儿童玩具机械物理性能伤害的风险评估
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（1）模糊综合评价原理 模糊综合评价是以模糊数学为基础, 应用模糊关 系合成的原理，将一些边界不清，不易定量的因素 定量化，从而对实际的综合评价问题进行评价的一 种方法[13]。模糊综合评价通过构造等级模糊子集，
59
·质量管理·
标准科学
2014年第9期
把反映评价对象的模糊指标进行量化即确定隶属 度，然后利用模糊变换原理对各指标进行综合。设 U= { u1，u2，…，um}为刻画被评估对象的m个评估指 标；设V={v1，v2， ，vn}为刻画每一因素所处的状态 的n种决断（即评估等级）。m个被评估因素的评价 集就构造出一个总的评估矩阵R。即每个被评价对象 确定了从U到V的模糊关系R。
物的决定因素 人的决定因素
弹簧/折叠机构的尺寸及紧固性 弹簧/折叠机构组合件的可靠性
危险区的可触及性 儿童年龄 伤害的部位 伤害的人数
绳索/弹性绳的长度
绳索/弹性绳的末端是否带有珠状物 儿童年龄
零部件及组合件的可靠性 小零件/小球的尺寸、强度
伤害的部位 儿童年龄 声响的大小 声源与耳部的距离 伤害的部位 儿童年龄 零部件及组合件的可靠性 危险部件的可触及性 零部件的强度 伤害的部位
过查表获得伤害的严重度等级，应用风险矩阵方法
就可以最终确定风险R的水平。儿童玩具风险评估矩
阵如图4所示。
严重性 A-非常 B-比较 C-一般 D-不太
可能性
严重
严重
严重
a-几乎肯定
I
b-很可能
I
c-不常有， 但有可能
II
d-不可能
III
I
II
II
III
III
III
IV
IV
图4 儿童玩具风险评估矩阵
严重 II III
58
2014, No.9
玩具机械物理伤害 发生的可能性
STANDARD SCIENCE
·Quality Management·
表2 儿童玩具类产品风险评估的技术指标体系
弹簧/折叠机构 绳索/弹性绳 小零件/小球 声响
锐边/尖端/突出物
物的决定因素
人的决定因素
物的决定因素 人的决定因素 物的决定因素 人的决定因素 物的决定因素 人的决定因素
IV
IV
3 评价模型实例应用
（2）风险评估
目前，一般采用二维的风险矩阵法对儿童玩具
的机械物理性能进行风险评估[14~16]。
本文只针对儿童玩具的机械物理性能可能造成
的风险进行评估，而儿童玩具造成伤害要比整个产
品简单得多，因此将儿童玩具风险发生概率简化为4
个等级（见表3）。因此，P={p1，p2，p3，p4}为每
Risk Assessment of Mechanical and Physical Properties Harm on Children,s Toys
HUANG Guo-zhong1 GAO Jin-feng1 WANG Yan2
（1. Civil & Environmental Engineering School, University of science and technology & Beijing 2. AQSIQ Defective Product Administrative Center）
一指标所处状态的4种决断（即评估等级）。即p1为
几乎肯定发生的概率，p2为很可能发生的概率，以
此类推。
表3 儿童玩具的风险概率
发生概率
描述
≥1/2 [1/50, 1/2] [1/5,000, 1/50] <1/5,000
几乎肯定 很可能 不常有，但有可能 不可能
可能性等级 a b c d
参考美国电子伤害监督系统（NIESS）、英
国家庭事故监督系统（HASS）和休闲事故监督
系统（LASS）、欧洲家庭和休闲事故监督系统
（EHLASS）和伤害数据库以及网络舆情，建立玩具
的严重度等级划分表（见表4）。
表4 儿童玩具导致的后果严重度分级
严重性等级 风险影响等级
定义
A
非常严重 造成窒息、死亡或身体残疾的
B
比较严重
需要住院治疗的
C
一般严重 需要在门诊对伤害进行处理的
（1）第j个指标下影响第i个专家评分的概率为
Pi： （2）计算第j个指标的熵值：
其中， （3）计算第j个指标的熵权定义为：
记W=
，称为U=
{ u1，u2，…，um} 指标集的权向量。
2.3 模糊综合评价模型建立 由于儿童玩具机械物理性能伤害风险量化指标
是动态的，具有一定的模糊性，所以本文采用了模 糊综合评价法对儿童玩具进行风险评估。
作者简介：黄国忠，博士，副教授，研究方向为产品安全风险评价理论与方法，有害物质风险评估理论与方法，环境水质安全评价，安全管理与风险分析。
57
·质量管理·
回比例如图1所示[2]。
标准科学
2014年第9期
以美国CPSC2013年召回中国产的婴儿摇铃玩具 为例，如图2所示，由于婴儿摇铃易摔碎，碎片成小 部件，如果误食可能会对幼童构成窒息危害。CPSC 已经收到4起摇铃断裂的事故报告，但没有伤亡报 告，利用事故树分析方法确定出其发生伤害的指 标，其伤害事故树如图3所示。
