基于組合賦權—灰色VIKOR的煤礦隱患排查治理能力評估研究

趙夢潔,楊玉中

(1.河南理工大學 工商學院,河南 焦作 454003; 2.河南理工大學 能源科學與工程學院,河南 焦作 454003)

安全生產雙重預防機制自提出以來就受到了社會的廣泛關注。2017年初,《煤礦安全生產標準化基本要求及評分辦法(試行)》公布后,更是在全國各煤礦掀起了學習、建設雙重預防機制的熱潮[1]。隱患排查治理體系是有效預防煤礦事故發生的關鍵,同時也是雙重預防機制的重要組成部分。隨著安全生產法律法規的日益完善,各大煤礦企業也相繼制訂了隱患排查治理制度,并切實開展了相關工作[2]。近年來,我國煤礦企業的安全生產形勢持續好轉,但重特大事故還時有發生,從根本上消除事故隱患也就成了煤礦安全工作的重點[3],這就要求煤礦企業需要加大安全隱患排查的力度,進一步提升煤礦安全隱患排查治理能力。因此,對隱患排查治理能力的科學評價有利于煤礦企業推進安全生產雙重預防機制建設。

目前,相關學者對煤礦隱患的研究主要集中在隱患辨識、預警及隱患治理措施方面,對隱患排查治理能力的研究則較少。Mahdevari等[4]運用模糊TOPSIS法對所收集到的安全隱患數據進行評價,最終確立了12組風險程度不同的安全隱患;譚章祿等[5]應用文本聚類和卡方統計相結合的方法對隱患數據進行了分類,識別出主要的隱患類型,使隱患排查治理的重點更有針對性;原江濤等[6]基于案例推理建立了煤礦隱患排查治理模型,并建立事故規則庫,結合隱患引發事故的嚴重程度確定預警級別,有效避免了同類隱患事故的再發生;何橋等[7]采用評點法對隱患風險進行評價,實現了對隱患的綜合預警,將隱患排查治理能力因素考慮在內,更能準確地反映出隱患的風險程度和發展趨勢;王龍康等[8]辨析了煤礦生產過程中危險源和安全隱患的關系,結合LEC法對安全隱患風險分級標準進行了分析,并提出了煤礦安全隱患動態分級閉環的管理方法;張瑞新等[9]應用熵值法、變異系數法及綜合指數評價法構建了煤礦隱患排查治理能力的評價模型,實現了隱患排查治理能力的動態評價。

以上研究對提高煤礦隱患排查治理水平提供了理論基礎,但就已有相關文獻來看,關于隱患排查治理能力評價的研究不是很多,且評價方法的選擇和指標權重的確定比較單一,沒有充分考慮各指標之間的關聯性,導致評價結果的準確性不高。

筆者從安全生產雙重預防機制建設的需要出發,提出了一種基于主客觀賦權和灰色VIKOR的煤礦隱患排查治理能力評估方法。以期能夠提高煤礦隱患排查治理能力評價的科學性和準確性。

1 隱患排查治理能力評價指標體系

前人的研究成果表明,礦工的不安全行為是煤礦事故的重要致因,我國96%的煤礦安全事故是由人的不安全因素引起的[10-11]。因此,在煤礦安全事故中,礦工的不安全行為是重要致因。導致煤礦事故發生的另一關鍵因素是管理因素,在煤礦事故發生的本質原因中,管理因素起著決定性的作用[12-13]。因此,人員和管理兩方面因素是煤礦隱患排查治理的核心部分。另外,評價指標的選取要滿足科學性、合理性、易獲性和可操作性。結合煤礦企業隱患排查治理的實際情況及隱患排查相關研究成果,經過文獻研究和專家調研,建立了由2個一級指標、13個二級指標組成的煤礦隱患排查治理能力評價指標體系,如圖1所示。

圖1 隱患排查治理能力評價指標體系

2 基于組合賦權—灰色VIKOR的評價模型

2.1 指標權重的確定

2.1.1 CRITIC法確定客觀權重

CRITIC法是由Diakoulaki教授提出的一種指標權重客觀賦權法[14],即通過綜合考慮評價指標間的相關性和指標所含信息量來賦予指標權重,其計算步驟如下:

