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基于Borda序值法的家用电器安全影响因子权重排序
作者:黄晓东 张颖 秦健 谭创新 陈华平 马菁菁 张朝文 徐蓓蓓
黄晓东 张颖 秦健 谭创新 陈华平 马菁菁 张朝文 徐蓓蓓
摘 要 风险矩阵法因其简便易操作,在家用电器安全影响因子的权重评级中被广泛运用。然而,传统的风险矩阵法不够精准,常常在相同的权重级别中出现多个安全影响因子,即风险结,从而影响风险决策。本文以某家电产品24项安全影响因子权重分级为示范,运用Borda序值法,对安全影响因子进行排序,使各权重级别内影响因子的权重大小关系更为清晰,可为制定精准高效的风险控制措施提供依据。
关键词 风险结;风险矩阵;Borda序值法;安全影响因子
The Weight Ranking of Safety Impact Factors for Household Appliances Based on the Borda Count Method
HUANG Xiao-Dong1 ZHANG Ying1 QIN Jian1 TAN Chuang-Xin2
CHEN Hua-Ping1 MA Jing-Jing1 ZHANG Chao-Wen1 XU Bei-Bei1*
Abstract Due to its simplicity and ease of operation, the risk matrix method is extensively employed in the weight rating of safety impact factors for household appliances. However, the conventional risk matrix approach lacks precision, frequently leading to the presence of multiple safety impact factors at identical weight levels, termed “risk tie”, which can impede effective risk decision-making. This study utilizes the Borda count method to rank 24 safety impact factors of a specific home appliance, thereby clarifying the weight hierarchy among factors within each level. This approach can offer a foundation for the development of more accurate and efficient risk management strategies.
Keywords risk tie; risk matrix; Borda countmethod; safety impact factors
合理划分安全影响因子的权重级别,进而制定相应的风险决策,是风险评估和风险控制的关键环节。通常而言,在对家用电器安全影响因子的权重评级时,采用情景分析法和专家意见法相结合的方式,运用GB/T 22760—2020《消费品安全 风险评估导则》所推荐的风险矩阵法,从安全影响因子的重要程度和发生的可能性两个维度展开评级。传统的风险矩阵法虽然简便实用,能为安全影响因子的权重分级,但精确性不足。在分析安全影响因子数量较多时,同一权重级别会出现多个不同的安全影响因子,难以合理排序,影响风险控制措施的制定[1]。
本文以某家电产品为例,采用Borda序值法对传统风险矩阵法进行优化,并分别采用2种方法对安全影响因子的权重进行排序对比,从而分析出Borda序值法的优点。依照优化后的风险矩阵法所得出的权重排序,能够制定出更具针对性的风险控制措施[2]。
1 风险矩阵法的优化
1.1 传统的风险矩阵法
风险矩阵法把安全影响因子的重要程度和发生的可能性,依据其特性构建出权重矩阵,从而对权重大小进行定性衡量[3]。参照GB/T 22760—2020中的伤害程度分级表,将安全影响因子重要程度分为特别重要、较重要、重要、一般重要4个等级[4]。同时,参照GB/T 22760—2020中的伤害发生的可能性类型表,将发生的可能性分为A、B、C、D、E、F、G、H级,见表1。
表1 安全影响因子发生的可能性等级
Table 1 Probability levels of occurrence for safety impact factors
分级 | 特征描述 |
A | 发生的可能性极大, 在任何情况下都会重复出现 |
B | 经常发生 |
C | 有一定的发生可能性, 不属于小概率 |
D | 有一定的发生可能性, 属于小概率 |
E | 会少数发生, 但可能性较小 |
F | 会少数发生, 但可能性极小 |
G | 不会发生, 但在极少数特定情况下可能发生 |
H | 在任何情况下都不会发生 |
参照GB/T 22760—2020中风险等级划分的方法,将安全影响因子的权重通过对应的重要程度和发生的可能性划分权重级别矩阵,见表2。
表2 安全影响因子的权重级别划分
Table 2 Classification of weight levels for safety impact factors
发生的可能性 | 重要程度 | |||
特别重要 | 较重要 | 重要 | 一般重要 | |
A | Ⅰ | Ⅰ | Ⅰ | Ⅱ |
B | Ⅰ | Ⅰ | Ⅰ | Ⅲ |
C | Ⅰ | Ⅰ | Ⅰ | Ⅲ |
D | Ⅰ | Ⅰ | Ⅱ | Ⅳ |
E | Ⅰ | Ⅱ | Ⅲ | Ⅳ |
F | Ⅱ | Ⅲ | Ⅳ | Ⅳ |
G | Ⅲ | Ⅳ | Ⅳ | Ⅳ |
H | Ⅳ | Ⅳ | Ⅳ | Ⅳ |
注: Ⅰ表示重要级别, Ⅱ表示中等级别, Ⅲ表示一般级别, Ⅳ表示可容许级别.
