基于AHP-模糊分析法的家具制造廠消防安全評估及對策研究

葛健偉，王佳楠，林 鵬，陳 璐，李海航，黃冬梅，陳永良

(1.中國計量大學(xué) 質(zhì)量與安全工程學(xué)院，浙江 杭州 310018；2.中杭監(jiān)測技術(shù)研究院有限公司，浙江 杭州 310000)

經(jīng)濟水平和人民生活的不斷提高，推動了家具業(yè)快速發(fā)展，目前，全國家具企業(yè)共有5萬余家，從業(yè)人員超過550萬。在家具生產(chǎn)技術(shù)方面，引進了國際先進加工設(shè)備和工藝，但家具制造業(yè)依然屬于勞動密集型行業(yè)，且絕大部分企業(yè)是中小規(guī)模企業(yè)[1-2]。在家具原材料加工過程中，存在多種可以引起火災(zāi)的危險源和事故隱患?；馂?zāi)事故在給員工帶來傷害的同時，也造成了巨大的經(jīng)濟和財產(chǎn)損失。

目前針對家具制造廠消防安全定量評價的研究較少，現(xiàn)有的研究僅側(cè)重于定性或單個因素的統(tǒng)計或評價。Torbj?rn Rundmo等人[3]對挪威和瑞典的39家家具企業(yè)的作業(yè)事故進行研究，指出間接經(jīng)濟損失要遠遠大于直接經(jīng)濟損失。申利明等人[4]研究我國木材加工企業(yè)的安全衛(wèi)生狀況，建立了相應(yīng)的評價指標和方法。天津理工大學(xué)楊志舟、宋文華等人[5]綜合了層次分析法和模糊評價原理，采用層次分析法構(gòu)建了涂裝作業(yè)場所消防安全評價指標體系，并運用模糊層次綜合評價法評估了涂裝作業(yè)場所的消防安全。中國礦業(yè)大學(xué)杜紅兵、周心權(quán)[6]等人深入分析了建筑火災(zāi)的發(fā)生原因，建立了建筑火災(zāi)風(fēng)險評估因素集，并采用模糊評價法評估了高層民用建筑的消防安全。

本文構(gòu)建家具制造廠消防安全評價模型，模型目標層為家具制造廠消防安全，準則層為潛在火災(zāi)因素、消防設(shè)施、廠內(nèi)員工消防素質(zhì)、消防救援能力與廠內(nèi)消防管理措施，每個準則層又分為若干個方案層。然后邀請同行專家對評價指標進行打分，構(gòu)建判斷矩陣，計算權(quán)重向量并進行一致性檢驗，再確定評價集，通過專家評分建立隸屬度矩陣，接著進行模糊綜合評價，得出某家具制造廠消防安全評估等級。最后依據(jù)消防安全評價的結(jié)果，對家具制造廠的消防安全問題，提出合理的防控措施。

1 家具制造廠消防安全評價指標劃分

通過分析家具制造廠火災(zāi)事故案例，我們得到以下五個影響家具制造廠消防安全較為重要的因素，作為家具制造廠消防安全評價體系的準則層，每個準則層下又劃分了若干指標，作為方案層。具體分析和劃分情況如下。

1)潛在火災(zāi)因素

家具制造廠潛在的火災(zāi)因素主要包括堆砌的木材等易燃易爆物品，木材加工處理產(chǎn)生的粉塵，違規(guī)用電，線路老化等。

2)消防設(shè)施

家具制造廠的消防設(shè)施極為重要，火災(zāi)報警裝置、滅火設(shè)備和消防給水是影響家具制造廠消防設(shè)施運行的重要因素。例如有些車間內(nèi)具有較大的通風(fēng)速度，會造成火源偏移，導(dǎo)致報警位置和實際火源位置存在偏差。另外，滅火設(shè)備和消防給水若長時間未進行檢修測定，如果損壞則不能應(yīng)對緊急火災(zāi)情況，造成火勢擴大蔓延。

3)廠內(nèi)員工消防素質(zhì)

員工的消防素質(zhì)在火災(zāi)不可避免時起到了極大的作用，而消防意識、消防設(shè)備的使用和消防演習(xí)是評價員工消防素質(zhì)的重要因素。若沒有強烈的消防意識，面對緊急情況時，不能冷靜處理，很容易因為錯誤舉動而造成更大的傷亡事故；若不會使用消防設(shè)備，則無法在火災(zāi)發(fā)展初期快速撲滅火災(zāi)；若員工未進行過消防演習(xí)，則無法提升員工的消防意識和面對火災(zāi)時的心理素質(zhì)。

