基于Fuzzy模型的职业病危害综合风险评估方法研究_李戬.pdf

第 9 卷第 9 期2013 年 9 月中 国 安 全 生 产 科 学 技 术Journal of Safety Science and TechnologyVol 9 No 9Sep 2013文章编号:1673 193X(2013)09 0090 06基于 Fuzzy 模型的职业病危害综合风险评估方法研究李戬(中国安全生产科学研究院，北京100029)摘要:为有效评估作业场所职业病危害的风险大小，研究职业病危害综合风险评估方法。在综合考虑作业场所职业病危害的固有危害特征、接触特征、防护特征和健康影响特征等风险影响因素的基础上，采用层次分析和专家咨询法筛选和建立了职业病危害综合风险评价指标体系，研究制定了各评价指标的分级评价准则，利用模糊数学理论，构建了基于 Fuzzy 模型的职业病危害综合风险评价模型。该方法可以对职业病危害的综合风险进行评估，并能够确定风险控制的优先权，避免了传统单一指标评价的局限性，对职业病危害评价工作具有一定借鉴意义。关键词:职业病危害;综合风险评估;层次分析法;模糊理论中图分类号:X961文献标识码:Adoi:10 11731/j issn 1673-193x 2013 09 017Study on assessment method of occupational hazard comprehensive risk based on fuzzy modelLI Jian(China Academy of Safety Science and Technology，Beijing 100029，China)Abstract:To evaluate the risk of occupation hazards at workplace effectively，study the assessment method of occu-pational hazards comprehensive risk On base of considering the characteristics of the risk factors of natural hazard，contact，hazard protection，and health effect of occupational hazards at workplace，select and establish the occupa-tional hazards comprehensive risk assessment index system using analytic hierarchy process and expert consultationmethod，study and institute the grading standards of each index，and formulate the comprehensive risk assessmentmodel of occupational hazards using fuzzy mathematics theory This method can assess the comprehensive risk of oc-cupation hazards at workplace，avoid the limitation of the single index evaluation，and enough to determine the pri-ority of risk control，and then has certain reference significance for occupation hazards evaluationKey words:Occupational hazards;comprehensive risk assessment;analytic hierarchy process;fuzzy theory收稿日期:2013 08 23作者简介:李戬，硕士，工程师。0引言目前，作业场所职业病危害评价仍然停留在对单个职业病危害因素的浓度(强度)与职业接触限值的简单比较，以及相关防控措施与职业卫生法律法规标准的符合性评价方面，未能综合考虑作业系统中各个因素的健康影响，难以有效评估作业场所职业病危害的综合风险，无法反映职业病危害风险水平与有害因素固有危害性和暴露可能性的因果关系，难以确定风险控制的优先权，导致职业病危害评价的深度无法进一步拓展。