第19卷第1期华东交通大学学报Vol. 19 2∞2年3月Journal of E部tα由l&.naoωng Univ自sityM缸.2002 文章编号:1005-0523(却02)01-ω47-03 灰色系统分析方法在冶金行业安全生产中的应用陈满意刘莹2陈定方1(1.武汉理工大学机械与材料学院，武汉43∞63;2.南昌大学机电工程学院，江西，南昌330029)摘要:利用灰色革统，分析方法，以某钢铁公司1995年至1999年发生的因工伤亡事故的年度统计数据为依据，对因工伤亡事故进行分析.主要包括两方面的内容:(1)利用灰色关联分析方法找出了引发事故的主要因素及事故易发的月份;(2)以因工伤亡年皮统计数据为依据，建立GM(1，1)模式型.这对于该公司如何搞好安全生产工作具有十分重要的指导意义.同时，也可供其他行业安全生产参考.关键词:灰色系统;灰色关联分析;安全生产中国分类号:TF文献标识码:A-EH 素对系统主行为的贡献测度的一种方法.其基本思。导想是根据曲线间的相似程度来判断因素间的关联程度.由于此方法对样本量的大小没有特殊要求，灰色系统是部分信息已知、部分信息未知的信分析时也不需要典型的分布规律，因而具有广泛的息不完全系统.它的研究对象是"贫信息不确定"问实用性.题.和数理统计分析方法(大样本)不同的是，其出发点是小样本.事实上，由于各种客观条件及人为设X为系统因案集，为系统因素，其在序因素的制约，现实生活中的许多现象的信息是不完号k上的观测数据为xi(k)，k = 1, 2，…，n.则称x.=全的.因此，可以将它们看成是灰色系统.(x.(l), xi(2)…，xi(n))为因素x.的行为时间序列.若在冶金行业，由于其行业的特殊性，安全生产k为指标序号，则上式称为因素Xi的行为时间序列;一直是最突出的矛盾之一;因此，如何搞好安全生若k为指标序号，则上式称为因素汩的行为指标序产是摆在各级领导及职能部门面前的难题.本文依列;若k为观测对象序号，则上式称为因素元的行据某钢铁公司近五年所发生的因工伤亡事故的统为横向序列.计数据，利用灰色系统分析方法，力图找出其安全 数据变换生产中规律性的东西，为其实现安全生产提供理论原始数据序列x.(k)(i = 1. 2 ,m; k = 1, 2…，叫依据，以便正确决策.一般来源于各种渠道的统计数据.由于这些数据具有如下几个特点:(1)指标不同，且量纲也大都不同;(2)不同指标之间数量级大小相差悬殊;(3)同1 灰色关联分析一指标的数据大小参差不齐，有明显的随机性;(4) 多数数据有一定的灰色度，甚至出现短缺虚假等现 灰色关联分析概述象.这样不同量纲、不同数量级之间不便于比较，或一个系统是由许多相互依存、相互作用的因素者在比较时难以得出正确的结果.因此，为了保证组成的.我们研究一个系统，首先要对系统进行分分析时得到正确的结果对收集来的原始数据必须析.即明确在系统的众多因素中，哪些是主要因素，进行数据变换.哪些是次要因素;哪些因素对系统影响大，哪些因x = x(l), x(2), , x(n)其数据变换有如下儿素对系统影响小，等等.灰色关联分析是通过灰色种常用类型关联度来分析和确定系统因素间的影响程度或'因收稿日期:2001-侃-28作者简介:陈满意(1铺6-)，男，湖北武叹人，高级工程师.
