基于DEMATEL的機(jī)械生產(chǎn)人員行為形成關(guān)鍵因子分析
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郝世綿，程淑平，胡月英
（安徽科技學(xué)院，安徽滁州233100）
摘要：針對機(jī)械生產(chǎn)人員安全行為形成受多種因素交互影響的問題，提出了一種基于模糊數(shù)學(xué)和DEMATEL法耦合的機(jī)械生產(chǎn)人員行為形成關(guān)鍵因子量化分析方法。首先，運(yùn)用行為形成因子分析方法確定機(jī)械生產(chǎn)人員作業(yè)行為影響因素，構(gòu)建了包含5個因子大類和24個因子因素的機(jī)械生產(chǎn)人員行為形成因子體系，然后運(yùn)用三角模糊數(shù)表征因素間的關(guān)聯(lián)程度，并通過問卷調(diào)查獲取數(shù)據(jù)，從而借助DEMATEL法構(gòu)建機(jī)械生產(chǎn)人員行為形成關(guān)鍵因子分析模型。最后，通過一個算例，說明所提出分析模型的運(yùn)用過程。結(jié)果表明，所建立的方法可以定量確定機(jī)械生產(chǎn)人員行為形成關(guān)鍵因子。
關(guān)鍵詞：行為形成因子；機(jī)械；DEMATEL；模糊數(shù)；人員
中圖分類號：X92 doi: 10. 11731/j．issn．1673 -193x．2016. 02. 034
0 引 言
機(jī)械生產(chǎn)行業(yè)存在著安全生產(chǎn)事故高發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)，相關(guān)統(tǒng)計(jì)表明，機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)年事故發(fā)生多達(dá)數(shù)百起，這些事故由不安全行為或者人因失誤導(dǎo)致的約占65%。而人因可靠性理論認(rèn)為“人員的不安全行為和失誤是由作業(yè)人員所在的情境環(huán)境誘發(fā)的”。為此，通過對影響人員行為形成的情境環(huán)境進(jìn)行辨識，并構(gòu)建關(guān)鍵情境環(huán)境因素分析模型確定關(guān)鍵因素，為行為矯正提供理論指導(dǎo)進(jìn)而降低機(jī)械生產(chǎn)人員人因失誤可能性，具有其重要意義。
目前從情境環(huán)境分析不安全行為已受到相關(guān)學(xué)者的關(guān)注，羅曉利等在分析空管人因失誤的過程中采用基于情景因素的分析分類系統(tǒng)確定空管人因失誤發(fā)生的影響因素；李蒙以核電人因事故為研究對象，采用動態(tài)的灰色關(guān)聯(lián)分析方法建立了行為成因與人因事故的關(guān)系；Chang等運(yùn)用實(shí)證分析方法確定飛機(jī)維修技術(shù)員人因失誤中各行為因子的重要度；Smith等采用行為形成因子和實(shí)證分析法確定鐵路運(yùn)營人員績效的影響因素；李鵬程等采用行為形成因子分析傳統(tǒng)情景意識失誤發(fā)生的環(huán)境因素，從而對核電廠人因事件進(jìn)行分析，建立了傳統(tǒng)情景意識失效模型。上述研究成果為作業(yè)人員行為影響因素分析和矯正提供了理論和實(shí)踐指導(dǎo)，但所涉及的主要是交通和核電生產(chǎn)等領(lǐng)域，較少涉及機(jī)械領(lǐng)域生產(chǎn)人員行為形成方面的研究，尤其是行為形成關(guān)鍵因素辨識層面。為此，本文從行為形成因子( Performance Shaping Factor，PSF)視角分析影響機(jī)械生產(chǎn)人員行為的情境環(huán)境因素，并采用模糊數(shù)學(xué)和DE-MATEL法耦合建模，構(gòu)建機(jī)械生產(chǎn)人員行為形成的關(guān)鍵影響因素，為機(jī)械生產(chǎn)人員行為規(guī)律分析和矯正提供理論參考。
1 機(jī)械生產(chǎn)人員行為形成因子分析
行為形成因子( PSF)是1983年由Swamn提出的一種用以描述對作業(yè)人員行為產(chǎn)生影響作用的情境環(huán)境因素的方法，是對可能影響人員行為的各種綜合情境因素的概括。機(jī)械生產(chǎn)人員一般以生產(chǎn)車間為作業(yè)單元，并借助一定的生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行協(xié)同配合完成機(jī)械生產(chǎn)加工任務(wù)。由此，機(jī)械生產(chǎn)人員的行為形成受到生產(chǎn)車間組織氛圍、機(jī)械設(shè)備、生產(chǎn)作業(yè)任務(wù)、作業(yè)車間環(huán)境和作業(yè)人員自身狀況等諸多要素共同影響。此外，機(jī)械生產(chǎn)人員在完成機(jī)械生產(chǎn)加工任務(wù)的過程中還需要履行組織給定的作業(yè)規(guī)程或者操作程序，因此，這些作業(yè)規(guī)程和作業(yè)程序也會一定程度上影響機(jī)械生產(chǎn)人員的行為。
