羅貴賓，李龍斌，周詩健，徐健強，王建龍

（1.湖北三江航天萬峰科技發(fā)展有限公司，湖北 孝感 432000；2.中國航天三江集團有限公司，湖北 武漢 430040；3.湖北三江航天紅林探控有限公司；4.湖北三江航天江北機械工程有限公司；5.中國航天三江集團有限公司培訓(xùn)中心，湖北 孝感 432000）

1 前言

起重機械被廣泛應(yīng)用于機電、建筑、礦山等領(lǐng)域，隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，起重機械的需求量也隨之增加。由于起重機械的結(jié)構(gòu)、操作和運動形式特殊，可能造成高處墜落、輾軋、夾擠等安全風(fēng)險。據(jù)統(tǒng)計，我國每年因起重機械造成的安全事故傷亡人數(shù)居高不下，約占工業(yè)企業(yè)傷亡人數(shù)的15%。為有效降低起重機械安全事故，減少人員傷亡和經(jīng)濟財產(chǎn)損失，構(gòu)建科學(xué)、合理的安全評價模型顯得尤為重要。

敖維川運用層次分析法和模糊綜合評價法構(gòu)建了建筑行業(yè)起重機械現(xiàn)場安全評價體系，以QTZ80型塔吊為例進行實際運用，結(jié)果表明，其整機安全性能良好，可以確保繼續(xù)安全的使用至少1年。劉浩浩等從“人、機械、環(huán)境”3個方面構(gòu)建了建筑施工行業(yè)安全風(fēng)險評價指標(biāo)體系，運用粗糙集理論對指標(biāo)進行屬性約簡刪除冗余指標(biāo)，并計算了風(fēng)險評價指標(biāo)權(quán)重，研究結(jié)果表明，“人、機械”風(fēng)險因素權(quán)重占比較大，應(yīng)加強這兩個方面的管控。錢尼君等從“人、機械、環(huán)境、管理”4個方面分3個層次構(gòu)建了起重機械安全評價體系，并引入LM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對評價體系進行建模，結(jié)果表明，基于LM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的起重機械安全評價體系可以實現(xiàn)起重設(shè)備客觀的安全評價，并且可以節(jié)約時間成本和減少人工誤差。

在起重機械安全評價指標(biāo)體系方面，主要從“人、機械、環(huán)境、管理”4大要素構(gòu)建多層次的指標(biāo)體系；在起重機械安全評價方法方面，主要為定性和定量評價法相結(jié)合，其中，定性評價法包括安全檢查表、風(fēng)險矩陣等，定量評價法包括層次分析法、粗糙集理論、模糊評價法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等。由于評價指標(biāo)權(quán)重對評價結(jié)果的客觀性影響顯著，采用層次分析法和云模型構(gòu)建起重機械安全評價模型，以期對起重機械的安全性提出科學(xué)、可靠的評價。

2 起重機械安全評價指標(biāo)體系

起重機械安全評價指標(biāo)體系是由具體指標(biāo)構(gòu)成的評價體系，各指標(biāo)能夠敏感的表征起重機械的工作狀態(tài)及其存在的問題。根據(jù)上述文獻，結(jié)合起重機械的結(jié)構(gòu)、操作和運動形式，從“人、機械、環(huán)境、管理”4大要素構(gòu)建評價指標(biāo)體系，如圖1所示。

3 基于層次分析-云模型的起重機械安全評價模型

3.1 層次分析法

層次分析法（AHP）是由Saaty提出的一種層次權(quán)重分析方法，該法廣泛應(yīng)用于多目標(biāo)決策問題，其求解步驟如圖2所示。本文采用e0/4～e8/4標(biāo)度法構(gòu)造判斷矩陣，如表1所示。

表1 e0/4～e8/4標(biāo)度描述

3.2 云模型

云模型是一種不確定轉(zhuǎn)換模型，該模型用以表征定性概念與其定量表示之間的轉(zhuǎn)換，可客觀表示事物的模糊性和隨機性。云模型可通過期望Ex、熵En和超熵He表示，其中Ex表示論域中最能代表定性概念的點；En表示定性概念的可度量粒度；He表示代表性定性概念值的樣本出現(xiàn)的隨機性，云模型數(shù)字特征如圖3所示。

采用公式（1）將評語（Cmin，Cmax）轉(zhuǎn)化為云模型的數(shù)字特征值。

其中，Cmin表示最小值，Cmax表示最大值，k為可調(diào)整的常數(shù)。

根據(jù)起重機械特點，將其安全評價等級劃分為4個等級，評價區(qū)間分別為[0,3)、[3,5)、[5,7)和[7,8)，標(biāo)準(zhǔn)云圖如圖4所示。

為確定各指標(biāo)層的云模型數(shù)字特征值，采用逆向云發(fā)生器對n位專家的評分xi（1≤i≤n）進行處理，如式（2）所示。

其中：

綜上可得起重機械安全評價云模型，如下所示：

4 實例研究

以某作業(yè)現(xiàn)場塔式起重機為例進行實例研究，該塔式起重機技術(shù)參數(shù)如表2所示。

表2 塔式起重機技術(shù)參數(shù)一覽表

邀請行業(yè)內(nèi)10位資深專家，根據(jù)圖1所示的各指標(biāo)，對該作業(yè)現(xiàn)場塔式起重機進行打分，并按圖2所示求解步驟計算各指標(biāo)權(quán)重，結(jié)合式（2）～（5）計算得出起重機械安全評價各指標(biāo)的數(shù)字特征值。將計算得出的數(shù)字特征值和各指標(biāo)權(quán)重帶入式（6）可得起重機械安全評價綜合云模型的數(shù)字特征值，即Ex=6.8，En=0.4，He=0.2，其綜合云圖如圖5所示。

圖5表明，該起重機械安全評價等級在中等風(fēng)險和低風(fēng)險之間，且趨近于低風(fēng)險，因此，該起重機械安全評價等級為低風(fēng)險，與實際情況相符。

5 結(jié)語

為解決起重機械安全評價的復(fù)雜性和模糊性，從“人、機械、環(huán)境、管理”4個方面，建立起重機械安全評價指標(biāo)體系，并采用層次分析法和云模型構(gòu)建安全評價模型。

通過實例研究，該模型評價結(jié)果與實際情況相符，具有一定的應(yīng)用價值。