基于可拓學的有限空間作業(yè)安全管理現(xiàn)狀評價

王燕妮助理研究員 張振超工程師 李 靜高級工程師

(1.北京市科學技術(shù)研究院城市安全與環(huán)境科學研究所,北京100054;2.北京市軌道交通運營管理有限公司,北京100071)

0 引言

隨著城市化進程的推進,水、電、氣、熱、通信、廣電等維持城市正常運轉(zhuǎn)的生命線急劇增加,且大多為地下管線,使得有限空間場所迅速增多,從而增加了有限空間作業(yè)量和作業(yè)危險性。近年來,隨著政府監(jiān)管力度的增強[1-3]和企業(yè)自身安全管理水平的提高,我國有限空間作業(yè)的管理水平有了大幅提高,但形勢依然嚴峻。據(jù)統(tǒng)計,僅2023年初至6月5日,全國(不包含港澳臺地區(qū))共發(fā)生有限空間事故11起,至少造成34人死亡[4]。究其原因,除安全管理不足外,還有對有限空間作業(yè)安全管理現(xiàn)狀的評價依據(jù)不統(tǒng)一,導致評價結(jié)果不能如實反應(yīng)有限空間作業(yè)的安全管理現(xiàn)狀,使得企業(yè)或政府對有限空間作業(yè)安全管理現(xiàn)狀認識不到位,如某企業(yè)認為本單位對有限空間作業(yè)管理較好,但經(jīng)專家深入現(xiàn)場核實后發(fā)現(xiàn),實際的資料文件和有限空間作業(yè)現(xiàn)場管理并非企業(yè)認為的較好水平?；诖?有必要建立統(tǒng)一的有限空間作業(yè)安全管理現(xiàn)狀評價方法,為企業(yè)或政府部門正確認識有限空間作業(yè)管理現(xiàn)狀,有針對性地改善有限空間作業(yè)安全條件提供可靠依據(jù)。

目前,國內(nèi)外學者均開展有限空間風險評價的相關(guān)研究。在國外,Burlet-Vienney等[5]利用風險矩陣法和檢查表法建立有限空間風險評估5步法,考慮氣體危害、物體打擊、高處墜落、職業(yè)危害、機械傷害等危險有害因素,最終用雷達圖展示風險狀態(tài);Amin等[6]對英、美等國家的有限空間作業(yè)風險評估指南進行分析,發(fā)現(xiàn)風險矩陣法廣泛應(yīng)用于有限空間作業(yè)風險評估。在國內(nèi),劉艷等[7]通過社會網(wǎng)絡(luò)分析法揭示北京市有限空間事故的規(guī)律和演化特征,獲得有限空間事故在區(qū)域、階段、類型等方面的關(guān)系;王進飛等[8]應(yīng)用事件樹對有限空間作業(yè)各環(huán)節(jié)的安全保障措施進行評判,從而引導安全保障措施的有效落實;楊宏剛等[9]根據(jù)2類危險源理論對有限空間作業(yè)危害因素進行辨識,并提出有限空間作業(yè)事故控制思路,構(gòu)建有限空間安全作業(yè)程序表;黃鄭華等[10]應(yīng)用事故樹和層次分析法對影響有限空間的基本事件和對系統(tǒng)影響較大的危險因素進行分析;高建明等[11]對有限空間的概念及分類、主要危害及風險控制等方面進行系統(tǒng)闡述,并提出有限空間危害辨識是風險分析和控制的關(guān)鍵;張飛等[12]用事故樹方法分析有限空間作業(yè)事故發(fā)生機理;宋思雨等[13]用解釋結(jié)構(gòu)模型(Interpretative Structural Modeling,ISM)分析導致有限空間中毒事故的各因素間的關(guān)系。以上研究多為對影響有限空間事故發(fā)生的危險因素及相互關(guān)系的分析評價,未建立有限空間作業(yè)安全管理總體水平的評價方法。

