基于ISM和AHP以及模糊評判的礦山安全管理能力分析與評價
本文關鍵詞:基于ISM和AHP以及模糊評判的礦山安全管理能力分析與評價,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
第42卷第8期2011年8月
中南大學學報(自然科學版)
JournalofCentralSouthUniversity(Scienceand
、,01.42No.8
Technology)
Aug.2011
基于ISM和AHP以及模糊評判的礦山安全管理能力
分析與評價
張舒,史秀志,古德生,黃剛海
(中南大學資源與安全工程學院,湖南長沙,,410083)
摘要:以礦山安全管理能力系統(tǒng)為研究對象,通過解釋結構模型法(ISM)、層次分析法(AHP)并利用模糊綜合評判方法,分析和評價礦山安全管理能力。綜合影響礦山安全管理能力的16個因素,運用ISM將安全管理能力因素體系構成1個多級遞階模型進行分析。在結構模型的基礎上,應用AHP對影響因素權重進行計算,得出影響礦山安全管理能力的主要因素。采用二元相對定權法確定定性指標的隸屬矩陣,通過模糊綜合評判方法,對安全管理能力進行評價,得出各單位安全管理能力的優(yōu)越度。研究結果表明:評判結果符合企業(yè)的實際情況,所建立的分析評價模式可為礦山安全管理提供指導與借鑒。
關鍵詞:礦山;安全管理能力;解釋結構模型(ISM):層次分析法(AHP):模糊綜合評判中圖分類號:TD97
文獻標志碼:A
文章編號:1672—7207(2011)08—2406-11
AnalysisandevaluationofsafetymanagementcapabilityinminebasedonISMandAHPandfuzzyevaluationmethod
ZHANGShu,SHIXiu-zhi,GUDe—sheng,HUANGGang-hai
(SchoolofResourcesandSafetyEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha410083,China)
Abstract:Thestructural
analysis
and
evaluationofsafetymanagement
hierarchy
capabilitywas
obtainedby
based
means
on
ofinterpretative
modeling(ISM),analyticalprocess(AHP)andfu=y
evaluation
safety
management
a
capabilitysysteminmme:16influencingfactorswereestablishedinsafetymanagementcapabilitysystem,and
multi—levelhierarchicamodelwastransformedfromindexesofsafetymanagementcapabilitybymeansofISM.Onthebasisofstructuralmodel,theweightmatrixofinfluencingfactorswasestablishedaccordingtoAHP9affectingsafety
and
themainfactors
betweenand
two
managementcapabilitywereanalyzed.Accordingtotheweightmatrixandthematrixofmembershipqualitativeelementsbymeansofdualityelementmlafivecomparisonmethod,thesuperiordegreesofthe
on
safetymanagementcapabilitywasgainedbased
theanalyticalresultswere
thefuzzycomprehensive
evaluation.The
provide
primaryanalysisprogress
validated.The
safety