图1 玩具召回类型的比例分布图
目前，对于玩具风险的综合评估方法主要包括 专家评估法（如评分法、优序法等）、灰色关联 法、层次分析法等方法[3]。这些评价方法都具有一定 的适用性，但是也存在着一些局限性，如过多地依 赖人的主观因素[4]。
由于儿童玩具的种类和结构具有多样性、多变 性和复杂性[5]，儿童玩具的机械物理性能伤害也受多 种因素的影响，因此本文针对儿童玩具机械物理性 能的伤害进行风险评估研究。
夹伤 勒伤、勾住和缠拌
哽塞和窒息 听力损伤 刺伤/划伤
科学确定各评价指标的权重对综合评价结果具 有重要意义[7]。权重的确定方法有主观赋权法（专家 评判法、层次分析法等）和客观赋权法（变异系数 法、相关系数法、熵值法和坎蒂雷赋权法等）[8]。其 中熵权法通过其反映评价指标信息的效用值来映射 权重[9]，可以避免权重计算的主观性，使评价结果更 客观、更符合实际，因此在多目标决策中被广泛应 用。因此本文采用信息熵方法进行玩具机械物理性 能风险评价指标的权重计算。1948年，美国的通信 工程师Shannon 在研究信息传输过程中不确定性问题 时，提出了信息熵的概念，将信息定义为不确定性 的减少，而不确定性可以通过熵来度量[10]。
规标准、舆情伤害案例、监督抽查报告、国内外召
回信息、企业反馈等信息[6]，综合分析出儿童玩具存
在的机械性能缺陷主要有以下几个方面（见表1）。
序号
1 2 3 4 5 6
表1 儿童玩具存在的机械性能缺陷
儿童玩具存在的机械 性能缺陷
序号
儿童玩具存在的 机械性能缺陷
小零件尺寸
Biblioteka Baidu
7
稳定性不足
含尖锐物体
8
动能冲击过大
Abstract: According to the feature, harm and the fuzzy characteristics of children’s toys and based on the analysis of a large number of domestic and foreign toys recall cases, the paper puts forward the risk assessment index system of children’s toys and adopts the fuzzy comprehensive assessment method and entropy-weighted method in the risk assessment with multiple elements, builds the two-dimensional risk assessment matrix with the factors of risk severity and possibility. Through the risk assessment of music educational toys, the possibility of mechanical and physical harm is calculated between 1/50 and 1/2, and combined with the severity of mechanical and physical harm, the risk level of direct harm is determined moderate risk through two-dimensional matrix. Keywords：children’s toys, mechanical and physical properties, fuzzy comprehensive theory, entropy-weighted method , risk assessment
2014, No.9
STANDARD SCIENCE
·Quality Management·
儿童玩具机械物理性能伤害的风险评估
黄国忠1 高金凤1 王 琰2
（1.北京科技大学 土木与环境工程学院；2. 国家质检总局缺陷产品管理中心）
摘 要：根据儿童玩具的机械物理伤害风险的特点、危害及其所具有的模糊特性，在对大量国内外儿童玩具召 回案例运用事故树等方法分析的基础上，提出了儿童玩具风险评估指标体系，将模糊综合评价方法与熵权法结 合用于儿童玩具多因素风险水平评估，建立了以风险严重程度和发生概率的可能性为因子的二维风险评估矩 阵。通过对音乐益智玩具风险评估，计算出了机械物理伤害发生的可能性P在[1/50,1/2]之间，结合儿童玩具机械 物理伤害发生的严重度，运用二维矩阵最终确定儿童玩具直接伤害的风险水平为中等风险。 关键词：儿童玩具 机械物理性能 模糊综合理论 熵权法 风险评估 DOI编码: 10.3969/j.issn.1674-5698.2014.09.014
