基于组合赋权秩和比的实验室安全管理评价模型构建

穆渴心，冉栋刚，张平清，张 璐，王茂鑫

（山东大学资产与实验室管理部，济南 250100）

0 引 言

实验室安全管理是一项系统性工作，仅依靠事后治理难以确保全过程、全周期、全方位的安全状态。通过加强实验室安全管理减少事故发生是实验室安全工作的重点［1］。国家和教育主管部门近年来对高校实验室安全管理工作做出多项部署，2019 年5 月，教育部发出关于加强高校实验室安全工作的意见，明确提出要将实验安全工作纳入高校工作内部监察、日常考核和年终考核内容，要求建立实验室安全工作责任追究和奖惩机制［2］。探索建立以管理、度量为手段，以改进实验室安全管理效率为核心的方法评价实验室安全管理是当前实验室安全研究的热点，通过指标管理约束相关单位，持续提升实验室安全水平。

文献［3］中以高校安全工程实验室为例，运用层次分析法（AHP）确定影响实验室安全的实验室管理、实验人员素质、设备、环境、应急5 个1 级指标、24 个2级指标权重，建立安全评价体系，提出了相应管控措施。文献［4］中以烟草行业实验室为例，运用模糊层次分析法（FAHP）和模糊综合评价法，建立安全评价体系，对实验业务知识水平、事故管控方面的不足提出了相应管控措施。文献［5］中利用G1 法和熵权法确定指标权重，运用可拓性评价确定实验室安全等级。文献［6］中建立基于主成分分析、GA-BP 神经网络的实验室安全评价模型，通过降低维度结合人工学习算法，改善评价模型的精度和准确性。文献［7］中将AHP与熵权法结合获取指标权重，运用TOPSIS 法评价实验室安全水平，针对性提出实验室在管理制度、机械安全等方面进行水平提升的措施。

为提高指标权重计算的科学性，降低主观因素影响，本文提出运用CRITIC权重算法结合AHP，主客观赋权相融合，改善数据关联性与离散度，兼顾经验性与指标客观内在关联性。同时，依据实验室安全指标体系，选用加权秩和比法建立实验室安全管理评价模型，对秩和比算法进行组合赋权，量化评价排序、分档，为实验室安全管理提供数据支持。

1 组合赋权秩和比WRSR综合评价模型构建

1.1 评价指标的建立

判断衡量目标能否实现的要素之间相对重要程度关系，整理相关实证研究参考文献，通过专家访谈法进行因素识别，对评价指标进行归纳整合，建立影响因素指标集合［8］。

1.2 AHP获取主观权重值

AHP 是采用定性和定量相结合的方式解决多目标复杂问题的研究方法。基于影响因素指标集合F＝｛F1，F2，…，Fm｝，利用专家打分法以问卷调查的方式获得影响程度矩阵，进行决策权重计算［9］。①明确影响因素矩阵中目标层、准则层、方案层，建立层次结构模型。②设定专家评估语义量表，采用四分制划分5个影响因素等级，0 为极小影响，1 为较小影响，2 为一般影响，3 为较大影响，4 为极大影响。依据专家评估语义量表将影响因素矩阵转换成判断矩阵。③分别对准则层和方案层进行一致性检验，通过后计算层次分析综合权重Wa［10］。

1.3 CRITIC法获取客观权重值

多指标综合评价算法中，以AHP等为主流分析方法，指标权重受主观影响较大，熵权法虽归属于客观赋权法，但仅对指标差异性进行计算，未考虑指标关联性，因此，提出运用CRITIC 算法，指标变异性（波动性）和冲突性进行耦合。用相关系数表征指标冲突性，相关系数越大代表冲突性越小，该指标的权重越低；用标准差表征指标变异性（波动性），即对比强度，标准差越大代表数据波动越大，该指标的权重越高。归一化处理两项指标乘积，即CRITIC 客观权重值Wc［11-12］。

（1）构建评价因子矩阵。设因子数目为m，评价对象为n，则因子矩阵为

（2）效益性指标与成本型指标的处理：

效益性指标

（3）因子均值计算：

相关性系数计算：

（4）利用相关性系数计算第j项因子的冲突性：

（5）用标准差表示第j项因子的变异性（波动性），则

（6）综合信息量是指标冲突性与变异性（波动性）的考量，则第j项因子的信息量Cj表示为Rjvj。

（7）第j项因子的权重计算公式：

（8）全部因子权重集合Wc＝｛wc1，wc2，…，wcm｝。

1.4 计算主客观综合权重值［13］

综合权重权为

1.5 建立组合赋权秩和比WRSR模型

加权秩和比法是非参数参与的统计分析方法，通过对评价对象和指标矩阵计算得到秩和比值，用来表示不同计量单位多指标的综合水平，依据秩和比值进行排序、分档［14］。具体计算过程如下：

