基于ANP模型的煤礦安全生產(chǎn)能力灰色關(guān)聯(lián)綜合評(píng)價(jià)

基于ANP模型的煤礦安全生產(chǎn)能力灰色關(guān)聯(lián)綜合評(píng)價(jià)

陳亞樹蘭國(guó)輝劉麗麗摘要：為有效了解煤礦的安全生產(chǎn)能力，基于煤礦安全生產(chǎn)影響因素的復(fù)雜性，從人員、設(shè)備、環(huán)境和管理四方面構(gòu)建出評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。并在此基礎(chǔ)上提出了基于ANP和灰色關(guān)聯(lián)分析方法的綜合評(píng)價(jià)模型。通過ANP建立煤礦安全生產(chǎn)能力的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型，并計(jì)算影響因素的權(quán)重，再利用灰色關(guān)聯(lián)法求解4個(gè)煤礦的關(guān)聯(lián)系數(shù)，最后用關(guān)聯(lián)系數(shù)和權(quán)重計(jì)算各煤礦的關(guān)聯(lián)度。實(shí)證結(jié)果表明，該模型能夠充分顯示出4個(gè)煤礦的實(shí)際安全生產(chǎn)能力，對(duì)煤礦事故安全生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：煤礦；安全生產(chǎn)；ANP；灰色關(guān)聯(lián)分析；綜合評(píng)價(jià)TD79：A：1672-1101（2018）01-0049-06Abstract：Inordertoeffectivelyunderstandthesafetyproductioncapacityofcoalmines，basedonthecomplexityofinfluencingfactorsofcoalminesafetyproduction，theevaluationindexsystemisconstructedfromtheaspectsofpersonnel，equipment，environmentandmanagement.Onthisbasis，acomprehensiveevaluationmodelbasedonANPandgrayrelationalanalysisisproposed.ThroughANP，thenetworkstructuremodelofcoalminesafetyproductioncapacitywasestablished，andtheweightofinfluencingfactorswascalculated.Then，thegraycorrelationmethodwasusedtosolvethecorrelationcoefficientofthefourcoalmines.Finally，thecorrelationcoefficientandweightwereusedtocalculatethecorrelationdegreeofeachcoalmine.Theempiricalresultsshowthatthemodelcanfullydisplaytheactualsafetyproductioncapacityoffourcoalminesandhascertainguidingsignificanceforthesafetyproductionofcoalmines.Keywords：CoalMines；SafetyProduction；ANP；GrayCorrelationAnalysis；Comprehensiveevaluation煤礦事故預(yù)警是以安全生產(chǎn)法規(guī)為基礎(chǔ)，結(jié)合各類先進(jìn)技術(shù)和工具，根據(jù)數(shù)據(jù)收集結(jié)果對(duì)企業(yè)生產(chǎn)狀況進(jìn)行檢測(cè)、整理、分析、評(píng)估，并發(fā)出事故預(yù)警信號(hào)的活動(dòng)[1]。煤礦事故預(yù)警的意義就在于能夠有效預(yù)防煤礦事故的發(fā)生，將企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)損失降到最小，甚至將事故防止在萌芽狀態(tài)，能夠有效提高煤礦安全生產(chǎn)能力?；诖耍疚牟捎肁NP—灰色關(guān)聯(lián)綜合評(píng)價(jià)方法，構(gòu)建指標(biāo)體系的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型，并計(jì)算出所選煤礦的加權(quán)關(guān)聯(lián)度，研究結(jié)果能實(shí)際反映各煤礦的安全生產(chǎn)能力。一、文獻(xiàn)綜述近年來，國(guó)內(nèi)學(xué)者在煤礦安全管理領(lǐng)域進(jìn)行安全生產(chǎn)能力的研究越來越多。王爽英等以中小型煤礦為研究對(duì)象，建立安全生產(chǎn)指標(biāo)體系，采用模糊層次評(píng)價(jià)法（FAHP）進(jìn)行實(shí)證分析，結(jié)果表明該模型可實(shí)現(xiàn)影響因素的重要性排序[2]。郭建新等基于AHP-模糊綜合評(píng)判方法，構(gòu)建煤礦安全生產(chǎn)預(yù)警分級(jí)指標(biāo)體系，并進(jìn)行實(shí)證分析，結(jié)果表明該綜合方法可用于預(yù)警分級(jí)計(jì)算[3]。