基于模糊層次分析的礦工安全能力評價

申洛霖，盧明銀，汪偉忠

(中國礦業大學礦業工程學院，江蘇 徐州 211116)

隨著采煤機械化程度的日益提高，雖然有效地提升了煤礦生產效率，但煤礦生產事故也相應增加[1]，通過調查表明，導致事故的原因在于人員安全能力不足，而對礦工安全能力進行客觀準確地評價是提升礦工安全能力的基礎[2]。因此，研究如何量化分析礦工安全能力，尋求礦工安全能力不足的影響因素，從而制定科學合理的培訓計劃，提升煤礦一線作業人員安全水平，對改善煤礦整體安全生產水平有其理論意義和現實意義。

為了降低人為因素在安全生產事故中所占的比例，提高生產過程的安全性，國內一些學者從能力視角對人的安全特性進行分析，并取得了一些有價值的研究成果。如：王盼盼在能力定義的基礎上，結合施工煤礦的特點，提出了施工人員安全能力的概念，認為人員安全能力是安全任務與內在特質相互匹配的結果，并分析了人員安全能力和不安全行為及安全生產事故發生間的關系，最后基于事故致因理論建立了施工人員安全能力模型[2]；鄧小鵬等在安全能力研究的基礎上，對地鐵施工人員安全能力的影響因素進行了分析，認為人員安全能力可以分解為感知能力、判斷能力、響應能力，采用問卷調查和信號檢測理論對人員安全能力進行了科學評價[3]；陳芳等[4]綜合考慮能力定義和管制員工作職責兩個方面，界定了管制員安全能力的內涵，由此構建安全能力模型，并采用逼近理想解排序法(TOPSIS)對安全能力影響因素進行排序，為人員安全能力量化研究提供了參考價值，周波等[5]通過失效分析對煤礦企業員工安全知識能力進行分析，并采用熵值法進行測度。

上述研究為人員安全能力的改善提供了理論基礎和實踐指導，但是設計煤礦領域人員安全能力的相對較少，為此，筆者在安全能力相關研究的基礎上，探討了礦工安全能力的概念和內涵，構建礦工安全能力層次結構模型，并依據能力評價過程特征，采用模糊層次分析法(Fuzzy Analytic Hierarchy Process，FAHP) 建立評價模型，以期為改善煤礦安全生產水平提供參考意見。

1 礦工安全能力模型構建

由礦工安全能力概念和內涵的分析可知，安全能力是多種因素的綜合結果，具有隨機性、模糊性和不確定性，而層次分析法(AHP)是一種多準則決策方法，利用 AHP可以對安全能力進行綜合地定性和定量分析。但是傳統AHP方法在礦工安全能力評價過程中無法充分考慮人員判斷的模糊性。模糊層次法(FAHP)是在AHP基礎上，充分結合模糊綜合評判法，構建各評估指標體系權重集時引入模糊一致判斷矩陣，構造出滿足一致性要求的模糊判斷矩陣。利用FAHP方法進行評估指標體系的權數分配，與模糊綜合評判法相比較，能夠減少主觀因素對權重的影響[6]。為此，本文利用模糊層次分析法建立礦工安全能力評價模型。

1.1 構建安全能力層次結構模型

由人員安全能力定義的相關研究，對礦工安全能力做如下定義：礦工綜合利用各種安全知識和安全資源，有效識別和控制生產系統中的危險源，克服人的不安全行為、物的不安全狀態、以及環境的不安全因素，從而避免人身傷亡、財產損失和環境破壞等事故發生，實現安全生產的能力，本質是一種專有知識的積累。對煤礦礦工安全能力的概念進行分析,可得出其如下內涵。

1) 礦工安全能力的任務是有效辨識和控制煤礦生產過程中存在的危險源，并克服人的不安全行為、物的不安全狀態以及環境的不安全因素，使生產過程中安全事故損失在絕對最低限度，或至少保持在可容許的范圍內。

2) 礦工安全能力是其所具備的專業技能、安全技能等累積專有知識的集合，知識積累是一個通過學習和實踐進行知識轉化、綜合和更新的過程，因此礦工安全能力有動態演化特性。

3) 礦工安全能力中的安全是指“生產過程安全”，即完成生產任務過程中，不發生“人身傷害”、“設備損壞”、“環境污染”等事故，或安全事故損失在絕對最低限度。

4) 礦工安全能力具有差異性，體現為在相同的工作環境和條件下，從事同一生產任務所表現出來的安全績效差異，這也為實施礦工安全能力測定和評價提供了客觀基礎。

1.2 構建安全能力層次結構模型

構建礦工安全能力層次結構模型是進行礦工安全能力評估的基礎，結合現有能力測度研究的相關成果[7-9]，筆者從以下幾個層次構建安全能力層次結構模型。

1) 目標層：是礦工安全能力量化評價的目標。

2) 準則層：是礦工安全能力評價維度，包括基本素質、業務技能、行為能力和意識狀況。

3) 因素層：是礦工安全能力包含的基本要素，采用可測量的、可比的、可獲取的指標。

據上述層次的劃分規則，給出煤礦礦工安全能力層次結構模型，如圖1所示。

圖1 礦工安全能力層次結構模型

1.3 模糊互補判斷矩陣的構造

在模糊層次分析中，采用比較一個因素與另一個因素間的重要程度來定量表示，則得到模糊判斷矩陣A=(aij)n×n。如滿足條件：aii=0.5,且aij+aji=1,i,j=1,2,3…n,則稱為模糊互補判斷矩陣。通常采用表1所示的模糊標度給予數量標度。