4)消防救援能力

消防救援能力包括廠內(nèi)兼職消防隊、廠內(nèi)專職消防隊和專業(yè)消防隊三個級別力量。初期火災(zāi)的撲滅或控制，主要靠車間內(nèi)員工和廠內(nèi)兼職消防隊操作滅火器或發(fā)出報警信號。其次由接到火災(zāi)信號的廠內(nèi)專職消防隊趕赴火災(zāi)現(xiàn)場，指揮人員疏散、撲救火災(zāi)。再由接到火災(zāi)信息的附近地區(qū)專業(yè)消防應(yīng)急救援隊伍趕赴現(xiàn)場滅火。

5)廠內(nèi)消防管理措施

消防管理措施有消防安全教育培訓(xùn)、消防檢查、制定應(yīng)急預(yù)案等。首先通過對員工進行定期的消防安全教育，可以強化消防意識，提高自救能力。其次，定期的消防檢查可以有效排除場內(nèi)的安全隱患，把火災(zāi)消滅在源頭。最后，制定一個切實可行的應(yīng)急預(yù)案并定期加以演練，可以最大程度減少傷亡以及財產(chǎn)損失。

2 AHP-模糊分析法模型

2.1 基本原理

AHP-模糊分析法綜合了層次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)和模糊評價法的優(yōu)點，首先運用AHP方法，建立層次結(jié)構(gòu)模型，構(gòu)建判斷矩陣，計算權(quán)重向量并進行一致性檢驗；再采用模糊評價法確定評價集，建立隸屬度矩陣；最后依據(jù)權(quán)重向量和隸屬度矩陣對各方案層進行模糊綜合評價，得出最終評價結(jié)果[7-9]。

2.2 建立層次評價體系

層次結(jié)構(gòu)模型一般分為三層：最高層為決策目標，即想要解決的問題；中間層為準則層，即影響決策目標的一些因素組合；最底層為方案層，即為解決問題的一些措施。一般的結(jié)構(gòu)模型如圖1。

圖1 層次結(jié)構(gòu)一般模型Figure 1 General model of hierarchical structure

2.3 構(gòu)造判斷矩陣并確定權(quán)重

表1所展示的是Satty的“1-9標度法”，它是對兩個因素之間的重要程度進行定量描述。通過專家打分得到兩兩指標比較的“重要程度”的判斷值，從而構(gòu)建準則層的判斷矩陣[10-14]，如式(1)：

(1)

式(1)中：An為單因素判斷矩陣；n為準則層中的指標個數(shù)；a為準則層中的子指標個數(shù)；baa為兩個指標相互比較的“重要程度”判斷值。

表1 判斷矩陣元素bij1-9標度及含義Table 1 Scale and meaning of judging matrix element bij 1-9

注：當bij取2,4,6,8時，則介于上述標度的中間。

準則層權(quán)重是衡量子指標對所屬準則層相對重要程度的指標，同一準則層所屬的全部子指標權(quán)重之和為1，權(quán)重的計算如式(2)：

An×ωn=λmax×ωn。

(2)

式(2)中：An為單因素判斷矩陣；ωn為準則層權(quán)重；λmax為最大特征值。

為消除主觀判斷的偏差，引入一致性檢驗[15]，其目的是：檢驗判斷矩陣各元素間重要程度的合理性和協(xié)調(diào)性，對于a階的判斷矩陣，其指標的計算如式(3)：

(3)

式(3)中：CI是一致性指標；a是判斷矩陣階數(shù)。為了進一步確定兩兩判斷矩陣之間不一致性的合理允許范圍，引入隨機一致性比率CR=CI/RI，RI為平均隨機一致性指標，RI的取值和判斷矩陣的階數(shù)有關(guān)系。RI具體取值如表2。

表2 RI值對應(yīng)表Table 2 Table of RI value

當CR<0.1時，則認為判斷矩陣通過一致性檢驗，當CR>0.1時，判斷矩陣不能通過一致性檢驗，需要對其中的元素值進行調(diào)整，直至CR<0.1。

2.4 確定評價集

評價集是依據(jù)一定的標準，對被評價對象作出各種評價的集合。首先依據(jù)層次評價體系，將準則層的每個指標表示為ui(i=1,2,…n)，其集合形式為U={u1,u2,…un}；然后將方案層的每個指標表示為uim，則其集合形式為ui={ui1,ui2, …uim}；最后對各個指標進行評價分級，建立評價結(jié)果的有限集合V={v1,v2, …vm}，其中，m為總的評價等級數(shù)。