D
不太严重
轻微外伤，无需就医的
产品名称：儿童音乐益智玩具 适用年龄：96个月及以下儿童使用玩具 危险：滥用测试后，存在锐利尖端；电池的正 负极被标准直钢针连通后电池表面温升超标。
图5 儿童音乐益智玩具
由10名国内权威专家组成的风险评估小组对这
款玩具的风险状况进行评价排序，确定出了6个影响
因素作为评价指标，排序情况列见表5。
在信息论中，信息熵是系统无序程度的度量， 信息量是系统有序程度的度量，两者绝对值相等， 符号相反。如果某个指标的熵值越小，说明其指标 值的变异程度越大，提供的信息量越多，在综合评 价中起的作用越大，其权重也应越大，反之则权重 越小[11-12]。熵权法是根据玩具的指标值构成的判断 矩阵来确定指标权重的一种方法，具有较强的客观 性，排除了玩具指标的权重确立时受专家意见等主 观因素影响的成分。其具体步骤如下：
图2 CPSC召回的婴儿摇铃玩具
2 儿童玩具机械物理性能安全评价模型
2.1 儿童玩具机械物理性能安全评价指标体系的建立
建立合理的安全评价指标体系是对玩具的机械物
理性能进行全面安全综合评价的关键，而儿童玩具
由于其种类繁多，物理结构和使用环境千差万别，
导致建立适合儿童玩具特点的安全评价指标体系，
成为一项十分复杂的工作。本文根据国内外玩具法
部件易脱落
9
温升过高或短路
绳索/绳带尺寸过长
10
声响过大
折叠机构或弹簧机构 11
高亮度光源
孔、间隙的可触及性 12
其他
图3 婴儿摇铃导致儿童玩具伤害的事故
从图3可以分析出导致儿童窒息伤害发生的指标 有两个方面：人的因素和物的因素。人的因素包括 伤害的部位和伤害的年龄这两个指标；物的因素包 括零部件及组合件的可靠性以及滥用测试后产生的 小零件的尺寸的大小。本论文在对大量国内外召回 的儿童玩具案例运用事故树等方法分析的基础上， 总结出了儿童玩具的机械物理伤害的指标，并形成 儿童玩具风险评估指标体系（见表2）。 2.2 熵权法计算权重的模型建立
1 引言
随着由于儿童安全性能问题所导致的伤害事件 频繁发生，对产品质量要求较高的欧美国家针对引 发伤害事件的玩具发布了大量召回指令。在2012年
1月~2013年6月，欧盟发布玩具召回指令900份，其 中中国玩具被召回562份，占62.4%；美国发布玩具 召回指令78份，中国60份，占76.9%，共涉及玩具 13,077,232件[1]。中国作为玩具制造大国，生产的玩 具批量大、数量多，频繁发生召回事件，极易对企 业造成巨大的损失。每年玩具伤害事故中各伤害召
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2014年第9期
把反映评价对象的模糊指标进行量化即确定隶属 度，然后利用模糊变换原理对各指标进行综合。设 U= { u1，u2，…，um}为刻画被评估对象的m个评估指 标；设V={v1，v2， ，vn}为刻画每一因素所处的状态 的n种决断（即评估等级）。m个被评估因素的评价 集就构造出一个总的评估矩阵R。即每个被评价对象 确定了从U到V的模糊关系R。
物的决定因素 人的决定因素
弹簧/折叠机构的尺寸及紧固性 弹簧/折叠机构组合件的可靠性
危险区的可触及性 儿童年龄 伤害的部位 伤害的人数
绳索/弹性绳的长度
绳索/弹性绳的末端是否带有珠状物 儿童年龄
零部件及组合件的可靠性 小零件/小球的尺寸、强度
伤害的部位 儿童年龄 声响的大小 声源与耳部的距离 伤害的部位 儿童年龄 零部件及组合件的可靠性 危险部件的可触及性 零部件的强度 伤害的部位
过查表获得伤害的严重度等级，应用风险矩阵方法
就可以最终确定风险R的水平。儿童玩具风险评估矩
阵如图4所示。
严重性 A-非常 B-比较 C-一般 D-不太
可能性
严重
严重
严重
a-几乎肯定
I
b-很可能
I
c-不常有， 但有可能
II
d-不可能
III
I
II
II
III
III
III
IV
IV
图4 儿童玩具风险评估矩阵
严重 II III
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2014, No.9
玩具机械物理伤害 发生的可能性
STANDARD SCIENCE
·Quality Management·
表2 儿童玩具类产品风险评估的技术指标体系
弹簧/折叠机构 绳索/弹性绳 小零件/小球 声响
锐边/尖端/突出物
物的决定因素
人的决定因素
物的决定因素 人的决定因素 物的决定因素 人的决定因素 物的决定因素 人的决定因素
IV
IV
3 评价模型实例应用
（2）风险评估
目前，一般采用二维的风险矩阵法对儿童玩具
的机械物理性能进行风险评估[14~16]。
本文只针对儿童玩具的机械物理性能可能造成
的风险进行评估，而儿童玩具造成伤害要比整个产
品简单得多，因此将儿童玩具风险发生概率简化为4
个等级（见表3）。因此，P={p1，p2，p3，p4}为每