表1 模糊標度及含義

在圖1所示的礦工安全能力層次結構模型的基礎上，征詢有關專家和煤礦工作人員的相關意見，結合表1,對各層次要素間的重要性進行評價，建立模糊互補判斷矩陣。

A-B模糊判斷矩陣為

B1-C模糊判斷矩陣為

B2-C模糊判斷矩陣為

B3-C模糊判斷矩陣為

B4-C模糊判斷矩陣為

1.4 模糊互補判斷矩陣的權重計算

(1)

得到模糊一致性矩陣R=(rij)n×n,由矩陣R采用行和歸一化求得排序向量w=(w1,w2,…,wn)T,滿足式(2)。

(2)

式(2)為求解模糊互補判斷矩陣權重的公式。由式(2)和模糊判斷矩陣，可得礦工安全能力權重。

wA=(0.300,0.200,0.233,0.267),

wB1=(0.400,0.300,0.300),

wB2=(0.225,0.215,0.170,0.195,0.195),

wB3=(0.383,0.284,0.333),

wB4=(0.383,0.333,0.284)

1.5 模糊互補判斷矩陣的一致性檢驗

由式(2)得到的權重值是否合理，還應進行比較判斷的一致性檢驗。按照文獻[6]對上述矩陣權重的相容性來檢驗其一致性原則的方法。

對于決策者的態度α,當相容性指標I(A,w)≤α時，認為判斷矩陣是滿意一致性的。α越小說明決策者對模糊判斷矩陣的一致性要求越高，一般取α為0.1。

按上述一致性檢驗步驟，有A的特征矩陣計算結果為

Ri=(0.120,0.090,0.090,0.045,0.043,0.034,0.039,0.039,0.089,0.066,0.078,0.102,0.089,0.076)

2 實例研究

隨著煤礦機械化的發展，該煤礦也逐步實施機械采煤，但由于人員安全能力不足，無法有效適應機械采煤的生產條件，導致生產過程中安全事故頻繁發生，為了有效改善目前安全生產狀況，需要對煤礦4名礦工進行安全能力測度。將圖1中指標轉換成問卷調查，通過綜合員工自身情況、班組領導和專家評分等綜合信息，形成該礦工安全能力評分表(評分標準參考文獻[3])，見表2。

表2 礦工安全能力評分表

表3 礦工安全能力等級標準

由模糊層次分析法對4名礦工安全能力的評價結果，對比礦工安全能力等級標準可知：①甲和丁礦工的安全能力等級為Ⅳ，可安排在危險系數和操作過程難度較低的崗位；乙和丙礦工的安全能力等級為Ⅲ，可安排在危險系數和操作難度適中的崗位；② 礦工整體安全能力偏弱，無法勝任安全能力要求高的生產任務，煤礦管理者需要完善員工安全能力提升的措施，從而為煤礦生產提供保障，進而增加企業競爭力。

3 結語

在能力概念研究的基礎上，綜合安全和能力的內涵，探討了礦工安全能力的概念，建立了以基本素質、業務技能、行為能力和意識狀況為準則層的礦工安全能力層次結構模型，并采用模糊互補判斷矩陣確定元素權重系數，建立基于模糊層次分析法的礦工安全能力評價模型。基于礦工安全能力量化分析，按從大到小排序，對礦工安全能力的影響因素為基本素質、意識狀況、行為能力和業務素質。本文所采用的權重計算方法只是提供一種量化分析的依據，在權重確定過程中，需結合礦工的具體工種，按所述方法重新收集數據予以確定。

[1] 汪偉忠，李潔，盧明銀，等.煤礦機修車間設備管理狀況動態評估[J].煤礦機械,2012,33(9):287-288.

[2] 王盼盼，李啟明，鄧小鵬.施工人員安全能力模型研究[J].中國安全科學學報,2009,19(8):40-45.

[3] 鄧小鵬，王盼盼，李啟明，等.基于FSDT的地鐵盾構施工人員安全能力評價[J].解放軍理工大學學報：自然科學版,2011,12(3):289-293.

[4] 陳芳，羅云.管制員安全能力模型研究[J].中國安全科學學報,2012,22(1):17-23.

[5] 周波，李賢功，汪偉忠.煤礦企業員工安全知識能力管理分析[J].煤炭工程,2012(9):137-139.

[6] 徐澤水.模糊互補判斷矩陣的相容性及一致性研究[J].解放軍理工大學學報,2002,3(2):94-97.

[7] Shahhosseini V,Sebt M H.Competency-based selection and assignment of human resources to construction projects[J].Scientia Iranica A,2011,18(2):163-180.

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