層次分析法在半潛式平臺吊裝事故成因分析中的應用研究

江鵬輝

(中國石化集團上海海洋石油局鉆井分公司,上海201206)

層次分析法在半潛式平臺吊裝事故成因分析中的應用研究

江鵬輝

(中國石化集團上海海洋石油局鉆井分公司,上海201206)

半潛式鉆井平臺因其作業性質及工作環境特殊,其吊裝作業事故發生率高、事故后果嚴重。運用層次分析法對半潛式鉆井平臺吊裝事故成因進行定性與定量的綜合分析,把平臺的人員因素、設備設施因素、環境因素和安全管理因素等有機結合起來建立分析模型,科學客觀的得出影響作業安全各因素的相對權重比值,為有效控制減少半潛式鉆井平臺吊裝事故提供科學的決策依據。

半潛式鉆井平臺;吊裝作業;層次分析法

半潛式鉆井平臺,又稱立柱穩定式鉆井平臺,大部分浮體沒于水面下的一種小水線面的移動式海洋鉆井平臺。而海洋鉆井作業因其作業性質及場地的限制,在作業期間大量鉆井物資及多種測試設備需要頻繁吊運以保證生產的正常進行。然而吊裝作業屬特種作業且半潛式鉆井平臺工作環境特殊,其事故發生率高,事故后果嚴重。本文將運用層次分析法(AHP)對半潛式鉆井平臺吊裝事故成因進行定性與定量綜合分析,把平臺的人員因素、設備設施因素、環境因素和安全管理因素等有機結合起來,科學客觀的得出不同因素影響作業安全的權重比例,為有效控制減少吊裝事故提供決策依據[1]。

1 層次分析法介紹

層次分析法(AHP)[2]是美國運籌學家Saaty教授于20世紀80年代提出的一種實用多方案或多目標的綜合定性與定量分析的決策方法。應用AHP解決問題可分為3個步驟,首先將問題分解為不同的組成因素,按照因素之間的相互影響和隸屬關系將其分層聚類組合,形成一個遞階的、有序的層次結構模型;然后對模型中每一層次因素的相對重要性,依據人們對客觀現實、判斷給予定量表示,構建判斷矩陣,再利用數學方法確定每一層次全部因素相對重要性的權值;最后,通過綜合計算各層因素相對重要性的權值,得到最低層(指標層)相對于頂層(總目標)的重要性次序的組合權值。

2 AHP在半潛式鉆井平臺吊裝事故成因分析的實例應用

半潛式鉆井平臺吊裝作業安全是一項復雜的系統工程,影響作業安全的人、機器、環境、管理等因素雖處于不同層次卻緊密相連,要明確各類因素的影響針對性地采取措施規避風險,構成了多屬性決策問題。因此應用層次分析法分析半潛式鉆井平臺吊裝事故的成因構成很好地符合了決策分析方法AHP的判斷準則。

基于作者在“勘探三號”半潛式鉆井平臺的現場安全管理工作經驗,將應用AHP分析勘探三號吊裝事故的成因,判斷各因素對作業安全的影響程度,為預防和控制事故的發生提供科學的依據,促進平臺管理水平的提高。

2.1 層次分析模型的建立

半潛式鉆井平臺吊裝作業安全涉及的因素,從橫向看,應該包括平臺的人、設備、環境和管理等因素,從縱向上看,涉及到吊裝作業的制度完善、吊裝方式、設備狀態、人員技能、作業天氣等諸多因素。半潛式鉆井平臺吊裝事故的層次分析模型[3-4]如表1。

表1 半潛式鉆井平臺吊裝事故成因層次結構模型Tab.1 AHPmodel for sem i-submersible platform lifting accident factors

2.2 采用層次分析確定事故因素權重值

根據層次分析法原理[5],計算半潛式鉆井平臺吊裝作業遞階層次結構模型各指標因素相對權重,把相對權重的判斷定量化。由于篇幅有限,這里只給出影響平臺吊裝作業安全的第一層次SV各指標因素V1、V2、V3、V4相對權重值的計算過程。