Risk Assessment of Mechanical and Physical Properties Harm on Children,s Toys
HUANG Guo-zhong1 GAO Jin-feng1 WANG Yan2
（1. Civil & Environmental Engineering School, University of science and technology & Beijing 2. AQSIQ Defective Product Administrative Center）
一指标所处状态的4种决断（即评估等级）。即p1为
几乎肯定发生的概率，p2为很可能发生的概率，以
此类推。
表3 儿童玩具的风险概率
发生概率
描述
≥1/2 [1/50, 1/2] [1/5,000, 1/50] <1/5,000
几乎肯定 很可能 不常有，但有可能 不可能
可能性等级 a b c d
参考美国电子伤害监督系统（NIESS）、英
国家庭事故监督系统（HASS）和休闲事故监督
系统（LASS）、欧洲家庭和休闲事故监督系统
（EHLASS）和伤害数据库以及网络舆情，建立玩具
的严重度等级划分表（见表4）。
表4 儿童玩具导致的后果严重度分级
严重性等级 风险影响等级
定义
A
非常严重 造成窒息、死亡或身体残疾的
B
比较严重
需要住院治疗的
C
一般严重 需要在门诊对伤害进行处理的
（1）第j个指标下影响第i个专家评分的概率为
Pi： （2）计算第j个指标的熵值：
其中， （3）计算第j个指标的熵权定义为：
记W=
，称为U=
{ u1，u2，…，um} 指标集的权向量。
2.3 模糊综合评价模型建立 由于儿童玩具机械物理性能伤害风险量化指标
是动态的，具有一定的模糊性，所以本文采用了模 糊综合评价法对儿童玩具进行风险评估。
作者简介：黄国忠，博士，副教授，研究方向为产品安全风险评价理论与方法，有害物质风险评估理论与方法，环境水质安全评价，安全管理与风险分析。
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回比例如图1所示[2]。
标准科学
2014年第9期
以美国CPSC2013年召回中国产的婴儿摇铃玩具 为例，如图2所示，由于婴儿摇铃易摔碎，碎片成小 部件，如果误食可能会对幼童构成窒息危害。CPSC 已经收到4起摇铃断裂的事故报告，但没有伤亡报 告，利用事故树分析方法确定出其发生伤害的指 标，其伤害事故树如图3所示。
图1 玩具召回类型的比例分布图
目前，对于玩具风险的综合评估方法主要包括 专家评估法（如评分法、优序法等）、灰色关联 法、层次分析法等方法[3]。这些评价方法都具有一定 的适用性，但是也存在着一些局限性，如过多地依 赖人的主观因素[4]。
由于儿童玩具的种类和结构具有多样性、多变 性和复杂性[5]，儿童玩具的机械物理性能伤害也受多 种因素的影响，因此本文针对儿童玩具机械物理性 能的伤害进行风险评估研究。
夹伤 勒伤、勾住和缠拌
哽塞和窒息 听力损伤 刺伤/划伤
科学确定各评价指标的权重对综合评价结果具 有重要意义[7]。权重的确定方法有主观赋权法（专家 评判法、层次分析法等）和客观赋权法（变异系数 法、相关系数法、熵值法和坎蒂雷赋权法等）[8]。其 中熵权法通过其反映评价指标信息的效用值来映射 权重[9]，可以避免权重计算的主观性，使评价结果更 客观、更符合实际，因此在多目标决策中被广泛应 用。因此本文采用信息熵方法进行玩具机械物理性 能风险评价指标的权重计算。1948年，美国的通信 工程师Shannon 在研究信息传输过程中不确定性问题 时，提出了信息熵的概念，将信息定义为不确定性 的减少，而不确定性可以通过熵来度量[10]。
规标准、舆情伤害案例、监督抽查报告、国内外召
回信息、企业反馈等信息[6]，综合分析出儿童玩具存
在的机械性能缺陷主要有以下几个方面（见表1）。
序号
1 2 3 4 5 6
表1 儿童玩具存在的机械性能缺陷
儿童玩具存在的机械 性能缺陷
序号
儿童玩具存在的 机械性能缺陷
小零件尺寸
Biblioteka Baidu
7
稳定性不足
含尖锐物体
8
动能冲击过大
Abstract: According to the feature, harm and the fuzzy characteristics of children’s toys and based on the analysis of a large number of domestic and foreign toys recall cases, the paper puts forward the risk assessment index system of children’s toys and adopts the fuzzy comprehensive assessment method and entropy-weighted