48 华东交通大学学报2∞2年1)初值化变换y(k)= x(k) Ix(1), x( 1) ~O; 建立模型x(O)(k) +皿{川的=u2)均值化变换y(k)= x(k) Ix, x = (lIn) L x II (k); 时间响应序列x(J)(k + 1) = x(J) (1) -u/a) e-+ u/鸟3)百分比变换y(k)= x(k)m阻x(k);k::: 1, 2 ,n 4)倍数变换y(k)= x(k) /min x(k)乒0;min x 还原值X(Ol(k + 1) =川(k+ 1) -x(J) (k) ,k = 1, 2, (k) ~O; ,n 5)归一化变换y(k)= x(k) lXo式中局为大于残差检验残差为q(k)=x(O)(k) -x(O)(k) 零的某个值;6)极差最大值化变换y(k)相对误差为8(k)=q(k)/x(O)(k) = (x(k) -min x (k)) 1m皿x(k);平均相对误差为ε=1I (n -1) L 18(k) I 7)区间值化变换y(k)= (x(k) -min x(k))1 3 实例(m皿x(k)-min x(k)) 计算绝对差安全生产是冶金行业突出问题之一.企业每年A创(k)= IXo(k) -x.(k) I 的因工伤亡人数是衡量其安全生产的重要指标.表计算灰关联系数1是某钢铁公司1995年至1999年5年间因工伤亡r(Xo(k)，对的)= (~mÌtl + p ’m..) I ~o.(k) + p~m .. 人数(含工亡、重伤、轻伤)统计表.表中按事故类式中 , = min min ,Oi(k) 别、时间(月份)分别列出统计值.我们的任务是要 ,max =m缸max ’o.(k) 通过灰色关联分析找出该企业安全生产中规律性p为分辩系数，且0运p运O.的东西.具体来说就是找出主要的伤害因素及事故计算灰关联度易发月份.r(x., x.) = Lωkr(xo(k)， x.(k)) 灰关联度计算式中ωk为k点权重.0运ωk~O，三ωk=1以年度因工伤亡事故总人数为参考序列Xo，比排关联序，进行优势分析较序列为:若r(泊，xd法r(刻，x)，则称因素元优于因素鸟，J五类事故xi(i=1 , 2, 3, 4, 5)代表对应事故的记为Xi>马·序号;五类事故发生月份x.(i =6 , 7, 8，…，17)代表2 灰色建摸GM(l，1) 月份的序号.数据累加生成取分辩系数p=0. 5，ω.=115 = 设有原始数列X(O)= (X(O) (1), X(O) (2), , X(O) 将计算结果绘制成关联树，如图1所示.(n)) " 从事故类别看，五类事故中现场违章事故伤害如果x(川的=Lx(叫时，k = 1,2, ,n 的关联度最大.这说明现场违章是引发事故的主要x(1) = (x(I)(1), x(I)(2), , x(1) (n) ) 因素.同时，这也说明职工的安全意识较差，不注重则数列x(1)为X(O)的一次累加生成数列.自我防范.如习惯操作、上班注意力不集中、甚至违构造数据矩阵及数据向量章操作、遥控操作等等.都容易引发事故.记z(1)(k) = O. 5x(1) (k) + O. 5x(1) (k -1) k = 2, 从事故月份来看，对事故总数影响最大的是53月份，其次是1、12月份.根据原始数据的统计结, ,n 我们称B为数据矩阵，Y为数据向量.果，这几个月的事故也是较高的.尤以2月份为最高这个结果与实际情况甚为吻合.这段时间年节，，，飞/id--、、{{( )it呵)it}n aUA,U, A、U‘. ，，、.，，、11)1) ••AtAtA qfM1dn lBElli--JEEEEEEEEEEEEEEE'EEEEEEESSE-4,",. ---、，，较为集中，职工思想容易分散，为事故高发期.所pu 句VZA --3.. &’hu 、，，以，应把这几个月定为安全生产的特殊时期.要引、BF.. .. ,, ，，，、、飞、起高度重视.因工伤亡事故模型及预测解线性方程组Y=Bâ，可求得â=(au)T以表1中1995-1999年因工伤亡总人数的统
第1期陈满意等:灰色系统分析方法在冶金行业安全生产中的应用49 囊1某钢铁公司1995年至1999年各类因工伤亡事故统计表(含工亡、重伤、轻伤)。2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 寸--丘呈总起机现火其重电场灾它恤扭事故月份及次数# 人天设违事事在乎车备章故故一二三四五六七八九十十十数伤伤伤伤伤盼-一害害害害害一1995年36 8 12 8 2 6 4 8 2 3 5 3 2 2 2 3 1996年44 14 10 12 4 4 5 10 4 2 3 3 5 3 5 4 4 6 1997年56 16 12 14 6 8 7 8 9 3 3 3 8 4 5 3 2 1998年40 12 14 8 3 3 5 5 2 2 4 3 7 2 3 2 4 1999年54 16 12 10 6 10 6 7 2 2 3 3 6 8 3 6 3 5 2月 1月、\\现场违章 / O. 7019 12月 10月 6月其它事故\、Y\/~ 9月 8月机电设备,\, J二 5月胃、、 4月//Jγ 起重天车\ 11月 3月、火灾事故’/ 7月图1关联树计数字为依据，建立GM(1，1)模型.