1)數據預處理

采取極值法對原始數據進行同向化處理,其計算公式如下:

(1)

2)計算客觀權重

設Cj為第j個指標所含的信息量,其表達式為:

(2)

式中:σj為第j個指標數據的標準差;ρjk為第j、k個指標數據間的皮爾遜相關系數。

(3)

2.1.2 G1法確定主觀權重

G1法又稱為序關系分析法,是由學者郭亞軍提出的一種主觀賦權方法[15],即對評價指標按照其重要程度進行排序,確定相鄰指標之間的相對重要程度之比,并以此確定指標權重。其計算步驟如下[16]:

1)專家對評價指標的重要性從高到低依次排序。

2)計算相鄰指標xj-1和xj之間重要程度之比rj:

(4)

(5)

(6)

2.1.3 乘法歸一化法確定組合權重

將CRITIC法和G1法得到的權重利用乘法歸一化法進行組合,得到組合權重wj:

(7)

2.2 基于VIKOR—灰色關聯分析的評價模型

VIKOR方法是由Opricovic和Tzeng等提出的一種基于理想解的折衷型多準則決策方法,其基本思想是,先確定正負理想解,求出各個評價對象的評價值,再根據其與理想解的接近程度對評價對象進行排序[17]。但傳統的VIKOR方法在評價的過程中不能充分考慮指標數據之間的相關性,易造成部分信息丟失。而灰色關聯分析法能夠充分挖掘樣本數據間的內在規律[18],可以彌補VIKOR法的缺點。評價過程如下:

1)無量綱化處理

(8)

式中fij為無量綱化處理后第i個評價對象的第j個評價指標的評估值。

(9)

(10)

式中:X為效益型指標集合;Y為成本型指標集合。

3)計算VIKOR的評價對象群體效益值Si和個體遺憾值Ri:

(11)

(12)

4)確定灰色關聯系數

(13)

(14)

式中ρ為分辨系數,一般取0.5[19]。

5)確定關聯度

(15)

(16)

6)確定灰色關聯分析下評價對象的群體效益值ζi和個體遺憾值ξi:

(17)

(18)

7)確定基于VIKOR—灰色關聯分析的評價對象綜合指標值Qi:

(19)

(20)

(21)

式中:v為決策機制系數,通常情況下取0.5,即折衷態度,這樣可以最大化群體效益值和最小化個體遺憾值[20];δi為第i個評價對象的群體效益值;δ*為第i個評價對象的最大群體效益值;δ-為第i個評價對象的最小群體效益值;θi為第i個評價對象的個體遺憾值;θ*為第i個評價對象的最小個體遺憾值;θ-為第i個評價對象的最大個體遺憾值。

8)評價對象排序

根據δi、θi、Qi的計算結果對評價對象進行降序排列。

9)驗證妥協解

條件1:根據Qi值進行排序,Q(2)-Q(1)≥1/(n-1)。其中,Q(1)表示排在第一位的Qi值,為最優解,其對應的評價對象為最優評價對象;Q(2)表示排在第二位的Qi值,為次優解,其對應的評價對象為次優評價對象;n為評價對象個數,1/(n-1)表示可接受的優勢閾值。

條件2:在δi值或θi值的排序中,Q(1)仍是最優解。

若同時滿足以上兩個條件,則Q(1)是最優解;若只滿足條件1,則Q(1)、Q(2)均為妥協解;若只滿足條件2,則Q(1),Q(2),…,Q(t)都是妥協解。其中,Q(t)表示排在第t位的Qi值,Q(t)滿足Q(t)-Q(1)<1/(n-1)。

3 實例應用分析

3.1 數據來源

以趙固二礦作為評價對象,應用上述評價模型對該企業的隱患排查治理能力進行綜合評價。根據已構建的評價指標體系,采用現場調研和資料查詢等方法收集該企業2016—2021年的相關指標數據,其原始指標數據見表1。

