D0I:10.13374/i.issnl001t03.2007.08.017 第29卷第8期 北京科技大学学报 Vol.29 No.8 2007年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.2007 基于功能区域方法的项目安全性分析 温晓龙)宋存义)林海)金龙哲)崔巍) 1)北京科技大学土木与环境工程学院，北京1000832)中国石化股份有限公司，北京100029 摘要利用传统方法进行工业项目的安全性分析，安全效益和安全价值都只能部分地反映系统的安全状况，所得分析结果 对改善方案安全效果的作用很有限且应用性不强·通过引入价值分析理论，建立安全效益一价值联立方程和优选判据，再结合 最合适区域法，最终形成了功能区域分析方法和理论·将功能区域方法应用于实际工程项目中，根据项目技术数据得出最合 适曲线和区域分析结果，极大地改善了项目的安全价值和成本 关键词工业项目：安全评价：安全效益；安全价值；区域图：ABC分析法 分类号X93:X51:TB39 在安全分析中存在一个永恒的矛盾：人们总想 F(s)在第一象限是关于s的增函数，安全成 用最小的安全成本实现最大的安全功能，由此导致 本函数 了人们对实现理想的安全配比的追求山，安全效益 C(s)=Cexp[c/(1-s)]+Co 是安全功能与安全成本的差值，而安全价值是安全 (C0,c0,C00,1>0,Lo>0). 为一确定数值，则V(s)一1为一确定数值，设K= (s)为增益功能，可用增益函数来表示： V(s)一1，则E(s)=KC(s)·当s变动一个微小量 I(s)=lexp(-i/s)(D0,i>0). △s(~0)时， L、l、I、i和Lo均为统计常数 dE(s)=kdc(s) ds ds 收稿日期：2006-02-10修回日期：2006-10-12 即 基金项目：北京市教育委员会共建项目建设计划(N △E(s)=K△C(s)(0s<1) (4) XK100080432) 作者简介：温晓龙(1980一)，男，博士研究生：宋存义(1951一)：男， 由式(4)可见，在确定的V值下，效益改善值 教授，博士生导师 △E(s)与成本改善值△C(s)正相关，K值越大，或
基于功能区域方法的项目安全性分析 温晓龙1） 宋存义1） 林 海1） 金龙哲1） 崔 巍2） 1） 北京科技大学土木与环境工程学院北京100083 2） 中国石化股份有限公司北京100029 摘 要 利用传统方法进行工业项目的安全性分析安全效益和安全价值都只能部分地反映系统的安全状况所得分析结果 对改善方案安全效果的作用很有限且应用性不强．通过引入价值分析理论建立安全效益－价值联立方程和优选判据再结合 最合适区域法最终形成了功能区域分析方法和理论．将功能区域方法应用于实际工程项目中根据项目技术数据得出最合 适曲线和区域分析结果极大地改善了项目的安全价值和成本． 关键词 工业项目；安全评价；安全效益；安全价值；区域图；ABC 分析法 分类号 X93；X51；TB39 收稿日期：2006-02-10 修回日期：2006-10-12 基金 项 目： 北 京 市 教 育 委 员 会 共 建 项 目 建 设 计 划 （ No． XK100080432） 作者简介：温晓龙（1980－）男博士研究生；宋存义（1951－）男 教授博士生导师 在安全分析中存在一个永恒的矛盾：人们总想 用最小的安全成本实现最大的安全功能由此导致 了人们对实现理想的安全配比的追求［1］．安全效益 是安全功能与安全成本的差值而安全价值是安全 功能与安全成本的比值二者都可以部分地反映系 统当前的安全功能与安全成本的配比情况但是长 期以来二者缺乏有机联系．对系统进行安全分析与 评价时安全价值分析是很重要的环节［2］． 在烟气脱硫项目中烟气监测系统和灭火砂石 的安全价值相同而且都小于1都是需要进行改善 的对象但二者对系统安全的重要度的贡献却是不 同的此时如何选取安全价值改善对象没有很好的 解决办法．如果在安全价值分析中考虑安全效益的 变化就可以找到系统中安全价值不理想也就是需 要改善的部件或功能． 1 安全效益－价值联立方程及优选 判据 根据安全功能与安全成本的定义定义 s 为安 全性［3］ （0＜s＜1）有安全功能函数： F（ s）＝I（ s）＋［－ L （ s）］＝I（ s）－ L （ s） 其中 L （ s）是拾遗功能用损失函数来表示： L （ s）＝ Lexp（ l／s）＋ L0 （ L＞0l＞0L0＞0）． I（ s）为增益功能可用增益函数来表示： I（ s）＝Iexp（－ i／s） （ I＞0i＞0）． L、l、I、i 和 L0 均为统计常数． F（ s）在第一象限是关于 s 的增函数．