石油企业HSE审核权重赋分方法——基于G1法和熵权法

李昊阳 栾国华 宋云娟 储胜利 秦 梦

1. 中国石油大学(北京)机械与储运学院, 北京 102249; 2. 中国石油安全环保技术研究院, 北京 102249; 3. 中国石油冀东油田分公司开发技术公司, 河北 唐山 063200

0 前言

随着国民经济的蓬勃发展,中国工业生产安全水平也逐步提高。以中国石油集团公司为代表的石油企业引用吸收HSE管理技术，规范企业安全生产管理,并发布实施了Q/SY 1002.1《健康、安全与环境管理体系第一部分:规范》等系列化企业标准[1]。HSE管理体系运行内涵是基于“计划(Plan)-实施(Do)-评审(Check)-改进(Action)”的PDCA循环管理,而作为循环管理的重要环节,“评审”对于完善HSE管理体系的作用非常关键。近年来,中国石油集团公司在下属企业推行了一年两次的HSE量化审核工作,取得了良好的实践效果[2-5]。随着HSE量化审核工作的逐步推进,在审核指标体系权重设计上发现存在“指标重点不突出、赋权重方法单一”等技术问题,阻碍了HSE量化审核工作的完善提升。本文在对比分析多层级评估指标体系赋分权重的基础上,提出了一种集主客观赋权法优点的G1法和熵权法相结合的权重赋分方法,在此基础上给出了新方法及其计算流程,并在石油企业HSE量化审核中进行了应用,实践效果良好[6-8]。

1 权重赋分方法分析

从多指标赋权方法的角度,权重赋分方法可分为主观赋权法和客观赋权法。主观赋权法是根据决策者的主观信息进行赋权的一种方法,主要评估方法包括德尔菲法、层次分析法(AHP)、模糊层次评价法、G1法、可拓优度法、专家调查法等;客观赋权法不需要决策者提供任何信息,可根据一定规则自动赋权,主要评估方法包括多目标规划法、熵权法、主成分分析法等[9-15]。

根据文献调研可知,窦站等人[8]提出了应用AHP和模糊评价法相结合的方法去评估化工园区的应急能力,效果良好;李龙清等人[10]提出了应用G1法对煤矿企业信息化水平进行权重赋分,取得了较好效果。8种常用权重赋分评估方法的优劣势对比见表1。

本文针对HSE量化审核指标体系的特点,计算分析并对比了主观赋权法、客观赋权法等权重赋分方法的优缺点,提出了结合G1法和熵权法的权重赋分方法,兼具主客观赋权法的优势,在多家企业应用过程中取得了良好的实践效果[16]。

表1 8种常用权重赋分的评估方法的优劣势对比

评估方法优势劣势德尔菲法观点权重相同,实施方便,具有广泛性过程复杂,花费时间长层次分析法系统性的分析方法,所需定量数据信息较少不适用于因素众多、规模较大的问题,一致性要求难以满足模糊层次评价法通过精确的数字手段处理模糊评价对象,做出较科学、合理、贴近实际的量化评价计算复杂,对指标权重矢量的确定主观性较强G1法无需一致性检验,在指标数量较多情况下,计算量相对较少主观性较强,精确性较低可拓优度法可以明确反应事物与数量之间的关系,确切表示了客观事物变化过程,把定性和定量分析很好地结合在了一起对指标权重矢量的确定主观性较强多目标规划法精度高,可解决多目标问题计算极其复杂,运算量较大熵权法相对主观赋值法,其精度较高,客观性更强,可以与其他方法组合使用计算量较大,不适用于因素众多、规模较大的问题主成分分析法可消除评估指标之间的影响,可减少指标选择的工作量主成分的解释其含义带有模糊性

2 HSE量化评估指标构建

本文依据Q/SY 1002.1《健康安全与环境管理体系第一部分:规范》等系列标准,借鉴国内外HSE量化审核相关领域的研究成果,结合石油企业HSE量化审核工作实际,将石油企业HSE量化评估指标划分为27个一级指标,70个二级指标,见表2[17-22]。

