作者: 汪伟忠，张国宝，卢明银
(1．安徽科技学院管理学院，安徽滁州233100；2．中国矿业大学矿业学院，江苏徐州221100)
摘要：为了准确分析加工车间关键风险因素，考虑多风险因子交互影响的情境，提出了一种基于模糊决策实验室分析法的加工车间关键风险因素定量分析方法。首先，从人员、设备、环境、物料和管理因素等5个维度辨识加工车间风险因素并建立风险因素集；基于此，采用三角模糊数对专家判断语义进行表征，然后运用DEMATEL法计算多因素耦合下的风险重要度，从而确定加工车间的关键风险因素。最后，以安徽省某机械加工车间为例，说明所提出方法的应用过程。结果表明，加强对安全制度和安全文化建设等关键风险因素的控制，有助于加工车间的风险控制，改善车间生产安全。
关键词：耦合风险；加工车间；模糊理论；DEMATEL；安全
中图分类号：X913.4；TU714 文献标志码：A doi: 10. 11731/j. issn. 1673-193x. 2015. 09. 025
Quantitative analysis on critical risk factors of processing
workshop based on multiple-factor coupling
WANG Wei-zhong, ZHANG Guo-bao, LU Ming-yin
(1. School of Management, Anhui Science and Technology University, Chuzhou Anhui 233100, China;
2. School of Mines, China University of Mining and Technology, Xuzhou Jiangsu 221116, China)
Abstract: In order to analyze the critical risk factors of processing workshop accurately, considering the scenario ofinteraction between multiple risk factors,a quantitative analysis method on critical risk factors of processing work-shop based on fuzzy DEMATEL method was put forward. Firstly, the risk factors of processing workshop were iden-tified from five dimensions including human, equipment, environment, material and management factors, and therisk factors set was constructed. On this basis, the expert judgment semantics were represented by triangular fuzzynumber, and the DEMATEL method was applied to calculate the risk import.ance under multiple factors coupling,thus the key risk factors of processing workshop were determined. Finally, an example of a certain mechanical pro-cessing workshop in Anhui was given to illustrate the application process of the method. The result showed thatstrengthening the control on safety regulations, safety culture construction and other key risk factors is helpful tocontrol risk and improve the work safety of processing workshop.
Key words:coupling risk; processing workshop; fuzzy theory; DEMATEL; safety
0 引言
生产加工车间不仅是生产企业安全管理工作的基本单元，也是安全生产事故的主要发生场所，同时，生产车间安全事故发生频率很高。如，2013年5月，山东某乳化震源药柱生产车间发生爆炸事故；2013年12月，衡水某塑料公司轧胶车间发生机械挤压事故；2014年1月，中远集装箱物流公司装箱作业车间发生挂钩挤压事故；2014年8月，江苏昆山中荣金属制品有限公司汽车轮毂抛光车间发生爆炸事故；等等。据相关调查，这些事故的发生不仅与作业人员违章作业、环境不安全状态、安全制度不健全等单一风险因素相关，还与各个风险因素相互影响有关，因此，准确辨识多因素耦合作用条件下的车间关键风险因素，为生产加工车间制定风险控制措施提供参考，具有其理论意义和实际意义。