安全成 本函数 C（ s）＝Cexp［ c／（1－s）］＋C0 （C＞0c＞0C0＜0） 则安全效益： E（ s）＝F（ s）－C（ s） （1） 根据价值工程中对价值的定义和给出的表达 式［4］可知安全价值 V （ s）： V （ s）＝ F（ s） C（ s） （2） 所以 E（ s）＝F（ s）－C（ s） V （ s）＝ F（ s） C（ s） （3） 对项目中的部件或功能进行考虑安全效益后的 安全价值分析就是要求式（3）有优化解 s从而实 现在安全功能 F（ s）尽可能大、而安全成本 C（ s）尽 可能小的情况下使得 V （ s）和 E（ s）最大化［5］． 式（3）是安全效益－价值联立方程． 将式（2）代入式（1）则安全效益为： E（ s）＝［ V（ s）－1］ C（ s）． 当 s 确定后安全价值 V （ s）也随之确定V （ s） 为一确定数值则 V （ s）－1为一确定数值．设 K＝ V （ s）－1则 E（ s）＝ KC（ s）．当 s 变动一个微小量 Δs（～0）时 d E（ s） d s ＝ K d C（ s） d s 即 ΔE（ s）＝ KΔC（ s） （0＜s＜1） （4） 由式（4）可见在确定的 V 值下效益改善值 ΔE（ s）与成本改善值ΔC（ s）正相关．K 值越大或 第29卷 第8期 2007年 8月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．29No．8 Aug．2007 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2007．08．017
第8期 温晓龙等：基于功能区域方法的项目安全性分析 .851, 者△C(s)值越大，效益改善值△E(s)[]也越大， 则有n=小十y,因为xn=y,则n=2ya, 式(4)是式(3)的优选判据，判据解决了安全价值分 可得： 析中V值相等如何优选改善对象的问题，简而言 21 之就是：V值相等时，视△E(s)的改善幅度，改善幅 m 2 Ixm-yml 度大的优先选择 -(nt) 2功能区域分析方法 设T=mn,则： 功能区域分析方法是安全价值分析中一种综 xh-ya=2T (5) 合、优化型方法，在价值分析中，功能评价是最重要 在v=1上方，m=J+2T:在v=1下方， 的环节，传统意义上有功能评价系数法和功能成本 法两种方法[叮.总体思路就是将F与C量化后求 yn=xn-2T. 得比值V. 如图1虚线所示，这是两条以V=1为准线的 渐近线，在此区域外的点，作为需要改善的点，距离 功能评价系数法对功能进行评分，评分结果作 原点越远越要严加控制；在此区域内的点，被认为是 为功能重要度系数，当前成本与总成本的比值作为 符合要求的点，不作为改善对象，T值的选取视实 成本系数，二者比值即为V值.根据V值判断当 际情况而定，要了解当前是在以功能为重的作业中 前成本与功能是否符合，功能成本法是把实现功能 还是以成本为重的作业中，而且与成本降低的目标 的最低成本（目标成本）作为功能评价值，将当前功 有直接关系[0].T值一定时，m大时n小，m小时 能成本与功能评价值（目标成本）相比较来判断成本 n大，当T值选取较大时，曲线离准线距离远，需改 高低 善的点较少，符合要求的点就多一些；反之，则需改 在安全价值分析中使用上述两种方法均有不足 善的点多，符合要求的点少一些，通过改变T值使 之处·当几个评价对象的V相等，功能评价系数法 得曲线发生改变，不但可以很直观地看到各点的分 视为有同等价值，而实际上他们的功能和成本可能 布情况，还可以实现根据需求对目标进行有效控制， 有很大不同，在脱硫项目中，灭火砂石和烟气监测 系统安全价值可能相同，但很显然二者对于系统的 安全重要性是不同的[⑧]，此时需要参考成本的变化 M(xya) 或者利用专家系统，进行大量的统计工作，容易出现 偏差和错误；同时，严格来说只要V值不等于1，就 都是改善的对象，但工程量十分浩大，且没有主次， =√+2T Mxy.) 最终收益不会很理想，通过综合分析和研究，结合 最合适区域分析法可以有效解决上述矛盾 最合适区域是从实际工作对价值分析对象和目 标的要求出发，所有满足条件不需要进行功能或成 本改善的点的分布区域町.处于此区域内，均视为 V值合理，不作改进；远离此区域的值，作为价值分 析的重点改进对象，而且对于功能评价系数、成本系 数的值越大的点，就越严格加以控制. 成本系数，x 将成本系数作为x,功能评价系数作为y,0≤ 图1最合适区域图 x,y≤1，则V=1为理想情况，如图1所示，原则上 Fig-1 Only area chart 对偏离V=1的点都应作为改善对象；距离原点较 功能区域法就是将传统的功能分析方法与最合 远的，也就是功能评价系数和成本系数大的点优先 适区域相结合，这样就可以实现目标的随需求控制， 考虑.定义第一象限内任一点M(xm,ym)到V=1 有效地控制了工作量，减少出错的概率，而且目标图 的距离为m,N(xm,y)为V=1的点，则根据空间 形化非常直观，一般来说主要有以下几步： 两点间的距离公式，m= (1)用ABC分析法或者0~X综合评分法选取 N(xm一xn)2十(ym一yn),原点到N点距离为n, 好分析对象