因此，本研究综合考虑了作业场所职业病危害的固有危害特征、接触特征、防护特征和健康影响特征等多个影响要素，按照科学性、完整性、可操作性和典型性的原则，筛选和建立了职业病危害综合风险评价指标体系，利用模糊数学理论，构建了基于 Fuzzy 模型的职业病危害综合风险评价方法，供职业病危害评价工作参考。1评价指标体系11评价指标筛选影响作业场所职业病危害风险的因素很多，且相互作用，构成了一个具有离散性等级层次的综合复杂系统。根据系统的层次性特点，按其等级分层次构建指标体系，有利于建立明确的评价框架，便于评价结果的分析与总结。因此，本研究在进行理论分析和专家咨询的基础上，构建了三层职业病危害综合风险评价指标体系。第一层是目标层，即职业病危害综合风险;第二层是要素层，包括职业危害特征、接触特征、防护特征和健康影响特征四个特征要素;第三层是指标层，即每一个特征要素的具体表达，共包含了 15 项评价指标，见表 1。表 1职业病危害综合风险评价指标体系目标层要素层指标层指标计算方法及说明职业病危害风险()职业危害特征(固有风险)接触特征防护特征健康影响特征危害程度级别(HL)毒物的危害程度级别按 GBZ230 执行;粉尘危害程度按照游离二氧化硅含量进行分级(石棉与石棉纤维、木尘等 GBZ2 1 标识为人类致癌物的粉尘，其危害程度按游离二氧化硅含量 80%考虑);噪声危害程度按照 GBZ/T229 4 进行分级接触人数(H)参考 生产安全事故报告和调查处理条例中事故的等级划分接触频度(F)平均每天接触时间/8h体力劳动强度(PW)体力劳动强度分级按 GBZ/T189 10 执行接触水平(E)用超标倍数表征，即接触浓度/职业接触限值工程防护效果(C)根据工程防护的优先顺序制定个体防护用品使用率使用率(G)个体防护用品使用人数/接害人数警示标识设置率(W)(设置警示标识的作业点或岗位数)/应设置作业点或岗位数职业卫生培训率(T)实际培训人数/应培训人数检测率(S1)(检测点数或岗位数)/(应检点数或岗位数)体检率(P1)职业健康体检率，即体检人数/接害人数工伤保险覆盖率工伤保险缴纳人数/职工总数检测合格率(S2)达标点数/检测点数体检合格率(P2)体检合格人数/体检人数职业病检出率(D)职业病人数/接害人数12评价指标权重确定职业病危害综合风险评价指标体系中，风险因素(评价指标)对风险值的影响程度是不一样的，需要 为 评 价 指 标 赋 予 权 重，权 重 集A=a1，a2，an，ai代表各因素的权重值，ni=1ai=1。评价指标权重的计算方法很多，如专家分析法、层次分析法、方差法、二项系数法等。本研究采用专家咨询和层次分析法进行评价指标权重的计算。层次分析法是一种定量和定性相结合的方法，它将人的主观判断用数量形式表达和处理，可在很大程度上减 少 个 人 主 观 因 素 的 影 响，使 评 价 结 果 更可信1。19第 9 期中 国 安 全 生 产 科 学 技 术1 2 1构造判断矩阵及其标度采用两两比较法判断因素之间的相对重要性。为了使比较判断定量化，引入 1 9 比率标度方法，写成矩阵形式，构成判断矩阵，标度方法见表 22。表 2判断矩阵标度及含义因素 i 与 j 比较相等略重要重要很重要极重要评价值13579注:取 2、4、6、8 为上述相邻判断值的中值。因素 i 与 j比较得到判断 bij，则因素 j 与 i 比较得到判断 bji=1/bij。1 2 2计算权重向量采用几何均数法确定权重向量(W)以及相应的最大特征值(max)3 4:Wi=mai1ai2 a槡imWi=Wini=1Wimax=1nni=1AW()iWi1 2 3一致性检验计算判断矩阵偏离的一致性指标 CI:CI=max nn 1;查表得出平均随机一致性指标 I 值，计算随机一致性比率 C:C=CII。当 C 0 1 时，认为判断矩阵的一致性是可以接受的，即接受所确定的权重分配。需要说明的是，在构造判断矩阵时，评判指标之间的相对关系是根据指标的实际情况、结构重要度分析和专家经验打分得到的。矩阵的正确与否可以通过一致性校验，所以层次分析法计算权重相对于直接打分更加科学和准确。职业病危害综合风险评价指标体系要素层和指标层的权重计算结果见表 3。