基于AHP-模糊分析法的家具制造厂消防安全评估及对策研究

葛健伟，王佳楠，林 鹏，陈 璐，李海航，黄冬梅，陈永良

(1.中国计量大学 质量与安全工程学院，浙江 杭州 310018；2.中杭监测技术研究院有限公司，浙江 杭州 310000)

经济水平和人民生活的不断提高，推动了家具业快速发展，目前，全国家具企业共有5万余家，从业人员超过550万。在家具生产技术方面，引进了国际先进加工设备和工艺，但家具制造业依然属于劳动密集型行业，且绝大部分企业是中小规模企业[1-2]。在家具原材料加工过程中，存在多种可以引起火灾的危险源和事故隐患。火灾事故在给员工带来伤害的同时，也造成了巨大的经济和财产损失。

目前针对家具制造厂消防安全定量评价的研究较少，现有的研究仅侧重于定性或单个因素的统计或评价。Torbjørn Rundmo等人[3]对挪威和瑞典的39家家具企业的作业事故进行研究，指出间接经济损失要远远大于直接经济损失。申利明等人[4]研究我国木材加工企业的安全卫生状况，建立了相应的评价指标和方法。天津理工大学杨志舟、宋文华等人[5]综合了层次分析法和模糊评价原理，采用层次分析法构建了涂装作业场所消防安全评价指标体系，并运用模糊层次综合评价法评估了涂装作业场所的消防安全。中国矿业大学杜红兵、周心权[6]等人深入分析了建筑火灾的发生原因，建立了建筑火灾风险评估因素集，并采用模糊评价法评估了高层民用建筑的消防安全。

本文构建家具制造厂消防安全评价模型，模型目标层为家具制造厂消防安全，准则层为潜在火灾因素、消防设施、厂内员工消防素质、消防救援能力与厂内消防管理措施，每个准则层又分为若干个方案层。然后邀请同行专家对评价指标进行打分，构建判断矩阵，计算权重向量并进行一致性检验，再确定评价集，通过专家评分建立隶属度矩阵，接着进行模糊综合评价，得出某家具制造厂消防安全评估等级。最后依据消防安全评价的结果，对家具制造厂的消防安全问题，提出合理的防控措施。

1 家具制造厂消防安全评价指标划分

通过分析家具制造厂火灾事故案例，我们得到以下五个影响家具制造厂消防安全较为重要的因素，作为家具制造厂消防安全评价体系的准则层，每个准则层下又划分了若干指标，作为方案层。具体分析和划分情况如下。

1)潜在火灾因素

家具制造厂潜在的火灾因素主要包括堆砌的木材等易燃易爆物品，木材加工处理产生的粉尘，违规用电，线路老化等。

2)消防设施

家具制造厂的消防设施极为重要，火灾报警装置、灭火设备和消防给水是影响家具制造厂消防设施运行的重要因素。例如有些车间内具有较大的通风速度，会造成火源偏移，导致报警位置和实际火源位置存在偏差。另外，灭火设备和消防给水若长时间未进行检修测定，如果损坏则不能应对紧急火灾情况，造成火势扩大蔓延。

3)厂内员工消防素质

员工的消防素质在火灾不可避免时起到了极大的作用，而消防意识、消防设备的使用和消防演习是评价员工消防素质的重要因素。若没有强烈的消防意识，面对紧急情况时，不能冷静处理，很容易因为错误举动而造成更大的伤亡事故；若不会使用消防设备，则无法在火灾发展初期快速扑灭火灾；若员工未进行过消防演习，则无法提升员工的消防意识和面对火灾时的心理素质。

4)消防救援能力

消防救援能力包括厂内兼职消防队、厂内专职消防队和专业消防队三个级别力量。初期火灾的扑灭或控制，主要靠车间内员工和厂内兼职消防队操作灭火器或发出报警信号。其次由接到火灾信号的厂内专职消防队赶赴火灾现场，指挥人员疏散、扑救火灾。再由接到火灾信息的附近地区专业消防应急救援队伍赶赴现场灭火。

5)厂内消防管理措施

消防管理措施有消防安全教育培训、消防检查、制定应急预案等。首先通过对员工进行定期的消防安全教育，可以强化消防意识，提高自救能力。其次，定期的消防检查可以有效排除场内的安全隐患，把火灾消灭在源头。最后，制定一个切实可行的应急预案并定期加以演练，可以最大程度减少伤亡以及财产损失。

2 AHP-模糊分析法模型

2.1 基本原理

AHP-模糊分析法综合了层次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)和模糊评价法的优点，首先运用AHP方法，建立层次结构模型，构建判断矩阵，计算权重向量并进行一致性检验；再采用模糊评价法确定评价集，建立隶属度矩阵；最后依据权重向量和隶属度矩阵对各方案层进行模糊综合评价，得出最终评价结果[7-9]。