者ΔC（ s）值越大效益改善值 ΔE（ s） ［6］ 也越大． 式（4）是式（3）的优选判据判据解决了安全价值分 析中 V 值相等如何优选改善对象的问题．简而言 之就是：V 值相等时视ΔE（ s）的改善幅度改善幅 度大的优先选择． 2 功能区域分析方法 功能区域分析方法是安全价值分析中一种综 合、优化型方法．在价值分析中功能评价是最重要 的环节．传统意义上有功能评价系数法和功能成本 法两种方法［7］．总体思路就是将 F 与 C 量化后求 得比值 V ． 功能评价系数法对功能进行评分评分结果作 为功能重要度系数当前成本与总成本的比值作为 成本系数二者比值即为 V 值．根据 V 值判断当 前成本与功能是否符合．功能成本法是把实现功能 的最低成本（目标成本）作为功能评价值将当前功 能成本与功能评价值（目标成本）相比较来判断成本 高低． 在安全价值分析中使用上述两种方法均有不足 之处．当几个评价对象的 V 相等功能评价系数法 视为有同等价值而实际上他们的功能和成本可能 有很大不同．在脱硫项目中灭火砂石和烟气监测 系统安全价值可能相同但很显然二者对于系统的 安全重要性是不同的［8］．此时需要参考成本的变化 或者利用专家系统进行大量的统计工作容易出现 偏差和错误；同时严格来说只要 V 值不等于1就 都是改善的对象但工程量十分浩大且没有主次 最终收益不会很理想．通过综合分析和研究结合 最合适区域分析法可以有效解决上述矛盾． 最合适区域是从实际工作对价值分析对象和目 标的要求出发所有满足条件不需要进行功能或成 本改善的点的分布区域［9］．处于此区域内均视为 V 值合理不作改进；远离此区域的值作为价值分 析的重点改进对象而且对于功能评价系数、成本系 数的值越大的点就越严格加以控制． 将成本系数作为 x功能评价系数作为 y0≤ xy≤1则 V ＝1为理想情况如图1所示．原则上 对偏离 V ＝1的点都应作为改善对象；距离原点较 远的也就是功能评价系数和成本系数大的点优先 考虑．定义第一象限内任一点 M（ xmym）到 V ＝1 的距离为 mN（ x nyn）为 V ＝1的点则根据空间 两 点 间 的 距 离 公 式 m ＝ （ xm－ x n） 2＋（ ym－yn） 2原点到 N 点距离为 n 则有 n ＝ x 2 n＋y 2 n因为 x n ＝ yn则 n ＝ 2yn 可得： m＝ 2 2 ｜xm－ym｜ n＝ 2 2 （ xm＋ym） 设 T＝ mn则： x 2 m－y 2 m＝2T （5） 在 V ＝1上方ym ＝ x 2 m＋2T ；在 V ＝1下方 ym＝ x 2 m－2T ． 如图1虚线所示这是两条以 V ＝1为准线的 渐近线在此区域外的点作为需要改善的点距离 原点越远越要严加控制；在此区域内的点被认为是 符合要求的点不作为改善对象．T 值的选取视实 际情况而定要了解当前是在以功能为重的作业中 还是以成本为重的作业中而且与成本降低的目标 有直接关系［10］．T 值一定时m 大时 n 小m 小时 n 大．当 T 值选取较大时曲线离准线距离远需改 善的点较少符合要求的点就多一些；反之则需改 善的点多符合要求的点少一些．通过改变 T 值使 得曲线发生改变不但可以很直观地看到各点的分 布情况还可以实现根据需求对目标进行有效控制． 图1 最合适区域图 Fig．1 Only area chart 功能区域法就是将传统的功能分析方法与最合 适区域相结合这样就可以实现目标的随需求控制 有效地控制了工作量减少出错的概率而且目标图 形化非常直观．一般来说主要有以下几步： （1） 用 ABC 分析法或者0～X 综合评分法选取 好分析对象． 第8期 温晓龙等： 基于功能区域方法的项目安全性分析 ·851·
,852 北京科技大学学报 第29卷 (2)用功能评价系数法或者功能成本法进行功 功能成本分析，此项目为技术改造项目，主体思路 能分析，求得V值 是以确保安全功能为主要出发点，兼顾成本的降低， (③)作最合适区域图，根据现实要求确定T 要保证改进快速高效的完成，尽量不耽误生产时间， 值.确定最合适区域和改善点 对部件的改善数量应不超过50%，目标要求是成本 (4)根据安全效益价值联立方程及优选判据， 降低15%.整个工程共有115个装置总共209个部 结合安全效益改进值△E(s)或者成本的改进值 件涉及到系统的安全，对这些装置（部件）全部进行 △C,得出改善方案， 安全价值分析是不现实的，不仅工程量浩大，而且很 通过以上四步，可以较好地实现对目标全面科 多部件是从国外进口山，很难确定最低成本或目标 学地分析 成本，在这种情况下，决定采用最合适区域法进行 3功能区域分析方法的应用实例 安全价值分析.具体步骤如下 (1)选取分析对象.装置（部件）较多，而且成 在某4×200MW发电厂的3号机组进行的烟 本有着显著的差异性分布，在这里选用ABC分析 气脱硫项目（干法）的安全经济分析中，要进行安全 法，ABC原始数据分析表见表1. 