以某家电产品中常见的6项安全影响因子为例,通过采用情景分析法和专家意见法相结合的方式对其严重程度和可能性分别打分[5],再结合传统的风险矩阵法,对安全影响因子进行权重级别评定,得到传统的风险矩阵评级示例,见表3。
表3 传统的风险矩阵评级示例
Table 3 Demonstration of traditional risk matrix ratings
序号 | 安全影响因子 | 重要程度 | 发生的可能性 | 权重级别 |
1 | 标志和说明 | 一般重要 | F | Ⅳ |
2 | 工作温度下的泄漏电流和电气强度 | 特别重要 | D | Ⅰ |
3 | 结构 | 较重要 | F | Ⅲ |
4 | 元件 | 重要 | F | Ⅳ |
5 | 电气间隙、爬电距离和固体绝缘 | 较重要 | E | Ⅱ |
6 | 耐热和耐燃 | 较重要 | E | Ⅱ |
从表3可以看出,安全影响因子在传统的风险矩阵法排序中存在两个风险结,即电气间隙、爬电距离和固体绝缘以及耐热和耐燃,这两项因子均位于中等级别,而标志和说明、元件这两项因子均位于可容许级别。所谓风险结,是指两个或多个安全影响因子具有相同的权重等级,这将增加风险评估结果的不确定性,从而对风险决策造成困扰。
1.2 基于Borda序值法的风险矩阵法
为了进一步深入分析和区分这些因子的权重,以获得明确的结论并提高决策的针对性和有效性,本研究引入了Borda序值法。Borda序值法最初是由法国人Jena-Charles de Borda提出的。它是通过计算重要程度的序值和可能性的序值从而得到Borda数,并对Borda数进行排序得出Borda序值,以此直接展现各个安全影响因子的大小。这种方法最为突出的优势在于能够在一定程度上体现出各个安全影响因子的相对重要性,进而为处于同一风险结中的多个安全影响因子能够一次性完成排序提供了可能性[6]。
Borda序值法作为一种有效的排序方式,其核心在于将安全影响因子的重要程度和发生的可能性这两个关键要素紧密结合。在表3的基础上,表4为基于Borda序值法优化的风险矩阵。相比于传统的风险矩阵,优化后的风险矩阵法增加了重要程度序值、发生的可能性序值、Borda数和Borda序值4列。其中,“重要程度序值”用于量化和表征不同安全影响因子在重要程度方面的大小顺序;“发生的可能性序值”用于量化发生概率的先后顺序;“Borda数”通过综合考虑重要程度序值和发生的可能性序值计算得出;“Borda序值”则是对Borda数值大小进行比较后得到的排列次序。
重要程度序值是通过对全部安全影响因子的重要程度进行排序的结果。首先设定一些符号来表示相关的概念。设Ya代表第a种重要程度,其中a≤4。Y1代表特别重要,Y2代表较重要,Y3代表重要,Y4代表一般重要。同时,Sa表示Ya这种重要程度等级的安全影响因子的个数。如果某一个安全影响因子的重要程度等级属于Ya级,那么就可以计算得出它的重要程度序值为
式(1)中,a代表某种重要程度;Ia代表第a种重要程度序值;Sa代表Ya这种重要程度等级的安全影响因子的个数。其中,(a>1),Ja=0(a=1)。
发生的可能性序值是对全部安全影响因子发生可能性大小进行排序的结果。同样设定一些符号来表示相关的概念。设Kb代表第b种可能性大小,其中b≤8。K1代表A级,K2代表B级,K3代表C级,K4代表D级,K5代表E级,K6代表F级,K7代表G级,K8代表H级。同时,Tb表示Kb这种可能性等级的安全影响因子的个数。如果某一个安全影响因子的可能性大小属于Kb级,那么我们就可以计算得出它发生的可能性序值为
(2)
式(2)中,b代表某种可能性级别;Pb代表第b种发生的可能性序值;Tb代表Kb这种可能性等级的安全影响因子的个数。其中,(b>1),Lb=0(b=1)。
Borda数是衡量安全影响因子重要程度的关键指标。当某个安全影响因子的Borda数Bi达到了最大值,那就意味着这个安全影响因子在所有安全影响因子中处于最重要的位置。其表达式为