李朋林等認(rèn)為管理不善是煤礦安全生產(chǎn)事故發(fā)生的一個(gè)中間狀態(tài)，基于此提出了一個(gè)包括中央政府等4方行為主體的博弈模型，并依據(jù)博弈結(jié)果提出對(duì)策[4]。孫繼平對(duì)近年來我國(guó)煤礦事故進(jìn)行分析，在事故級(jí)別起數(shù)上得出1∶5∶30∶405的規(guī)律，并據(jù)此提出“均衡生產(chǎn)”等安全生產(chǎn)理念[5]。胡文國(guó)對(duì)國(guó)外煤礦的安全生產(chǎn)進(jìn)行了大量的研究，將研究的經(jīng)驗(yàn)和啟示融合到國(guó)內(nèi)的煤礦生產(chǎn)中，并提出了幾點(diǎn)建議[6]。趙代英等采用Hodrick-Prescott濾波法分析煤礦安全生產(chǎn)指標(biāo)數(shù)據(jù)，并建立相應(yīng)預(yù)警指數(shù)模型，運(yùn)行結(jié)果表明該預(yù)警模型對(duì)指導(dǎo)安全生產(chǎn)具有一定意義[7]。郭良杰等以地勘單位為研究對(duì)象，構(gòu)建出安全運(yùn)行的指標(biāo)體系，采用CMM和盲數(shù)理論，實(shí)證分析了該評(píng)價(jià)模型，研究結(jié)果對(duì)企業(yè)了解其安全生產(chǎn)具有重大意義[8]。綜上，國(guó)內(nèi)學(xué)者關(guān)于煤礦安全生產(chǎn)的研究眾多，對(duì)煤礦安全管理具有一定意義。但由于煤礦安全生產(chǎn)具有很多未知因素，研究者采用的方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)，因此難以得到可靠的評(píng)價(jià)結(jié)果。本文試圖從系統(tǒng)工程的角度出發(fā)，依據(jù)煤礦的實(shí)際生產(chǎn)狀況并結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)，確定評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，構(gòu)建出基于ANP模型的綜合評(píng)價(jià)方法，該綜合方法將主觀和客觀研究結(jié)合起來，力求評(píng)價(jià)過程可操作性強(qiáng)，評(píng)價(jià)結(jié)果能夠更加符合煤礦的實(shí)際生產(chǎn)狀況，從而為煤礦管理者提供決策依據(jù)。二、研究方法（一）ANP法T.L.Saaty教授于1996年提出了ANP方法，該方法構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型，不僅具有AHP的優(yōu)點(diǎn)，而且能夠充分考慮到因素集內(nèi)部之間和因素集間的相互影響[9]，因此該方法適用于無法用精確模型描述的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、行為等問題。典型的ANP結(jié)構(gòu)具有控制層和網(wǎng)絡(luò)層兩個(gè)部分，兩者形成一個(gè)相互影響的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。近年來，ANP法廣泛應(yīng)用于各安全領(lǐng)域，但在煤礦事故預(yù)警方面很少使用。ANP模型的廣泛應(yīng)用得益于SD（超級(jí)決策）軟件的開發(fā)，SD軟件能夠?qū)NP的計(jì)算程序化[10]，因此極大簡(jiǎn)便了ANP的計(jì)算。（二）灰色關(guān)聯(lián)法在研究當(dāng)中我們并不能獲悉全部的信息，通常情況下都是有一部分信息是已知的，一部分信息是未知的，這就需要我們利用一系列的研究方法在對(duì)已知信息開發(fā)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)未知部分的描述。鄧聚龍教授于1982年提出的灰色系統(tǒng)理論能夠有效解決該問題，在樣本量和樣本分布沒有嚴(yán)格要求的情況下也可確定系統(tǒng)的未知信息?；疑P(guān)聯(lián)分析方法是灰色理論應(yīng)用當(dāng)中最廣泛的研究方法，其核心思路是依據(jù)關(guān)聯(lián)度對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象進(jìn)行排序，以此為手段對(duì)復(fù)雜問題進(jìn)行決策。運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)法，主要步驟[11]包括：最優(yōu)指標(biāo)集A*的構(gòu)建；建立相應(yīng)的評(píng)價(jià)矩陣B；原始數(shù)據(jù)的規(guī)范化處理；根據(jù)相關(guān)公式計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)。三、構(gòu)建煤礦安全生產(chǎn)指標(biāo)體系和網(wǎng)絡(luò)模型（一）構(gòu)建煤礦安全生產(chǎn)能力指標(biāo)體系通過研究煤礦安全生產(chǎn)影響因素，構(gòu)建出更加符合煤礦安全生產(chǎn)的評(píng)價(jià)模型，幫助煤礦企業(yè)減少甚至杜絕各類事故的發(fā)生，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理安全生產(chǎn)能力的不足，保障企業(yè)安全。