基于DEMATEL-ISM的高校学生宿舍火灾致因分析

金萌

（商洛学院 城乡规划与建筑工程学院，陕西商洛 726000）

高校学生宿舍是大学生在校期间重要的学习和生活场所[1]，同时也是火灾高发场所。据统计，2019年全国高校共发生火灾722起，虽较2018年的802起有所下降，但仍属火灾防控关键场所。由于高校学生宿舍具有可燃物众多、用电情况复杂、涉及人员众多、火灾蔓延途径广等特点，一旦发生事故，势必造成严重的损失，影响学校和社会的稳定性。因此，对高校学生宿舍火灾的致因因素进行定量分析，挖掘致因因素之间潜在的关联关系和因果路径，对有针对性地把握火灾事故的发展规律和预防管控具有重要意义。

高校学生宿舍火灾是多重致因因素交互耦合作用的结果，揭示各致因因素之间的关系是进行宿舍火灾风险管控的基础。近年来，高校宿舍火灾的研究不少。田禹等[2]从人、物、管理等方面辨识大学生宿舍火灾危险因素，运用安全检查表对某大学宿舍火灾危险性进行打分评价，并通过事故树分析法进行宿舍火灾结构重要度分析，确定导致火灾的主要原因。王少强等[3]运用事故树分析法，从防火设计、消防安全管理、安全疏散能力、群居特性四个方面建立高校学生宿舍楼火灾综合评价指标体系，采用模糊综合评价法对火灾风险进行定量分析评价，根据最大隶属度原则得到其安全状态。周梅等[4]采用事故因果连锁理论识别火灾风险影响因子，运用AHP-熵权可拓理论进行高校高层学生宿舍火灾风险评价，为高层学生宿舍火灾风险评价提供一种新的定量分析方法。李琳等[5]结合FDS和PathFinder软件模拟某高校学生宿舍中的3个火灾场景的可用安全疏散时间（ASET）和必需安全疏散时间（RSET），从而判断人员疏散的安全性以及不同火灾场景对安全疏散的影响。邹馨捷等[6]基于Pyrosim软件建立某高校学生宿舍楼不同火灾场景下的火灾扩散模型，并基于PathFinder软件模拟不同火灾场景下的人员疏散安全性。从现有研究看，对高校学生宿舍火灾的研究多集中在风险评估及模拟分析上，而较少考虑到宿舍火灾致因因素间的非链性复杂交互作用。基于此，本文运用宏观工效学模型，从人员、技术、组织管理和内、外部环境五个方面识别高校学生宿舍火灾的致因因素，采用DEMATEL和ISM相结合的方法计算分析出各致因因素的中心度、原因度及多级递阶层次模型，揭示高校学生宿舍火灾致因因素间的因果关系和影响路径，从而为高校学生宿舍安全管理提供决策依据。

1 高校学生宿舍火灾致因因素识别

宏观工效学模型由KLEINER等提出，并应用到安全管理领域[7-8]。它是用来分析个人、技术、组织管理、内部环境、外部环境五个子系统之间的相关关系及交互作用[9]。对于高校学生宿舍火灾系统，个人子系统指与火灾发生密切相关的人员，涉及其安全知识、意识等因素；技术子系统指能够阻隔火灾蔓延的设备设施，包括消防设备器材、消防疏散通道等因素；组织管理子系统指组织管理机构人员的检查管控，涉及防火安全管理、消防安全教育等因素；内部环境子系统指学生宿舍本身的状况，包括大功率电器使用、易燃可燃物等因素；外部环境子系统指学生宿舍楼的状况，包括宿舍楼的耐火等级、老化情况等因素。

高校学生宿舍火灾从隐患潜伏到突发的演变过程十分复杂，其致因因素众多且随机性较大。因此，本文在查阅相关文献和咨询专家意见的基础上，运用宏观工效学模型筛选出诱发高校学生宿舍火灾的致因因素16个，具体分类及含义如表1所示。

2 研究方法与数据来源

2.1 研究方法

决策试验和评价实验法（Decision Making Trial and Evaluation Laboratory，简称 DEMATEL）是采用图论与矩阵工具分析系统因素间的逻辑关系，分离原因因素及结果因素，明确系统因素间因果关系的方法[12]。解释结构模型（Interpretative Structural Modeling，简称 ISM）是利用专家知识，把复杂系统要素分解为一个多层次的递阶结构模型，解释复杂因素间的层次结构关联关系与影响路径的方法[13]。将DEMATEL与ISM结合起来，既能阐明因素之间的影响程度，又能深入剖析因素间的因果关系和作用路径。其运算步骤为：

