基于ISM和AHP的危险品仓储风险影响因素研究

张博倩 吕淑然 马子超 高焕然

1.首都经济贸易大学 2.中国建筑科学研究院

我国现在已经跻身世界级的危险品生产和应用大国，每年通过仓库存储的危险品已经超过3亿吨，且呈逐年上升的趋势。我国危险品的生产量已达15亿吨，仓储单位1万多家[1]。危险品存储场所的典型危险事故类型是爆炸、池火灾以及毒气泄漏与扩散。历年来，我国政府颁布了许多国家标准规范，但由于危险品易燃易爆的特性，加之某些企业不能落实到位相关法律法规，导致危化品储存安全事故时有发生。天津“8·12”危险品仓库特大火灾爆炸事故发生后，危险品仓储的安全问题开始受到高度关注，如何使得企业在追求低成本高效益的同时，又能确保各个环节的安全，已经成为研究的重点。本文从企业的角度，探讨影响危险品仓储安全的因素，以ISM和AHP对危险品仓储系统进行研究，从而制定有效的预防措施，减少事故的发生。

1 ISM模型分析

解释结构模型（简称ISM）技术是最基本和最具特色的系统结构模型化技术，是美国J.华费尔特教授1973年在进行复杂的社会经济系统的研究过程中开发的一种方法[2]。ISM的特点是把复杂的系统分解为若干个子系统（要素），利用人们的实践经验和相关知识，以及计算机的帮助，最终将系统构造成一个多级递阶的结构模型。

1.1 影响因素选取

综合考虑危险品仓储环境以及对以往事故报告的分析，在查阅相关文献资料[3-4]的基础上，最终确定了13个影响危险品仓储安全的因素，见表1。

1.2 建立邻接矩阵

邻接矩阵是一个布尔矩阵，危险品仓储风险系统的邻接矩阵是用0和1表示出每个要素之间的关系，得出一个13×13的矩阵，根据影响危险品仓储安全的因素间的直接、间接关系，对13个影响因素进行两两比较，如式(1)所示。

表1 危险品仓储系统安全影响因素

其中，Si为行Sj为列，最终所得出的矩阵A即为邻接矩阵[5]。

1.3 建立可达矩阵

可达矩阵M是指用矩阵的形式来描述有向连接图各节点之间，经过一定长度的通路后可能达到的程度。用1表示两个要素之间能够建立起通路，用0表示不能建立通路。邻接矩阵A反映了影响因素之间的直接关系，而可达矩阵M反映了影响因素之间存在的间接关系。根据邻接矩阵A，运用布尔矩阵法则计算至M=（A+I)r+1=（A+I)r≠（A+I)r-1，其中，I为单位矩阵，M为可达矩阵，在该模型中，计算得：当r=3时，满足上述条件，其结果如下。

1.4 层级划分

在可达矩阵中由Si可达到的各个系统要素所构成的集合即为可达集R(Si)；可到达Si的各个要素所构成的集合即为先行集A(Si)；Si在可达集R(Si)与先行集A(Si)的共同部分为共同集C(Si)，即交集。当R(Si)=C(Si)时，Si即为最上级因素，将Si所在的行与列去掉即可得到新的可达矩阵，以此类推划分出各个层级。最终计算求得：L1=｛S9，S10，S12｝，L2=｛S1，S13｝，L3=｛S2，S4，S5，S8｝，L4=｛S1，S7｝，L5=｛S3｝，L6=｛S6｝。根据分级结果经简化处理后，得到危险品仓储安全系统的ISM模型，如图1。

图1 危险品仓储系统的ISM模型

影响危险品仓储的13个因素分为了三层，第一层直接影响因素为消防与安全设施，应急预案，仓储设备。这些因素直接影响到危险品仓储系统应对危险的能力。第二层的间接因素对第一层因素造成影响，第三层为根本因素，是导致事故发生的最深层次的原因，如：法律法规、危险品性质、自然天气、安全管理。其中自然天气是不可控因素，危险品固有的性质是不可改变的，法律法规和安全管理是规范危险品仓储最主要的手段，企业应杜绝有法不依、有章不循的现象，严格遵守相关法律法规、做好安全管理工作以减少事故的发生。此外，周边环境没有下层因素的影响，比较独立，也应予以重视。由ISM模型可以看出，影响危险品仓储安全的是一个复杂的系统。