(3)
式(3)中,Bi代表Borda数[7];M代表安全影响因子总个数,且这个总个数与风险矩阵中的行数相同;ci1代表第i个安全影响因子的重要程度序值,ci2则代表第i个安全影响因子发生的可能性序值。
将安全影响因子的Borda数从大到小排列,最大的Borda数对应的Borda序值为0,其余依次对应的Borda序值为1、2……,排序越靠前,Borda序值越小,代表该安全影响因子越重要。
至此,我们计算得出6项风险因子的Borda序值,见表5。
表5中清晰地呈现了6种安全影响因子按照Borda序值法排列的顺序:工作温度下的泄漏电流和电气强度>电气间隙、爬电距离和固体绝缘=耐热和耐燃>结构>元件>标志和说明。优化后的风险矩阵法,能将传统的风险矩阵法无法区分权重大小的两个安全影响因子排序,即元件>标志和说明,但由于中等级别的重要程度和发生的可能性均相同,故无法将该级别的两个安全影响因子排序。
上述所提到的优化后的风险矩阵法是一种有明确步骤和逻辑的方法。首先要确定安全影响因子的重要程度序值,其次确定安全影响因子的可能性序值,接下来在已经明确了重要程度序值和可能性序值之后,通过特定的计算方式计算出Borda数,这个计算过程综合考虑了重要程度和发生的可能性,最后依据计算得出的Borda数进行从大到小的排序。根据这个排序结果,为每个安全影响因子赋予相应的Borda序值。
2 优化后风险矩阵法的示例
2.1 安全影响因子识别
根据强制性标准列出某家电产品的安全影响因子,包括:对触及带电部件的防护,标志和说明,输入功率和电流,元件,工作温度下的泄漏电流和电气强度,发热,瞬态过电压,电气间隙、爬电距离和固体绝缘,耐潮湿,泄漏电流和电气强度,螺钉和连接,结构,耐久性,变压器和相关电路的过载保护,稳定性和机械危险,非正常工作,机械强度,内部布线,耐热和耐燃,辐射、毒性和类似危险,防锈,接地措施,外部导线用接线端子,电源连接和外部软线。
2.2 安全影响因子权重分级
本研究采用了上述所提及的优化后的风险矩阵法来对安全影响因子的权重进行排序[8],结果见表6。
由传统风险矩阵法得出的各安全影响因子的权重排序可知,在同一个权重级别中存在多个安全影响因子,无法对这些安全影响因子进行权重大小排序,见表7。优化后的风险矩阵法,可对每个权重级别内的安全影响因子进行权重大小排序,确定其在该权重级别中的优先级,见表8。对比可知,优化后的风险矩阵法能够更精细地区分各安全影响因子的优先级,使各安全影响因子排序更清晰明确,增强了风险控制措施的针对性。
3 结语
应用Borda序值法对风险矩阵进行优化,操作简便,成效显著,实用性强。该方法基于传统风险矩阵法分级结果排序,无须再分析重要程度和可能性,不仅保留了风险矩阵法直观易懂的特点,还在一定程度上解决了风险结中安全影响因子的权重大小无法排序的问题[9]。优化后的风险矩阵法使安全影响因子的权重排序更清晰,为制定更有针对性的风险控制措施提供了参考依据[10]。
参考文献
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[2] 何朋, 张凤苛, 陈姿霖. 基于Borda序值法与风险矩阵法的矿山开采安全风险评估[J].工业安全与环保, 2019, 45(10): 25-27, 39.
[3] 孙垦. 风险定量分析中风险矩阵的构建方法[J]. 华北水利水电学院学报, 2011(5): 160-162.
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[5] 杨荣祥, 高亦兵. 消费品安全风险评估模型[J]. 检验检疫学刊, 2016(2): 45-50.
[6] 常煦坤, 王柏仲, 刘丽娜. Borda序值法在联合站事件风险分级中的应用[J]. 化工安全与环境, 2024(1): 23-26.
[7] 郑锐. 用Borda法对风险进行等级排序[J]. 企业改革与管理, 2015(11): 158.