2评价方法21评价模型职业病危险风险大小是一个相对的概念，是相对于标准值而言的，因此，职业病危害风险评估可以表 3各层指标权重计算结果要素层权重指标层权重职业危害特征0 1381 危害程度级别(HL)1接触特征0 2761接触人数(H)0 1899接触频度(F)0 2685体力劳动强度(PW)0 1213接触水平(E)0 4203防护特征0 3905工程防护效果(C)0 3200个体防护用品使用率使用率(G)0 2244警示标识设置率(W)0 0875职业卫生培训率(T)0 0875检测率(S1)0 1300体检率(P1)0 1130工伤保险覆盖率(I)0 0533健康影响特征0 1953检测合格率(S2)0 4934体检合格率(P2)0 3108职业病检出率(D)0 1958说明:经计算，各层指标判断矩阵的 C 值均 0 1，一致性满意。作为一个模糊问题来处理，应用模糊数学的概念和方法建立职业病危害风险评价模型5，其数学表达式为:A=W 其中:A 为职业病危害风险矩阵，W 为评价指标的权向量，W=w1，w2，w()i;为各评价指标对各级风险评价准则(本研究把风险评价准则分为“轻微、一般、较重和严重”四个级别)的隶属度矩阵。=11121j2122ji1i2ijij为第 i 要素对第 j 级风险评价准则的隶属度，如 33表示第 3 要素(防护特征)对第 3 级标准(较重)的隶属度;Wik指第 i 评价要素对其包含的第 k个指标所赋予的权重，其中 k 为各评价要素所包含29中 国 安 全 生 产 科 学 技 术第 9 卷的指标个数;rkj为第 k 指标对第 j 级标准的相对隶属度，rkj的计算对正向指标(指标值越大，风险程度越大)和负向指标(指标值越小，风险程度越大)有所不同，其计算方法(以第 y 项指标值 xy为例，y=1，2，k，Syj为第 y 项指标的第 j 级标准值)如下:(1)正向指标:如接触水平、接触频度等。当 xy Sy，1时，ry1=1，ry2=ry3=0。当 Sy，j xy Sy，j+1时，ry，j+1=sy，j xysy，j sy，j+1，ry，j=1 ry，j+1;(j=1，2)。而对其它风险评价准则的隶属度均为 0。当 xy Sy，3时，ry3=1，ry1=ry2=0。(2)负向指标:如个体防护用品使用率、体检合格率等。当 xy Sy，1时，ry1=1，ry2=ry3=0。当 Sy，j xy Sy，j+1时，ry，j+1=xy sy，jsy，j+1 sy，j，ry，j=1 ry，j+1;(j=1，2)。而对其它风险评价准则的隶属度均为 0。当 xy Sy，3时，ry3=1，ry1=ry2=0。22分级评价准则参照国家职业卫生相关标准、国家职业病防治规划、相关文献等资料6 12，对各评价指标的分级评价准则进行研究和规定，见表 4 所示。表 4评价指标分级评价准则要素层指标单位轻微(I)一般(II)较重(III)严重(IV)职业危害特征危害程度级别*/轻度中度高度极度接触特征接触人数人H1010 H5050 H100100 H接触频度%F2525 F5050 F87 587 5 F体力劳动强度/轻中等重极重接触水平/E0 50 5 E11 E22 E防护特征工程防护效果/密闭隔离;局部控制，正常运行，效果明显有局部控制措施，有运转，但效果不明显无局部控制措施，整体控制，效果不明显无工程防护措施个体防护用品使用率%G9070G 9050G 70G 50警示标识设置率%W9080W 9070W 80W 70职业卫生培训率%W9080W 9070W 80W 70检测率%S19080S2 9060S1 80S1 60体检率%P19070P1 9060P1 70P1 60工伤保险覆盖率%I9080I 9070I 80I 70健康影响特征检测合格率%S29080S2 9070S2 80S2 70体检合格率%P29580P2 9570P2 80P2 70职业病检出率%D0 50 5 D22 D44 D说明:*存在多种职业病危害因素时，按最大等级考虑。3方法应用采用本方法对某用人单位的职业病危害风险进行评价，经职业卫生调查和检测结果可知，该用人单位存在粉尘、毒物和噪声，最大危害程度级别为中度;接触职业病危害的人数为 33 人;平均接触时间为 5 小时/天;中等体力劳动强度;最大超标倍数为39第 9 期中 国 安 全 生 产 科 学 技 术1 2;采取了防尘、防毒、防噪等工程防护措施，尘毒作业场所设有局部通风装置，但风量较小;个体防护用品使用率约 80%;警示标示设置率为 80%;职业卫生培训率为 85%;检测率为 89%，合格率为85%;体检率为 95%，体检异常率为 13%，未检出职业病病例;工伤保险缴纳率为 95%。