2.2 建立层次评价体系

层次结构模型一般分为三层：最高层为决策目标，即想要解决的问题；中间层为准则层，即影响决策目标的一些因素组合；最底层为方案层，即为解决问题的一些措施。一般的结构模型如图1。

图1 层次结构一般模型Figure 1 General model of hierarchical structure

2.3 构造判断矩阵并确定权重

表1所展示的是Satty的“1-9标度法”，它是对两个因素之间的重要程度进行定量描述。通过专家打分得到两两指标比较的“重要程度”的判断值，从而构建准则层的判断矩阵[10-14]，如式(1)：

(1)

式(1)中：An为单因素判断矩阵；n为准则层中的指标个数；a为准则层中的子指标个数；baa为两个指标相互比较的“重要程度”判断值。

表1 判断矩阵元素bij1-9标度及含义Table 1 Scale and meaning of judging matrix element bij 1-9

注：当bij取2,4,6,8时，则介于上述标度的中间。

准则层权重是衡量子指标对所属准则层相对重要程度的指标，同一准则层所属的全部子指标权重之和为1，权重的计算如式(2)：

An×ωn=λmax×ωn。

(2)

式(2)中：An为单因素判断矩阵；ωn为准则层权重；λmax为最大特征值。

为消除主观判断的偏差，引入一致性检验[15]，其目的是：检验判断矩阵各元素间重要程度的合理性和协调性，对于a阶的判断矩阵，其指标的计算如式(3)：

(3)

式(3)中：CI是一致性指标；a是判断矩阵阶数。为了进一步确定两两判断矩阵之间不一致性的合理允许范围，引入随机一致性比率CR=CI/RI，RI为平均随机一致性指标，RI的取值和判断矩阵的阶数有关系。RI具体取值如表2。

表2 RI值对应表Table 2 Table of RI value

当CR<0.1时，则认为判断矩阵通过一致性检验，当CR>0.1时，判断矩阵不能通过一致性检验，需要对其中的元素值进行调整，直至CR<0.1。

2.4 确定评价集

评价集是依据一定的标准，对被评价对象作出各种评价的集合。首先依据层次评价体系，将准则层的每个指标表示为ui(i=1,2,…n)，其集合形式为U={u1,u2,…un}；然后将方案层的每个指标表示为uim，则其集合形式为ui={ui1,ui2, …uim}；最后对各个指标进行评价分级，建立评价结果的有限集合V={v1,v2, …vm}，其中，m为总的评价等级数。

2.5 建立隶属度矩阵

依次对各方案层进行单因素评价，得到方案层的单因素评价集为ri={ri1,ri2,…rim}，进而构造从方案层各指标uim到评价集V的隶属度矩阵，如式(4)：

(4)

2.6 模糊综合评价

设准则层指标ui模糊综合评价矩阵为Bi，则准则层下各指标的模糊评价矩阵的计算公式如式(5)：

Bi=ωn·Ri。

(5)

式(5)中：ωn为各方案层的权重向量；Ri为各方案层的隶属度矩阵。所以，准则层的模糊评价矩阵Bi可以表示为：Bi=(bi1,bi2,…,bin)。

计算出所有准则层的模糊评价矩阵之后，再利用各准则层的模糊综合评价矩阵Bi作为目标层的隶属度矩阵[16]，如式(6)。

(6)

则最终的模糊综合评价矩阵为结果如式(7)：

B=ω·R。

(7)

式(7)中：ω为准则层权重向量；R为准则层的隶属度矩阵。

2.7 分析评价结果

计算出所有的模糊综合评价矩阵之后，运用最大隶属度方法来分析评价结果，即找出模糊综合评价矩阵中隶属度最大那一项，与它所对应的评价集中那一项评语，较好地反映了评价等级。结合评价等级可以分析结果，并给出建议。

3 家具制造厂消防安全评价应用实例

3.1 建立家具制造厂消防安全层次评价体系

通过上述原理分析，我们对浙江省杭州市某家具制造厂进行消防安全评价。首先，我们建立家具制造厂消防安全评价体系，分为两个层次，将家具制造厂消防安全性设为目标层，如图2。

图2 家具制造厂消防安全层次评价体系Figure 2 Evaluation system for fire safety levels in furniture manufacturing plants

3.2 确定家具制造厂消防安全评价判断矩阵和权重值

依据1-9标度，采用专家评分法对该制造厂的两级消防安全评价指标进行打分，首先确定准则层判断矩阵，如表3。

表3 准则层判断矩阵Table 3 Judgment matrix of criterion layer

通过计算，得出准则层判断矩阵的最大特征值λmax=5.298 2，一致性指标为CI=0.074 5。又因为准则层判断矩阵的阶数为5阶，查表2得RI=1.12，所以CR=0.066 6<0.1，通过一致性检验。同样，根据上述方法可以计算各方案层的权重值并进行一致性检验，如表4。