表1ABC数据分析表 Table 1 ABC analytical data 累计 成本/ 累计 序号 部件名称 件数 分类 件数 占总数百分比/% 万元 成本/万元占总成本百分比/% 001 布袋防尘器 1 1 0.50 15.15 15.15 17.92 002 CEMS综合测试仪 1 2 1.00 9.75 24.90 29.45 A 003 加湿器 3 1.44 7.77 32.67 38.64 A 004 链式搅拌机 1 4 1.91 6.22 38.89 45.99 A 005 密闭料仓 2 6 2.87 5.12 44.01 52.05 A 006 电气系统 2 8 3.83 4.89 48.90 57.83 007 反应器主体 1 9 4.31 3.49 52.39 61.96 008 增压风机 1 0 4.78 3.33 55.72 65.89 A 009 闸阀 4 14 6.70 2.41 58.13 68.74 010 消化部件 2 16 7.66 1.73 59.86 70.79 011 温湿度传感器 5 21 10.05 0.60 60.46 71.50 012-045 石棉等 42 63 30.14 0.56-0.28 75.25 89.00 046~117 个人防具等 146 209 100 0.27-0.01 84.56 100 C 总计 209 100 84.56 100 根据表1数据，作ABC分析图，见图2.由ABC 重要；1表示y部件有x部件一半左右重要；2代表 分析法的对象确定原则，最终确定A类部件为占总 100r 件数的10.05%、成本占总成本的71.50%的部件， (100,100) (30.14,89) 可见在图2中是曲线上升最快的部分，B类部件为 出70 10.05,71.5) 占总件数20.09%、成本占总成本17.5%的部件；C 60 类部件为占总件数69.86%、成本占总成本11%的 50 40 部件.很显然，A类部件是功能一成本分析的重点， 030 (2)对A类部件进行安全功能分析，当前有部 西 分部件无法得知最低成本，这里采用的是功能评价 系数法，首先采用0~4打分法求出这11个部件的 00102030405060708090100 占军件总数百分比% 功能重要度系数.共有0、1、2、3、4五个分档，将部 件间两两进行比较，0表示y部件完全没有x部件 图2ABC分析图 Fig.2 ABC analytical chart
（2） 用功能评价系数法或者功能成本法进行功 能分析求得 V 值． （3） 作最合适区域图根据现实要求确定 T 值．确定最合适区域和改善点． （4） 根据安全效益－价值联立方程及优选判据 结合安全效益改进值 ΔE （ s）或者成本的改进值 ΔC得出改善方案． 通过以上四步可以较好地实现对目标全面科 学地分析． 3 功能区域分析方法的应用实例 在某4×200MW 发电厂的3号机组进行的烟 气脱硫项目（干法）的安全经济分析中要进行安全 功能－成本分析．此项目为技术改造项目主体思路 是以确保安全功能为主要出发点兼顾成本的降低 要保证改进快速高效的完成尽量不耽误生产时间 对部件的改善数量应不超过50％目标要求是成本 降低15％．整个工程共有115个装置总共209个部 件涉及到系统的安全对这些装置（部件）全部进行 安全价值分析是不现实的不仅工程量浩大而且很 多部件是从国外进口［11］很难确定最低成本或目标 成本．在这种情况下决定采用最合适区域法进行 安全价值分析．具体步骤如下． （1） 选取分析对象．装置（部件）较多而且成 本有着显著的差异性分布在这里选用 ABC 分析 法．ABC 原始数据分析表见表1． 表1 ABC 数据分析表 Table1 ABC analytical data 序号 部件名称 件数 累计 件数 占总数百分比／％ 成本／ 万元 累计 成本／万元 占总成本百分比／％ 分类 001 布袋防尘器 1 1 0∙50 15∙15 15∙15 17∙92 A 002 CEMS 综合测试仪 1 2 1∙00 9∙75 24∙90 29∙45 A 003 加湿器 1 3 1∙44 7∙77 32∙67 38∙64 A 004 链式搅拌机 1 4 1∙91 6∙22 38∙89 45∙99 A 005 密闭料仓 2 6 2∙87 5∙12 44∙01 52∙05 A 006 电气系统 2 8 3∙83 4∙89 48∙90 57∙83 A 007 反应器主体 1 9 4∙31 3∙49 52∙39 61∙96 A 008 增压风机 1 10 4∙78 3∙33 55∙72 65∙89 A 009 闸阀 4 14 6∙70 2∙41 58∙13 68∙74 A 010 消化部件 2 16 7∙66 1∙73 59∙86 70∙79 A 011 温湿度传感器 5 21 10∙05 0∙60 60∙46 71∙50 A 012～045 石棉等 42 63 30∙14 0∙56～0∙28 75∙25 89∙00 B 046～117 个人防具等 146 209 100 0∙27～0∙01 84∙56 100 C 总计 209 100 84∙56 100 根据表1数据作 ABC 分析图见图2．