基于文本挖掘和改进DEMATEL法的化工事故关键因素识别

doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.03.0230

摘要/Abstract

摘要：

为从历史化工事故中吸取经验教训以指导化工安全生产管理实践,提出基于文本挖掘和改进决策实验室分析法(DEMATEL)的化工事故关键因素识别方法。首先,利用文本挖掘技术充分挖掘1 627份化工事故调查报告的文本信息,结合相关文献及法律法规提取14项化工事故影响因素;然后,使用基于α水平集的模糊DEMATEL法计算化工事故影响因素表现水平,识别出关键因素;最后,分析关键因素与其他因素之间的相互关联性并揭示化工事故产生机制。结果表明:8项化工事故因素被识别为关键因素,分别是极端天气、规章制度、技术规程、隐患排查、风险管控、教育培训、监督管理、经营管理;同时,8项关键因素对设施设备、物料反应、职业素养、岗位职责、应急管理、安全投入等影响因素产生直接影响,最终导致化工事故发生。

关键词: 文本挖掘, 决策实验室分析法(DEMATEL), 化工事故, 关键因素识别, α水平集

Abstract:

To draw lessons from historical chemical accidents and guide the practice of chemical safety production management, a method for identifying critical factors in chemical accidents based on text mining and improved DEMATEL method was proposed. Firstly, text mining technology was used to fully mine the text information of 1 627 chemical accident investigation reports, based on which 14 chemical accident influencing factors were extracted according to related literature, laws and regulations. Then, the fuzzy DEMATEL method based on alpha-level sets was used to calculate the performance levels of the factors affecting chemical accidents. Finally, the correlations between critical factors and other factors were analyzed and the mechanism of chemical accidents was revealed. The results show that 8 chemical accident influencing factors are identified as the critical factors, i.e., extreme weather, regulations, technical procedures, hidden danger investigation, risk control, education and training, supervision and management, and operation management. These 8 critical factors have direct impact on the influence factors such as facilities and equipment, material reactions, occupational quality, job responsibilities, emergency management, and safety investment, which eventually lead to chemical accidents.

Key words: text mining, decision-making trial and evaluation laboratory(DEMATEL), chemical accident, critical factors identification, alpha-level sets

中图分类号:

X928事故调查与分析(工伤事故分析与预防)

王亮, 赖佳燕, 张自欣, 王应明. 基于文本挖掘和改进DEMATEL法的化工事故关键因素识别[J]. 中国安全科学学报, 2024, 34(3): 20-28.

WANG Liang, LAI Jiayan, ZHANG Zixin, WANG Yingming. Identification of critical factors in chemical accidents based on text mining and improved DEMATEL method[J]. China Safety Science Journal, 2024, 34(3): 20-28.

图/表 11

表1

图1

表2

表3

表4

基于TextRank的化工事故初始因素挖掘

关键词	事故初始因素及编号	关键词	事故初始因素及编号
可燃气体、泄漏	可燃气体泄漏A₁	违反、操作规程	违反操作规程A₂₆
设备、损坏	设备损坏A₂	危险性	危险性认识不足A₂₇
培训	未经岗前培训A₃	安全生产教育培训	安全生产教育培训不到位A₂₈
设备、腐蚀	设备腐蚀严重A₄	防范措施	未采取有效防范措施A₂₉
焊缝	焊缝开裂A₅	编制、应急预案	未编制应急预案A₃₀
安全管理人员	未配备安全管理人员A₆	高温天气	高温天气A₃₁
危险源辨识	危险源辨识不足A₇	隐患排查治理	隐患排查治理不彻底A₃₂
审批	审批把关不严A₈	爆炸性、混合气体	形成爆炸性混合气体A₃₃
疏散	未及时疏散A₉	设备、故障	设备带故障运行A₃₄
无证	无证上岗A₁₀	打非、治违	“打非治违”工作不到位A₃₅
冒险作业	强令冒险作业A₁₁	生产工艺、不合理	生产工艺不合理A₃₆
盲目	盲目操作A₁₂	改变、生产工艺	擅自改变生产工艺A₃₇
违章冒险作业	违章冒险作业A₁₃	操作规程	操作规程不完善A₃₈
行政处罚	行政处罚不落实A₁₄	监管、不力	相关部门监管不力A₃₉
非法生产	非法生产A₁₅	应急处置	应急处置能力缺失A₄₀
未及时、处置	未及时处置A₁₆	安全意识、淡薄	安全意识淡薄A₄₁
违章指挥	违章指挥A₁₇	未依法取得	未依法取得相关许可A₄₂
执法	执法不严A₁₈	风险分析	未进行风险分析A₄₃
监护	监护不到位A₁₉	巡查	日常巡查不到位A₄₄
设备、缺陷	设备存在缺陷A₂₀	应急处置	应急处置不当A₄₅
检修	检修工作不到位A₂₁	安全生产责任制	安全生产责任制不落实A₄₆
检维修、能力	检维修能力缺乏A₂₂	安全知识	安全知识缺失A₄₇
应急预案、不完善	应急预案制定不完善A₂₃	储存、危化品	非法储存危化品A₄₈
规章制度	规章制度不健全A₂₄	逃避、监管	蓄意逃避监管A₄₉
擅自、离开	擅自离开岗位A₂₅	监测预警	未安设监测预警系统A₅₀