可拓學是我國學者蔡文教授于1983年提出的一門新學科[14],其理論支撐是物元理論和可拓集合理論,物元理論將對象形式化,可拓集合理論對問題進行定性和定量分析[15]。建立在可拓集理論基礎(chǔ)上的可拓學評價方法已被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域并取得較好的效果,如郭瑞等[16]用可拓學對遠海工程建設(shè)項目風險管理進行綜合風險評價,實現(xiàn)對工程全壽命周期內(nèi)各風險因素的有效管理;高康雅等[17]將可拓學理論引入煤礦應(yīng)急管理能力評價中,確定煤礦應(yīng)急管理能力評價等級,為應(yīng)急能力評價提供新思路;李想等[18]將可拓學應(yīng)用于房地產(chǎn)開發(fā)項目進度的評價,并通過實例驗證該評價方法對于房地產(chǎn)進度管理的重要性;趙興元等[19]將可拓學用于工程項目管理績效評價;范磊等[20]用可拓學對傾斜軟巖巷道支護效果進行評價,研究不同支護條件下傾斜軟巖巷道支護效果;付曉莉等[21]將可拓學用于平衡訓練儀的感性設(shè)計評價,為康復設(shè)備的感性設(shè)計提供新的策略與思路。大量實例表明可拓學實用性較強,具有一定的封閉性和層次性,不僅可以根據(jù)當前環(huán)境的變化和發(fā)展對研究方法做出修改,也可以將待評物的元素函數(shù)值大小通過劃分等級的方式呈現(xiàn)出來[22]。綜上,筆者擬用可拓學評價模型對有限空間作業(yè)綜合安全管理現(xiàn)狀進行評價。

1 有限空間作業(yè)安全管理可拓學評價模型

本文基于可拓學理論,采用層次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)構(gòu)建評價指標體系并確定指標體系中各指標權(quán)重,最終確定評價對象風險等級。

1.1 建立評價指標體系

通過借鑒以往文獻中對有限空間作業(yè)事故的研究及發(fā)生原因的總結(jié)[23-25],并結(jié)合專家經(jīng)驗,確定影響有限空間作業(yè)安全管理現(xiàn)狀的評價指標體系,其中,準則層包括組織管理、審批管理、作業(yè)過程和應(yīng)急能力4個板塊,評價指標共20個,具體內(nèi)容,如圖1。

圖1 有限空間作業(yè)安全管理現(xiàn)狀評價指標體系Fig.1 Evaluation index system of present situation of limited space operation safety management

1.2 確定評價指標權(quán)重

通過AHP確定評價指標體系各指標權(quán)重,結(jié)合專家打分法,對兩兩指標相對于上級指標的重要程度進行比較[26],得到各層指標之間的相對權(quán)重,以此降低專家賦權(quán)的主觀性,提高評價指標權(quán)重的客觀性。

根據(jù)表1規(guī)定的指標相對重要度比例標度規(guī)則,邀請專家打分得到準則層判斷矩陣如式(1)所示,指標層判斷矩陣如式(2)-(5)所示。

表1 指標相對重要度比例標度Tab.1 Index relative importance scale

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

用MATLAB軟件計算判斷矩陣,得到各判斷矩陣的特征向量,即各級指標權(quán)重,見表2。同時,對判斷矩陣進行一致性檢驗,計算一致性指標CI和隨機一致性指標RI,當一致性比率CR=CI/RI<0.1時,說明判斷矩陣滿足一致性要求,見表3。

表2 各評價指標權(quán)重Tab.2 The weight of each evaluation index

表3 判斷矩陣一致性檢驗結(jié)果Tab.3 Consistency test results of judgment matrix

1.3 建立可拓學模型

1.3.1 安全評價因素和安全評價等級確定

根據(jù)圖1的評價指標體系,準則層評價集B={B1,B2,B3,B4},指標層評價集X1={X11,X12,X13,X14,X15,X16,X17},X2={X21,X22,X23},X3={X31,X32,X33,X34,X35,X36},X4={X41,X42,X43,X44}。

設(shè)評價集M={M1,M2,M3,M4,M5}={很好,較好,一般,較差,很差},分別對應(yīng)的安全等級為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ,對應(yīng)的分值區(qū)間,見表4。