1）确定因素集 M=｛M1,M2,…，Mn｝。

2）确定初始直接影响矩阵Z。根据高校学生宿舍科研人员及管理工作人员k（k=1,2,…,m）的经验，采用0～3评价分值对因素间的影响关系程度进行比较。0,1,2,3分别代表无影响、低影响、中影响、高影响，从而获得每位评价人员的直接影响矩阵。由于每位评价人员的个体知识经验存在差异，因此采取平均值的方式对评价结果进行集结。取平均值求得初始直接影响矩阵Z为：

3）将Z标准化，得到标准化影响矩阵C。

式中，I是单位矩阵。

表1 高校学生宿舍火灾致因因素分类及含义

5）计算影响度 Ri、被影响度 Dj、中心度 Pi、原因度Ei，绘制因果关系图。中心性 Pi反映了致因因素在整个系统中的重要性，中心性越高的因子越重要。原因度Ei反映了该因素的因果属性，若Ei大于0，则表明该因素对其他因素的作用关系大，称为原因因素；若Ei小于0，则表明该因素受到其他因素的作用关系大，称为结果因素。

6）计算总体影响矩阵H。式中：I是单位矩阵。

8）对可达矩阵K进行层级划分，绘制ISM模型。首先确定相应的可达集合Ri和前项集合Si，可达集合和前项集合可按式(6)进行计算。随后对每个因素验证Ri=Ri∩Si,i=1,2,…,n，若成立，则因素Mi为最底层因素。紧接着从可达矩阵K中删除对应的行和列，并重复上述过程直至所有因素分配完毕，绘制因素之间的多级递阶层次模型图。

2.2 数据来源

本文采用专家咨询法对影响高校学生宿舍火灾的16个致因因素间的影响关系进行判断与打分，专家组由15人组成，包括高校学生宿舍安全管理及消防保卫人员、从事安全管理评估及消防安全的科研人员。打分准则按照0～3打分制，即0（无影响）、1（低影响）、2（中影响）、3（高影响）。基于他们的反馈进行下一步数据的计算与分析。

3 结果与分析

邀请15位专家对影响高校学生宿舍火灾的16个致因因素间的影响关系程度进行判断和打分，从而得到每位专家的直接影响矩阵 Zk（k=1,2,…,15），平均值化处理得到初始直接影响矩阵Z。运用式(1)标准化处理，得到标准化影响矩阵C，运用式(2)对标准化影响矩阵C进行MATLAB软件计算，得到综合影响矩阵T。根据综合影响矩阵T的结果，运用式(3)计算各致因因素的影响度Ri、被影响度Dj、中心度Pi、原因度Ei，计算结果如表2所示。根据中心度和原因度的值建立笛卡尔坐标系，标出致因因素在坐标系中的位置，绘制出各致因因素的原因—结果图，如图1所示。横坐标以上代表原因因素，横坐标以下代表结果因素。

表2 各致因因素的影响度、被影响度、中心度和原因度

由表2和图1可得到中心度及原因度的分析结果：中心度是各致因因素对高校学生宿舍火灾的影响程度，中心度数值越大代表该致因因素的影响作用越强，越处于中心位置。中心度按大小排序为：M13＞M2＞M10＞M11＞M12＞M1＞M9＞M6＞M3＞M7＞M8＞M4＞M5＞M16＞M15＞M14。因此，超负荷用电M13、安全意识淡薄M2、隐患处理不及时M10、用火用电复杂M11、私拉乱拉电线M12等因素对于造成高校学生宿舍火灾有着举足轻重的影响。原因度是该致因因素对其他因素的影响程度，其数值越大表明影响程度越大。高校学生宿舍火灾的各致因因素的原因度分两种情形：原因因素（Ei＞0）和结果因素（Ei＜0）。原因因素按大小排序为：M6＞M1＞M9＞M16＞M8＞M2。即防火安全教育缺乏M6、安全知识不足M1、宿舍防火巡查不到位M9、防火分区划分不合理M16等因素能够对高校学生宿舍火灾产生直接影响，是推动高校学生宿舍火灾发生的主要直接因素。结果因素按绝对值大小排序为：M3＞M5＞M4＞M13＞M15＞M11＞M7＞M10＞M12＞M14。即消防疏散通道不合格M3、消防设施故障M5、消防器材配备不足M4、超负荷用电M13等因素会在较大的程度上受到其他因素的影响，继而对高校学生宿舍火灾的发展产生影响。