resultsshowthattheevaluationresultstallywiththeactualones,and
this
modelforanalyzingandmanagementofmines.Keywords:mine;safety
evaluating
managementcapability
call
guidance
and
referenceforthe
management
capability;interpretatives仃ucturalmodeling(ISM);analyticalhierarchyprocess
(√UD);fuzzycomprehensiveevaluation
我國當前經(jīng)濟正處在快速發(fā)展時期,受經(jīng)濟與社會發(fā)展水平的制約,安全生產(chǎn)形勢嚴峻,尤其以礦山安全生產(chǎn)的問題最為突出。礦山安全生產(chǎn)不僅是保證企業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)實需求,也是保證國計民生的社會需
求【¨。礦山企業(yè)安全生產(chǎn)已成為全國關注的重大生產(chǎn)
問題,企業(yè)改善安全生產(chǎn)狀況的任務日趨緊迫,安全管理的任務日漸艱巨。為提高礦山安全管理水平,企業(yè)需要密切關注影響安全管理能力的因素,通過評價
收稿日期:2010--08-15;修回日期:2010—lO-28
基金項目:“十一五”國家科技支撐計劃項(2006BAB02A02)
通信作者:張舒(1985_),女,湖南婁底人,博士研究生,從事安全管理及技術方面的研究;電話:13973110343;E-mail:shuzhan92009@126.coin
萬方數(shù)據(jù)
第8期張舒,等:基于ISM和AHP以及模糊評判的礦山安全管理能力分析與評價2407
安全管理能力,探索企業(yè)對其組織體系和安全生產(chǎn)系統(tǒng)的控制力,從而針對薄弱之處制訂有針對性的改進措施,最終提高礦山企業(yè)的安全管理水平。目前,對企業(yè)安全管理能力的研究還沒有形成一個成熟的理論體系【21。有學者提出應用事故數(shù)據(jù)或體系認證等級來衡量或判斷礦山的安全管理能力,或使用安全績效評價的方法評估其安全管理能力等,這些都屬于安全管理能力的外在表現(xiàn),沒有反映企業(yè)安全管理能力的實質特征,安全管理能力的本質特征、包含的要素、礦山安全管理能力的現(xiàn)狀評估、構建礦山安全管理能力的方法等問題都還有待深入研究;谶@些問題,本文作者圍繞企業(yè)安全管理能力的影響因素及其評價這一問題進行研究。雖然國內外很多學者的研究成果中體現(xiàn)了安全管理能力的思想,但到目前為止,安全管
理能力并沒有一個清晰的概斜2。5】。劉鐵忠等【2,5】運用
綜合歸納的方法,提出企業(yè)安全管理能力的概念框架,對企業(yè)的安全管理能力進行剖析。企業(yè)安全管理能力是企業(yè)對員工、設備、環(huán)境、制度構成的安全生產(chǎn)系統(tǒng)進行管理的過程中形成的累積專有知識與技能的集合,體現(xiàn)企業(yè)對組織體系及安全管理系統(tǒng)的控制力,形成于企業(yè)安全管理實踐過程,是企業(yè)安全管理水平的決定力量。安全管理能力是諸多因素綜合作用的結果,會隨著各方面因素的變化而變化,具有動態(tài)性。安全管理能力的范疇具有模糊性和不確定性,其影響因素的選擇是一個涉及多層次、多目標的決策過程。對安全管理能力的評價沒有標準的尺度,具有隨機性;谝陨侠斫,本文作者針對企業(yè)安全管理能力的特點,結合礦山安全管理的實際情況,采用解釋結構模型法建立分析模型和指標體系,運用層次分析法和模糊綜合評判法進行評價。
、
1分析原理和方法
1.1解釋結構模型法(ISM)
ISM是華費爾于1973年作為分析復雜社會經(jīng)濟系統(tǒng)有關問題的一種方法而開發(fā)的曠71。其特點是把復雜的系統(tǒng)分解為若干子系統(tǒng)(要素),利用人們的實踐經(jīng)驗和知識以及電子計算機,最終將系統(tǒng)構成一個多級遞階模型。ISM屬于概念模型,它可以把模糊不清的思想、看法轉化為直觀的具有良好結構關系的模型,特別適用于變量眾多、關系復雜而結構不清晰的系統(tǒng)分析。該方法使得過去只憑人的經(jīng)驗、直覺或靈感對系統(tǒng)的評價、決策、規(guī)劃、目標確定等進行定性分析,能夠依靠結構模型進行定量分析。實施ISM的基本步