表4 安全等級劃分Tab.4 Security classification

1.3.2 經(jīng)典域、節(jié)域和待評物元

可拓基元由對象、特征、量值組成,假設(shè)事物的名稱為N,特征名稱為C,特征量值為V,若N有n個特征,記為C1,C2,…,Cn,對應(yīng)的特征量值為V1,V2,…,Vn,則物元為:

(6)

(7)

節(jié)域Rp=(Np,Cji,Vp)

(8)

式中:

Nj—評價對象的第j個安全等級;

Cji—在第j個安全等級下評價對象的第i個特征;

j—安全等級的個數(shù);

i—評價對象的特征個數(shù),i=1,2,3,…,n;

Vj—Nj對應(yīng)的量值范圍;

Np—評價對象的全體等級;

Vp—Np對應(yīng)的量值范圍;

aji—評價對象的第j個安全等級的下限值;

bji—評價對象的第j個安全等級的上限值;

api—評價全體等級的下限值;

bpi—評價全體等級的上限值。

(9)

式中:

Nk—待評價物元名稱;

Vji—Nk關(guān)于Cji的量值,即待評價物元的具體數(shù)值。

1.3.3 關(guān)聯(lián)函數(shù)

待評價物元關(guān)聯(lián)度:

(10)

式中:

vi—待評價物元的第i個特征的具體值。

1.3.4 確定安全評價等級

目標層和準則層各危險因素的關(guān)聯(lián)度計算公式如下:

(11)

式中:

ωji—用層次分析法計算的各級指標權(quán)重。

待評價物元安全等級為maxKj(Vj),目標層和準則層的安全等級為maxKj(Pi),則評價對象Pi的評定等級為MaxKj(Pi)對應(yīng)的安全級別。

(12)

式中:

J*—評價目標對應(yīng)的特征值,表明評價目標評定等級偏向于鄰近等級的程度;

m—評價等級的數(shù)量。

2 實例應(yīng)用

以北京市某區(qū)的一家有限空間作業(yè)權(quán)屬企業(yè)為例,對其有限空間作業(yè)安全管理現(xiàn)狀進行評價,邀請5位相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜覍Ω髟u價指標進行打分,每個評價指標取所有專家打分的平均分值,結(jié)果如下:

{v11,v12,v13,v14,v15,v16,v17}={85,75,78,72,83,74,79}

{v21,v22,v23}={65,82,88}

{v31,v32,v33,v34,v35,v36}={92,83,89,86,84,91}

{v41,v42,v43,v44}={76,84,83,88}

以準則層應(yīng)急能力B4為例,其經(jīng)典域為:

應(yīng)急能力B4的節(jié)域為:

應(yīng)急能力B4的待評物元為:

根據(jù)式(10)求得各評價指標的風險關(guān)聯(lián)度,根據(jù)式(11)得出各準則層的風險關(guān)聯(lián)度,計算結(jié)果,見表5。從表5可以看出,準則層中的組織管理B1所屬等級為Ⅲ,為一般水平。審批管理B2、作業(yè)過程B3、應(yīng)急能力B4均為Ⅱ,為較好水平。說明該企業(yè)在有限空間作業(yè)的審批管理、作業(yè)過程、應(yīng)急救援能力方面管理較好,而組織管理為一般水平,主要體現(xiàn)為制度、臺賬、培訓、演練、設(shè)備設(shè)施及相關(guān)方審核等基礎(chǔ)內(nèi)容管理薄弱,而健全的責任制和規(guī)章制度、規(guī)范的培訓、及時的應(yīng)急演練,以及對相關(guān)方的規(guī)范管理在一定程度上直接影響有限空間作業(yè)的規(guī)范性和作業(yè)過程的安全性。因此,該企業(yè)應(yīng)重視有限空間基礎(chǔ)管理,全面落實企業(yè)主體責任,從而規(guī)范有限空間作業(yè)過程的安全管理。

表5 指標層和準則層風險關(guān)聯(lián)度Tab.5 Risk correlation degree of index layer and criterion layer