各评价指标相对评价准则的隶属度见表 5 所示。表 5各指标相对评价准则的隶属度要素层指标轻微一般较重严重职业危害特征危害程度级别0100接触特征接触人数0 425 0 57500接触频度000 9090 091体力劳动强度0100接触水平000 80 2防护特征工程防护效果0100个体防护用品使用率0 50 500警示标识设置率0100职业卫生培训率0 50 500检测率0 90 100体检率1000工伤保险覆盖率1000健康影响特征检测合格率0 50 500体检合格率0 467 0 53300职业病检出率100031单一要素评价根据各单一指标相对各级评价准则的隶属度及权重，计算各要素的风险评价结果，并对数据进行归一化处理，得到各要素的风险矩阵。职业危害特征的风险矩阵 1=(0，1，0，0);接触特征的风险矩阵 2:2=0 18990 26850 12130()42030 4250 57500000 9090 0910100000 802对上式计算结果进行归一化处理，得出 2=(0 081，0 230，0 580，0 108);防护特征的风险矩阵 3=(0 432，0 568，0，0);健康影响特征的风险矩阵 4=(0 588，0 412，0，0)。32综合评价以上述各要素的模糊评估结果作为评估向量，构成职业病危害综合风险的隶属度矩阵，表示如下:=1234=01000 0810 2300 5800 1080 4320 568000 588041200根据各要素的权重，计算职业病危害综合风险 A:A=W=0 1381 0 2761 0 3905 0 195301000 0810 2300 5800 1080 4320 568000 588041200A=(0 306，0 504，0 160，0 030)根据最大隶属度原则判断，该用人单位的职业病危害综合风险为一般。根据各评价指标的隶属度分析，该用人单位应优先采取的控制措施主要是:减少接害人员的接触时间;对作业场所工程防护设施进行整改，降低职业病危害因素的浓度(强度)，控制作业人员的接触水平。4结论本研究在综合考虑作业系统职业病危害风险影响因素的基础上，采用层次分析和专家咨询法筛选和建立了职业病危害综合风险评价指标体系，研究制定了各评价指标的分级评价准则，并利用模糊数学的“隶属度”基本理论，构建了基于 Fuzzy 模型的职业病危害综合风险评价模型。该方法既可以对单一影响因素的风险大小进行比较，同时又可以对职业病危害的综合风险进行评估，并能够确定风险控制的优先权，避免了传统仅对单一指标进行相互独立评价的局限性。49中 国 安 全 生 产 科 学 技 术第 9 卷本研究中关于职业病危害综合风险评价指标体系的筛选和建立，以及分级评价准则的制定等方面还存在不完善之处，应进一步深入研究，使评价指标体系和评价准则更加完善、科学，以提高评价结果的准确度。参考文献 1 郭金玉，黄轶，廖海江，等 多层次模糊综合评估汽车制造企业职业危害风险 J 中国安全生产科学技术，2011，7(5):81-85GUO Jin-yu，HUANG Yi，LIAO Hai-jiang，et al Com-prehensive evaluation on the occupational hazard risk inautomobile industry based on multi-stage fuzzy-AHP com-prehensive assessment J Journal of Safety Science andTechnology，2011，7(5):81-85 2 王建宇，丘创逸 模糊综合方法在中小化工企业的职业病危害风险评估中的应用J 职业与健康，2010，26(1):1-4WANG Jian-yu，QIU Chuang-yi Integrated approach tofuzzy evaluating risk assessment of occupational hazard insmall and medium-sized chemical enterprisesJ Occu-pation and 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