基于多指標(biāo)綜合評(píng)估法的特種設(shè)備固有風(fēng)險(xiǎn)分類分級(jí)方法研究

劉致雙，金志浩，戚作秋

（1.沈陽化工大學(xué)，遼寧 沈陽 110142；2.遼寧省安全科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110004）

特種設(shè)備是指鍋爐、壓力容器、壓力管道、起重機(jī)械、電梯、客運(yùn)索道、大型游樂設(shè)施、廠內(nèi)專用車輛八類設(shè)備的總稱。伴隨著工業(yè)社會(huì)的蓬勃發(fā)展，特種設(shè)備的需求量也越來越大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2020年底，全國特種設(shè)備總數(shù)達(dá)到1648.41萬臺(tái)，其中包括：鍋爐35.59萬臺(tái)、壓力容器439.63萬臺(tái)、電梯786.55萬臺(tái)、起重設(shè)備253.84萬臺(tái)、客運(yùn)索道1103條、大型游樂設(shè)施2.48萬套、廠內(nèi)專用車輛130.21萬臺(tái)、氣瓶1.79億只、壓力管道101.26萬公里，由此可知，我國目前特種設(shè)備數(shù)量龐大，同歷年數(shù)據(jù)相比每年仍處遞增趨勢(shì)。隨著特種設(shè)備數(shù)量的增長，特種設(shè)備安全管理工作難度也隨之增加，全國特種設(shè)備整體事故率雖然整體向好，但其安全形勢(shì)仍不容忽視，2020年全國發(fā)生特種設(shè)備相關(guān)事故107起，死亡106人，與2019年相比，事故起數(shù)減少23起，降幅17.7%，死亡人數(shù)減少13人，降幅10.9%，特種設(shè)備事故與發(fā)達(dá)國家相比仍然很大，特種設(shè)備的安全監(jiān)管仍需加強(qiáng)，監(jiān)管方式方法有待提升，很有必要采取風(fēng)險(xiǎn)管理理論，推動(dòng)特種設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)的分類分級(jí)監(jiān)管，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)不同優(yōu)化企業(yè)管理資源配置和監(jiān)管部門資源配置。

本文主要針對(duì)特種設(shè)備使用單位的整體特種設(shè)備固有風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行研究分析，建立了評(píng)估指標(biāo)體系，包括：特種設(shè)備數(shù)量、事故死亡人數(shù)、受傷人數(shù)、直接經(jīng)濟(jì)損失以及介質(zhì)等影響因子，建立了固有風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)模型。根據(jù)八大類特種設(shè)備事故歷史數(shù)據(jù)，結(jié)合多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)法對(duì)企業(yè)中的特種設(shè)備進(jìn)行整體固有風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。在評(píng)估過程中運(yùn)用了熵權(quán)法對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)賦權(quán)，客觀的反映出指標(biāo)間的重要性。首次提出了企業(yè)特種設(shè)備整體固有風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)方法，解決了企業(yè)特種設(shè)備整體固有風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)問題。

1 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系建立

多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)法是對(duì)目標(biāo)從多個(gè)角度進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的方法，每個(gè)不同的角度設(shè)置指標(biāo)，將多個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為一個(gè)能綜合反映目標(biāo)實(shí)際情況的指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。對(duì)企業(yè)內(nèi)特種設(shè)備整體固有風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)，需要面多不同種類不同數(shù)量的特種設(shè)備，設(shè)備之間差異性大，易出現(xiàn)極值影響評(píng)價(jià)結(jié)果的意義。本文從每類特種設(shè)備事故后果入手，建立指標(biāo)體系，運(yùn)用熵權(quán)法對(duì)指標(biāo)賦權(quán)，最后完成特種設(shè)備整體固有風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)大體框架。由于鍋爐、壓力容器、壓力管道這三類特種設(shè)備部分介質(zhì)涉及到危險(xiǎn)化學(xué)品，需要考慮介質(zhì)對(duì)設(shè)備危險(xiǎn)程度的影響。本文根據(jù)《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識(shí)》對(duì)介質(zhì)評(píng)價(jià)，確定介質(zhì)對(duì)鍋爐、壓力容器、壓力管道類特種設(shè)備的影響因子，將介質(zhì)影響因子與對(duì)應(yīng)設(shè)備評(píng)價(jià)結(jié)果相乘，計(jì)算出該類特種設(shè)備的固有風(fēng)險(xiǎn)值。將所有種類的特種設(shè)備固有風(fēng)險(xiǎn)值相加，計(jì)算出被評(píng)價(jià)企業(yè)特種設(shè)備整體固有風(fēng)險(xiǎn)值。最后，通過對(duì)某縣區(qū)所有企業(yè)進(jìn)行計(jì)算，得出結(jié)果后經(jīng)專家討論劃分企業(yè)整體特種設(shè)備固有風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)流程圖如圖1所示。