2.5 建立隸屬度矩陣

依次對各方案層進行單因素評價，得到方案層的單因素評價集為ri={ri1,ri2,…rim}，進而構(gòu)造從方案層各指標uim到評價集V的隸屬度矩陣，如式(4)：

(4)

2.6 模糊綜合評價

設(shè)準則層指標ui模糊綜合評價矩陣為Bi，則準則層下各指標的模糊評價矩陣的計算公式如式(5)：

Bi=ωn·Ri。

(5)

式(5)中：ωn為各方案層的權(quán)重向量；Ri為各方案層的隸屬度矩陣。所以，準則層的模糊評價矩陣Bi可以表示為：Bi=(bi1,bi2,…,bin)。

計算出所有準則層的模糊評價矩陣之后，再利用各準則層的模糊綜合評價矩陣Bi作為目標層的隸屬度矩陣[16]，如式(6)。

(6)

則最終的模糊綜合評價矩陣為結(jié)果如式(7)：

B=ω·R。

(7)

式(7)中：ω為準則層權(quán)重向量；R為準則層的隸屬度矩陣。

2.7 分析評價結(jié)果

計算出所有的模糊綜合評價矩陣之后，運用最大隸屬度方法來分析評價結(jié)果，即找出模糊綜合評價矩陣中隸屬度最大那一項，與它所對應(yīng)的評價集中那一項評語，較好地反映了評價等級。結(jié)合評價等級可以分析結(jié)果，并給出建議。

3 家具制造廠消防安全評價應(yīng)用實例

3.1 建立家具制造廠消防安全層次評價體系

通過上述原理分析，我們對浙江省杭州市某家具制造廠進行消防安全評價。首先，我們建立家具制造廠消防安全評價體系，分為兩個層次，將家具制造廠消防安全性設(shè)為目標層，如圖2。

圖2 家具制造廠消防安全層次評價體系Figure 2 Evaluation system for fire safety levels in furniture manufacturing plants

3.2 確定家具制造廠消防安全評價判斷矩陣和權(quán)重值

依據(jù)1-9標度，采用專家評分法對該制造廠的兩級消防安全評價指標進行打分，首先確定準則層判斷矩陣，如表3。

表3 準則層判斷矩陣Table 3 Judgment matrix of criterion layer

通過計算，得出準則層判斷矩陣的最大特征值λmax=5.298 2，一致性指標為CI=0.074 5。又因為準則層判斷矩陣的階數(shù)為5階，查表2得RI=1.12，所以CR=0.066 6<0.1，通過一致性檢驗。同樣，根據(jù)上述方法可以計算各方案層的權(quán)重值并進行一致性檢驗，如表4。

表4 家具制造廠消防安全評價體系的指標權(quán)重值Table 4 Index weight value of fire safety evaluation system of furniture manufacturer

3.3 建立家具制造廠消防安全風(fēng)險評價集

為了做出準確的評價，本文采用風(fēng)險矩陣法建立家具制造廠消防安全風(fēng)險評價集，風(fēng)險矩陣法是用風(fēng)險發(fā)生概率與風(fēng)險發(fā)生后果嚴重程度的乘積大小來評價危險程度。風(fēng)險發(fā)生概率有以下五個等級。如表5。

表5 風(fēng)險發(fā)生概率等級Table 5 Risk probability level

風(fēng)險發(fā)生后果嚴重程度，即事故風(fēng)險發(fā)生以后對人、物、環(huán)境等產(chǎn)生了多大程度的影響。風(fēng)險后果嚴重程度有以下五個等級，如表6。

根據(jù)表5和表6的內(nèi)容，我們建立一個風(fēng)險矩陣(表7)[17], 從而確定本文風(fēng)險評價有八個等級，即V={V1,V2,V3,V4,V5,V6,V7,V8}={很低、較低、低、中、高、較高、很高、極高}。

表6 風(fēng)險后果嚴重程度Table 6 Risk severity of the consequences

表7 風(fēng)險等級表Table 7 Risk level table

3.4 確定隸屬度矩陣

根據(jù)上述評價集，通過專家打分，收集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，再對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行處理，建立各方案層隸屬度矩陣。