萬方數(shù)據(jù)
驟如下。
第1步:設定問題島。
第2步:選擇構成系統(tǒng)的要素蜀,&,…,&。第3步:建立反映要素關系的可達集(可達矩陣)R(勒,其中主要有以下概念。
①可達集R(si),即要素墨可以到達的要素集合定義為要素S的可達集。表示為:
矗(S)={Sj∈NIm甜=1}
式中:盂(鼢為由可達矩陣中的第韙行中所有矩陣元素為1的列對應的要素集合而成;Ⅳ為所有節(jié)點的集合;m口為f節(jié)點到_,節(jié)點的關聯(lián)可達值,肌尹1表示f關聯(lián)
j
o
②前因集彳(鰳,為將要到達要素S的要素集合定義為要素最的前因集。表示為:
A(Sf)={S,∈NIm打=l}
式中:A(Si)Eh矩陣中第S列中所有矩陣元素為1的行對應的要素組成。
③最高要素集合,即一個多級遞階結構的最高級要素集合,是指沒有比它再高級別的要素可以達到,其他可達集置(鰳中只包含它本身的要素,而前因集中,除包含要素R(鰳本身之外,還包括可以達到它的下一級要素。表示為:
H={S,∈NIR(Si)NA(Sf)=R(Sf))第4步:對可達矩陣分解后建立結構模型。得到可達矩陣之后,建立結構模型的主要步驟為級間劃分。級間劃分是將系統(tǒng)中的所有要素以可達矩陣為準則,劃分不同級(層)次。首先可以利用最高集合的定義這一條件,確定出多級結構的最高級要素,將其從可達矩陣中劃去相應的行和列。接著,從剩下的可達矩陣中尋找新的最高級要素。依此類推,找出各級包含的最高級要素集合,若用£l,£2,…,k表示從上到下的級次,則有k個級次的系統(tǒng),級間劃分工伽)可以用下式來表示:
Ln=[L1,L2,…,明
第5步:根據(jù)結構模型建立解釋結構模型。1.2層次分析法(ArlP)
層次分析'法【8】提供了一種能夠綜合人們不同的主
觀判斷并給出具有數(shù)量分析結果的方法,最終把非常復雜的系統(tǒng)簡化為各種因素間的成對比較和簡單計算。通過分析復雜問題包含的因素及相互聯(lián)系,將問題分解為不同的要素,并將這些要素歸并為不同的層次,從而形成多層次結構。在每一層次可按某一規(guī)定規(guī)則,對該層要素進行逐對比較,建立判斷矩陣。通過計算判斷矩陣的最大特征值和對應的正交化特征向
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量,得出該層要素對于該準則的權重,在這個基礎上計算各層次要素對于總體目標的組合權重,從而得出不同設想方案的權值,為選擇最優(yōu)方案提供依據(jù)【9】。層次分析法分析的基本步驟如下。
第1步:建立多級遞階層次結構。根據(jù)對問題的了解和初步分析,將評價系統(tǒng)涉及的各要素按性質分層排列。本文根據(jù)解釋結構模型建立多級遞階結構。
第2步:建立判斷矩陣。判斷矩陣以上一級的某一要素作為評價準則,對本級要素進行兩兩比較來確定矩陣元素值。判斷矩陣元素值反映了人們對某個因素(指標)相對重要性(或優(yōu)劣、偏好、態(tài)度等)的認識,一般采用1-9級或其倒數(shù)的標度方法,如表1所示。當相互比較因素的重要性可用具有實際意義的比值說明時,判斷矩陣相應的元素值則可取對應的標準值。
表1判斷矩陣標度及其含義
Table1
Meaningofjudgematrixstandard
注:若%硝弛,則llW:,etx,
第3步:計算相對重要度。對判斷矩陣求出最大
特征根k,然后,求其相對應的特征向量職即
AW=2Wo其中,緲的分量(嘲,%,…,%)就是對
應于r1個要素的相對重要性,即權重系數(shù)。
第4步:一致性檢驗。對判斷矩陣進行一致性檢驗,以確定權重分配是否合理。檢驗公式為C:G/R,,C尸Q。。,一n)l(n-1)。其中:o為一致性檢驗指標;n為判斷矩陣的階數(shù);R,為平均隨機一致性指標,取值見表2。當cR<o.10時,認為判斷矩陣有可接受的不一致性,否則,就認為初步建立的判斷矩陣是不能令人滿意的,需要重新賦值,認真修正,直至通過一致性檢驗為止。