圖1 研究過程思維圖

1.1 建立指標(biāo)體系

固有風(fēng)險(xiǎn)是指設(shè)備發(fā)生事故時(shí)造成影響的大小。決定企業(yè)內(nèi)所有特種設(shè)備整體固有風(fēng)險(xiǎn)的主要因素為每種特種設(shè)備的事故發(fā)生時(shí)的危害程度和特種設(shè)備數(shù)量。本文從事故后果的三個(gè)因素建立評(píng)價(jià)指標(biāo)：平均每起事故死亡人數(shù)、受傷人數(shù)、直接經(jīng)濟(jì)損失，以此代表每種特種設(shè)備發(fā)生事故時(shí)的嚴(yán)重程度。所有評(píng)價(jià)指標(biāo)有：特種設(shè)備數(shù)量等級(jí)Xi1、平均每起事故死亡人數(shù)等級(jí)Xi2、平均每起事故受傷人數(shù)等級(jí)Xi3、平均每起事故直接經(jīng)濟(jì)損失等級(jí)Xi4。關(guān)系式如式（1）所示：

式中，P為固有風(fēng)險(xiǎn)；R為介質(zhì)影響因子系數(shù)；ω2、3、4為指標(biāo)權(quán)重。i對(duì)應(yīng)八大類特種設(shè)備，鍋爐為1、壓力容器為2、壓力管道為3、電梯為4、起重機(jī)械為5、客運(yùn)索道為6、大型游樂設(shè)施為7、廠內(nèi)專用車輛為8。

1.2 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

收集近年特種設(shè)備事故數(shù)據(jù)，計(jì)算出每類特種設(shè)備平均每起事故的死亡人數(shù)、受傷人數(shù)、直接經(jīng)濟(jì)損失。將近年各類特種設(shè)備事故數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理公式，如式（2）所示：

式中，Xij為標(biāo)準(zhǔn)化之前的值；Yij為標(biāo)準(zhǔn)化之后的值。

計(jì)算后處理結(jié)果如表1。

表1 事故影響指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化

1.3 指標(biāo)賦權(quán)

完成歷年事故數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后，對(duì)代表事故后果的三個(gè)指標(biāo)，平均每起事故死亡人數(shù)等級(jí)Xi2、平均每起事故受傷人數(shù)等級(jí)Xi3、平均每起事故直接經(jīng)濟(jì)損失等級(jí)Xi4，進(jìn)行賦權(quán)。因?yàn)樘胤N設(shè)備較多且數(shù)據(jù)復(fù)雜，為了保證客觀性，本文使用熵權(quán)法來計(jì)算這三個(gè)指標(biāo)的權(quán)重。根據(jù)信息論中信息熵的定義，信息熵計(jì)算公式如式（3）所示：

式中：

如果pij=0，則定義

根據(jù)上面歸一化處理后的值，計(jì)算出信息熵，結(jié)果如下E2=0.920、E3=0.813、E4=0.821。最后通過信息熵計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重，公式如式（4）所示：

得出，平均每起事故死亡人數(shù)等級(jí)、平均每起事故受傷人數(shù)等級(jí)、平均每起事故直接經(jīng)濟(jì)損失等級(jí)三個(gè)的指標(biāo)權(quán)重，如下ω2=0.179、ω3=0.419、ω4=0.402。

