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摘要：本研究基于锂离子电池生产行业特点，构建了涵盖人员、材料设备、管理、技术和环境五个维度的安全风险评价体系。运用结构方程模型（SEM）分析变量路径关系并确定权重，结合云模型实现风险等级量化。此外，通过案例验证表明，某锂业公司安全风险等级为Ⅱ-Ⅲ级，与实际相符，证实了模型的有效性，为行业安全管理提供了新方法。

关键词：锂离子电池；安全风险评价；结构方程模型；云模型；指标体系

在“碳达峰、碳中和”战略目标推动下，新能源汽车产业快速发展，带动锂离子电池需求持续攀升。我国已成为全球最大的锂离子电池生产国和消费国，产业规模不断扩大。然而，锂离子电池作为高能量密度产品，其生产过程中存在显著安全隐患。由于材料特性和工艺复杂性，生产环节易发生自燃、爆炸等事故，可能引发严重火灾，造成人员伤亡和重大经济损失。随着行业快速扩张，企业数量激增，相关安全事故频发（见表1），安全风险管控面临严峻挑战。

因此，如何科学地对锂离子电池生产企业进行安全管理迫在眉睫。本研究将通过文献研究、案例分析和实地调研，梳理锂离子电池生产过程中可能存在的安全风险点，结合定量与定性分析方法，建立风险评估模型，对识别出的安全风险因素进行科学评估，量化其发生概率及可能造成的后果严重程度，为企业安全生产管理提供数据支持。

1.评价指标体系的建立

1.1 方法选取依据

1）故障类型影响分析法（FMEA）：以其系统性和结构化特点，能够将复杂的生产设备分解成多个组件和功能，逐一分析每个部分的失效模式及其可能的后果。通过这一过程，故障类型影响分析法（FMEA）不仅能够帮助识别显而易见的设备风险，还能够挖掘出潜在的、易被忽视的隐患，这对于保证锂离子电池生产的高效、安全运行至关重要。

预先危险性分析（PHA）：能够通过系统地分析相关风险因素，识别潜在的危险源，并评估其可能对生产过程和人员安全产生的影响，即提供了一种系统化的工具，可以在早期阶段发现问题并制定相应的预防措施，从而确保生产过程的安全性和可靠性。这些优势使得PHA成为锂离子电池生产过程中针对物料、环境因素及工艺流程的风险辨识的理想选择。

1.2 评价指标体系的建立

本文所构建的锂离子电池生产企业安全风险评价指标体系中的评价指标的选取主要参照《生产经营单位锂离子电池储存使用安全规范》（DB4403/T508-2024）和《锂电池行业规范条件（2024年本）》等规定，主要考虑锂离子电池生产作业的重点核心环节存在的一系列潜在安全风险，应用FMEA-PHA结合的方式对风险因素进行辨识[3]，结合行业专家、企业相关从业人员的意见，根据统计结果排序筛选指标因素，最终所构建的锂离子电池安全风险评价指标体系见图1[4]。

2.基本理论及方法

2.1 结构方程

结构方程模型（Structural Equation Model， SEM）是一种研究一个或多个自变量与多个因变量之间相互关系的多元分析方法，可以利用该方法对复杂多元研究数据进行分析，通过分析各个因素之间的相互作用关系，来预测潜在变量和复杂自变量或因变量之间的关系[4]。本文旨在解决锂离子电池生产企业所存在的安全风险因素之间的相互影响[5]，通过建立结构方程模型，以高阶模型的路径系数来确定评价指标的权重。

模型的联立方程组为：

（1）测量模型

式中，X为外衍观察变量；为外衍潜在变量；Y为内衍观察变量；为内衍潜在变量；为观察变量X的因子荷载系数矩阵；为观察变量X的误差变量；为观察变量Y的因子荷载系数矩阵；为观察变量Y的误差变量。

（2）结构模型

式中，为表示内衍潜在变量之间影响的系数矩阵；为表示外衍潜在变量对内衍潜在变量影响的系数矩阵；为内衍潜在变量；为外衍潜在变量；为内衍潜在变量的误差变量。

基根据建立的锂离子电池生产企业安全评价指标体系，基于建立的锂离子电池生产企业安全评价指标体系，采用李克特五点量表设计调查问卷，邀请专家对各指标与生产安全的相关性进行1-5分评分。使用SPSS 26对回收的有效问卷数据进行信效度检验。

通过检验后，以一级指标为潜变量、二级指标为观测变量，运用Amos软件构建一阶和二阶结构方程模型。模型拟合成功后获取各指标路径系数，并代入如下计算公式确定最终权重：

式中，为评价指标i的权重值，为评价指标相对应观察变量的路径系数。

2.2 云模型评价

云模型（Cloud Model）融合了概率统计与模糊集合理论，构建了一个能够实现定性描述与定量数值之间双向映射的计算体系，。结合国内外文献、行业安全标准及专家意见，本研究将锂离子电池生产企业的风险划分为五个等级（Ⅰ级至Ⅴ级），风险等级递增对应系统安全性递减[6]。基于此分级，构建了企业安全风险评语集，并利用MATLAB R2023a，通过正向云发生器算法生成锂离子电池安全评价标准云。通过邀请领域专家对评价指标进行百分制评分，采用逆向云发生器计算各指标的云数字特征。并将指标权重与云特征值代入下式，求解安全评价综合云的数字特征：