表2原始数据序列X(Ol= (36, 44, 56, 40, 54) 模型计算值实际值残差相对误差(%) 一次累加生成x创刊36，80，136，176，230)x(O)(2) =48 44 q(2) = -4 (z(1) (2), z(1) (2), z(1) (2), z(1) (2)) = (58, 108, x(的(3)= 56 q(3)= 156,203) x(O)(4) = 40 . q(4) = x(O)(5) = 54 q(5) = -O. 1852 ，，、00nuεJAU If--BEBEE-----dE'lE'14 fHoorOB = ) i) y= [ ~ ) ，，‘飞句还原值、残差和相对误差见表可以看出，1998年的预测值偏差较大，达解线性方程组Y=Ðâ，得â= (au) T = ( --30. 25~毛.其它年份均不超过10%.总的来说模型,)T 精度不高.而且各残差值有正有负，呈现出不太规建立模型t川的-O. 0381115z(叫k)= 律的波动性.为了提高模型的预测精度，必须对模时间响应函数川(k+ 1) =( x(叫1)-u/a)e-.’ 型进行修正.= 1242. 4 结论-1206. 402267 模型生成序列x(t)= (36, 84, , , (下转第52页)
52 华东交通大学学报2ω2年垫块的损坏也有设计上的原因.掘进，可创造5米的掘进进尺，获利1万多元，并且节纯了刀具配件，降低刀具成本，取得了良好的经5 应用效果济放益顺利的完成了秦岭隧道出口的掘进任务.我们从实际出发，采用上述方法，加强检查和参:考文献:维护，及时更换，很大程度上解决了刀具螺栓的固[ 1] Wirth. TB880E技术文件(英文版)[M]. 1997. 定问题，杜绝了刀具从刀盘上脱落的现象.缩短了[2]石家庄铁道学院.四880E技术文件[M].石家庄:1997. 刀具更换和检查时间，平均每天可节约2小时用于Fixing the Cutters on the Cutter HeaVt of the Tunnel Boring Machine ZHAO Yan-chun , Zll[凶AOZhan-x由i缸hnt (TBM Construction Company, China Rai1way 18th Group Co. Ltd, Shanxi Danfeng 726200, China) Abstract: Accurately assuming and credibly fixing the cutt ers on the cutter head can ensure the essential work of the cutters. During the drilling at Qingling South Tunnel, the cutter百oftenloosen and then stop working.四isarticle presents some efficient measures to avoid the cutters’ loosening. Key words: TBM ; cutter; fixing (上接第49页)本文利用灰色系统分析方法，对某钢铁公司参考文献:[1]肖新平，等.灰色系统分析理论及其应用[M].大连;1995年至1999年间发生的因工伤亡事故进行分大连海事大学出版社，1998.析，所得结果与实际情况基本吻合.这说明在冶金[2]刘思峰，等.灰色系统理论及其应用[M].北京:科学出行业，造成事故的主要因素是现场违章，而事故高版社，1998.[3]刘树林，等.多属性决策理论研究[J].系统工程理论与发期为2、1、12等三个月份.本文所建立的灰色系实践，1998，12( 1): 38 -43. 统模型对指导冶金行业企业安全生产工作具有一定指导意义.The Application of Analytic l\1lethod of Grey System in Safe Production of MetaIlurgical Industry 21 CHENG Man-yit, LIU Yin, CHENG Din-fang(1. College of Mechanical and Material, Wuhan Univ. of Sciel1ce and Engineering. W由an，430063China) Abstract: ased on the yearly accidents’ statistics from 1995 to 1999 in a certain metallurgical co甲oration，the statistic data is dealt wi由bymethods of Grey System Analysis. Two幽pectsare included: 1) key factors and months accident rate are highly found out through Grey Relational Analysis; 2) GM(l, 1) model is established based on the statistic data. These results will contribute much to the corporation’ s safety production. This paper will also works as a reference to other industries’ safety production. Key words: grey system, grey relational analysis; safety prodm:tion