綜上，機(jī)械生產(chǎn)過程中對生產(chǎn)人員的行為形成產(chǎn)生影響的情境環(huán)境因素包括操作者、機(jī)械設(shè)備、作業(yè)任務(wù)、車間組織和車間環(huán)境5個大類因子。操作者作為機(jī)械生產(chǎn)系統(tǒng)中的行為主體，不僅需要按照既定的任務(wù)要求和操作規(guī)程完成任務(wù)，還需要不斷與所處的人機(jī)環(huán)境進(jìn)行信息交互、信息判斷和信息處理。這就需要操作者具備良好的個性特征和專業(yè)知識技能。機(jī)械設(shè)備是操作者順利完成機(jī)械生產(chǎn)加工任務(wù)的工具，其性能狀態(tài)和人機(jī)交互性能是影響機(jī)械生產(chǎn)人員作業(yè)行為和作業(yè)能力的主要因素。作業(yè)任務(wù)是機(jī)械生產(chǎn)人員行為的核心，機(jī)械生產(chǎn)人員的所有活動動作都是圍繞作業(yè)任務(wù)進(jìn)行的，同時(shí)作業(yè)任務(wù)的復(fù)雜程度、標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時(shí)間等任務(wù)特征屬性也會對機(jī)械生產(chǎn)人員行為產(chǎn)生影響。相關(guān)人因可靠性研究表明，車間組織是人員形成人因失誤或者行為差錯的關(guān)鍵因素，約占人因失誤和行為差錯致因因素的50%，由此可見車間組織對機(jī)械作業(yè)人員行為形成的重要作用，車間組織主要指車間組織氛圍。最后，機(jī)械生產(chǎn)人員完成生產(chǎn)任務(wù)都在生產(chǎn)車間這一特定的環(huán)境下進(jìn)行，而車間的照明、空氣和微氣候等作業(yè)環(huán)境因素都會對機(jī)械生產(chǎn)人員的作業(yè)行為形成影響，因此車間的作業(yè)環(huán)境因素也應(yīng)被納入行為形成因子范疇。綜上所述，筆者結(jié)合席永濤、蔣英杰、S．W．Leea等關(guān)于行為形成因子細(xì)分的研究結(jié)果，并綜合汪偉忠等關(guān)于機(jī)械生產(chǎn)加工風(fēng)險(xiǎn)因素分析結(jié)果，建立機(jī)械生產(chǎn)人員行為形成因子，具體如表1所示。
2 基于模糊DEMATEL的關(guān)鍵因子分析模型
2.1 三角模糊數(shù)
機(jī)械生產(chǎn)人員行為形成因子包括人員、設(shè)備、環(huán)境、組織、和任務(wù)等因素，這些因素彼此作用交互影響，從而使機(jī)械生產(chǎn)人員作業(yè)行為呈現(xiàn)復(fù)雜特征。人員作業(yè)行為的形成復(fù)雜性導(dǎo)致在機(jī)械生產(chǎn)作業(yè)人員行為形成關(guān)鍵因素識別和分析過程中無法利用精確的數(shù)值表征行為形成因子間的復(fù)雜作用程度，這就需要運(yùn)用可以刻畫行為因子作用關(guān)系的模糊數(shù)學(xué)方法。為此，本文引入給出的關(guān)系程度語言變量與三角模糊數(shù)轉(zhuǎn)化表（如表2）對行為形成因子間的相互作用程度進(jìn)行描述。
上述模糊語言變量表可以對專家語義判斷進(jìn)行描述，但為了計(jì)算的需要還應(yīng)實(shí)施去模糊化處理。目前去模糊化處理的方法較多，綜合考慮計(jì)算的簡便性和客觀性，提出的模糊效用函數(shù)進(jìn)行去模糊化處理。模糊效用函數(shù)的計(jì)算方法如下：
2.2 基于模糊DEMATEL的關(guān)鍵因子分析
DEMATEL方法是一種綜合運(yùn)用矩陣?yán)碚摵鸵匾蚬P(guān)系圖分析復(fù)雜系統(tǒng)中多個構(gòu)成要素之間彼此影響程度的有效方法。模糊DEMATEL方法是針對難以運(yùn)用精確數(shù)值描述行為形成因子間相互影響程度的情形，將模糊數(shù)學(xué)和DEMATEL法耦合的一種行為形成因子間相互作用程度定量化分析方法。該分析方法首先運(yùn)用三角模糊數(shù)描述專家語義信息，并采用去模糊化公式構(gòu)建行為形成因子的模糊直接影響矩陣，然后借助DEMATEL法計(jì)算各個行為形成因子的中心度和原因度，由此分析關(guān)鍵因子。方法的計(jì)算過程如下。