目前，国内外学者针对多因素耦合条件下的风险机理分析和风险评价问题进行了一些有价值的探索。国外学者J．H．James针对航空运输中风险因子众多且作用关系复杂的问题，提出了一种层次结构化的航空安全评估方法：Ayhan Mentes等针对货船运输过程安全综合评价中涉及的多因素问题，结合模糊数学理论和有序加权算子建立了风险评估模型；国内学者针对航空运输、煤矿生产、水路运输和公路交通等领域中存在的多风险因素交互耦合作用的现象，采用图模型和耦合协调理论等定性和定量化分析方法建立多因素耦合机理模型，探究多因素耦合风险形成的过程。虽然这些研究成果揭示了多因素耦合风险机理问题，但对生产加工车间涉及较少，尤其是多因素耦合作用条件下的关键风险因素辨识问题。为此，本文以生产加工车间为研究对象，从人、机、料、环和管理等5个维度辨识风险因素，并针对风险因素的模糊性和不确定性，采用模糊DEMATEL方法建立生产加工车间关键风险因素辨识模型，以期为生产加工车间制定有效的风险控制措施提供理论参考。
1 加工车间风险因素辨识
全面分析和辨识加工车间风险影响因素是确定加工车间风险关键因素的前提和基础。加工车间风险影响因素是指那些潜在或者已经存在的可能导致加工车间生产事故的因素，因此，辨识加工车间风险因素可以以事故致因理论作为理论基础，分析加工车间中存在的可能导致生产事故的因素，从而建立风险影响因素集。笔者在借鉴国内外主要事故致因理论的基础上，认为导致车间生产事故的本质因素是管理制度或者管理体系中存在缺陷，而引发事故的直接因素是车间中存在的4个“不安全”，分别是指人员的不安全行为、环境的不安全状态以及机械设备和生产物料的不安全状态,具体如图1所示。
由图1可知，实际生产过程中，车间生产事故不仅是生产管理因素、人员因素、环境因素以及物料和机械设备因素等风险因素单独作用的结果，也是这5个维度风险因素间交互耦合作用的结果。为此，在全面辨识加工车间风险影响因素和构建风险影响因素集的过程中，不仅需要考虑单个风险因素，还需要考虑多个风险因素间的交互影响作用。如，生产工艺流程中存在不合理操作，作业人员按照程序操作，可能导致操作人员的不安全动作，并可能对生产设备形成破坏，则由此形成了“管理一人员一设备”3个要素的耦合；同理，机械设备的防护可靠性和安全状态下降，可能影响作业人员与操作设备间的原有匹配度，增加作业人员的不安全行为，形成“人员一设备”间的耦合风险；其他耦合风险还包括“管理一人员”风险因素耦合、“管理一设备”风险因素耦合、“管理一环境”风险因素耦合、“管理一物料”
风险因素耦合、“物料一人员”风险因素耦合、“环境一物料”风险因素耦合、“环境一设备”风险因素耦合、和“环境一人员”风险因素耦合等情形。
结合上述分析，并综合文献、和文相关车间风险因素辨识研究成果，建立如图2所示的加工车间风险因素集。
2 多因素耦合的关键风险因素定量分析
2.1 三角模糊数
生产加工车间由人员、物料、机械设备、作业环境和管理制度等要素构成，这些要素中的不安全因素也构成了加工车间的风险系统要素，从而使加工车间风险呈现系统复杂特性。这种系统复杂性导致在车间风险关键因素辨识和风险评估过程中无法采用精确化的数值描述风险因素间的复杂作用关系，这就需要采用一种能表征模糊信息的方法。为此，笔者引入Chen提出的语言变量与三角模糊数变化量表（见表1）对风险因素间作用关系进行描述。
三角模糊数描述了专家判断的模糊语义信息，为了计算有效性和简便性还需要对三角模糊数进行去模糊化处理，具体步骤如下。
1)专家判断语义信息的三角模糊数标准化计算标准化值的左右限值
2)计算标准化值的总值
4)计算k专家判断的风险因素i对风险因素j影响的精确值
5)计算K位专家判断的风险因素i对风险因素j影响的精确值
2.2 关键风险因素的模糊DEMATEL法
DEMATEL方法是一种综合运用直接影响关系图和矩阵运算分析复杂系统中多个影响因素之间交互作用程度的常用方法。模糊DEMATEL方法是一种针对无法以精确数值表征风险因素间作用关系的情形，综合运用模糊数学理论和DEMATEL方法的风险因素相互影响程度定量化分析方法。该方法首先采用三角模糊数对专家判断语义信息进行描述，建立模糊直接影响矩阵，然后运用模糊DEMA-TEL法确定各个风险因素的中心度和原因度。模糊DEMATEL方法的具体计算过程如下。
1)建立风险因素直接影响关系图。风险直接影响关系图是对各个风险因素间直接影响关系的图形描述，同时也是建立风险直接影响矩阵的基础。该图由圆圈和箭线构成，圆圈内为风险因素，两圆圈间的箭线上方填写影响程度值，具体如图3所示。
2)风险因素直接影响矩阵归一化。采用式(9)和式(10)将由专家语义判断形成的风险因素直接影响矩阵A进行归一化处理，形成直接影响矩阵的标准化矩阵X。