第5步:綜合重要度計算。在計算了各級要素的
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裹2平均隨機一致性指標愚
Table2
Valuesofaveragestochasticcoincidenceindicators
相對重要度以后,便可從最上級開始,自上而下地求出各級要素關于系統(tǒng)總體的綜合重要度(也稱系統(tǒng)總體權重),即進行層次總排序。1.3模糊綜合評判法
模糊綜合評判法應用模糊變換原理和最大隸屬度原則,考慮評價系統(tǒng)的各個相關因素【肛121,主要涉及
4個因素:因素集鼠方案集彳、隸屬矩陣足和權重
分配向量Wo應用的具體步驟為如下。
第l步:建立因素集X和方案集彳。
假設因素集.釋Ⅸ,墨,…,磊},備選方案集
以),可表示成In維“向量”形式:彳尸隅l,j幺,…,j鋤},
其中取拓l,2,…,m)是方案彳,在因素局上的反映。
自然語言的定性描述(當氳是定性化指標時),彳,為集合中的方案且為X上的模糊子集。
第2步:建立因素集x的權重集g'o本文采用上述層次分析法確定因素的權重集形。因素權重集
皚%,%,…,Wm),是指各因素對于擬選定方法
而言的重要性及影響程度,且滿足:
塒
O<Wk<l,∑吸=1
k=l
第3步:確定隸屬矩陣。定量指標的隸屬度由隸屬函數(shù)確定,非定量指標采用二元對比定權法確
定【13】。本文主要介紹確定非定量指標的隸屬矩陣。
假設系統(tǒng)有待進行重要性比較的目標因素集為:
后儡,墨,…,磊},對目標因素集Z中因素的重要
性進行二元對比的定性排列。若目標集中,則對目標盈與置作二元對比:若琢比并重要,則令排序標度
ett=l,elk=O;若局與Ⅸ同樣重要,則令鰣=o.5,P棚.5;
若蜀比五重要,則令排序標度e材=o,elr=l∞,/=-1,2,…,
塒)。根據(jù)比較結果,建立目標因素集二元對比重要性定性排序標度矩陣曰:
E:l;
rell
e12
!
l
L%l
P朋2
呵吻尸l,何圳.5(i--D時,稱矩陣E為關于重要性的
指標重要性排序一致性定理:當0≤勺≤1,
彳=似l,彳2,…,以}對給定的備選方案彳艫1,2,…,
琢可以是數(shù)量(當噩是數(shù)量化指標時),也可以是一種
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有序二元比較矩陣;勖為目標i對,關于重要性作二元比較時,目標i對于.,的重要性模糊標度;勖為目標,對于i的重要性模糊標度。將排序一致性標度矩陣E
塒
其各行和數(shù)由大到小排列順序,則屈=∑島(嘲,/--1,
盧l
2,…,m),根據(jù)排序查語氣算子與定量標度相對隸屬度關系表(見表3),可得非定量指標的相對隸屬度。
表3語氣算子與定量標度相對隸屬度關系表
Table3
Membershipdegreesbetweellparticleoperatorand
rationmark
第4步:綜合評判。由評價矩陣胄(隸屬度矩陣)
以及因素權重集職可以得出方案集A的綜合評價為:
雪=膿=c%,%,…,%,[::王:]
=@,b2,…,%)
,n
式中:乃=∑%勺,表示方案集4的綜合滿意度或
k=l
綜合優(yōu)越度。
2安全管理能力影響因素分析
企業(yè)安全管理能力影響因素基本屬于主觀指標,難以獲取現(xiàn)成的客觀資料。根據(jù)本文引用的企業(yè)安全管理能力的概念可知,安全知識是企業(yè)安全管理能力的構成要素,包括員工安全知識、設備與防護安全知識、環(huán)境安全知識和安全制度知識等。劉鐵忠等【2'渺拶J探尋企業(yè)安全管理能力的影響因素包括職工層次、班