式中，表示子级指标的期望；表示子级指标的熵；表示子级指标的超熵；表示子级指标的权重；n表示子级指标的个数。

3.实际案例分析

3.1 企业基本情况

某锂业有限公司位于四川雅安经济开发区，其3万吨电池级氢氧化锂生产线（一期）已于2024年1月竣工，11月完成验收。厂区坐标北纬29.979358°，西经103.132446°。雅安属亚热带季风山地气候，降水丰富，日照较少。基本数据采用11km外名山站（56280，北纬30.083°，东经103.117°，海拔691.3m）2003-2022年观测资料，具体内容如下表：

3.2 锂离子电池生产企业安全风险评价

基于图1的评价指标体系，通过网络问卷对锂离子电池生产企业相关人员进行调查，共发放200份问卷，回收有效问卷188份（有效率94%）。采用SPSS 26进行信效度检验：Cronbach α系数0.94，KMO值0.956，Bartlett检验p<0.001，表明数据信效度良好，适合因子分析。

将调查数据输入AMOS软件，构建锂离子电池生产企业安全风险结构方程模型（图2），验证各风险因素的影响关系，[8]如下图所示：

对该二阶结构方程模型的输出结果分析可知，各个潜变量和观察变量的误差变量值 （=1， 2， 3， …，27）均为正值， 5个潜变量和22个观察变量的 路径系数介于0.511～0.998。表明这五个风险因素都对该锂离子电池生产企业评估影响较大，都在需要考虑的范畴之内。在对结构方程模型拟合度进行评价时，通过各拟合度指标对模型拟合度进行评价，假定拟合度越好，则该模型越具有合理性。目前常用的拟合指数及评价标准和本模型的适配程度如下表所示。

由上表可以看出，CMIN/DF 值为1.584，满足在1-3的范围内；RMSEA 值为 0.038，满足低于0.05 的标准；此外，IFI、CFI等值都超过0.9，从而可区分出模型具有优秀的适配度，本研究建立的结构方程模型在满足总体适配度的前提下，经过假设显著性验证，故模型和实际情况具有很好的吻合度。根据二阶结构方程模型图中各个二级评价指标的路径系数，代入权重计算公式，计算出各组一级指标下所对应全部二级指标的归一化权重，再将二阶结构方程模型结果图中各个一级评价指标的路径系数，代入权重计算公式，经过整理所得评价指标的权重见表[7]：

3.3 云模型综合评价

3.3.1 风险评价语集的确定

根据相关国内外文献研究、安全评价标准规范，并结合施工相关专家的意见，本研究将锂离子电池生产企业的风险水平分为Ⅰ-Ⅴ级风险，随着风险等级的提升，安全水平逐步降低。根据风险的分级建立锂离子电池生产企业施工安全风险评语集[9]。

3.3.2 评价标准云的确定

根据各级风险的云模型数字特征，并应用软件MATLAB R2023a，输入正向云发生器代码，从而得到各级风险的标准云图，即为安全评价标准云。邀请10位锂离子电池生产方面的专家对该企业各项评价指标分别进行百分制的打分，应用软件MATLAB R2023a，输入逆向云发生器代码， 从而得到各项指标的云模型数字特征， 再结合结构方程模型所计算出来的各个指标的权重值，计算得到锂离子电池生产企业安全评价综合云的数字特征分别表示为， 输入正向云发生器代码从而得到该锂离子电池生产企业的评价综合云图， 并把该综合云图与评价标准云图放入同一直角坐标系， 横纵坐标分别为评分值和隶属度，如下图所示：

云模型分析显示，云滴主要分布在（70，80）区间。综合云图与标准云图对比表明，云滴集中在二级与三级风险标准之间，故该企业安全评级为Ⅱ-Ⅲ级之间。此结果与该企业实际安全管理状况相符。

4.结论

1）本研究针对锂离子电池生产企业的安全风险，构建了基于SEM和云模型的评价体系。通过分析生产特点、行业规范及专家意见，建立了涵盖人员、材料设备、管理、技术及环境的多层次指标体系。问卷调查与案例验证表明，该模型科学适用，评价结果与实际一致。

2）云模型实现了定性定量结合，将风险划分为五级并生成云图。案例企业评价结果显示风险介于Ⅱ-Ⅲ级，与实际相符，验证了模型的实用性。表明该企业整体风险较小，优化管理可有效提升安全等级。

参考文献：

[1]金立华．锂离子电池火灾危险性分析[J]．武警学院学报，2017，33（4）：47－51．

[2]张蓬．锂电池生产企业防火设计初探[C].2016中国消防协会科学技术年会论文集，2016．

[3]张景林.安全系统工程[M].北京：煤炭工业出版社，2019：24-28.

[4]卢毅，张欣欣.基于SEM和模糊综合评价法的装配式建筑施工安全风险评价[J].长沙理工大学学报（自然科学版），2021，18（3）：38-44.

[5]蔡晶菁.锂离子电池储能电站火灾防控技术研究综述[J].消防科学与技术，2022，41（4）：6.

[6]国家卫生健康委员会职业卫生标准专业委员会.工作场所有害因素职业接触限值第1部分：化学有害因素：GBZ2.1-2019（S）.2019：28.

[7]国家安全生产监督管理总局.危险与可操作性分析（HAZOP分析）应用导则：AQ/T3049-2013[S].北京：中国标准出版社，2013.

[8]吴明隆.结构方程模型：AMOS的操作与应用[M].重庆：重庆大学出版社，2017.

[9]李涛.基于云模型的建筑施工安全生产评价研究[D].广州：广州大学，2019.