(1)S-V層判斷矩陣Z的構造

遞階層次結構的構成,確定了上下之間元素關系,可對同一層次的各個元素關于上一層次中某一準則的重要性進行兩兩比較,構造出判斷矩陣。基于勘探三號半潛式鉆井平臺吊裝作業現狀,并結合最近幾年其他平臺吊裝作業事故經驗總結,勘探三號多位專業吊裝人員參照表2對S -V層中各因素進行比較打分取平均值,得出S -V層的判斷矩陣Z(表3)。

表2 1～9標度及含義Tab.2 Scale and mean ing

表3 S-V層的判斷矩陣ZTab.3 Comparison matrix Z

(2)用方根法求因素權重向量近似值Wi’

W1’=(1＊2＊3＊2)1/4=1.86;W2’=(1/2＊1＊2＊1)1/4=1;W3’=(1/3＊1/2＊1＊2)1/4= 0.76;W4’=(1/2＊1＊1/2＊1)1/4=0.707。

(3)將權重向量近似值作歸一化處理

W1=W1’/(W1’+W2’+W3’+W4’)= 0.42;W2=W2’/(W1’+W2’+W3’+W4’)= 0.23;W3=W3’/(W1’+W2’+W3’+W4’)= 0.18;W4=W4’/(W1’+W2’+W3’+W4’)= 0.17;即權重向量集W=(0.42,0.23,0.18, 0.17)。

(4)一致性檢查

由Z·WT=λWT,求出判斷矩陣Z對應于權重向量集W的最大特征值。經計算各特征值:λ1=4.19,λ2=4.21,λ3=4.25,λ4=4.11,即最大特征值λmax=4.25。

一致性指標(Consistency Index)C.I=(λmax-n)/(n-1)=(4.25-4)/(4-1)=0.34/3= 0.08。

該判斷矩陣Z為4階,經查表4平均隨機一致性指標(Random Index)R.I=0.89。

一致性比率(Consistency Ratio)C.R=C.I/ R.I=0.08/0.89=0.09<0.1。當C.R<0.1時,認為Ci的一致性可以接受,即判斷矩陣Z賦值合理;當一致性不一致時,則表明判斷矩陣Z不符合邏輯,應該調整判斷矩陣Z的比較值。即S-V層的權重集W=(0.42,0.23,0.18,0.17)。

(5)建立各次級判斷矩陣求事故因素權重值

建立V1-(C1,C2,C3)、V2-(C4,C5,C6,C7, C8)、V3-(C9,C10,C11)、V4-(C12,C13,C14,C15)層的判斷矩陣Zi,如表5～表8。同上節求各因素權重集W1、W2、W3、W4。

表4 平均隨機一致性指標R.I的取值Tab.4 The values of random index

表5 V1-(C1,C2,C3)層的判斷矩陣Z1Tab.5 Comparison Matrix Z1

2.3 各因素對作業安全的影響程度分析

根據各層的隸屬關系及相對權重值,將B準則層的權重分配到C指標層的權重中,得到C指標層相對于目標A的權重。由各權重集組合計算,可得出各因素對勘探三號半潛式鉆井平臺吊裝作業安全的影響程度:C1=0.42＊0.54=0.2268;C2=0.42＊0.30=0.1260;C3=0.42＊0.16=0.0672;C4=0.23＊0.31=0.0713;C5= 0.23＊0.07=0.0161;C6=0.23＊0.45=0.1035; C7=0.23＊0.04=0.0092;C8=0.23＊0.13= 0.0299;C9=0.18＊0.23=0.0414;C10=0.18＊0.65=0.117;C11=0.18＊0.12=0.0216;C12= 0.17＊0.17=0.0289;C13=0.17＊0.12= 0.0204;C14=0.17＊0.45=0.0765;C15=0.17＊0.26=0.0442。

表6 V2-(C4,C5,C6,C7,C8)層的判斷矩陣Z2Tab.6 Comparison Matrix Z2

表7 V3-(C9,C10,C11)層的判斷矩陣Z3Tab.7 Comparison Matrix Z3

表8 V4-(C12,C13,C14,C15)層的判斷矩陣Z4Tab.8 Comparison Matrix Z4

從計算結果可見,各因素對吊裝作業安全的影響程度由大到小的順序為:C1>C2>C10>C6> C14>C4>C3>C15>C9>C8>C12>C11>C13>C5>C7。