表4

表5

化工安全生产事故影响因素

影响因素	事故初始因素	影响因素	事故初始因素
极端天气F₁	高温天气A₃₁	隐患排查F₈	隐患排查治理不彻底A₃₂
	雷电暴雨B₁		日常巡查不到位A₄₄
	台风C₁		排查和整改不到位B₄
	低温天气C₂	风险管控F₉	危险源辨识不足A₇
设施设备F₂	设备损坏A₂		未进行风险分析A₄₃
	设备腐蚀严重A₄		风险研判不到位C₆
	焊缝开裂A₅		管控措施针对性不强C₇
	设备存在缺陷A₂₀	应急管理F₁₀	未及时疏散A₉
	设备带故障运行A₃₄		未及时处置A₁₆
	使用淘汰设备C₃		应急预案制定不完善A₂₃
物料反应F₃	可燃气体泄漏A₁		未采取有效防范措施A₂₉
物料反应F₃	形成爆炸性混合气体A₃₃		未编制应急预案A₃₀
职业素养F₄	未经专门培训A₃		应急处置不当A₄₅
	检维修能力缺乏A₂₂		未配备应急救援器材C₈
	危险性认识不足A₂₇		未定期进行应急救援演练C₉
	应急处置能力缺失A₄₀	教育培训F₁₁	未配备安全管理人员A₆
	安全意识淡薄A₄₁	教育培训F₁₁	安全生产教育培训不到位A₂₈
	安全知识缺失A₄₇	安全投入F₁₂	未安设监测预警系统A₅₀
	安全操作技能缺失B₂		未做好安全技术交底B₅
岗位职责F₅	无证上岗A₁₀		安全装置缺失或失效B₆
	强令冒险作业A₁₁		未提供劳动防护用具B₇
	盲目操作A₁₂		安全生产管理机构缺失C₁₀
	违章冒险作业A₁₃		安全生产资金投入不足C₁₁
	违章指挥A₁₇	监督管理F₁₃	审批把关不严A₈
	监护不到位A₁₉		行政处罚不落实A₁₄
	检修工作不到位A₂₁		执法不严A₁₈
	擅自离开岗位A₂₅		“打非治违”工作不到位A₃₅
	违反操作规程A₂₆		相关部门监管不力A₃₉
	擅自变更生产工艺A₃₇		法律法规不健全B₈
	疲劳作业B₃		举报奖励制度不健全C₁₂
	违反劳动纪律C₄	经营管理F₁₄	非法生产A₁₅
规章制度F₆	规章制度不健全A₂₄		未依法取得相关许可A₄₂
规章制度F₆	规章制度不落实C₅		安全生产责任制不落实A₄₆
技术规程F₇	生产工艺不合理A₃₆		非法存储危险化学品A₄₈
技术规程F₇	操作规程不完善A₃₈		蓄意逃避监管A₄₉

表5

表6

表7

表8

α水平下的上、下界及随机值综合影响矩阵(α=0.1)

因素	$T α L$				$T α M$				$T α H$
因素	F₁	F₂	…	F₁₄	F₁	F₂	…	F₁₄	F₁	F₂	…	F₁₄
F₁	0.016	0.137	…	0.059	0.097	0.255	…	0.184	0.240	0.438	…	0.366
F₂	0.014	0.055	…	0.076	0.100	0.174	…	0.190	0.244	0.353	…	0.360
F₃	0.005	0.044	…	0.012	0.073	0.152	…	0.116	0.197	0.316	…	0.273
︙	︙	︙		︙	︙	︙		︙	︙	︙		︙
F₁₂	0.031	0.199	…	0.177	0.144	0.326	…	0.296	0.310	0.518	…	0.478
F₁₃	0.037	0.243	…	0.241	0.161	0.367	…	0.344	0.332	0.555	…	0.513
F₁₄	0.031	0.182	…	0.123	0.147	0.313	…	0.245	0.314	0.508	…	0.428