由 ABC 分析法的对象确定原则最终确定 A 类部件为占总 件数的10∙05％、成本占总成本的71∙50％的部件 可见在图2中是曲线上升最快的部分．B 类部件为 占总件数20∙09％、成本占总成本17∙5％的部件；C 类部件为占总件数69∙86％、成本占总成本11％的 部件．很显然A 类部件是功能—成本分析的重点． （2） 对 A 类部件进行安全功能分析．当前有部 分部件无法得知最低成本这里采用的是功能评价 系数法．首先采用0～4打分法求出这11个部件的 功能重要度系数．共有0、1、2、3、4五个分档将部 件间两两进行比较0表示 y部件完全没有x 部件 重要；1表示 y 部件有 x 部件一半左右重要；2代表 图2 ABC 分析图 Fig．2 ABC analytical chart ·852· 北 京 科 技 大 学 学 报 第29卷
第8期 温晓龙等：基于功能区域方法的项目安全性分析 853 两部件一样重要；3代表y部件比x部件重要一半 个部件在曲线上方，说明此时实现功能的现实成本 左右；4代表y部件完全比x部件重要（用0~X打 小于目标成本，需要进行功能检查；001(0.251， 分法打分，每两个部件的得分互补，是互补对称矩 0.143),002(0.160,0.141),004(0.103,0.080)在曲 阵，求和可以运用对称矩阵的计算方法)，10名专 线下方，说明此时实现功能的现实成本大于目标成 家均给出打分结果，汇总10位专家的打分结果，可 本，是降低成本的重点所在，在最合适区域内的点 以得出每个部件的功能重要度系数、成本系数，进而 视为合格的点，说明该部件的功能、成本配比基本 用式(2)求出价值，见表2. 合适 表2最终得分表 (4)结合实际情况进行分析·布袋除尘器本身 Table 2 Final score list 有着较好的安全防护性能，原设计的安全防护案对 功能评价系 成本系数， 除尘器进行整体封闭式防护，需加装滤网和隔音材 成本/ 价值， 项目 得分 数，F(个体得 C(个体成 万元 Vi 料，成本较高，现改做部分防护，同时给现场人员增 分/总分) 本/总成本) 加防护用具，并加装监测系统，超过设定值自动报 001 315 15.15 0.143 0.251 0.570 警，异常情况停机；CEMS综合测试仪也如此，该设 002 310 9.75 0.141 0.160 0.881 备从国外进口，价格昂贵，原来设计防护室成本也很 003 295 7.77 0.134 0.129 1.039 高，现将其放置位置进行改变，作部分防护，这样既 004 176 6.22 0.080 0.103 0.777 节省了场地空间，又提高了散热性能；对于链式搅拌 005 189 5.12 0.086 0.085 1.018 机整体防护工程不变，具体材料的选取上进行调整， 006 216 4.89 0.098 0.081 1.210 采用轻质有机材料：通过以上改进，实现了在保证性 007 136 3.49 0.062 0.058 1.069 能的基础上，不但降低了初期投入成本，而且使用成 008 231 3.33 0.105 0.055 1.909 本也大大降低了，改进后的情况见表3，由表3可 009 95 2.41 0.043 0.040 1.075 见这11个关键部件总成本由60.46下降至46.09 010 48 1.73 0.022 0.028 0.786 万元，降低了23.77%.对总体而言，总成本降至 011 189 0.60 0.086 0.010 8.600 70.19万元，下降了16.99% 总分 2200 60.46 1.000 1.000 表3成本改善表 (③)根据表2数据，作散点图，见图3.可见，大 Table 3 Cost melioration list 部分点集中于准线附近，根据厂方的要求，改进部件 部件 原成本/万元 现成本/万元 △C 6.87 最多不超过50%，考虑到应留有20%的余量，结合 001 15.15 8.28 各点分布，最终确定(0.129,0.134)点为最合适点， 002 9.75 5.02 4.73 根据式(5)求得T=一0.0006575，作最合适曲线， 004 6.22 4.86 1.36 见图3， 总计 31.12 16.75 14.37 0.30 对于006、008、011这三个价值大于1（如表2 0.25 所示)的部件，从新设置功能重要度系数，发现原系 0.20 数设置基本合理，在专家系统的允许偏差范围内 003 0.15 最合适点 。002 % 检查功能发现普遍存在功能不足的情况，但也可以 满足实际需求.在001、002、004号部件的改善过程 0.10 011 008 006 。