基于差异矩阵的石油工程HSE管理差异性分析*

熊静宜 梁伟 张来斌 雷文章 万又铖

1中国石油大学（北京） 机械与储运工程学院

2中国石油安全环保技术研究院

近些年中国石油海外业务不断发展壮大，随之体现出的与国际先进石油公司的差距也越来越明显[1]。找到国内外石油公司HSE管理的差异，建立与国际惯例接轨的HSE体系，才能促进企业实现长远发展[2]。要寻求适应海外的发展路径，应在了解外部环境的同时，从内部形成完整的发展思路[3]。齐金郦等[4]通过对CNODC海外项目HSE管理人员学历、国别等信息的调查研究，提出了设置海外项目HSE独立总监、加强HSE管理队伍建设的措施。崔文彩等[5]将大数据作为分析工具应用到海洋石油变更管理，从根本上提高了HSE的管理水平。王瑞文[6-8]等从HSE的管理模式、工作的布置落实、承包商管理等方面对国内外石油企业HSE管理差异性进行分析，并提出了相应的整改意见。此外，常用的差异分析方法还有全差异矩阵法[9-10]（TDM）、欧氏距离法[11]以及对比分析法等。然而这些分析方法不够形象直观，不能同时从多维角度对差异性进行分析，更难以形成规范化的工具，为安全管理提供决策支持。鉴于此，提出了具有严格图形模型的基于差异矩阵（Difference Matrix，DM）的HSE管理差异性分析方法；结合HSE管理的特点和HSE体系的重点，研究当前HSE管理差异性分析的关注点，确定差异矩阵的两个指标；以差异指标的等级为基础，确定差异度等级，给出不同差异度等级的特点，建立差异矩阵模型，以期可以从二维角度直观地对HSE管理差异性进行分析，并形成规范化的工具。

1 差异矩阵

1.1 差异指标的确定

国际上倡导的HSE体系管理是要素管理模式[12]，由于国内外企业进行HSE体系管理时参照的标准、法律法规等不同，造成了HSE管理体系要素存在较大差异。以国际安全评级系统（ISRS）为例，共包含了15个要素和119个子要素[13]，这些要素综合了ISO9001、ISO14001和OHSAS18001的要求，并且对不同评估等级必选的子要素做出了明确的说明。中国石油天然气集团有限公司（以下简称“中石油”）作为国内最先引进HSE理念的企业，结合国内相关标准和规定，建立了Q-SY 1002.1企业标准作为其国内项目和海外项目的HSE管理依据，共包含7个要素和29个子要素。

HSE管理体系的要素管理模式，作为保证企业安全生产的有效手段，为企业的HSE管理提供了目标和期望。一套科学合理、完善可靠的要素体系，才能够评估企业生产技术和管理方法的合理性，为企业管理制度的原则提供决策依据，因此要素体系应该具有以下特点：①以戴明循环（PDCA）作为理论基础，通过不断的循环实现持续改进，综合反映HSE运行现状和发展趋势；②为方便进行定量表征，HSE体系要素要可测量，并且应在现有的技术条件下可以获得和运算，即可操作性强；③要素之间不应是相互孤立的，应将企业的职业健康、安全生产和环境保护等作为整体考虑，各级要素之间相互联系、相互作用，系统全面地反映评价对象的多种特征。

由此，将评价企业的HSE体系要素与ISRS要素的差异作为差异矩阵的一个指标，以标定HSE管理在理念、管理方法等方面的差异。

建立全面、科学的HSE要素体系，还需要对HSE体系的运行状况进行分析。学者们从领导的承诺、员工的意识和理念、组织机构、培训和能力[14]，以及管理模式[15]等方面对国内外HSE进行对比分析，实际就是对HSE要素体系的实施运行情况进行分析[16]。明确HSE体系运行的绩效水平，可以充分了解当前HSE各要素的实施状况，找到管理短板，实现持续改进。

依照上述内容，定义决定差异度的两个指标：海外项目采用的HSE体系要素内容与国际石油公司采用的先进的HSE体系要素的差异度( )Sd；项目HSE评估得分与HSE体系要素标准分值的差异度(Ed)。

1.2 差异度计算

项目HSE评估得分与标准分值差异度的计算，首先需要评审专家结合经验知识，通过现场走访勘查、和员工沟通、查阅相关文件记录等程序，依照HSE体系要素的评估指南[13]，对项目的HSE运行质量进行打分，记作Esi，HSE体系要素的标准分值记作Tsi，两者之间的差异度采用欧氏距离[17]来描述。为了更好地反应不同要素对结果不同程度的影响，在欧氏距离的计算过程中，引入要素的权重w，改进后的欧氏距离的计算公式如下

式中：i=1，2，...，n，n是HSE子要素数量。

项目采用的HSE体系要素与ISRS要素之间的差异度(S d)，是一个由定性指标向定量分值的转化过程。对该项进行分析之前，首先要对两个体系有足够的认知和了解，尤其明白项目的业务重点，才能有针对性地对两者进行比较，得到更加客观的结果。计算海外项目采用的HSE体系要素内容与ISRS的HSE体系要素内容之间的差异时，由专家对其采用的7个要素和29个子要素与ISRS的15个要素和119个子要素进行对比，并采用打分的方式得到对比结果：要素内容及其包含的子要素内容描述完全相同得1分，不含有要素及其子要素内容得0分，含有要素内容但是要素内容并不完全相同，则按照子要素内容的相似程度得分在（0，1）区间，得到项目HSE体系要素的差异度Sdi（i=1，2，...，15）。则最终项目HSE体系要素与ISRS体系要素的差异度计算式如下