3)形成风险因素综合影响矩阵T。综合影响矩阵T可以通过风险因素的标准化矩阵X的几何级数实现，也即采用式(11)进行变化。
4)计算第i个风险因素的影响度(ri)和第j个风险因素的被影响度( ci)。通过对步骤③所得的综合影响矩阵采用式(12)计算行和，即得第i个风险因素的影响度；同理，采用式(13)计算列和，即得第J个风险因素的被影响度。
5)计算第i个风险因素的中心度(mi)和原因度( ni)。
式中，mi是第i个风险因素的中心度，表示该因素在加工车间风险因素中的重要程度。
式中，ni是第i个风险因素的原因度，当ni>0时，称该风险因素为原因风险因素，可对其他风险因素产生影响；当ni <0时，则称该风险因素为结果风险因素，表明该因素会被其他因素影响。
3实例分析
为了说明提出的加工车间关键风险因素量化模型的有效性，以某机械生产加工车间为例。首先，为了使所建立的风险因素直接影响矩阵能较客观反映车间风险因素的相互作用机理，建立以车间安全管理人员、车间作业人员、安全管理和系统决策研究领域的专家等10人构成的评估小组。邀请评估小组专家按表1模糊语言变量判定加工车间风险因素间的相互影响关系，并依据表1三角模糊数对专家的模糊判断结果转化为风险因素模糊直接影响矩阵A，并通过式(1)~(8)对模糊直接影响矩阵A’精确化处理，获得风险因素直接影响矩阵A，结果如表2所示。
首先，采用式(9)将表2中的风险直接影响矩阵A转化为标准化矩阵X，并利用式(11)将标准化矩阵X转化为风险因素综合影响矩阵T；然后，依据式(12)和式(13)，结合风险因素综合影响矩阵T，计算各个风险因素的影响度(ri)和被影响度(ci)；最后，运用式(14)和式(15)获得各个风险因素的中心度( mi)和原因度（ni）。由此，采用MATLAB编程计算各个风险因素的影响度(ri)、被影响度(ci)、以及各个风险因素的中心度(mi)和原因度(ni)，结果如表3所示。
4结果分析
4.1 风险因素间作用关系分析
风险因素因果关系图可以分析风险因素间作用关系。风险因素因果关系图是以各个风险因素的中心度(ri+ cj)和原因度（ri-cj）作为横坐标和纵坐标，并以0值和中心度均值为分界线的一个包含4个象限的坐标体系图，如图4所示。
结合表3和图4可知，分布在图4第I和第Ⅱ象限的风险因素为原因因素，这些因素可能单独作用或影响其他风险因素导致加工车间风险；分布在图4第Ⅲ和第Ⅳ象限的风险因素为结果因素，这些因素易受其他因素影响，从而引发加工车间风险。
同时分布在第1象限和第Ⅳ象限的风险因素为表3中风险因素中心度(ri+cj)大于平均值(2.545)，这些因素的中心度排序均在前10位，属于加工车间风险形成的重要因素，是进行车间关键风险因素辨识的基础。
4.2 关键风险因素辨识
关键风险因素的辨识不仅需要考虑风险因素的中心度，还需要结合风险因素的影响度和被影响度，辨识出原因风险因素和结果风险因素的关键因素。
1)原因风险因素的关键因素
由图4可知，加工车间的20个风险因素中心度分布于第1和第Ⅱ象限的风险因素为r51、r52、r53、r54、r55、r11、r12、r14和r21。其中，r51、r52、r53、r54和r55为原因风险因素，原因风险因素r51和r54的中心度排序为第3和第6，且影响度(ri)排序为第1和第3，相较于其他重要原因风险因素而言，具有较强的影响度和较弱的被影响度，由此，因素r51和r54是导致加工车间风险的主动性关键风险因素，可以通过加强制度建设和安全文化建设降低风险，改善加工车间安全状况。
2)结果风险因素的关键因素
因素rii、r12、r14和r21为结果风险因素，这些因素中rii和r21的中心度排序为第2和第4，且被影响度排序为第2和第3，且对其他风险因素影响程度较低。而因素r12虽然中心度和被影响度排序第1，但其影响度排序第2，具有很强的主动性。因此，风险因素r11和r21是导致加工车间风险的被动性关键风险因素，需要通过调节操作技能和设备安全状况两个风险因素对应的主动性风险因素来控制风险，提升加工车间安全水平。
5结论
1)所建立的模糊DEMATEL方法不仅能有效挖掘专家评价信息的价值，同时还能对多风险交互耦合作用条件下的加工车间关键风险进行辨识，使得风险结果更符合生产实际情况，为生产加工车间改善安全状况提供有效和准确的理论指导，因此，所建立的方法对不确定环境下的多因素耦合下加工车间关键风险辨识而言具有较强的实用性和针对性。
2)通过对加工车间风险因素辨识的基础上，结合风险因素相互作用关系分析和风险因素关键因素辨识，认为多因素交互耦合下的加工车间风险主要由安全制度和安全文化建设产生，并作用于其他风险因素，是车间风险形成的根本原因因素。因此，在制定车间风险控制措施时，需要设计一套完善的安全制度建设细则，并注重安全文化建设；同时，作业人员的操作技能和设备安全状况是直接影响车间风险状况的因素，需要通过专业技能培训和科学的设备维护制度来降低这两项风险因素的风险水平。