004 中新使用了一些电气、控制元件，考虑到整体系统的 0.05 性能均衡与通信稳定，现对006、008、011加入了新 0.05 0.100.150.200.250.30 的通信、控制模块并替换部分原有器件，总共投入 C 1.51万元 此时整个系统△C为12.86万元，总成本为 图3安全功能成本最合适区域图 Fig.3 Only area chart of safety faction and cost 71.7万元，降低了15.21%：对于11个重要部件来 说，总成本为47.6万元，降低了21.27%.此时可以 此时，可以直观得到改善对象，006(0.081， 重新计算各项指标，作新的最合适区域图，可以看 0.098),008(0.055,0.105),011(0.010,0.086)这三 到，原来偏离V=1的点的位置大大改善了
两部件一样重要；3代表 y 部件比 x 部件重要一半 左右；4代表 y 部件完全比 x 部件重要（用0～ X 打 分法打分每两个部件的得分互补是互补对称矩 阵求和可以运用对称矩阵的计算方法）．10名专 家均给出打分结果汇总10位专家的打分结果可 以得出每个部件的功能重要度系数、成本系数进而 用式（2）求出价值见表2． 表2 最终得分表 Table2 Final score list 项目 得分 成本／ 万元 功能评价系 数Fi（个体得 分／总分） 成本系数 Ci（个体成 本／总成本） 价值 V i 001 315 15∙15 0∙143 0∙251 0∙570 002 310 9∙75 0∙141 0∙160 0∙881 003 295 7∙77 0∙134 0∙129 1∙039 004 176 6∙22 0∙080 0∙103 0∙777 005 189 5∙12 0∙086 0∙085 1∙018 006 216 4∙89 0∙098 0∙081 1∙210 007 136 3∙49 0∙062 0∙058 1∙069 008 231 3∙33 0∙105 0∙055 1∙909 009 95 2∙41 0∙043 0∙040 1∙075 010 48 1∙73 0∙022 0∙028 0∙786 011 189 0∙60 0∙086 0∙010 8∙600 总分 2200 60∙46 1∙000 1∙000 （3） 根据表2数据作散点图见图3．可见大 部分点集中于准线附近根据厂方的要求改进部件 最多不超过50％考虑到应留有20％的余量结合 各点分布最终确定（0∙1290∙134）点为最合适点 根据式（5）求得 T ＝－0∙0006575作最合适曲线 见图3． 图3 安全功能－成本最合适区域图 Fig．3 Only area chart of safety faction and cost 此时可以直观得到改善对象006（0∙081 0∙098）008（0∙0550∙105）011（0∙0100∙086）这三 个部件在曲线上方说明此时实现功能的现实成本 小于目标成本需要进行功能检查；001（0∙251 0∙143）002（0∙1600∙141）004（0∙1030∙080）在曲 线下方说明此时实现功能的现实成本大于目标成 本是降低成本的重点所在．在最合适区域内的点 视为合格的点说明该部件的功能、成本配比基本 合适． （4） 结合实际情况进行分析．布袋除尘器本身 有着较好的安全防护性能原设计的安全防护案对 除尘器进行整体封闭式防护需加装滤网和隔音材 料成本较高现改做部分防护同时给现场人员增 加防护用具并加装监测系统超过设定值自动报 警异常情况停机；CEMS 综合测试仪也如此该设 备从国外进口价格昂贵原来设计防护室成本也很 高现将其放置位置进行改变作部分防护这样既 节省了场地空间又提高了散热性能；对于链式搅拌 机整体防护工程不变具体材料的选取上进行调整 采用轻质有机材料；通过以上改进实现了在保证性 能的基础上不但降低了初期投入成本而且使用成 本也大大降低了．改进后的情况见表3．由表3可 见这11个关键部件总成本由60∙46下降至46∙09 万元降低了23∙77％．对总体而言总成本降至 70∙19万元下降了16∙99％． 表3 成本改善表 Table3 Cost melioration list 部件 原成本／万元 现成本／万元 ΔC 001 15∙15 6∙87 8∙28 002 9∙75 5∙02 4∙73 004 6∙22 4∙86 1∙36 总计 31∙12 16∙75 14∙37 对于006、008、011这三个价值大于1（如表2 所示）的部件从新设置功能重要度系数发现原系 数设置基本合理在专家系统的允许偏差范围内． 检查功能发现普遍存在功能不足的情况但也可以 满足实际需求．在001、002、004号部件的改善过程 中新使用了一些电气、控制元件考虑到整体系统的 性能均衡与通信稳定现对006、008、011加入了新 的通信、控制模块并替换部分原有器件总共投入 1∙51万元． 此时整个系统 ΔC 为12∙86万元总成本为 71∙7万元降低了15∙21％；对于11个重要部件来 说总成本为47∙6万元降低了21∙27％．此时可以 重新计算各项指标作新的最合适区域图．可以看 到原来偏离 V ＝1的点的位置大大改善了． 第8期 温晓龙等： 基于功能区域方法的项目安全性分析 ·853·
