基于AHP-綜合模糊分析法的帶式輸送機(jī)風(fēng)險(xiǎn)評估★

蘇岱峰， 宋文華， 隋建偉

（1.山西工程職業(yè)學(xué)院， 山西 太原 030009； 2.晉南鋼鐵集團(tuán)， 山西 臨汾 043400）

引言

帶式輸送機(jī)又叫做皮帶輸送機(jī)，由機(jī)架、傳動(dòng)裝置、滾筒、托輥、皮帶、張緊裝置組成，是一種利用摩擦傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)連續(xù)性物料輸送的機(jī)械裝置，是現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)不可或缺的一部分。高爐生產(chǎn)是目前獲得大量生鐵的主要手段，現(xiàn)代高爐是長年不間斷地工作的，帶式輸送機(jī)作為高爐的供料設(shè)備一旦發(fā)生安全事故導(dǎo)致停機(jī)，則會(huì)影響到高爐的正常生產(chǎn)，因此對高爐用帶式輸送機(jī)開展風(fēng)險(xiǎn)評估，確定其風(fēng)險(xiǎn)等級，補(bǔ)齊短板，對其安全高效運(yùn)行具有重要的意義。

在帶式輸送機(jī)安全性研究方面，裴增昀[1]分析得出了帶式輸送機(jī)的輸送帶著火原因。田豐[2]就帶式輸送機(jī)安全裝置的巡檢提出了相應(yīng)的改進(jìn)方法，來保證其正常運(yùn)行。屈金坡[3]從安全技術(shù)、管理措施等多個(gè)維度提出來預(yù)防皮帶機(jī)事故的方法。

本文將采用層次-模糊綜合評價(jià)方法，對帶式輸送機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)等級進(jìn)行評估，找出現(xiàn)有的安全控制措施的不足，提高企業(yè)的安全管理水平。

1 AHP-綜合模糊分析法簡介

1.1 模糊綜合評價(jià)法

以模糊數(shù)學(xué)理論為基礎(chǔ)的模糊綜合評價(jià)法，可以將一些邊界不明、難以量化的因素進(jìn)行定量處理。依據(jù)隸屬度理論可以將多種因素做出一個(gè)總體評價(jià)。

模糊綜合評價(jià)法的基本原理如下：

1）確定評價(jià)指標(biāo)的等級集合；

2）確定每個(gè)評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重及隸屬度，得到評價(jià)矩陣R；

3）將權(quán)重矩陣和隸屬度矩陣進(jìn)行運(yùn)算，得到模糊綜合評價(jià)結(jié)果。

1.2 層次分析法（AHP）

AHP、德爾菲法、數(shù)列分析法以及專家調(diào)查法是獲取評價(jià)指標(biāo)權(quán)重的四種方法。AHP 是將評價(jià)對象劃分為若干個(gè)因素，依據(jù)各個(gè)因素的關(guān)系建立層次關(guān)系，然后將每個(gè)因素的重要程度兩兩比較，并排序，供決策者選擇。

在AHP 的實(shí)施中，首先要構(gòu)建判斷矩陣，其目的是將每個(gè)指標(biāo)的重要程度實(shí)現(xiàn)量化。在建立重要性矩陣時(shí)，重要程度量化要參考表1。

④有利于濕地建設(shè)和改善水環(huán)境。杜家臺分洪工程蓄洪區(qū)內(nèi)的濕地自然保護(hù)區(qū)是世界上同緯度地區(qū)生態(tài)保持最好的一處濕地，具有其他地區(qū)不可替代的作用和地位，但長年承納著周邊工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活的污水，水質(zhì)污染嚴(yán)重，濕地在不斷萎縮。行洪道分流后，漢江新鮮水體進(jìn)入濕地，增強(qiáng)了水體的納污能力，改善了水環(huán)境。

表1 比例標(biāo)度表

若有n 個(gè)評價(jià)指標(biāo)，各個(gè)指標(biāo)相比較得到的判斷矩陣為：A=(aij)n×n。aij就是要素i 和要素j 的重要性比例標(biāo)度。