由層次分析法得出各因素的權重值可以分為以下5類:權重值最大的C1;其次為權重值大于0.1的C2、C10、C6;以后依次為權重值大于0.05的C14、C4、C3;權重值接近0.03的C15、C9、C8、C12;權重值小于0.025的C11、C13、C5、C7。

基于本人在勘探三號的現場工作經驗及長期和吊裝作業者深入的溝通交流,半潛式鉆井平臺吊裝事故的發生絕大多數是由于作業人員對作業危險性預計不足,思想麻痹大意,“圖省事”作業前準備不充分導致安全防護措施不到位,由此可見作業者的安全意識C1對作業安全影響程度居首是符合實際情況的。而如作業人員操作失誤,大風大浪平臺搖晃,索具斷裂等可能直接導致吊裝事故發生的C2、C10、C6因素依次處于第二階層;可能導致作業隱患的C14、C4、C3因素依次處于第三階層?？碧饺柶脚_自1984年出廠連續鉆井作業26年,且逐年更新設備不斷升級改造,平臺設備已比較先進、人員作業也分工明確,作業管理相當完善,因此受環境和作業內容影響而可能導致隱患存在的C15、C9、C8、C12因素依次處于第四階層;先進的設備、有效的管理使得C5、C7、C11、C13等因素本質安全性較高,從而導致吊裝作業事故發生的概率也就相對最小。鑒于以上分析結果,勘探三號平臺管理者可依據各因素對吊裝作業安全影響的大小,針對性的完善整改措施以有效控制吊裝事故的發生。

3 結束語

本文運用層次分析法實例對勘探三號平臺吊裝事故成因進行定性與定量綜合分析,把平臺人員因素、設備設施因素、環境因素和安全管理因素等有機結合起來建立分析模型,科學客觀的得出不同因素對作業安全的權重比值,為有效控制減少吊裝事故提供了決策依據。半潛式鉆井平臺可借鑒本文建立的分析模型及方法,根據其生產實際狀況、安全經濟投入和管理水平等比較分析其吊裝事故成因的權重比值,針對性地采取整改措施,減少事故的發生。

[1]張景林,崔國璋.安全系統工程[M].北京:煤炭工業出版社, 2002.

[2]T L薩蒂.層次分析法[M].許樹柏譯.北京:煤炭工業出版社,1988.

[3]鄭中金,黃政.故障樹分析在船用起重設備傷害事故預防中的應用[J].起重運輸機械,2008(6):91-93.

[4]李燕.用事故樹分析起重機吊物墜落事故[J].內燃機配件, 2007(5):41-42.

[5]錢昊,馬維珍.層次分析法在項目風險管理中的應用[J].蘭州交通大學學報(自然科學版),2005,24(3):53-56.

Research on application of analytic hierarchy process in sem i-submersible platform lifting acciden t factor analysis

Jiang Penghui
(Drilling Division of SINOPEC Shanghai Offshore Petroleum Bureau,Shanghai201206)

Semi-submersible platform lifting accident happened frequently and caused serious consequences for its specialworking properties and environment.In thispaper,analytic hierarchy p rocesswasapplied to analyze the lifting accident factors qualitatively and quantitatively,an analysismodel combining operators, equipmentsand facilities,environment and safetymanagementwas built,and the influenceof the factorson working security wasevaluated scientifically to reduce lifting accidents.

semi-submersible platform;lifting;analytic hierarchy p rocess

book=97,ebook=49

TE58

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2010.03.097

1008-2336(2010)03-0097-04

2010-04-21;改回日期:2010-05-19

江鵬輝,1984年生,男,助理工程師,2008年畢業中國地質大學(武漢)工程學院安全工程專業,碩士,現從事海上石油勘探平臺安全生產管理工作。E-mail:jiangph@shopbd.com.cn。