表4 家具制造厂消防安全评价体系的指标权重值Table 4 Index weight value of fire safety evaluation system of furniture manufacturer

3.3 建立家具制造厂消防安全风险评价集

为了做出准确的评价，本文采用风险矩阵法建立家具制造厂消防安全风险评价集，风险矩阵法是用风险发生概率与风险发生后果严重程度的乘积大小来评价危险程度。风险发生概率有以下五个等级。如表5。

表5 风险发生概率等级Table 5 Risk probability level

风险发生后果严重程度，即事故风险发生以后对人、物、环境等产生了多大程度的影响。风险后果严重程度有以下五个等级，如表6。

根据表5和表6的内容，我们建立一个风险矩阵(表7)[17], 从而确定本文风险评价有八个等级，即V={V1,V2,V3,V4,V5,V6,V7,V8}={很低、较低、低、中、高、较高、很高、极高}。

表6 风险后果严重程度Table 6 Risk severity of the consequences

表7 风险等级表Table 7 Risk level table

3.4 确定隶属度矩阵

根据上述评价集，通过专家打分，收集基础数据，再对基础数据进行处理，建立各方案层隶属度矩阵。

潜在火灾因素集隶属度矩阵:

消防设施系统因素集隶属度矩阵:

厂内员工消防因素集隶属度矩阵:

消防救援能力因素集隶属度矩阵:

厂内消防管理措施因素集隶属度矩阵:

3.5 模糊综合评价

将各方案层权重值与其对应隶属度矩阵相乘，计算结果如下：

由4.2节可知，准则层权重值为ω=(0.257 0，0.138 4，0.158 2，0.130 3，0.316 1)，将准则层的模糊综合评价结果Bk作为目标层的隶属度矩阵，即：

再进行模糊综合评价，即：

3.6 家具制造厂消防安全性结果分析

本文分析结果使用的是最大隶属度方法，即找出模糊综合评价集中最大的隶属度值，再对照相应的评价等级，最后得出评价结果。依据风险等级，从最终的评价结果(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，隶属度最大值所对应的评判等级为“高”，说明该家具制造厂消防安全性存在着风险隐患，需要加以整改。

根据每个准则的权重值来看，该家具制造厂在进行消防安全性改造时，应按照“厂内消防管理措施”、“潜在火灾因素”、“厂内员工消防素质”、“消防设施”、“消防救援能力”的顺序进行整改。

我们看到对该家具制造厂的消防安全影响最大准则层指标是“厂内消防管理措施”，其权重值达到0.316 1；而“消防检查”对“厂内消防管理措施”的影响最大，其权重值达到0.403 8，可以看到消防检查是影响该家具制造厂消防安全的最大单项指标。该家具制造厂“厂内消防管理措施”评价等级为“高”，说明需要进行改善，重点放在“消防检查”和“定期安全教育”上。同时，“潜在火灾因素”评价等级为“较高”，通过单因素矩阵可以看出，专家对于“车间粉尘堆积”、“易燃易爆物品”、“违规用电”比较不满意，因重点对这三项进行整改。对于其他因素我们可已进行相同的分析，针对评价等级较高的进行重点整改。

4 结论与对策

本文通过对家具制造厂的火灾事故进行分析，对家具制造厂的消防安全评价指标进行了合理划分，然后通过建立AHP-模糊分析法模型，对某一家具制造厂进行消防安全评价，评价结果显示，该家具制造厂的消防安全评价等级是“高”，认为存在着较高的火灾风险，需要对“厂内消防管理措施”和“潜在火灾因素”两方面进行着重整改。具体整改对策如下。

1)加强车间物品管理。家具制造厂所堆积的易燃易爆物品，是引起家具制造厂火灾的主要因素，因此需要从堆放方式、人员日常行为操作等方面，加强危险物品管理。

2)强化员工的消防教育。火灾发生初期能及时发现火灾，并正确使用灭火设备进行灭火，能极大程度为初期火灾的扑灭争取宝贵的时间。需要从增加员工的消防培训课、发放消防器械使用手册等方面入手，加强员工的消防教育。

3)加强消防设备监管。消防设备可以抑制火势的增长，为人员的逃生和消防队员的灭火工作提供有利环境，从技术上和管理上提高消防设备的可靠性。此外，还要设置喷淋设施，使得消防喷头能够覆盖所有车间。

4)加强电器设备监管。要加强电器设备老化排查和电器设备的监管力度，同时进行厂内安全用电宣传，另外需要定期检测环境粉尘浓度。