表8

表9

不同α水平下的关键因素

α	$T α L$	$T α M$	$T α H$
0	F₁,F₆,F₇,F₈,F₉,F₁₁,F₁₃,F₁₄	F₁,F₆,F₇,F₈,F₁₁,F₁₃,F₁₄	F₁,F₆,F₇,F₈,F₁₁,F₁₃,F₁₄
0.1	F₁,F₆,F₇,F₈,F₉,F₁₁,F₁₃,F₁₄	F₁,F₆,F₇,F₈,F₁₁,F₁₃,F₁₄	F₁,F₆,F₇,F₈,F₁₁,F₁₃,F₁₄
0.2	F₁,F₆,F₇,F₈,F₉,F₁₁,F₁₃,F₁₄	F₁,F₆,F₇,F₈,F₁₁,F₁₃,F₁₄	F₁,F₆,F₇,F₈,F₁₁,F₁₃,F₁₄
0.3	F₁,F₆,F₇,F₈,F₉,F₁₁,F₁₃,F₁₄	F₁,F₆,F₇,F₈,F₁₁,F₁₃,F₁₄	F₁,F₆,F₇,F₈,F₁₁,F₁₃,F₁₄
0.4	F₁,F₆,F₇,F₈,F₉,F₁₁,F₁₃,F₁₄	F₁,F₆,F₇,F₈,F₁₁,F₁₃,F₁₄	F₁,F₆,F₇,F₈,F₁₁,F₁₃,F₁₄
0.5	F₁,F₆,F₇,F₈,F₉,F₁₁,F₁₃,F₁₄	F₁,F₆,F₇,F₈,F₉,F₁₁,F₁₃,F₁₄	F₁,F₆,F₇,F₈,F₁₁,F₁₃,F₁₄
0.6	F₁,F₆,F₇,F₈,F₉,F₁₁,F₁₃,F₁₄	F₁,F₆,F₇,F₈,F₉,F₁₁,F₁₃,F₁₄	F₁,F₆,F₇,F₈,F₁₁,F₁₃,F₁₄
0.7	F₁,F₆,F₇,F₈,F₉,F₁₁,F₁₃,F₁₄	F₁,F₆,F₇,F₈,F₉,F₁₁,F₁₃,F₁₄	F₁,F₆,F₇,F₈,F₁₁,F₁₃,F₁₄
0.8	F₁,F₆,F₇,F₈,F₉,F₁₁,F₁₃,F₁₄	F₁,F₆,F₇,F₈,F₉,F₁₁,F₁₃,F₁₄	F₁,F₆,F₇,F₈,F₉,F₁₁,F₁₃,F₁₄
0.9	F₁,F₆,F₇,F₈,F₉,F₁₁,F₁₃,F₁₄	F₁,F₆,F₇,F₈,F₉,F₁₁,F₁₃,F₁₄	F₁,F₆,F₇,F₈,F₉,F₁₁,F₁₃,F₁₄
1	F₁,F₆,F₇,F₈,F₉,F₁₁,F₁₃,F₁₄	F₁,F₆,F₇,F₈,F₉,F₁₁,F₁₃,F₁₄	F₁,F₆,F₇,F₈,F₉,F₁₁,F₁₃,F₁₄
平均	F₁,F₆,F₇,F₈,F₉,F₁₁,F₁₃,F₁₄	F₁,F₆,F₇,F₈,F₉,F₁₁,F₁₃,F₁₄	F₁,F₆,F₇,F₈,F₉,F₁₁,F₁₃,F₁₄