3 HSE量化审核指标权重设计

影响HSE量化评估的因素很多,HSE量化评估指标及其权重的确定是否合理,会直接影响HSE评价的结果。通过表1常用权重赋分的评估方法的优劣势对比分析,本文将采用主观赋权法的G1法和客观赋权法的熵值法相结合的方式来确定各指标项的权重,最终评价结果由主客观评价的线性组合来表示。

表2HSE量化评估指标体系

序号一级指标二级指标序号一级指标二级指标1领导和承诺B 12HSE方针B 23危害辨识、风险评价和控制措施B 3HSE管理责任C 11个人安全行动计划C 12安全定点联系C 13HSE承诺C 14HSE方针C 21生产安全风险分级防控C 31环境因素识别与风险防控C 32隐患排查治理C 33重大危险源管理C 3414污染防治B 1415清洁生产B 1516生产运行B 16污染物达标排放C 141固体废物管理C 142放射性污染防治C 143排污许可C 144总量控制C 145土壤及地下水质量调查评估C 146清洁生产C 151绿色基层单位创建C 152-4合规性管理B 4法规收集和应用C 41合规性评价C 42“三同时”管理C 4317变更管理B 17工艺变更C 171设备变更C 172人员变更C 1735目标指标和方案B 56机构、职责和安全环保投入B 67能力培训和意识B 78制度和规程B 8HSE目标指标及责任书C 51HSE规划、计划和方案C 52HSE绩效考核C 53机构设置C 61人员配备C 62安全环保责任制C 63安全环保投入C 64安全环保履职能力评估C 71HSE培训C 72宣传教育C 73管理制度C 81操作规程C 8218应急管理B 1819消防安全B 1920道路交通安全B 2021危化品管理B 21应急组织与职责C 181应急预案制修订与备案管理C 182应急物资与装备C 183应急培训、训练与演练C 184应急预警、处置救援、响应与恢复C 185志愿消防队伍C 191消防设施管理C 192灭火和应急疏散预案C 193驾驶员管理C 201车辆管理C 202运行管理C 203危险化学品管理C 2119协商与沟通B 9外部沟通C 91内部沟通与员工协商C 92HSE信息系统C 9322标准化建设B 22安全生产标准化达标建设C 221基层站队HSE标准化建设C 222班组安全活动C 22310设备设施B 1011承包商与供应方B 11-承包商管理C 111供应方管理C 11223安全监督检查B 23安全监督C 231专业检查C 232基层日常检查C 23312作业许可B 1213职业健康管理B 13作业许可管理C 121职业病危害场所管理C 131职业健康监护C 132劳动保护用品管理C 133职业健康档案管理C 13424环境监测、统计与考核B 2425事故事件B 2526内部审核B 2627管理评审B 27环境监测C 241环境统计C 242环境信息公开C 243事故管理C 251事件管理C 252内部审核管理C 261管理评审C 271

3.1 采用G1法确定评价指标主观权重

G1法在确定各指标权重的过程中无需构造矩阵,也无需进行一致性检验，通过G1法可以按照主观排序反映指标的重要程度。

3.1.1 确定各指标顺序关系

设同级评价指标为{x1,x2,…,xm},按照以下规则确定顺序关系:

表3指标间相对重要程度关系

rk指标说明1.0x*k-1与x*k同样重要1.1x*k-1与x*k之比介于同样重要和稍微重要之间1.2x*k-1比x*k稍微重要1.3x*k-1与x*k之比介于稍微重要和明显重要之间1.4x*k-1比x*k明显重要1.5x*k-1与x*k之比介于明显重要和强烈重要之间1.6x*k-1比x*k强烈重要1.7x*k-1与x*k之比介于强烈重要和极端重要之间1.8x*k-1比x*k极端重要

3.1.3 确定各项权重系数

(k=m,m-1,…,2).