（1）编秩（非整次法）

高优指标编秩：

低优指标编秩

（2）秩次平均值

（3）计算秩和比值

（4）赋权秩和比值：

（5）确定WRSR排序，计算WRSR值对应的向下累计频率

（6）将累计频数（百分数）换算得到Probit值。

（7）回归方程

（8）设定档次数目，按最佳分档原则分档。

2 实证分析

2.1 实验室安全评价多层级指标体系

现基于最新版《高等学校实验室安全检查表》（2022），整理相关实证研究参考文献，通过专家访谈法发挥专家智慧群作用进行因素识别，对实验室安全综合评价指标进行归纳整合，建立实验室安全影响程度指标集合（见图1）。

图1 实验室安全评价指标体系

2.2 AHP法计算主观权重值

基于上述评价指标体系，分别建立目标层、要素层、指标层指标集合，邀请学校实验室安全督导员、实验室安全管理员、实验室研究人员等共6 位专家，对每个层次指标进行相对影响度大小比较，建立判断影响矩阵，进行影响程度指标权重计算，各层次指标权重的计算结果见表1，其中，W1为要素层权重值，W2为指标层权重值，WA为各2 级指标对实验室安全总目标层的权重值。

表1 AHP法计算主观权重结果

2.3 CRITIC法计算客观权重值

基于CRITIC算法计算实验室安全评价体系指标的客观权重，指标变异性（波动性）、冲突性、综合信息量和权重结果见表2。

表2 CRITIC法计算客观权重结果

2.4 计算主客观综合权重值

AHP主观权重值与CRITIC 客观权重值数据处理后的综合权重值结果见表3。

表3 组合权重结果

2.5 建立组合赋权秩和比WRSR模型

基于建立的实验室安全评价指标体系，选取学校29 个2 级单位为评价对象，以学院提交的实验室安全年度总结为数据基础，结合本年度实验室安全检查情况，针对各2 级指标项目逐项分级打分（1-极差，2-较差，3-一般，4-较好，5-极好），组合赋权后的权重值作为权重项，建立加权秩和比WRSR 模型，模型计算结果见表4。

表4 组合赋权秩和比WRSR模型计算结果

依据F检验结果，模型的线性相关性显著且模型表现较为良好（拟合优度R2＝0.982，F＝1 521.385，显著性P值接近0）。模型回归方程为：RSR ＝－0.095＋0.121 ×Probit值。根据各2 级单位对应的Probit临界值代入回归模型计算得到RSR 拟合值，进而得到分档等级水平；分档等级Level中，值越大表示等级越高，即评价结果越好，29 个2 级单位中，4 个单位评价结果为最优档，4 个单位评价结果为较弱档，其余21 个单位为一般档。

3 分析讨论

3.1 实验室安全评价指标体系分析

实验室安全评价多层级指标体系含8 个1 级指标，24 个2 级指标，指标体系的科学性直接影响实验室安全评价的效果。本研究中的实验室安全评价指标体系建立有3 个标准。①《高等学校实验室安全检查表（2022）》，保证考核目标具有可行性。②集合上级主管部门、行业、本高校实际，筛选关键指标，合并相关指标，保证考核标准具有科学性、可操作性。③综合考虑不相关学科安全管理经验，保证评价结果的可比性。

3.2 组合权重结果分析

根据主客观权重计算结果，位于前5 位的2 级指标为A12项管理制度、A43安全文化氛围营造、A32安全知识水平及特殊从业取证、A33安全意识与安全素养、A42安全教育培训的权重分别为0.133、0.072、0.061、0.055、0.054，分别属于A1安全责任体系与管理制度、A3实验人员管理、A4安全教育1 级指标。可以看出，加强实验室安全管理，需要高度关注管理制度规范、实验人员的管理与安全教育，管理因素与人的因素为实验室安全体系建设的要点。

3.3 组合赋权秩和比模型分档结果分析

WRSR模型结果显示，29 个2 级单位中，学院11、学院06、学院27、学院05 和学院18 为最优档，分别为基础医学院、公共卫生学院、药学院、工程训练中心、能源与动力学院，其中，排名前4 位中的3 个单位（基础医学院、公共卫生学院、工程训练中心）均获得了上年度实验室工作先进集体，评价结果与管理实际较为符合。

4 结 语

基于要素间的相对重要程度关系，整理相关实证研究参考文献，通过专家访谈法进行因素识别，建立了科学全面的实验室安全评价指标体系。

充分考虑指标间差异性和关联性，运用AHP 和CRITIC算法计算主客观权重，构建基于组合赋权秩和比WRSR的实验室安全综合评价模型，实证研究验证了模型适用性，该模型可为实验室安全管理提供数据支撑，推广应用于实验室安全工作评比、实验室安全管理考核等工作。