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組層次、企業(yè)層次和環(huán)境層次的因素,如職工的安全素質、班組的安全建設、領導班子的重視、安全信息溝通等因素。羅云等【坫】提出企業(yè)安全管理是運用有效的人力和物質資源,發(fā)揮全體員工的智慧,通過共同努力,實現(xiàn)生產(chǎn)過程中人與機器設備、工藝、環(huán)境條件的和諧,達到安全生產(chǎn)的目標,因而要求企業(yè)有完善的安全管理組織機構、系統(tǒng)化的管理手段和方法、各級人員有責任心等。國內外先進的企業(yè)安全管理模式或體系關注企業(yè)領導對安全的態(tài)度、安全管理組織機構及其職責、安全管理制度、安全檢查等方面。
Bottani掣19】提出企業(yè)安全管理的地位、安全信息溝
通、人員培訓等對企業(yè)安全管理績效的重要性。綜合前人的研究內容,提出安全管理能力的影響因素,如表4所示。
表4安全管理能力的影響因素
Table4
Influencingfactorsofsafetymanagementcapability
注:關鍵問題即安全管理能力的影響因素為蜀7。
3工程實例分析
現(xiàn)以廣東省某鉛鋅礦為例,采用解釋結構模型法(ISM)、層次分析法(AHP)和模糊綜合評判法對企業(yè)的安全管理能力進行分析與評價。該礦建礦已有50余a,是中國大型的地下鉛鋅礦山,下屬采礦車間、選礦車間、運輸車間、水電車間、修建車間、機修車間等26個主要二級生產(chǎn)和管理單位。該礦的生產(chǎn)條件復雜,
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組織機構龐大,安全管理難度大,且存在傳統(tǒng)的安全定關鍵問題為安全管理能力達不到安全目標的要求。管理弊端,亟須提高自身的安全管理能力,以實現(xiàn)其選擇表4所列的影響因素,經(jīng)過與企業(yè)上下各級各崗安全生產(chǎn)目標。
位、人員進行交流與討論,找出各因素的兩兩關系,3.1安全管理能力分析
列出因素關系表,如表5所示。
3.1.1建立影響因素關系表
最后根據(jù)表5所示的各因素的兩兩關系寫出影響.經(jīng)過深入分析礦山安全管理工作的實際情況,確
因素直接和間接關系的可達矩陣置。表5中:“1”表示
表5因素相互關系表
Table5
Relationshipbetweenfactors
V1.領導班子重視不夠
VV
AV
V
2.管理人員安全素質跟不上工作發(fā)展的需要
VA3.對安全管理的地位認識不明確,思想不到位VA
4.缺乏系統(tǒng)化全過程綜合管理的思想VVV5.管理手段、方法不科學VVV
V
V
6.安全管理組織機構設置不合理
VVAA
7.安全主管機構工作落后,管理中心作用不突出VVVV
V
A
8.各相關管理部門職責不明確,協(xié)調配合差
VVVVV9.安全管理制度與程序不健全
VVV
V
10.管理者參與高層管理力度受限,權威性差
VVA
11.管理部門檢查監(jiān)督監(jiān)控力度不夠
VV12.人員配置不合理VV
V
13.培訓不到位
VV
14.人員責任心差
VV15.安全信息溝通,傳遞不暢
V
16.安全管理體系不健全,綜合管理職能受影響
17.安全管理能力達不到安全目標的要求
注:符號“V”表示上面因素與下面因素相關,如:因素9即“安全管理制度與程序不健全”會影響因素15即“安全信息溝通,傳遞不暢”;“A,’表示下面因素與上面因素有關系,如因素9即“安全管理制度與程序不健全”會影響因素8即“各相關管理部門職責不明確,協(xié)調配合差”。
stS2島
S
lO
0
&O
&O
&O
島O
&O
O‰o
%o
%o
%o
趴o
%o
Ol
1
lOOOOOooooooOOlOOOOOOoooooo甌o。o
OOO1OOOOOoooooo
OOOOlOl0OoooooOO0OOlllOoooooO
OOOO
O1OOoooooO
OOOO
OOlOoolR=
o1OOOO0OOllllooo。。OOOOOO1OOllooolOOOOOOOOOolooooOOOOOOOOOollooo
OlllOO
OOOoOo1lOOOOOO
lOOoooolOOOOOOOOOoooooo。lOOOOOOOOOoooooo0
O
O
O
O
O
O
O
O
o
o
o
o
o
o
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