表1 樣本原始數據統計

3.2 指標權重

邀請6位煤礦企業的專家對評價指標之間的重要性進行排序、評分。專家對評價指標的重要性給出一致的排列順序:C10>C9>C5>C7>C13>C1>C4>C3>C12>C2>C8>C11>C6,且相鄰指標間重要程度的評分為1.1、1.2、1.3、1.2、1.6、1.2、1.6、1.1、1.2、1.2、1.2、1.1。

依據公式(1)～(7)計算評價指標的組合權重,結果見表2。

表2 各評價指標權重值

3.3 隱患排查治理能力綜合評價

1)根據VIKOR法,依據公式(8)～(10),求得評價指標的正理想解和負理想解分別如下:

2)由式(11)～(18)計算基于VIKOR和灰色關聯分析的群體效益值和個體遺憾值,結果見表3。

表3 各評價對象群體效益值和個體遺憾值

3)根據群體效益與個體遺憾折衷的方法,由式(19)～(21)計算基于VIKOR—灰色關聯分析的群體效益值δi、個體遺憾值θi,以及綜合指標值Qi,結果見表4。

表4 基于VIKOR—灰色關聯分析的評價結果

3.4 方法對比

運用灰色關聯分析法對該煤礦企業近6年的隱患排查治理能力進行評價,并將其評價結果與基于VIKOR—灰色關聯分析法的評價結果進行對比,見表5。

表5 基于不同方法的評價結果對比

通過對比可見,2種方法的評價結果保持一致,證明了該評價方法的可行性。對2種方法計算得出的評價值Qi和ζi進行比較可知,VIKOR—灰色關聯分析法得出的相鄰年份之間的評價值差距較大,區分度較高,能夠顯著區分各年份的隱患排查治理能力水平,從而提供更加精準的評價信息。

3.5 結果分析

在本案例中,n=6,可接受的優勢閾值:1/(n-1)=0.2。由表4可知,該煤礦企業這6年的隱患排查治理能力排序:2021年>2020年>2019年,2018年>2017年>2016年,即2021年是經過妥協后隱患排查治理能力最好的年份,而2016年是相對最為薄弱的年份。2020年排名第二,2019年、2018年的隱患排查治理能力相當,且優于2017年,而僅差于2020年。通過分析可以看出,運用該模型可以從整體上得到該煤礦企業隱患排查治理能力的發展趨勢,即近年來該煤礦企業的隱患排查治理能力整體是上升的。

由計算結果可知,趙固二礦重復發現隱患頻率、隱患超期整改率、安全投入率、安全管理人員配備率及三違率的組合權重較大。這表明該煤礦企業存在以下問題:隱患治理不到位,沒有實現隱患排查治理的閉環管理;隱患整改人員在工作中存在懈怠心理或者對隱患的嚴重程度沒有正確的認知,導致無法在規定時間內完成隱患整改工作;安全投入的比重不太符合企業的實際情況;安全管理人員配備不足;員工的安全意識較為淡薄。因此,在隱患排查治理的過程中要完善隱患治理制度,把管理制度真正落實到位,提升每個員工的安全意識;提高基礎硬件的投入,在重要的工作節點上要加大排查人員的配備。企業在管理和生產作業過程中要對以上權重較大指標給予重點關注,從整體上提升企業隱患排查治理能力。

4 結束語

1)構建了由2類影響因素、13個二級指標組成的隱患排查治理能力評價指標體系。應用CRITIC-G1主客觀賦權法確定評價指標的組合權重,考慮了指標之間的關聯性,提高了評價結果的準確性。

2)運用灰色VIKOR法對煤礦企業隱患排查治理能力進行評價,思路清晰,計算簡便。該模型評價結果能夠反映出煤礦企業隱患排查治理能力的改進情況,為下一步的隱患排查治理及安全管理制度的完善提供了依據和參考。

3)將指標體系和評價模型應用于實際案例,指出煤礦企業存在的安全問題,并提出相應的整改對策。評價結果能夠直觀地反映各年份之間的差距,為煤礦隱患排查治理能力的評估提供了新途徑。