在閱讀相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上[12-16]，提取煤礦安全生產(chǎn)影響因素，包括人員因素、設(shè)備因素、環(huán)境因素和管理因素，建立的指標(biāo)體系如圖1所示。（二）ANP網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建根據(jù)圖1指標(biāo)體系，利用ANP原理構(gòu)建出煤礦安全生產(chǎn)能力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型，如圖2所示。四、煤礦安全生產(chǎn)能力實(shí)證研究（一）求解ANP網(wǎng)絡(luò)模型根據(jù)圖2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型，通過SD（超級(jí)決策）軟件，在界面中創(chuàng)建出煤礦安全生產(chǎn)能力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，并根據(jù)各因素之間的影響關(guān)系建立關(guān)聯(lián)，如圖3所示。其中雙向箭頭表示元素集間相互影響，單向箭頭為單向影響，環(huán)形箭頭為元素集內(nèi)部元素之間具有影響關(guān)系。計(jì)算ANP模型的核心在于判斷矩陣和超矩陣，當(dāng)建立的判斷矩陣通過了一致性檢驗(yàn)后，根據(jù)SD軟件中的相關(guān)操作，計(jì)算出超矩陣（包括未加權(quán)超矩陣、加權(quán)超矩陣和極限超矩陣）。再點(diǎn)擊計(jì)算權(quán)重的Priorities命令，得到各因素的權(quán)重，結(jié)果如表1所示。（二）計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)利用上述的煤礦安全生產(chǎn)評(píng)價(jià)模型，以義馬煤業(yè)集團(tuán)及平頂山煤業(yè)集團(tuán)下屬的4個(gè)煤礦實(shí)際數(shù)據(jù)作為原始數(shù)據(jù)，開展實(shí)證研究，煤礦名稱命名為M1、M2、M3和M4，原始數(shù)據(jù)如表2所示。指標(biāo)的計(jì)算方法為：諸如員工月均培訓(xùn)時(shí)間的指標(biāo)，數(shù)據(jù)可以直接獲取；諸如設(shè)備的可靠性，是以設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間/總運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間得出；諸如管理制度的完善率，是以實(shí)用安全管理制度數(shù)/安全管理制度總數(shù)來表示。在綜合分析上述影響因素體系的基礎(chǔ)上，可表示出各評(píng)價(jià)指標(biāo)的最優(yōu)參考數(shù)列（2.5%，7.5，2.8，6.1，89%，89%，80%，93%，89%，0.011，5，82%，81%，94%），并對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化處理，再根據(jù)公式計(jì)算出絕對(duì)差Δi（k）。結(jié)果見表3。（三）計(jì)算加權(quán)關(guān)聯(lián)度根據(jù)表1的煤礦安全生產(chǎn)能力因素權(quán)重和表4的關(guān)聯(lián)系數(shù)，計(jì)算出4個(gè)煤礦的加權(quán)關(guān)聯(lián)度，見表5所示。依據(jù)表1權(quán)重結(jié)果可知，在眾多影響因素中，員工三違率（0.128）、管理有效性（0.94）、機(jī)電系統(tǒng)可靠性（0.093）、頂?shù)装蹇煽啃裕?.089）等是煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)的重點(diǎn)關(guān)注因素。由表5結(jié)果可知，4個(gè)煤礦加權(quán)關(guān)聯(lián)度的排序?yàn)镸1>M3>M2>M4，那么煤礦1的安全生產(chǎn)能力最大。從指標(biāo)角度分析結(jié)果產(chǎn)生的原因，員工三違率是影響煤礦安全生產(chǎn)能力的首要因素，在研究時(shí)段內(nèi)，M1、M2、M3和M4煤礦的員工三違率排序?yàn)镸1（2.5）M3（79）>M2（74）>M4（69），同樣管理有效性越高的煤礦安全生產(chǎn)能力越好；綜合考慮其余12個(gè)指標(biāo)可知，最終對(duì)四家煤礦安全生產(chǎn)能力進(jìn)行由高到低的排列依次是M1、M3、M2和M4。五、結(jié)論針對(duì)煤礦安全生產(chǎn)多因素影響的特點(diǎn)，本文引入網(wǎng)絡(luò)層次分析法（ANP），在充分考慮因素之間影響關(guān)系的基礎(chǔ)上，借助SD軟件計(jì)算出每個(gè)指標(biāo)的權(quán)重，再結(jié)合灰[本文來自于wWW.zz-news.COM]色關(guān)聯(lián)分析方法，對(duì)篩選出的14個(gè)一級(jí)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)果能為煤礦區(qū)管理者提高煤礦安全生產(chǎn)能力提供依據(jù)，同時(shí)對(duì)其他礦區(qū)具有較好的借鑒意義。