(1)

式中:wm、wk为第k个指标的权重,ri、rk为指标间相对重要程度。

3.2 采用熵权法确定评价指标客观权重

熵权法是一种客观赋权法,可用于度量信息论中的信息量,即一个系统越有序,信息熵就越低;反之,信息熵就越高。因此,信息熵也可以说是系统无序程度的一个度量。在评价过程中,获得信息的大小是评价精度和可靠性的决定因素之一,如果指标信息熵越小,则该指标提供的信息量越大,在综合评价中所起作用也越大,权重也越高。用熵权法确定指标权重步骤如下:

3.2.1 计算信息熵

(2)

3.2.2 计算指标信息熵权重

(3)

3.3 确定评价指标组合权重

(4)

3.4 确定各评价指标最终得分

设si为第i个复合指标的得分,由第i个指标的第j个子指标得分pij可以得出:

(5)

4 实例应用

应中国石油集团公司要求组织了某石油企业的HSE量化评估工作,按照本文提出的基于G1法和熵权法的HSE量化评估指标和权重模型进行评估。考虑到提出的HSE量化评估指标较多,在这里以27个一级指标,即领导和承诺、HSE方针、危害辨识、合规性管理、目标指标和方案机构、职责和安全环保投入、管理评审等为例,给出其权重计算过程,二级指标计算过程类似。

4.1 利用G1法计算各项指标主观权重

根据G1法的基本步骤,专家组经过研究讨论后对27个一级指标项进行重要程度排序,并且参考表3给出各指标项与相邻后一指标项的重要程度比值,最终得到专家组给定的排序结果:B 2>B 4>B 1>B 3>B 6>B 5>……>B 27(>表示前者比后者重要)。为了方便计算,按照排序关系将B 2、B 4、B 1、B 3……B 27分别记为x1,…x27，同时给出各指标与相邻后一指标的重要程度比值,分别记为r1,…r27，根据式(1)～(5)可计算得一级指标项主观权重,见表4。

表4一级指标项主观权重

指标项B 1B 2B 3B 4B 5B 6……B 27权重Wgj0.0620.1850.0250.0590.0310.019……0.031

4.2 利用熵权法计算各项指标客观权重

先将各一、二级指标的满分都记为100分,采用专家打分的方法对各指标进行评估打分,27个一级指标项得分见表5。

表5一级指标项得分

指标项B 1B 2B 3B 4B 5B 6……B 27得分/分89.5685.6281.2584.3887.2276.40……83.37

按照熵权法的基本步骤,根据式(2)～(3)可计算得各项指标客观权重,见表6。

表6一级指标项客观权重

指标项B 1B 2B 3B 4B 5B 6……B 27权重wsk0.0370.0210.1050.2620.0490.016……0.052

4.3 确定各指标组合权重

当主观系数a=0.5时,可以根据评估指标的组合权重获得B 1、B 2、B 3……B 27的真实组合权重,见表7。其二级指标权重计算方法类似。

表7各指标组合权重

指标项B 1B 2B 3B 4B 5B 6……B 27权重Wk0.0450.1030.0650.1610.0400.017……0.041

4.4 最终得分

为了便于划分HSE量化评估等级,按照表8的划分标准对HSE量化审核结果进行评价。

表8 HSE量化评估得分评价等级

得分/分100～9090～8080～7070～6060～0评价优秀良好中等及格不及格

5 结论

石油企业HSE量化审核评估工作开展时间短,目前尚处于摸索阶段。为提高石油企业HSE量化审核评估工作的准确性和实用性,本文建立了石油企业HSE量化评估指标体系,并对指标体系的权重赋分方法进行了研究。

本文通过借鉴HSE量化审核相关领域的研究成果,结合石油企业HSE量化审核工作实际,建立了石油企业HSE量化评估指标体系,包含27个一级指标,70个二级指标。

基于多种常见权重赋分法对比分析的结果,本文采用主观赋权法的G1法和客观赋权法的熵权法相结合的方式来确定各指标项的权重,计算量较传统的层次分析法大幅度减少,方法可操作性强,便于使用,且该方法评价结果客观合理、准确可靠。

本文以某石油企业为例,进行了案例分析,进一步检验和验证了结合G1法和熵权法建立的权重赋分方法的实用性和准确性,对提高石油企业HSE量化评估方法的针对性、有效性和全面性具有一定的指导和借鉴意义。