1.3 差异矩阵

将差异矩阵定义为一个五元组：

Ed为项目得分与标准分值差异度；Sd为项目HSE要素与ISRS要素差异度；QE为Ed的差异度等级，QE=[卓越级，优秀级，良好级，基础级，启动级]；QS为Sd的差异度等级，QS=[极小，较小，一般，较大，极大]；D为综合QE和QS得到的差异度等级，D=[Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ]。表1给出了一般的差异矩阵形式。

表1 差异矩阵模型Tab.1 Model of difference matrix

差异度分为五个等级，采用不同的颜色表征差异度的程度。

（1）Ⅰ级，采用绿色表征，表示低差异度等级。该等级说明企业建立了较为健全的、科学的HSE要素体系，并且企业的各级领导和员工都能自觉地实现HSE管理要求，企业的HSE管理水平已与国际先进水平处于同一等级。该等级需要采取一定的措施，使差异度维持在该范围。

（2）Ⅱ级，采用青绿色表征，表示中差异度等级。该等级说明建立的HSE要素体系可能不够系统、健全，或者是企业的各级领导、员工能够通过自觉的行为实现大部分HSE管理要求，企业一贯采用和坚持了良好的HSE实践做法，并得到了第三方审核机构的认可。该等级需要采用一定的措施保证差异等级不继续上升。

（3）Ⅲ级，采用黄色表征，表示较高差异度等级。该等级说明企业建立了HSE要素体系，但是内容不健全、不系统，存在一定缺陷，或者是企业的绝大部分人员落实了HSE的绝大部分要求，但HSE表现不尽如人意，部分管理要求需要依赖纪律来实现，或者是二者兼具。该等级要求采取一定措施降低差异度等级。

（4）Ⅳ级，采用橙色表征，表示高差异度等级。该等级说明企业建立的HSE体系要素内容不够完善、系统，或者是企业的人员清楚他们的职责、作用和权限，但缺乏以身作则的自觉性，部分HSE要求未能完全落实，或者二者兼具。该等级要求采取一定的措施使得差异度等级降低到可以接受水平。

（5）Ⅴ级，采用红色表征，表示极高差异度等级。该等级说明企业建立的HSE体系要素内容不够完善、系统，并且管理层只关注了HSE管理要求的几个要素，缺乏全面提升HSE管理的计划，体系文件不够健全，HSE标准和制度还不够系统，缺乏自觉执行行为，员工基本依赖“本能”进行作业。该等级要求必须采取措施降低差异度等级。

1.4 差异矩阵分析方法

输入：QS各等级对应的分值、QE各等级对应的分值。

输出：D。

采用DM进行差异分析具体步骤如下：

（1）确定QS、QE不同等级对应的分值范围。

（2）对项目的HSE运行情况进行评分，采用欧氏距离进行分析计算，得到Ed的等级。

（3）依据Sd的评价标准，对要素差异进行分析，等到Sd的等级。

（4）综合Ed和Sd的等级，结合建立的差异矩阵模型得到差异度D。

2 实例分析

以中石油海外某项目为例进行差异分析。该项目属于石油上游项目，主要从事石油天然气勘探开发等工作。

项目采用的HSE要素及其分值如表2所示。

依据各要素的分值和欧氏距离的算法，给出QE 的分值区间： QE=[24，47，95，142，236]；依据项目采用的要素数量和ISRS要素数量，综合评价标准，确定QS的分值区间：QS=[3，6，9，12，15]。建立DM如表3所示。

由专家结合评分标准[11]对项目HSE体系运行情况进行评分，得到29个子要素运行质量数据：[290，60，140，50，55，40，105，97，87，50，35，40，170，100，20，50，120，80，80，380，90，120，120，50，20，40，30，105，110]。

表2 某项目HSE要素及分值Tab.2 Factors of HSE and corresponding values of a project

表3 某项目差异矩阵分析Tab.3 Difference matrix of a project

采用公式（1）进行计算，得到Ed=53.01。结合QE的分值区间，得到项目HSE运行得分与标准分值之间差异等级为“良好级”。

结合评价标准，由专家判断得到Sd1～Sd15的数值 ， Sdi=[0.8， 0.8， 1.0， 0.1， 0.9， 0.1， 0.8，0.6，0.7，0.8，0.9，0.9，0.7，0.9，0.9]，依据公式（2），得到Sd=10.9，由此可以判断项目采用的HSE要素与ISRS要素的差异等级为“较小级”。综合Sd和Ed，参照表1给出的差异矩阵模型，得到差异度D=Ⅱ。

差异度等级为“Ⅱ”，表明该项目建立了较为全面、系统的HSE管理体系，要素的内容科学合理，可以反应项目多方面的特征，但是，在执行上还有一部分要素要求未落实，部分HSE要求员工没有自觉实施，需要依赖纪律等强制实现。在今后的管理中心需要结合要素评分找到管理短板，有针对性地制定措施，提高HSE管理效果。

3 结束语

（1）针对当前研究国内外HSE管理差异方法不够直观，不能同时从多维角度对差异性进行分析，未形成规范化工具的现状，提出了基于差异矩阵HSE管理差异性分析方法。

（2）结合HSE管理的特点和HSE体系的重点，研究当前HSE管理差异性分析的关注点，确定差异矩阵的两个指标Ed、Sd；以差异指标的等级为基础，确定差异度等级，结合差异矩阵模型描述不同差异度等级的特点。

（3）以中石油某海外项目为例，确定QS、QE不同等级对应的分值，进行差异分析结果表明，差异矩阵是一种直观、有效的差异性分析方法，并且可以为HSE的持续改进提供依据。