，由式(1)计算得到整体影响矩阵Z。通过专家对整体影响矩阵及实际问题的分析，确定适合的阈值为λ=0.02，确定可达矩阵M。将可达矩阵M进行区域和层级划分可以进一步明确道路大件运输风险中各个因素的影响关系与影响程度，由于选取的12个因素之间均存在相互影响关系，因此它们属于同一区域不可进行区间分解，只进行级间分解。

划分系统因素的层级结构，根据层级划分的原则，即将风险因素划分为4个层级。风险因素的详细层级划分结果为：

L1={S2、S5、S7}

L2={S3、S4、S6、S9}

L3={S1、S8、S10}

L4={S12、S11}

在可达矩阵M的基础上，提取骨架矩阵，绘制道路大件运输风险因素的多级递阶有向图，如图1。

图1 多级递阶有向图Fig.1 Multilevel hierarchical digraph

对最终邻接矩阵A，依次经公式(2)-(3)得到综合影响矩阵C。以C中因素为基础，经公式(4)-(7)分别计算得到各因素的影响度Di、被影响度Ci、中心度Mi和原因度Ri。相关的DEMATEL分析结果，见表4。

表4 DEMATEL分析结果Tab.4 DEMATEL analysis results

根据表4得出的中心度Mi和原因度Ri，绘制道路大件运输风险因素的因果图，更加直观地展示各个因素的原因度和中心度，如图2。

图2 风险因素结果图Fig.2 The outcome plot of risk factors

4 结果分析

4.1 因素重要度和属性分析

风险因素中心度越大，则表示该因素影响重要度越高。由表4可知，道路大件运输风险因素的重要度从大到小依次为人员意识风险(S1)、道路承运风险(S9)、货物移动风险(S7)、管理决策风险(S11)、管理执行风险(S12)、车辆运行风险(S4)、道路勘查风险(S8)、车辆故障风险(S5)、人员行为风险(S2)、货物固有风险(S6)、车辆固有缺陷风险(S3)、环境风险(S10)。风险因素的原因度为负，说明该因素越侧重于结果指标，原因度为正，说明该因素对其他因素影响越大，侧重原因指标，由表4可知：S1、S3、S8、S11、S12属于原因因素，在道路大件运输风险体系中容易对其他因素造成影响，而S2、S4、S5、S6、S7、S9、S10属于结果因素，这些因素在风险因素系统中易受原因因素以及结果因素中其他因素的影响。

针对关键原因因素来说，物流企业在进行物流活动过程中，要密切关注其他风险因素的影响带动作用，以实现安全管理；针对关键结果因素来说，物流企业管理者要做好人员培训、车辆监控、货物监控等，注意风险结果因素之间的干扰作用。

4.2 风险因素递阶层次结构分析

根据ISM模型多级递阶有向图可知，道路大件运输风险因素分为4个层次。其中，位于最低层第4等级的是管理决策风险(S11)、管理执行风险(S12)，这2个因素属于道路大件运输风险的最基本因素；位于第一层的因素是人员行为风险(S2)、车辆故障风险(S5)、货物移动风险(S7)，这些因素是道路大件运输的直接风险因素，受到下级因素的影响；其他因素为中间层因素，中间层的因素受到其他因素的影响，同时又影响着其他因素。

通过专家小组对该辨识结果的分析，该结果较符合道路大件运输所面临的现实风险问题。因此可以看出，在大件运输活动中，人员安全意识缺乏、管控监测不到位以及管理疏松是大多数运输事故的根源。对直接影响因素或中间层因素的管控在短时间内或许能够减少风险的发生，但这并不是长久之计。如鄂东大桥倾覆事件所造成的原因并不单单只是暴露出的超载问题，也反映出人员安全意识淡薄、车辆使用已超出固有的风险范畴、运输过程中路线及道路情况未如实勘查、企业管理人员对规定落实不到位、各省对相关政策执法尺度不一等，以上问题均对应本文风险因素递阶层次结构的关键影响因素。因此，物流企业管理者在日常的安全管理工作中，需加强人员、设备的管理，对策的实施以及相关规定的落实，以从根本上避免风险的发生。

5 结论

(1)本文通过文献分析、实地调研和专家商讨，基于大件运输全流程的3个阶段和风险辨识要素的5个方面，形成大件运输安全事故风险因素体系。

(2)本文针对道路大件运输风险因素辨识问题建立ISM模型，并构建风险因素层次结构模型对风险因素重要度进行分析。研究发现造成安全事故发生的本质致因是管理因素中的专业知识缺乏，中心度较大的原因因素是人员因素中的安全意识薄弱。在大件运输的风险管控中，要加强直接影响因素的防范控制，并对最基本影响因素进行约束控制。同时采取风险分级管控和隐患排查治理双重预防工作机制，既要关注深层次致因，又要关注重要风险因素，把安全风险管控挺在隐患前面，把隐患排查治理挺在事故前面。

(3)通过对大件运输安全风险的研究，发现提高人员安全意识，加强相关人员安全法规的教育、车辆检查与维护、道路勘查信息的准确记录，以及严格要求企业管理人员运输前方案制定、运输中监测反馈工作，可以有效预防大件运输事故的发生。