,854 北京科技大学学报 第29卷 参考文献 4结论 [1】保罗，萨缪尔森，威廉诺德豪斯.经济学.17版。北京：人民 通过使用功能区域分析法对项目进行安全功能 邮电出版社，2004,79 成本分析，很好地满足了厂方的要求：各项经济指 [2]罗云，注册安全工程师手册，北京：化学工业出版社，2004： 189 标都比原来有了显著提高，不但有效降低了成本，一 [3]吴添祖.技术经济学.北京：清华大学出版社，2004：332 次投入成本降低了15.21%，而且大大改善了系统 [4]陈浩.工程项目各阶段的造价控制.项目管理，2005(1)：23 的性能，替换、淘汰了一些旧的部件，电气化、控制化 [5]李素琴，极低硫钢的精炼脱硫动力学模型.北京科技大学学 程度比原来加强了，操作人员由7名减少到4名，占 报，2004(6)：245 地面积也减小了11m2,粉尘、噪声、烟气、现场作业 []肖新国.循环经济与火电企业的发展.中国电力企业管理 2005(8):45 环境都比过去有了提高，整个统计、分析、改善过程 [7]谢科范，最合适区域法曲线方程的推导与K值确定.西北工 只用了2d,参与人员只有5人，使用传统功能分析 业大学学报，2002(5)：17 方法则所需时间、人力、费用都要高得多，耽搁时间 [8]刘明.资源开发方案经济评价的价值工程模型·资源环境与 较长，功能区域分析法在传统功能分析方法的基础 工程，2003(12)：20 上结合最合适区域分析方法的思路，有着简洁高效、 [9]李宗正，安全投资的量化分析，中国安全科学学报，2005(3)： 70 重点突出、形象直观等特点，在特定的条件下使用能 [10]Davids T.Opening model in safety analysis and evaluation. 收到事倍功半的效果，这种方法的建立、提高还有 Math Opening Model.2004(11):24 很大的发展空间，在安全经济分析中，必须结合安全 [11]Levis J.Employers may focus on indirect costs of injuries.Safe- 科学自有的特性，这样才可以发挥功能区域分析方 ty Health.2002(5):17 法最大的作用， Safety analysis of a project based on function area method WEN Xiaolong),SONG Cunyi,LIN Hai),JIN Longzhe),CUI Wei2) 1)Civil and Environmental Engineering School.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083.China 2)China Petroleum and Chemical Corporation.Beijing 100029.China ABSTRACI Using traditional methods to analyse the safety of industrial projects,safety benefit and value can only reflect the safety situation of system partially,the effect of analytical results on improving the safety situa- tion of system is limited and its application is not satisfied.By introducing the theory of value analysis,safety benefit value simultaneous equations and optimization criteria were built.Integrating the only area chart,the function area method (FAM)was finally developed.By applying this method to engineering projects,the only area chart and curves were obtained based on the technical parameters of projects,and the safety value and cost of projects were greatly improved. KEY WORDS industrial project;safety evaluation:safety benefit;safety value;area chart;ABC analytical method