1.4 劃分指標(biāo)等級(jí)

在指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理后，對(duì)指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)。首先對(duì)特種設(shè)備數(shù)目這一指標(biāo)(Xi1)設(shè)置為5個(gè)階段，(0—20)、[20—60)、[40—60)、[60—80)、[80—80以上)，數(shù)量等級(jí)分別對(duì)應(yīng)1、2、3、4、5級(jí)。根據(jù)我國歷年各類特種設(shè)備數(shù)量占比，對(duì)每種特種設(shè)備分級(jí)。

將我國各類特種設(shè)備數(shù)量占比分別與總數(shù)量等級(jí)劃分集相乘，得出各類特種設(shè)備數(shù)量等級(jí)劃(Xij)分，結(jié)果如下：

鍋爐數(shù)量等級(jí)(X11)：(0-1]臺(tái)直接3級(jí)；(1-1以上)臺(tái)直接5級(jí)。

壓力容器數(shù)量等級(jí)(X21)：(0-5]臺(tái)為1級(jí)；(5-10]臺(tái)為2級(jí)；(10-15]臺(tái)為3級(jí)；(15-21]臺(tái)為4級(jí)；(21-21以上)臺(tái)為5級(jí)。

壓力管道數(shù)量等級(jí)(X31)：(0-0.71]km為1級(jí)；(0.71-1.42]km為2級(jí)；(1.42-2.13]km為3級(jí)；(2.13-2.84]km為4級(jí)；(2.84-2.84以上)km為5級(jí)。

電梯數(shù)量等級(jí)(X41)：(0-8]臺(tái)為1級(jí)；(8-17]臺(tái)為2級(jí)；(17-26]臺(tái)為3級(jí)；(26-35]臺(tái)為4級(jí)；(35-35以上)臺(tái)為5級(jí)。

起重機(jī)械數(shù)量等級(jí)(X51)：(0-3]臺(tái)為1級(jí)；(3-6]臺(tái)為2級(jí)；(6-9]臺(tái)為3級(jí)；(9-12]臺(tái)為4級(jí)；(12-12以上)臺(tái)為5級(jí)。

客運(yùn)索道數(shù)量等級(jí)(X61)：[1-1以上)條直接5級(jí)。

大型游樂設(shè)備數(shù)量等級(jí)(X71)：[1-1以上)套直接5級(jí)。

廠內(nèi)專用車輛數(shù)量等級(jí)(X81)：(0-1]臺(tái)為1級(jí)；(1-2]臺(tái)為2級(jí)；(2-4]臺(tái)為3級(jí)；(4-5]臺(tái)為4級(jí)；(5-5以上)臺(tái)為5級(jí)。

對(duì)平均每起事故死亡人數(shù)(Xi2)、受傷人數(shù)(Xi3)、直接經(jīng)濟(jì)損失(Xi4)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理后，進(jìn)行分級(jí)處理[0-0.2]、(0.2-0.4]、(0.4-0.6]、(0.6-0.8]、(0.8-1]，對(duì)應(yīng)1、2、3、4、5級(jí)，近年分布結(jié)果如表2所示。

表2 近年事故數(shù)據(jù)等級(jí)表

1.5 介質(zhì)影響因子評(píng)價(jià)

在特種設(shè)備整體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，某些特種設(shè)備（如鍋爐、壓力容器、壓力管道）的工作介質(zhì)可能為危險(xiǎn)化學(xué)物質(zhì)，對(duì)這三類特種設(shè)備的固有風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生巨大影響。