图1 各致因因素的原因—结果图

根据综合影响矩阵T，可得到均值α=0.065和标准差 β=0.064，则阈值 λ=α+β=0.129。运用式(4)计算总体影响矩阵 H，并运用式(5)将总体影响矩阵H转换为可达矩阵K。运用式(6)并借助MATLAB软件对可达矩阵K进行层级划分，可建立高校学生宿舍火灾致因因素的8级递阶层次模型，如图2所示。

图2 高校学生宿舍火灾致因因素多级递阶层次模型

由图2可得到多级递阶层次模型的分析结果：第一层致因包括消防疏散通道不合格M3、消防器材配备不足M4、消防设施故障M5、建筑物耐火等级低M14、建筑物电路老化M15、防火分区划分不合理M16，第二层致因包括消防设施维护不到位M7、隐患处理不及时M10、超负荷用电M13，第三层致因是用火用电复杂M11，第四层致因是私拉乱拉电线M12，第五层致因包括安全意识淡薄M2，第六层致因包括疏散演练缺乏M8、宿舍防火巡查不到位M9，第七层致因包括安全知识不足M1，第八层致因包括防火安全教育缺乏M6。本质致因位于模型的第1层，包括技术子系统和外部环境子系统致因因素，它们是导致高校学生宿舍火灾事故发生的直接原因。过渡致因位于模型的第2～7层，包括个人子系统、内部环境子系统和组织管理子系统致因因素，它们起着连接本质致因与近邻致因的作用，是导致高校学生宿舍火灾事故发生的间接因素。本质致因位于模型的第8层，是组织管理子系统致因因素，它可通过影响过渡致因的方式，对近邻致因产生作用。因此，高校学生宿舍火灾致因因素之间遵循着以下因果路径关系：组织管理子系统致因→个人子系统致因→内部环境子系统致因→技术子系统致因、外部环境子系统致因→高校学生宿舍火灾事故。

4 结论与对策

4.1 结论

基于宏观工效学模型，通过文献综述和专家咨询，从个人、技术、组织管理、内部环境和外部环境五个方面识别提取出影响高校学生宿舍火灾的16个致因因素。采用DEMATEL方法对致因因素间的影响关系程度进行判断，通过中心度和原因度找出导致高校学生宿舍火灾发生的主要因素及各致因因素的因果属性。超负荷用电、安全意识淡薄、隐患处理不及时、用火用电复杂、私拉乱拉电线等因素对于造成高校学生宿舍火灾有着举足轻重的影响。

为进一步剖析高校学生宿舍火灾致因因素间的相互作用和因果路径，采用ISM方法对致因因素进行多级递阶层次分析。高校学生宿舍火灾致因因素体系被划分为一个8级的层次结构模型，防火安全教育缺乏是最本质的原因，安全知识不足、安全意识淡薄、用火用电复杂、私拉乱拉电线、防火巡查不到位、隐患处理不及时等因素是比较深层次的原因，消防疏散通道不合格、消防器材配备不足、消防设施故障、建筑物电路老化等因素是导致火灾事故的直接原因。

4.2 对策

为预防和控制高校学生宿舍火灾事故的发生，应结合各子系统有针对性地提出管控对策。

1）对于技术子系统，一方面应加大消防安全资金投入，加强消防通道、消防设施、消防器材硬件建设，提高对火灾事故的控制能力。另一方面，相关管理人员应定期对消防通道及消防设备进行检查、维修、更换，确保消防通道畅通无阻、消防设施和器材完好有效。

2）对于环境子系统，可通过采取电力扩容、更换老化电线等方式提高电气线路设备的防火能力，还可在宿舍内火灾易发部位设置火灾自动报警装置和自动喷淋系统。

3）对于个人子系统，应定期对学生、宿舍管理人员进行消防安全教育和培训，使其了解防火、灭火知识，掌握报警、扑救初起火灾和自救、逃生方法。同时，还可通过微信公众号、短视频、广播站等途径，向全校师生宣传科普火灾的隐患及危险，提高其消防安全意识。

4）对于组织管理子系统，应建立健全学生宿舍消防安全管理机构和管理体系，完善学校、二级学院、宿舍三级安全检查机制，建立宿舍安全管理奖惩机制。同时，要明确每一位管理人员的职责，将工作细化到点、落实到人，并加大用电器的检查力度，加强学生宿舍消防安全检查，及时纠正消防违规违章行为。此外，鼓励学生会等学生组织对学生宿舍进行消防安全检查及监管，并重点记录宿舍消防安全和消防安全管理情况，确保能真正的、及时的发现隐患。