具體結(jié)論如下：1.基于煤礦安全生產(chǎn)的復(fù)雜性，根據(jù)當(dāng)前煤礦安全生產(chǎn)的研究并結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)，從人員、設(shè)備、環(huán)境、管理四個(gè)方面構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，由于指標(biāo)之間存在復(fù)雜的相互影響關(guān)系，本文采用ANP模型求解指標(biāo)權(quán)重，得出的各指標(biāo)權(quán)重大小基本符合當(dāng)前煤礦安全生產(chǎn)的實(shí)際狀況。2.由表1指標(biāo)權(quán)重結(jié)果可知，人員、設(shè)備、環(huán)境和管理因素的權(quán)重分別為18.4%、33.1%、23.1%和25.4%，總體上說明4大類因素對(duì)煤礦安全生產(chǎn)能力均具有較大影響，其中設(shè)備和管理因素影響更為明顯；從單個(gè)指標(biāo)看，員工三違率（12.8%）是影響煤礦安全生產(chǎn)的最大因素，企業(yè)必須從根源上減少人為失誤造成的煤礦事故。3.為綜合評(píng)價(jià)案例煤礦的安全生產(chǎn)能力，文中引入灰色關(guān)聯(lián)分析方法，使主觀分析與客觀分析相結(jié)合，為有效解決復(fù)雜的決策問題提供了便利。實(shí)證分析可知，四個(gè)煤礦的安全生產(chǎn)能力從大到小排序結(jié)果為M1>M3>M2>M4，研究結(jié)果對(duì)實(shí)際的煤礦安全生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。參考文獻(xiàn)：[1]丁寶成，王彥偉.煤礦企業(yè)安全預(yù)警管理體系[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2010（2）：121-123.[2]王爽英，吳超，左紅艷.中小型煤礦生產(chǎn)安全模糊層次分析評(píng)價(jià)模型及其應(yīng)用[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010（5）：1918-1922.[3]郭建新，李江.基于AHP-模糊綜合評(píng)判的煤礦事故預(yù)警分級(jí)模型及應(yīng)用[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，2012（3）：96-99.[4]李朋林，段潔.煤礦安全生產(chǎn)的博弈模型[J].西安科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2013（1）：72-77.[5]孫繼平.煤礦安全生產(chǎn)理念研究[J].煤炭學(xué)報(bào)，2011（2）：313-316.[6]胡文國(guó).國(guó)內(nèi)外煤礦生產(chǎn)安全管理經(jīng)驗(yàn)及啟示[J].煤礦安全，2011（5）：180-183.[7]趙代英，何學(xué)秋，江田漢.我國(guó)煤礦行業(yè)安全生產(chǎn)預(yù)警指數(shù)模型研究[J].中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2014（1）：81-86.[8]郭良杰，盧穎，高圣，等.基于盲數(shù)和成熟度理論的地勘單位安全標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)行評(píng)價(jià)模型[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2014（17）：311-316.[9]周豐，周俊，何月雯，等.基于KJ法和ANP法的人機(jī)交互界面可用性研究[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2015（6）：241-245.[10]劉睿，余建星，孫宏才，等.基于ANP的超級(jí)決策軟件介紹及其應(yīng)用[J].系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐，2003（8）：141-143.[11]杜棟，龐慶華，吳炎.現(xiàn)代綜合評(píng)價(jià)方法與案例精選[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008：111-115.[12]荊全忠，姜秀慧，楊鑒淞，等.基于層次分析法（AHP）的煤礦安全生產(chǎn)能力指標(biāo)體系研究[J].中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2006（9）：74-79.[13]ZhouY，PedryczW，QianX.Applicationofextensionneuralnetworktosafetystatuspatternrecognitionofcoalmines[J].JournalofCentralSouthUniversityofTechnology（EnglishEdition），2011（3）：63