由于含有危險(xiǎn)化學(xué)物質(zhì)的特種設(shè)備在特種設(shè)備總量中占比極少，從宏觀事故數(shù)據(jù)指標(biāo)很難反映出含有危險(xiǎn)化學(xué)物質(zhì)的特種設(shè)備固有風(fēng)險(xiǎn)，所以加入介質(zhì)影響因子彌補(bǔ)這一不足。本文對(duì)介質(zhì)影響因子分為五個(gè)級(jí)別：一級(jí)危險(xiǎn)介質(zhì)影響因子系數(shù)1.5、二級(jí)危險(xiǎn)介質(zhì)影響因子系數(shù)2、三級(jí)危險(xiǎn)介質(zhì)影響系數(shù)2.5、四級(jí)危險(xiǎn)介質(zhì)影響系數(shù)3、五級(jí)危險(xiǎn)介質(zhì)影響系數(shù)3.5（如果無介質(zhì)或介質(zhì)不屬于危險(xiǎn)化學(xué)品，則系數(shù)為1）。

《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識(shí)》中計(jì)算重大危險(xiǎn)源公式，如式（5）所示：

式中，R為重大危險(xiǎn)源分級(jí)指標(biāo)；α為重大危險(xiǎn)源廠區(qū)外人員暴露校正系數(shù)；βi為危險(xiǎn)化學(xué)品校正系數(shù)；qi為該類危險(xiǎn)化學(xué)品實(shí)際存量；Qi為該類危險(xiǎn)化學(xué)品臨界量。

由公式（5）可以反映出廠內(nèi)危險(xiǎn)物質(zhì)的危險(xiǎn)程度?！段ｋU(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識(shí)》中R是對(duì)重大危險(xiǎn)源分級(jí)的指標(biāo)，而對(duì)企業(yè)特種設(shè)備隱患排查固有風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)，絕大部分企業(yè)特種設(shè)備工作介質(zhì)中危險(xiǎn)化學(xué)品含量達(dá)不到重大危險(xiǎn)源，因此對(duì)危險(xiǎn)介質(zhì)評(píng)級(jí)時(shí)對(duì)R值重新定級(jí)，R在(0-0.2]區(qū)間為一級(jí)危險(xiǎn)介質(zhì)影響因子、R在(0.2-0.4]區(qū)間為二級(jí)危險(xiǎn)介質(zhì)影響因子、R在(0.4-0.6]區(qū)間為三級(jí)危險(xiǎn)介質(zhì)影響因子、R在(0.6-0.8]區(qū)間為四級(jí)危險(xiǎn)介質(zhì)影響因子、R在(0.8-0.8以上)區(qū)間為五級(jí)危險(xiǎn)介質(zhì)影響因子。

1.6 評(píng)價(jià)體系整合

綜上所述，建立企業(yè)特種設(shè)備固有風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，如表3所示。

表3 企業(yè)特種設(shè)備固有風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)表

表中A1-8分別為鍋爐、壓力容器、壓力管道、電梯、起重機(jī)械、客運(yùn)索道、大型游樂設(shè)施、廠內(nèi)專用車輛。

將被評(píng)價(jià)企業(yè)特種設(shè)備種類、數(shù)量、介質(zhì)情況輸入到表格中，由式（1）計(jì)算出的企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)總值，計(jì)算結(jié)果越高，企業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)越大。以某縣區(qū)所有涉及特種設(shè)備的企業(yè)為模板，綜合多家企業(yè)案例與專家討論，對(duì)企業(yè)特種設(shè)備固有風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分級(jí)，分值在(0-15]、(15-30]、(30-45]、(45-45以上]四個(gè)區(qū)間，對(duì)應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為藍(lán)、黃、橙、紅。

2 應(yīng)用實(shí)例

本文對(duì)某縣區(qū)兩家涉及特種設(shè)備企業(yè)作舉例進(jìn)行計(jì)算，企業(yè)情況如下：企業(yè)A：起重設(shè)備86臺(tái)，對(duì)應(yīng)設(shè)備數(shù)量等級(jí)為5級(jí)；廠內(nèi)專用車輛5臺(tái)，對(duì)應(yīng)設(shè)備數(shù)量等級(jí)為4級(jí)（機(jī)械制造類廠家）（詳見表1）。