[8] 翁晓伟, 徐华月. 家用电器质量安全影响因子研究分析[J]. 轻工科技, 2018(9): 63-64.
[9] 朱启超, 匡兴华, 沈永平. 风险矩阵方法与应用述评[J].中国工程科学, 2003(1): 89-94.
[10] 谈立峰, 郝东平, 孙樨陵, 等. 综合应用风险矩阵法与Borda序值法评价区域性大型活动公共卫生突发事件风险[J]. 环境与职业医学, 2012(9): 22-26.
第一作者:黄晓东(1981—),男,汉族,广东茂名人,本科,工程师,主要从事进出口机电检测技术工作,E-mail: 251888981@qq.com
通信作者:徐蓓蓓(1975—),女,汉族,山东济南人,本科,研究员,主要从事进出口商品检验及分析工作,E-mail:13603029777@139.com
1. 深圳海关工业品检测技术中心 深圳 518067
2. 深圳海关后勤管理中心 深圳 518045
1. Shenzhen Customs Industrial Products Testing Technology Center, Shenzhen 518067
2. Shenzhen Customs Logistics Management Center, Shenzhen 518045
表4 基于Borda序值法的风险矩阵示例
Table 4 Demonstration of the risk matrix based on Borda count method
序号 | 安全影响因子 | 重要程度 | 发生的可能性 | 权重级别 | 重要程度序值 | 发生的可能性序值 | Borda数 | Borda序值 |
1 | 标志和说明 | 一般重要 | F | Ⅳ | ||||
2 | 工作温度下的泄漏电流和电气强度 | 特别重要 | D | Ⅰ | ||||
3 | 结构 | 较重要 | F | Ⅲ | ||||
4 | 元件 | 重要 | F | Ⅳ | ||||
5 | 电气间隙、爬电距离和固体绝缘 | 较重要 | E | Ⅱ | ||||
6 | 耐热和耐燃 | 较重要 | E | Ⅱ |
表5 基于Borda序值法的风险矩阵评级示例
Table 5 Demonstration of risk matrix rating based on Borda count method
序号 | 安全影响因子 | 重要程度 | 发生的可能性 | 权重级别 | 重要程度序值 | 发生的可能性序值 | Borda数 | Borda序值 |
1 | 标志和说明 | 一般重要 | F | Ⅳ | 6.0 | 5.0 | 1.5 | 4 |
2 | 工作温度下的泄漏电流和电气强度 | 特别重要 | D | Ⅰ | 1.0 | 1.0 | 10.0 | 0 |
3 | 结构 | 较重要 | F | Ⅲ | 3.0 | 5.0 | 4.0 | 2 |
4 | 元件 | 重要 | F | Ⅳ | 5.0 | 5.0 | 2.0 | 3 |
5 | 电气间隙、爬电距离和固体绝缘 | 较重要 | E | Ⅱ | 3.0 | 2.5 | 6.5 | 1 |
6 | 耐热和耐燃 | 较重要 | E | Ⅱ | 3.0 | 2.5 | 6.5 | 1 |
表6 某家电产品安全影响因子权重排序一览表
Table 6 List of weight ranking for safety impact factors of a specific home appliance
序号 | 安全影响因子 | 重要程度 | 发生的可能性 | 权重级别 | 重要程度序值 | 发生的可能性序值 | Borda数 | Borda序值 | 排序对比 | |
传统 | 优化 | |||||||||
1 | 标志和说明 | 一般重要 | F | Ⅳ | 21.5 | 15.0 | 11.5 | 9 | 15 | 19 |
2 | 对触及带电部件的防护 | 特别重要 | C | Ⅰ | 3.5 | 1.5 | 43.0 | 0 | 1 | 1 |
3 | 输入功率和电流 | 较重要 | D | Ⅰ | 9.5 | 4.5 | 34.0 | 3 | 1 | 6 |
4 | 发热 | 特别重要 | F | Ⅱ | 3.5 | 15.0 | 29.5 | 4 | 7 | 7 |
5 | 工作温度下的泄漏电流和电气强度 | 特别重要 | D | Ⅰ | 3.5 | 4.5 | 40.0 | 1 | 1 | 3 |