在指標層中,有2項指標安全等級為Ⅰ,管理水平為很好,分別為設(shè)置有限空間作業(yè)安全告知牌C31和監(jiān)護者持續(xù)監(jiān)護C36;有限空間作業(yè)方案C21安全等級為Ⅳ,管理水平為較差;安全等級為Ⅱ和Ⅲ的分別為11個和6個指標,處于較好和一般管理水平。這說明該企業(yè)在有限空間作業(yè)過程告知牌設(shè)置和持續(xù)監(jiān)護的管理工作落實很好,而對有限空間作業(yè)方案的管理較差,應(yīng)予以重點關(guān)注,如可從作業(yè)前嚴格作業(yè)方案審核入手。處于Ⅱ級較好管理水平的評價指標有一定的提升空間,如持續(xù)更新規(guī)章制度、及時更新更換現(xiàn)場警示標志、規(guī)范作業(yè)申請單的審核、嚴格履行作業(yè)前安全交底、確保作業(yè)過程持續(xù)通風和氣體監(jiān)測以及個體防護用品佩戴、持續(xù)不斷提升應(yīng)急救援人員專業(yè)技能和應(yīng)急協(xié)調(diào)能力。處于Ⅲ級一般管理水平的評價指標為:有限空間管理臺賬C12、有限空間安全培訓C13、有限空間應(yīng)急預案及演練C14、有限空間相關(guān)方管理C16、有限空間防護設(shè)備設(shè)施日常維保及定期檢測C17、應(yīng)急設(shè)備設(shè)施配備及完好情況C416個,具有較大的提升空間,企業(yè)應(yīng)加強管理,不斷突破,如根據(jù)有限空間定義全面識別本單位存在的有限空間場所或有可能進入開展有限空間作業(yè)的設(shè)備,辨識有限空間的危險有害因素、可能的事故后果等內(nèi)容,從而完善有限空間管理臺賬內(nèi)容;重視有限空間培訓、應(yīng)急預案的編制和演練的開展,從而提高有限空間作業(yè)人員、監(jiān)護人員等相關(guān)人員的安全意識和操作技能;重視防護和應(yīng)急救援設(shè)備、設(shè)施的日常維護保養(yǎng)和定期檢測工作,完好有效的設(shè)備、設(shè)施和應(yīng)急救援裝備是有限空間作業(yè)順利開展的重要保障;規(guī)范有限空間作業(yè)相關(guān)方管理,對其單位和人員資質(zhì)進行嚴格審核,對相關(guān)方開展有限空間作業(yè)安全生產(chǎn)工作統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理。

根據(jù)式(11),計算得出目標層的各級別風險關(guān)聯(lián)度為K1=-0.222,K2=0.194,K3=-0.229,K4=-0.448,K5=-0.600,目標層的關(guān)聯(lián)度為Kmax=max{K1,K2,K3,K4}=0.194,可得出該單位有限空間作業(yè)的管理安全等級為Ⅱ級,管理水平為較好。利用公式(12)求得特征值為2.17,說明該單位管理水平偏向于較好,與該單位開展的風險分級管控工作中對有限空間風險評估的結(jié)果一致。

3 結(jié)論

(1)本文基于可拓學理論,建立有限空間作業(yè)安全管理可拓學評價模型,通過相關(guān)文獻和專家經(jīng)驗建立有限空間作業(yè)評價指標體系,應(yīng)用AHP確定評價體系中準則層和指標層權(quán)重,最后應(yīng)用可拓學模型確定有限空間作業(yè)安全管理現(xiàn)狀的總體安全等級及各級評價指標等級。

(2)以北京市某有限空間作業(yè)權(quán)屬企業(yè)為例,運用可拓學模型對其有限空間作業(yè)安全現(xiàn)狀進行評價,得到該企業(yè)對有限空間作業(yè)安全管理的安全等級和特征值,并依據(jù)安全等級較低的評價指標為企業(yè)提供改進指導建議。結(jié)果表明,評價等級結(jié)果與企業(yè)對有限空間作業(yè)安全管理現(xiàn)狀相符,從而證明將可拓學模型應(yīng)用于有限空間作業(yè)安全管理現(xiàn)狀的評價方法是合理可行的。