2 AHP方法分析

ISM分析方法能定性分析影响危险品仓储系统安全的要素间的内在关系，但是不能确定各影响因素的权重，而层次分析法可对其进行定量分析。美国运筹学家A.L.Saaty教授最早提出了层次分析法（Analytic hierarchy process 简称AHP），AHP是对定性问题进行定量分析的一种简便、灵活并且实用的多准则决策方法[6]。AHP法在决策分析时，可以把一个由众多因素构成的互相关联、制约的复杂的系统从不同的角度进行评价，根据系统的决策目标将研究的问题层次化、条理化，建立递阶层次结构并形成一个多层次的分析结构模型，一般由高到低分层，即：目标层、准则层和指标层，利用下层对其上层的相对重要性来评价因素的权重。

通过对近些年来发生的事故进行分析，总结得出事故发生的原因大致可分为四类：仓储人员问题、硬件问题、软件问题和意外问题[7]。本文从这四个方面进行考虑，应用Yaaph层次分析法软件建立危险品仓储安全等级层次分析结构，如图2。

图2 危险品仓储安全等级评价指标体系

依据图2中指标体系，用成对比较法和1-9比较尺度，经专家打分法构建判断矩阵。如构造硬件问题因素的判断矩阵，见表2。判断矩阵一致性比例为0.012，对危险品仓储安全体系的权重为0.153。同理，对人员因素、软件因素、意外问题，分别构造判断矩阵，请专家打分后，得出危险品仓储安全体系的每一个元素的权重，见表3。

表2 硬件因素判断矩阵

由表3可得，危险品仓储安全影响体系中，软件问题为主要因素，其权重为0.549，在二级指标中占了总权重的一半，仓储人员的因素占0.245，硬件因素占0.153，意外问题因素影响最小仅为0.053。在三级指标中，法律法规、安全责任意识和存储方式最为重要。

结合图1的模型和表3的各个指标权重可以得到图3。危险品仓储风险的影响因素变量众多、关系复杂而结构不清晰，采用ISM和AHP相结合的方法，不仅可以看出各个因素之间的关系，还可以明确各因素在该系统中的权重。如在影响危险品仓储的直接因素中，仓储设备所占的权重（0.042）较大，应急预案所占的权重（0.032）相对较小，所以企业在进行安全管理时，应有所偏重，采取重点且有针对性的防范管理措施。

3 结论

ISM解释结构模型法，针对危险品仓储的特点，分析总结出危险品仓储安全的13个影响因素。用ISM模型对13个因素进行分析，分成3个层次并得出他们之间逻辑关系。危险品仓储系统中最深层次因素是危险品性质和法律法规，所以企业应充分了解所存储的各类危险品性质，合理布局并严格遵守相关法律法规，降低风险。

图3 危险品仓储系统结构及权重

AHP层次分析法，计算得出了危险品仓储系统的所有元素的权重。法律法规的权重为0.217，安全责任意识的权重为0.163，存储方式的权重为0.128。因此，应加强对这3个因素重视，在危险品仓储的各个环节、各个层面严格加强安全管理，进一步明确各有关部门和相关利益主体的职能和责任，完善相关法律法规，根据企业发展需求，适时调整和修订危险品仓储相关规范，以实现危险品仓储的安全。该方法能够较好地衡量各影响因素之间的优劣关系，提高分析的可靠性。

危险品仓储的影响因素众多且关系复杂，采用ISM构建多级递阶层次模型，定性分析要素之间的关系，AHP分析法，通过两两比较确定层次中复杂因素的相对重要性，经过综合判断，得出各个要素权重。定性分析和定量分析有效结合，提高分析的可靠性和有效性，从而为危险品仓储安全管理提供依据。

[1] 苏立亭.企业危险品仓储安全集成管理研究[D].西安:长安大学,2016

[2] 姜林林,左忠义.基于ISM方法的城市轨道交通系统运营安全分析[J].中国安全科学学报,2013,23(6):172-176

[3] 商明.危险品物流行业消防安全管理分析[J].安全,2012,33(7):46-49

[4] 白世贞,王海滨.HACCP原理在危险品物流安全问题中的应用[J].物流科技,2007,30(10):79-81

[5] 马子超,李杰,李泽华.以ISM和AHP分析燃气输配站设施的风险影响因素[J].安全,2016,37(10):12-14

[6] 马士治,曹雄,朱劭涌,等.基于AHP的成品油储备仓库安全评价[J].山东化工,2011,40(6):53-55

[7] 何凡,王海燕.危害分析与关键控制点方法在危险品仓储管理中的应用[J].中国安全生产科学技术,2006,2(2):105-108