6 | 瞬态过电压 | 较重要 | G | Ⅳ | 9.5 | 21.5 | 17.0 | 8 | 15 | 18 |
7 | 耐潮湿 | 重要 | F | Ⅳ | 15.5 | 15.0 | 17.5 | 7 | 15 | 15 |
8 | 泄漏电流和电气强度 | 特别重要 | D | Ⅰ | 3.5 | 4.5 | 40.0 | 1 | 1 | 3 |
9 | 变压器和相关电路的过载保护 | 较重要 | F | Ⅲ | 9.5 | 15.0 | 23.5 | 6 | 11 | 11 |
10 | 耐久性 | 重要 | F | Ⅳ | 15.5 | 15.0 | 17.5 | 7 | 15 | 15 |
11 | 非正常工作 | 特别重要 | C | Ⅰ | 3.5 | 1.5 | 43.0 | 0 | 1 | 1 |
12 | 稳定性和机械危险 | 重要 | D | Ⅱ | 15.5 | 4.5 | 28.0 | 5 | 7 | 10 |
13 | 机械强度 | 重要 | E | Ⅲ | 15.5 | 9.0 | 23.5 | 6 | 11 | 11 |
14 | 结构 | 较重要 | F | Ⅲ | 9.5 | 15.0 | 23.5 | 6 | 11 | 11 |
15 | 内部布线 | 一般重要 | G | Ⅳ | 21.5 | 21.5 | 5.0 | 10 | 15 | 20 |
16 | 元件 | 重要 | F | Ⅳ | 15.5 | 15.0 | 17.5 | 7 | 15 | 15 |
17 | 电源连接和外部软线 | 重要 | E | Ⅲ | 15.5 | 9.0 | 23.5 | 6 | 11 | 11 |
18 | 外部导线用接线端子 | 一般重要 | G | Ⅳ | 21.5 | 21.5 | 5.0 | 10 | 15 | 20 |
19 | 接地措施 | 特别重要 | E | Ⅰ | 3.5 | 9.0 | 35.5 | 2 | 1 | 5 |
20 | 螺钉和连接 | 一般重要 | G | Ⅳ | 21.5 | 21.5 | 5.0 | 10 | 15 | 20 |
21 | 电气间隙、爬电距离和固体绝缘 | 较重要 | E | Ⅱ | 9.5 | 9.0 | 29.5 | 4 | 7 | 7 |
22 | 耐热和耐燃 | 较重要 | E | Ⅱ | 9.5 | 9.0 | 29.5 | 4 | 7 | 7 |
23 | 防锈 | 一般重要 | G | Ⅳ | 21.5 | 21.5 | 5.0 | 10 | 15 | 20 |
24 | 辐射、毒性和类似危险 | 一般重要 | G | Ⅳ | 21.5 | 21.5 | 5.0 | 10 | 15 | 20 |
表7 传统方法的权重排序
Table 7 Weight ranking by conventional methods
序号 | 权重级别 | 安全影响因子 | 分析 |
1 | Ⅰ | 接地措施, 非正常工作, 输入功率和电流, 泄漏电流和电气强度, 对触及带电部件的防护, 工作温度下的泄漏电流和电气强度 | 无法对安全影响因子的权重大小排序 |
2 | Ⅱ | 发热, 耐热和耐燃, 稳定性和机械危险, 电气间隙、爬电距离和固体绝缘 | |
3 | Ⅲ | 结构, 机械强度, 电源连接和外部软线, 变压器和相关电路的过载保护 | |
4 | Ⅳ | 防锈, 元件, 耐久性, 耐潮湿, 内部布线, 标志和说明, 瞬态过电压, 螺钉和连接, 外部导线用接线端子, 辐射、毒性和类似危险 |
表8 优化后的权重排序
Table 8 Weight ranking by optimized methods
序号 | 权重级别 | 安全影响因子 | 分析 |
1 | Ⅰ | 非正常工作=对触及带电部件的防护>泄漏电流和电气强度=工作温度下的泄漏电流和电气强度>接地措施>输入功率和电流 | 可对每个权重级别内的安全影响因子进行权重大小排序 |
2 | Ⅱ | 发热=耐热和耐燃=电气间隙、爬电距离和固体绝缘>稳定性和机械危险 | |
3 | Ⅲ | 结构=机械强度=电源连接和外部软线=变压器和相关电路的过载保护 | |
4 | Ⅳ | 元件=耐久性=耐潮湿>瞬态过电压>标志和说明>防锈=内部布线=螺钉和连接=外部导线用接线端子=辐射、毒性和类似危险 |