4 结论 通过使用功能区域分析法对项目进行安全功能 －成本分析很好地满足了厂方的要求：各项经济指 标都比原来有了显著提高不但有效降低了成本一 次投入成本降低了15∙21％而且大大改善了系统 的性能替换、淘汰了一些旧的部件电气化、控制化 程度比原来加强了操作人员由7名减少到4名占 地面积也减小了11m 2粉尘、噪声、烟气、现场作业 环境都比过去有了提高．整个统计、分析、改善过程 只用了2d参与人员只有5人．使用传统功能分析 方法则所需时间、人力、费用都要高得多耽搁时间 较长．功能区域分析法在传统功能分析方法的基础 上结合最合适区域分析方法的思路有着简洁高效、 重点突出、形象直观等特点在特定的条件下使用能 收到事倍功半的效果．这种方法的建立、提高还有 很大的发展空间在安全经济分析中必须结合安全 科学自有的特性这样才可以发挥功能区域分析方 法最大的作用． 参 考 文 献 ［1］ 保罗·萨缪尔森威廉·诺德豪斯．经济学．17版．北京：人民 邮电出版社2004：79 ［2］ 罗云．注册安全工程师手册．北京：化学工业出版社2004： 189 ［3］ 吴添祖．技术经济学．北京：清华大学出版社2004：332 ［4］ 陈浩．工程项目各阶段的造价控制．项目管理2005（1）：23 ［5］ 李素琴．极低硫钢的精炼脱硫动力学模型．北京科技大学学 报2004（6）：245 ［6］ 肖新国．循环经济与火电企业的发展．中国电力企业管理 2005（8）：45 ［7］ 谢科范．最合适区域法曲线方程的推导与 K 值确定．西北工 业大学学报2002（5）：17 ［8］ 刘明．资源开发方案经济评价的价值工程模型．资源环境与 工程2003（12）：20 ［9］ 李宗正．安全投资的量化分析．中国安全科学学报2005（3）： 70 ［10］ Davids T．Opening model in safety analysis and evaluation． Math Opening Model2004（11）：24 ［11］ Levis J．Employers may focus on indirect costs of injuries．Safety Health2002（5）：17 Safety analysis of a project based on function area method WEN Xiaolong 1）SONG Cunyi 1）LIN Hai 1）JIN Longz he 1）CUI Wei 2） 1） Civil and Environmental Engineering SchoolUniversity of Science and Technology BeijingBeijing100083China 2） China Petroleum and Chemical CorporationBeijing100029China ABSTRACT Using traditional methods to analyse the safety of industrial projectssafety benefit and value can only reflect the safety situation of system partiallythe effect of analytical results on improving the safety situation of system is limited and its application is not satisfied．By introducing the theory of value analysissafety benefi-t value simultaneous equations and optimization criteria were built．Integrating the only area chartthe function area method （FAM） was finally developed．By applying this method to engineering projectsthe only area chart and curves were obtained based on the technical parameters of projectsand the safety value and cost of projects were greatly improved． KEY WORDS industrial project；safety evaluation；safety benefit；safety value；area chart；ABC analytical method ·854· 北 京 科 技 大 学 学 报 第29卷