表4 企業(yè)A特種設(shè)備固有風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)表

企業(yè)A為機(jī)械制造類企業(yè)，企業(yè)規(guī)模大，起重設(shè)備數(shù)數(shù)量高達(dá)85臺(tái)，起重量最大的起重設(shè)備其起重量高達(dá)100噸，不涉及危險(xiǎn)化學(xué)品。專家現(xiàn)場(chǎng)走訪對(duì)該企業(yè)特種設(shè)備固有風(fēng)險(xiǎn)定級(jí)為黃色。用本文研究方法計(jì)算得出企業(yè)A特種設(shè)備整體固有風(fēng)險(xiǎn)數(shù)值為23.97，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)黃色，與專家現(xiàn)場(chǎng)意見相同。

企業(yè)B：鍋爐2臺(tái)，設(shè)備數(shù)量等級(jí)為2級(jí)；壓力容器22臺(tái)，設(shè)備數(shù)量等級(jí)為3級(jí)；壓力管道1km，設(shè)備數(shù)量等級(jí)為4級(jí)；電梯1臺(tái)，設(shè)備數(shù)量等級(jí)為1級(jí)；廠內(nèi)專用車輛2臺(tái)，設(shè)備數(shù)量等級(jí)為2級(jí)（化工制藥企業(yè)），詳見表2。

企業(yè)B為化工制藥類企業(yè)，特種設(shè)備種類多數(shù)量大，且涉及到危險(xiǎn)化學(xué)品。專家現(xiàn)場(chǎng)走訪，對(duì)企業(yè)特種設(shè)備固有風(fēng)險(xiǎn)定級(jí)為紅色。用本文的方法計(jì)算得出企業(yè)B特種設(shè)備整體固有風(fēng)險(xiǎn)值為57.46，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為紅色，與專家意見相同。

經(jīng)過以上案例、專家意見和現(xiàn)場(chǎng)情況相比較，可以得出本文的評(píng)判方法，與實(shí)際情況相符，可以科學(xué)的評(píng)判出企業(yè)的特種設(shè)備整體固有風(fēng)險(xiǎn)。

表5 企業(yè)B特種設(shè)備固有風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)表

3 結(jié)語

在特種設(shè)備檢查過程中，由于各類特種設(shè)備差異過大，如鍋爐與叉車的固有風(fēng)險(xiǎn)相比，鍋爐涉及物理或化學(xué)爆炸，而叉車涉及車輛傷害，從危險(xiǎn)能量的角度相比差距非常巨大，如果直接放在一個(gè)體系里相比，會(huì)出現(xiàn)極值的情況，使評(píng)價(jià)結(jié)果失去意義。本文運(yùn)用多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)法，從歷年各類特種設(shè)備事故數(shù)據(jù)入手，計(jì)算出每類特種設(shè)備平均每次事故的死亡人數(shù)、受傷人數(shù)、經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù)上面的數(shù)據(jù)和被檢查企業(yè)特種設(shè)備數(shù)量分布，建立四個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)和一個(gè)介質(zhì)影響因子，并對(duì)指標(biāo)和介質(zhì)影響因子進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理劃分等級(jí)，再運(yùn)用熵權(quán)法對(duì)指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)，經(jīng)過以上計(jì)算得出了企業(yè)特種設(shè)備固有風(fēng)險(xiǎn)值確定企業(yè)固有風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。這次研究主要為了解決政府部門對(duì)企業(yè)進(jìn)行檢查時(shí)給企業(yè)確定固有風(fēng)險(xiǎn)的問題，只需要統(tǒng)計(jì)近年來的數(shù)據(jù)，定下分級(jí)與權(quán)重，就可以通過客觀的計(jì)算一次性的對(duì)轄區(qū)內(nèi)的多家企業(yè)進(jìn)行固有風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。解決了特種設(shè)備種類差異大易出現(xiàn)極值，難以對(duì)多種類特種設(shè)備進(jìn)行固有風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的難題。改善了目前缺乏一種數(shù)值性特種設(shè)備固有風(fēng)險(xiǎn)隱患排查方法的這一局面。為有關(guān)部門進(jìn)行企業(yè)特種設(shè)備固有風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，提供了新的方法。