1)行為形成因子直接影響矩陣歸一化。綜合式(2)和式(3)歸一化專家語言判斷信息形成的行為形成因子直接影響矩陣A，獲得行為形成因子直接影響矩陣的標(biāo)準(zhǔn)化矩陣X。
2)計(jì)算行為形成因子的綜合影響矩陣T。該矩陣T可以通過計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化后的行為形成因子的影響矩陣X的幾何級數(shù)實(shí)現(xiàn)，即以式(4)進(jìn)行變化。
3)計(jì)算第i個行為形成因子的影響度(r i)和第j個行為形成因子的被影響度(c i)。采用式(5)計(jì)算綜合影響矩陣T的行和，即得第i個行為形成因子的影響度；同理，采用式(6)計(jì)算綜合影響矩陣T的列和，得第j個行為形成因子的被影響度。
4)計(jì)算第i個行為形成因子的中心度(m i)和原因度(n i)。
式中，mi是第i個行為形成因子的中心度，表示該因子在機(jī)械生產(chǎn)人員行為形成中的重要性。
式中，n i是第i個行為形成因子的原因度，當(dāng)n i>0時(shí)，稱該行為因子為原因行為因子，能影響其他的行為形成因子；當(dāng)n i<0時(shí)，則稱該行為因子為結(jié)果行為因子，表明該行為因子會受其它行為因子影響。
3 算例分析
3.1 數(shù)據(jù)獲取及計(jì)算
為了說明本文提出分析方法的實(shí)際運(yùn)用，以安徽某機(jī)械公司的機(jī)加工車間為例。結(jié)合機(jī)械生產(chǎn)人員行為形成因子，隨機(jī)向基層生產(chǎn)管理人員、工程技術(shù)人員和一線機(jī)械操作人員發(fā)放調(diào)查問卷100份，調(diào)研行為形成因子間的彼此作用程度。本次實(shí)地調(diào)研回收83份有效問卷，問卷有效回收率為83. 00%，結(jié)果以問卷調(diào)查的眾數(shù)統(tǒng)計(jì)，具體作用關(guān)系如表3所示。
依據(jù)表3中的直接影響關(guān)系矩陣，運(yùn)用式(1)對表3中專家語義判斷結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，并采用MATLAB編程軟件計(jì)算式(2)~(8)，得機(jī)械生產(chǎn)人員行為形成因子的綜合影響矩陣、影響度、被影響度、原因度及中心度等參數(shù)，具體結(jié)果如表4和表5所示。
為了更直觀分析機(jī)械生產(chǎn)人員行為形成因子的因果關(guān)系及關(guān)鍵因子分析，本文以行為形成因子的原因度為縱坐標(biāo)，以行為形成因子的中心度為橫坐標(biāo)，繪制各行為形成因子的因果關(guān)系圖，如圖1所示。
3.2 行為形成關(guān)鍵因子分析
3.2.1 關(guān)鍵原因因子分析
4 結(jié)論
1)機(jī)械生產(chǎn)人員行為形成過程中受到操作者、機(jī)械設(shè)備、作業(yè)任務(wù)、車間組織和車間環(huán)境等因素交互作用，且這些因素的具體行為形成因子通過涌現(xiàn)作用外在表現(xiàn)為具體的操作動作。因此，機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)對人員行為規(guī)律和行為矯正的研究應(yīng)該從因子耦合的視角開展。
2)構(gòu)建基于模糊數(shù)學(xué)和DEMATEL法耦合的機(jī)械生產(chǎn)人員行為形成關(guān)鍵因子分析模型，從原因因子和結(jié)果因子兩個維度確定了機(jī)械生產(chǎn)人員行為形成的關(guān)鍵因素。機(jī)械生產(chǎn)人員行為形成的關(guān)鍵因子主要包括安全制度、操作規(guī)程、設(shè)備可操作性、文化建設(shè)、技能狀況、作業(yè)負(fù)荷、作業(yè)復(fù)雜性和設(shè)備健康狀況。
3)本文所建立的分析方法雖然可以在數(shù)據(jù)不足的條件下確定機(jī)械生產(chǎn)人員行為形成關(guān)鍵因子，但是確定行為形成因子相互間作用的程度時(shí)需要依賴專家語義信息判斷，這就導(dǎo)致專家知識和經(jīng)驗(yàn)豐富程度直接影響分析結(jié)果的狀況，增加了結(jié)果的主觀性，如何結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)建立更為客觀的分析方法是后續(xù)研究的問題。