表9

图2

参考文献 13

[1]	张圣柱, 王旭, 魏利军, 等. 2016—2020年全国化工和危险化学品事故分析研究[J]. 中国安全生产科学技术, 2021, 17(10): 119-126.
	ZHANG Shengzhu, WANG Xu, WEI Lijun, et al. Analysis and research on chemical and hazardous chemicals accidents in China during 2016-2020[J]. Journal of Safety Science and Technology, 2021, 17(10): 119-126.
[2]	王伟, 刘志云, 崔福庆, 等. 1981—2020年我国较大及以上危化品事故统计分析与对策研究[J]. 应用化工, 2021, 50(8):2187-2193.
	WANG Wei, LIU Zhiyun, CUI Fuqing, et al. Statistical analysis and countermeasures of large and above chemical accidents in China during 1981-2020[J]. Applied Chemical Industry, 2021, 50(8): 2187-2193.
[3]	李娜, 陈建宏. 2013-2019年我国危险化学品统计分析[J]. 应用化工, 2020, 49(5): 1261-1265.
	LI Na, CHEN Jianhong. Statistical analysis of dangerous chemicals in China from 2013 to 2019[J]. Applied Chemical Industry, 2020, 49(5): 1261-1265.
[4]	WANG Bing, LI Dinglin, WU Chao. Characteristics of hazardous chemical accidents during hot season in China from 1989 to 2019: a statistical investigation[J]. Safety Science, 2020, 129:DOI:10.1016/j.ssci.2020.104788.
[5]	JING Sifeng, LIU Xiwei, GONG Xiaoyan, et al. Correlation analysis and text classification of chemical accident cases based on word embedding[J]. Process Safety and Environmental Protection, 2022, 158: 698-710. doi: 10.1016/j.psep.2021.12.038
[6]	牛毅, 樊运晓, 高远. 基于数据挖掘的化工生产事故致因主题抽取[J]. 中国安全生产科学技术, 2019, 15(10): 165-170.
	NIU Yi, FAN Yunxiao, GAO Yuan. Topic extraction on causes of chemical production accidents based on data mining[J]. Journal of Safety Science and Technology, 2019, 15(10): 165-170.
[7]	李鑫, 阳富强. 危化品事故人为因素关联规则挖掘与分析[J]. 中国安全科学学报, 2022, 32(11): 134-139. doi: 10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2022.11.2387
	LI Xin, YANG Fuqiang. Human factor association rules mining and analysis for hazardous chemical accidents[J]. China Safety Science Journal, 2022, 32(11): 134-139. doi: 10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2022.11.2387
[8]	吴林海, 张秋琴, 山丽杰, 等. 影响企业食品添加剂使用行为关键因素的识别研究:基于模糊集理论的DEMATEL方法[J]. 系统工程, 2012, 30(7): 48-54.
	WU Linhai, ZHANG Qiuqin, SHAN Lijie, et al. Study on identifying critical factors of using behavior of food additives in enterprises: a fuzzy DEMATEL method[J]. Systems Engineering, 2012, 30(7):48-54.
[9]	MIHALCEA R, TARAU P. TextRank: bringing order into text[C]. Conference on Empirical Methods in Natural Language Processing, 2004: 404-411.
[10]	BRIN S, PAGE L. The anatomy of a large-scale hypertextual Web search engine[J]. Computer Networks and ISDN Systems, 1998, 30(1): 107-117. doi: 10.1016/S0169-7552(98)00110-X
[11]	ZHANG Zixin, WANG Liang, WANG Yingming, et al. A novel alpha-level sets based fuzzy DEMATEL method considering experts' hesitant information[J]. Expert Systems with Applications, 2023, 213:DOI:10.1016/j.eswa.2022.118925.
[12]	十三届全国人民代表大会常务委员会第二十九次会议. 中华人民共和国安全生产法(修正)[L]. 2021-06-10.
[13]	WANG Yingming. Centroid defuzzification and the maximizing set and minimizing set ranking based on alpha level sets[J]. Computers & Industrial Engineering, 2009, 57(1): 228-236. doi: 10.1016/j.cie.2008.11.014

模糊信息	三角模糊数
很高(VH)	(0.75,1.0,1.0)
高(H)	(0.5,0.75,1.0)
低(L)	(0.25,0.5,0.75)
很低(VL)	(0,0.25,0.5)
无(No)	(0.0,0.0,0.25)

因素	F₁	F₂	F₃	F₄	F₅	F₆	F₇	F₈	F₉	F₁₀	F₁₁	F₁₂	F₁₃	F₁₄
F₁	No	H	H	VL	L	VL	VL	L	H	VH	VL	H	VL	VL
F₂	VL	No	VH	VL	VL	VL	L	L	L	L	L	L	VL	L
F₃	VL	L	No	VL	VL	VL	VL	VL	VL	VL	VL	VL	VL	VL
F₄	VL	H	VL	No	VH	L	VL	H	H	VH	L	L	VL	L
F₅	VL	H	H	VH	No	L	L	L	H	L	VL	H	VL	H
F₆	VL	H	L	H	VH	No	L	H	H	H	VH	H	VL	VH
F₇	VL	VH	VH	H	VH	L	No	H	H	L	L	L	VL	VL
F₈	L	VH	H	L	L	H	VH	No	H	H	L	VH	L	H
F₉	L	VH	VH	L	H	H	H	VH	No	VH	L	VH	VL	H
F₁₀	L	H	L	L	L	H	L	L	H	No	VH	H	VL	L
F₁₁	VL	VL	L	VH	VH	H	H	H	H	VH	No	VH	VL	VH
F₁₂	VL	H	H	H	VH	L	L	VH	H	H	VH	No	VL	H
F₁₃	VL	H	L	H	VH	VH	VH	VH	VH	H	H	VH	No	VH
F₁₄	VL	L	L	VH	VH	H	L	H	VH	H	L	VH	H	No