潛在火災(zāi)因素集隸屬度矩陣:

消防設(shè)施系統(tǒng)因素集隸屬度矩陣:

廠內(nèi)員工消防因素集隸屬度矩陣:

消防救援能力因素集隸屬度矩陣:

廠內(nèi)消防管理措施因素集隸屬度矩陣:

3.5 模糊綜合評價

將各方案層權(quán)重值與其對應(yīng)隸屬度矩陣相乘，計算結(jié)果如下：

由4.2節(jié)可知，準則層權(quán)重值為ω=(0.257 0，0.138 4，0.158 2，0.130 3，0.316 1)，將準則層的模糊綜合評價結(jié)果Bk作為目標層的隸屬度矩陣，即：

再進行模糊綜合評價，即：

3.6 家具制造廠消防安全性結(jié)果分析

本文分析結(jié)果使用的是最大隸屬度方法，即找出模糊綜合評價集中最大的隸屬度值，再對照相應(yīng)的評價等級，最后得出評價結(jié)果。依據(jù)風(fēng)險等級，從最終的評價結(jié)果(0.000 0,0.102 9,0.058 2,0.113 3,0.281 2,0.238 6,0.127 1,0.078 6)中可以看出，隸屬度最大值所對應(yīng)的評判等級為“高”，說明該家具制造廠消防安全性存在著風(fēng)險隱患，需要加以整改。

根據(jù)每個準則的權(quán)重值來看，該家具制造廠在進行消防安全性改造時，應(yīng)按照“廠內(nèi)消防管理措施”、“潛在火災(zāi)因素”、“廠內(nèi)員工消防素質(zhì)”、“消防設(shè)施”、“消防救援能力”的順序進行整改。

我們看到對該家具制造廠的消防安全影響最大準則層指標是“廠內(nèi)消防管理措施”，其權(quán)重值達到0.316 1；而“消防檢查”對“廠內(nèi)消防管理措施”的影響最大，其權(quán)重值達到0.403 8，可以看到消防檢查是影響該家具制造廠消防安全的最大單項指標。該家具制造廠“廠內(nèi)消防管理措施”評價等級為“高”，說明需要進行改善，重點放在“消防檢查”和“定期安全教育”上。同時，“潛在火災(zāi)因素”評價等級為“較高”，通過單因素矩陣可以看出，專家對于“車間粉塵堆積”、“易燃易爆物品”、“違規(guī)用電”比較不滿意，因重點對這三項進行整改。對于其他因素我們可已進行相同的分析，針對評價等級較高的進行重點整改。

4 結(jié)論與對策

本文通過對家具制造廠的火災(zāi)事故進行分析，對家具制造廠的消防安全評價指標進行了合理劃分，然后通過建立AHP-模糊分析法模型，對某一家具制造廠進行消防安全評價，評價結(jié)果顯示，該家具制造廠的消防安全評價等級是“高”，認為存在著較高的火災(zāi)風(fēng)險，需要對“廠內(nèi)消防管理措施”和“潛在火災(zāi)因素”兩方面進行著重整改。具體整改對策如下。

1)加強車間物品管理。家具制造廠所堆積的易燃易爆物品，是引起家具制造廠火災(zāi)的主要因素，因此需要從堆放方式、人員日常行為操作等方面，加強危險物品管理。

2)強化員工的消防教育。火災(zāi)發(fā)生初期能及時發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，并正確使用滅火設(shè)備進行滅火，能極大程度為初期火災(zāi)的撲滅爭取寶貴的時間。需要從增加員工的消防培訓(xùn)課、發(fā)放消防器械使用手冊等方面入手，加強員工的消防教育。

3)加強消防設(shè)備監(jiān)管。消防設(shè)備可以抑制火勢的增長，為人員的逃生和消防隊員的滅火工作提供有利環(huán)境，從技術(shù)上和管理上提高消防設(shè)備的可靠性。此外，還要設(shè)置噴淋設(shè)施，使得消防噴頭能夠覆蓋所有車間。

4)加強電器設(shè)備監(jiān)管。要加強電器設(shè)備老化排查和電器設(shè)備的監(jiān)管力度，同時進行廠內(nèi)安全用電宣傳，另外需要定期檢測環(huán)境粉塵濃度。