首先求解模糊判斷矩陣的特征根，得到最大特征根；其次獲取特征向量；最后對特征向量進(jìn)行歸一化處理。計(jì)算公式如式（1）所示：

為了保證結(jié)果合理，要對結(jié)果的一致性進(jìn)行檢驗(yàn)。通過計(jì)算判斷矩陣的CI（一致性指標(biāo)）與RI（平均隨機(jī)一致性指標(biāo)）相比較，當(dāng)比值C.R. 小于0.1時(shí)，表明矩陣是合理的。反之，就要對判斷矩陣進(jìn)行修正，使一致性檢驗(yàn)滿足條件。平均隨機(jī)一致性指標(biāo)通過查表獲取，CI 的計(jì)算方式如下：

2 構(gòu)建評價(jià)指標(biāo)體系

評價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建需要遵循客觀性、通用性、適用性以及可擴(kuò)展性等原則[4-5]，高爐用帶式輸送機(jī)風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)從以下幾個(gè)維度展開：

1）帶式輸送機(jī)的主體設(shè)備是否正常。主要包括皮帶的磨損、連接質(zhì)量、力學(xué)性能等。驅(qū)動(dòng)裝置是否緊固、動(dòng)力傳輸裝置連接是否可靠、運(yùn)轉(zhuǎn)是否異常；機(jī)架是否牢固，有無腐蝕和裂紋；張緊裝置有無變形開焊。

2）安全裝置是否齊全，性能完好。主要包括：帶式輸送機(jī)兩側(cè)防護(hù)欄是否合理，有無破損；傳動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)以及易擠夾部位是否有防護(hù)罩或防護(hù)罩是否有破損；帶式輸送機(jī)是否有防跑偏裝置；是否有事故拉繩開關(guān)；是否有皮帶打滑監(jiān)測裝置；是否有皮帶止逆裝置；電氣安全設(shè)施。

4）管理狀態(tài)。主要表現(xiàn)為安全操作規(guī)程檢查；保養(yǎng)、維護(hù)制度；安全監(jiān)測制度；安全檢查及隱患整改制度的科學(xué)合理程度。

5）作業(yè)環(huán)境。主要表現(xiàn)為周邊設(shè)施對帶式輸送機(jī)安全運(yùn)轉(zhuǎn)的影響；自然環(huán)境如溫度、風(fēng)速以及環(huán)境濕度對設(shè)備的影響；地質(zhì)條件對帶式輸送機(jī)的影響。

圖1 帶式輸送機(jī)風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)

3 案例運(yùn)用

以山西省某鋼鐵企業(yè)高爐用皮帶機(jī)為例，采用AHP-模糊綜合評價(jià)法，對帶式輸送機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評估。

3.1 指標(biāo)權(quán)重

對多位專家的意見進(jìn)行綜合分析，確定準(zhǔn)則層和方案層的判斷矩陣，如表2、表3 所示。

表2 準(zhǔn)則層判斷矩陣

表3 方案層判斷矩陣

通過對判斷矩陣進(jìn)行運(yùn)算，得到方案層每個(gè)指標(biāo)的權(quán)重，如表4 所示。

表4 皮帶機(jī)風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)權(quán)重

3.2 模糊綜合評價(jià)

將每個(gè)評價(jià)指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)等級分為5 檔，即V={優(yōu)秀、良好、中等、合格、不合格}。邀請行業(yè)內(nèi)20 位專家對每個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)，確定每個(gè)指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)等級，如表5 所示。

表5 帶式輸送機(jī)風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)專家評審情況匯總

進(jìn)行一級綜合模糊評價(jià)矩陣運(yùn)算，可得：

接著進(jìn)行二級模糊綜合評價(jià)矩陣運(yùn)算可以得到：

采用最大隸屬度原則對矩陣R1處理可知，該企業(yè)皮帶機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)等級為中等，即還存在有一些潛在的風(fēng)險(xiǎn)因素，需要繼續(xù)加強(qiáng)安全管理。

4 結(jié)語

本文通過AHP-模糊綜合評價(jià)方法構(gòu)建了高爐用帶式輸送機(jī)風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)，對帶式輸送機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評估，得到了以下結(jié)論：安全裝置對帶式輸送機(jī)風(fēng)險(xiǎn)等級影響最大，作業(yè)環(huán)境對風(fēng)險(xiǎn)等級影響最小。風(fēng)險(xiǎn)等級為中等風(fēng)險(xiǎn)水平，說明還需要繼續(xù)加強(qiáng)帶式輸送機(jī)的安全管理。