因素	F₁	F₂	F₃	…	F₁₂	F₁₃	F₁₄
F₁	[0,0.225]	[0.525,0.975]	[0.525,0.975]	…	[0.525,0.975]	[0.025,0.475]	[0.025,0.475]
F₂	[0.025,0.475]	[0,0.225]	[0.775,1]	…	[0.275,0.725]	[0.025,0.475]	[0.275,0.725]
F₃	[0.025,0.475]	[0.275,0.725]	[0,0.225]	…	[0.025,0.475]	[0.025,0.475]	[0.025,0.475]
︙	︙	︙	︙		︙	︙	︙
F₁₂	[0.025,0.475]	[0.525,0.975]	[0.525,0.975]	…	[0,0.225]	[0.025,0.475]	[0.525,0.975]
F₁₃	[0.025,0.475]	[0.525,0.975]	[0.275,0.725]	…	[0.775,1]	[0,0.225]	[0.775,1]
F₁₄	[0.025,0.475]	[0.275,0.725]	[0.275,0.725]	…	[0.775,1]	[0.525,0.975]	[0,0.225]

[1]	郑霞忠, 刘奕成, 邵波, 王硕, 柯善钢. 基于文本挖掘的水电工程施工物体打击事故致因分析[J]. 中国安全科学学报, 2024, 34(4): 50-57.
[2]	郑彬彬, 冯婷婷, 王佳贺, 肖远, 孙文浩. 基于文本挖掘的城镇燃气事故致因及关联分析[J]. 中国安全科学学报, 2023, 33(7): 190-195.
[3]	魏琳, 李丽华, 秦立强, 肖延辉, 唐玉光. 城市地铁恐怖袭击事件应急能力综合评价[J]. 中国安全科学学报, 2023, 33(7): 213-221.
[4]	郑时求, 周荣义, 杨璧帆, 李丽, 鲁义. 危化品槽罐车运输事故关键致因及传递路径研究[J]. 中国安全科学学报, 2023, 33(4): 172-178.
[5]	李响, 李消, 王松, 雷描描, 赖本涛. 铁路机务检修人员人因失误影响因素研究[J]. 中国安全科学学报, 2022, 32(6): 23-30.
[6]	尚麟宇, 尹明, 肖畅, 程君. 基于BLS的铁路安全事件文本分类研究[J]. 中国安全科学学报, 2022, 32(6): 103-108.
[7]	夏占杰, 张贝克, 高东. 基于数据增强的HSE检查纪要命名实体识别[J]. 中国安全科学学报, 2022, 32(12): 53-62.
[8]	韩天园, 田顺, 吕凯光, 李旋, 张佳涛, 魏朗. 基于文本挖掘的重特大交通事故成因网络分析^*[J]. 中国安全科学学报, 2021, 31(9): 150-156.
[9]	陈述, 习俊博, 王建平, 陈云. 水电工程施工安全隐患关联规则挖掘^*[J]. 中国安全科学学报, 2021, 31(8): 75-82.
[10]	朱高庚, 陈国明, 张玉飞, 盛积良, 袁冠英, 刘健. 风暴灾害下海洋油气工业重大事故演化层次研究[J]. 中国安全科学学报, 2021, 31(7): 172-179.
[11]	李广利, 严一知, 刘文琦, 陈耀光, 吴泽玉. 基于DEMATEL-ISM的矿工不安全情绪形成因子研究^*[J]. 中国安全科学学报, 2021, 31(7): 30-37.
[12]	左博睿, 帅斌, 黄文成. 基于ISM-24Model的重大铁路事故组织致因研究[J]. 中国安全科学学报, 2020, 30(10): 47-54.
[13]	裴甲坤, 王飞跃, 郭换换, 杨宸宇, 裴重伟. 基于改进尖点突变模型的化工事故致因分析[J]. 中国安全科学学报, 2019, 29(7): 20-25.
[14]	王海顺, 许铭, 辛盼盼, 戚昕, 裴晶晶. 我国生产安全事故经济损失统计制度改革建议[J]. 中国安全科学学报, 2019, 29(10): 141-146.
[15]	王晶, 樊运晓, 高远. 基于HFACS模型的化工事故致因分析[J]. 中国安全科学学报, 2018, 28(9): 81-86.