method in the risk assessment with multiple elements, builds the two-dimensional risk assessment matrix with the factors of risk severity and possibility. Through the risk assessment of music educational toys, the possibility of mechanical and physical harm is calculated between 1/50 and 1/2, and combined with the severity of mechanical and physical harm, the risk level of direct harm is determined moderate risk through two-dimensional matrix. Keywords：children’s toys, mechanical and physical properties, fuzzy comprehensive theory, entropy-weighted method , risk assessment
2014, No.9
STANDARD SCIENCE
·Quality Management·
儿童玩具机械物理性能伤害的风险评估
黄国忠1 高金凤1 王 琰2
（1.北京科技大学 土木与环境工程学院；2. 国家质检总局缺陷产品管理中心）
摘 要：根据儿童玩具的机械物理伤害风险的特点、危害及其所具有的模糊特性，在对大量国内外儿童玩具召 回案例运用事故树等方法分析的基础上，提出了儿童玩具风险评估指标体系，将模糊综合评价方法与熵权法结 合用于儿童玩具多因素风险水平评估，建立了以风险严重程度和发生概率的可能性为因子的二维风险评估矩 阵。通过对音乐益智玩具风险评估，计算出了机械物理伤害发生的可能性P在[1/50,1/2]之间，结合儿童玩具机械 物理伤害发生的严重度，运用二维矩阵最终确定儿童玩具直接伤害的风险水平为中等风险。 关键词：儿童玩具 机械物理性能 模糊综合理论 熵权法 风险评估 DOI编码: 10.3969/j.issn.1674-5698.2014.09.014
D
不太严重
轻微外伤，无需就医的
产品名称：儿童音乐益智玩具 适用年龄：96个月及以下儿童使用玩具 危险：滥用测试后，存在锐利尖端；电池的正 负极被标准直钢针连通后电池表面温升超标。
图5 儿童音乐益智玩具
由10名国内权威专家组成的风险评估小组对这
款玩具的风险状况进行评价排序，确定出了6个影响
因素作为评价指标，排序情况列见表5。
在信息论中，信息熵是系统无序程度的度量， 信息量是系统有序程度的度量，两者绝对值相等， 符号相反。如果某个指标的熵值越小，说明其指标 值的变异程度越大，提供的信息量越多，在综合评 价中起的作用越大，其权重也应越大，反之则权重 越小[11-12]。熵权法是根据玩具的指标值构成的判断 矩阵来确定指标权重的一种方法，具有较强的客观 性，排除了玩具指标的权重确立时受专家意见等主 观因素影响的成分。其具体步骤如下：
图2 CPSC召回的婴儿摇铃玩具
2 儿童玩具机械物理性能安全评价模型
2.1 儿童玩具机械物理性能安全评价指标体系的建立
建立合理的安全评价指标体系是对玩具的机械物
理性能进行全面安全综合评价的关键，而儿童玩具
由于其种类繁多，物理结构和使用环境千差万别，
导致建立适合儿童玩具特点的安全评价指标体系，
成为一项十分复杂的工作。本文根据国内外玩具法
部件易脱落
9
温升过高或短路
绳索/绳带尺寸过长
10
声响过大
折叠机构或弹簧机构 11
高亮度光源
孔、间隙的可触及性 12
其他
图3 婴儿摇铃导致儿童玩具伤害的事故
从图3可以分析出导致儿童窒息伤害发生的指标 有两个方面：人的因素和物的因素。人的因素包括 伤害的部位和伤害的年龄这两个指标；物的因素包 括零部件及组合件的可靠性以及滥用测试后产生的 小零件的尺寸的大小。本论文在对大量国内外召回 的儿童玩具案例运用事故树等方法分析的基础上， 总结出了儿童玩具的机械物理伤害的指标，并形成 儿童玩具风险评估指标体系（见表2）。 2.2 熵权法计算权重的模型建立
1 引言
随着由于儿童安全性能问题所导致的伤害事件 频繁发生，对产品质量要求较高的欧美国家针对引 发伤害事件的玩具发布了大量召回指令。在2012年
1月~2013年6月，欧盟发布玩具召回指令900份，其 中中国玩具被召回562份，占62.4%；美国发布玩具 召回指令78份，中国60份，占76.9%，共涉及玩具 13,077,232件[1]。中国作为玩具制造大国，生产的玩 具批量大、数量多，频繁发生召回事件，极易对企 业造成巨大的损失。每年玩具伤害事故中各伤害召