基于層次分析法的林用車輛技術(shù)狀況分析1)

鄒本存 儲(chǔ)江偉

(東北林業(yè)大學(xué)，哈爾濱，150040)

基于層次分析法的林用車輛技術(shù)狀況分析1)

鄒本存 儲(chǔ)江偉

(東北林業(yè)大學(xué)，哈爾濱，150040)

采用分層隨機(jī)抽樣法，對(duì)林用車輛技術(shù)狀況的構(gòu)成要素及相對(duì)重要性進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì)；歸納出林用車輛技術(shù)狀況的主要構(gòu)成要素，構(gòu)建了林用車輛技術(shù)狀況的層次結(jié)構(gòu)模型，驗(yàn)證了模型的有效性；遴選出林用車輛技術(shù)狀況各構(gòu)成要素的重要度排序。

層次分析法；林用車輛；技術(shù)狀況；層次結(jié)構(gòu)模型；要素重要度

We investigated the constituent elements and their relative importance for forest vehicles technical condition by using stratified random sampling. We summarized the major constituent elements of technical condition, constructed the hierarchical model, and verified the validity of the model. Finally, we obtained importance degree rank of the constituent elements.

林用車輛的技術(shù)狀況，是指林用車輛在某段時(shí)間內(nèi)表現(xiàn)出技術(shù)狀況變化特征參數(shù)的匯總，包括功能特性、經(jīng)濟(jì)特性、安全特性和可靠特性等方面[1-2]。林用車輛自投入使用以后，盡管技術(shù)狀況不可避免地逐漸下降，但只要掌握制約其性能劣化的主要因素，即可延長(zhǎng)工作周期，為林業(yè)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造更大的利潤(rùn)和社會(huì)效益。因此，對(duì)林用車輛技術(shù)狀況進(jìn)行綜合分析和客觀評(píng)價(jià)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[3]。

我國(guó)林業(yè)生產(chǎn)中，大部分仍然采用汽車運(yùn)輸；隨著我國(guó)林業(yè)建設(shè)的發(fā)展，林用車輛的類型及用途日趨多樣化[4]。林用車輛，受林區(qū)道路的行駛路面及坡度情況、承載負(fù)荷的性質(zhì)及大小、作業(yè)場(chǎng)地的范圍及規(guī)模、障礙物的類型及數(shù)量、作業(yè)的內(nèi)容及方式等使用條件的影響，而區(qū)別于工業(yè)用車和農(nóng)業(yè)用車。僅針對(duì)林用車輛單個(gè)或幾個(gè)明顯的性能因素進(jìn)行分析，缺乏綜合的、整體的技術(shù)狀況分析，常導(dǎo)致個(gè)別性能指標(biāo)優(yōu)異而掩蓋整體技術(shù)狀況不良[5-7]。因此，對(duì)林用車輛技術(shù)狀況進(jìn)行分析，既要考慮到其為林所用的特色，又要滿足運(yùn)材汽車、集材汽車等林用車輛使用過程中各方面的性能要求[8-9]。鑒于此，本文采用層次分析法，在歸納總結(jié)林用車輛技術(shù)狀況主要技術(shù)參數(shù)的基礎(chǔ)上，提煉出林用車輛技術(shù)狀況的構(gòu)成要素，構(gòu)建一種林用車輛技術(shù)狀況的層次結(jié)構(gòu)模型，并確定各層次指標(biāo)參數(shù)的重要度排序，為合理評(píng)價(jià)林用車輛的實(shí)際技術(shù)狀況提供參考。

1 車輛技術(shù)狀況構(gòu)成要素

采用分層隨機(jī)抽樣法，隨機(jī)抽取來自全國(guó)各地市林業(yè)局、高等院校及科研院所的100位人員(林業(yè)工作人員、林業(yè)專家及科研人員)作為調(diào)查對(duì)象，通過發(fā)放問卷調(diào)查表的形式，對(duì)林用車輛技術(shù)狀況的構(gòu)成要素及相對(duì)重要性進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì)。共發(fā)放調(diào)查問卷100份，回收有效問卷93份。對(duì)回收的93份有效問卷進(jìn)行匯總分析，歸納出林用車輛技術(shù)狀況的主要構(gòu)成要素10項(xiàng)：動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性、制動(dòng)性、操縱性、穩(wěn)定性、通過性、平順性、機(jī)動(dòng)性、方便性。

2 車輛技術(shù)狀況層次結(jié)構(gòu)模型

根據(jù)層次分析法(AHP)的基本原理[10-11]，將上述問卷調(diào)查得到林用車輛技術(shù)狀況的10項(xiàng)構(gòu)成要素進(jìn)行分層，構(gòu)建林用車輛技術(shù)狀況的層次結(jié)構(gòu)模型(見圖1)。

3 層次結(jié)構(gòu)模型解析

3.1 構(gòu)建判斷矩陣

林用車輛技術(shù)狀況的層次結(jié)構(gòu)分3層(見圖1)。在問卷調(diào)查中，被調(diào)查者從第一層(目標(biāo)層)“林用車輛技術(shù)狀況”出發(fā)，將第二層(因素層)中的基本狀況、安全狀況和運(yùn)用狀況針對(duì)第一層目標(biāo)層進(jìn)行兩兩比較，以數(shù)值形式分別表示3個(gè)因素的相對(duì)重要度，構(gòu)建目標(biāo)層的相對(duì)權(quán)重判斷矩陣；同理，分別從第二層(因素層)的3個(gè)因素出發(fā)，構(gòu)建3個(gè)因素層相對(duì)權(quán)重矩陣。例如：矩陣Bij表示相對(duì)于目標(biāo)層A而言Bi對(duì)Bj的相對(duì)重要性，并采用AHP 1～9的比較標(biāo)度為其賦值[12]，得到Bi對(duì)Bj的相對(duì)重要值(見表1)。

圖1 林用車輛技術(shù)狀況的層次結(jié)構(gòu)模型

相對(duì)重要值含 義相對(duì)重要程度描述1同等重要兩指標(biāo)相比時(shí)，Bi和Bj同等重要3稍強(qiáng)兩指標(biāo)相比時(shí)，Bi比Bj稍微重要5強(qiáng)兩指標(biāo)相比時(shí)，Bi比Bj尤其重要7很強(qiáng)兩指標(biāo)相比時(shí)，Bi比Bj非常重要9絕對(duì)強(qiáng)兩指標(biāo)相比時(shí)，Bi比Bj絕對(duì)重要2，4，6，8介于兩個(gè)標(biāo)度之間兩指標(biāo)相比時(shí)，Bi比Bj的重要程度介于兩個(gè)標(biāo)度之間倒數(shù)值若Bi與Bj相比時(shí)被賦予某一標(biāo)度，則Bj與Bi相比時(shí)被賦予的一定為此標(biāo)度的倒數(shù)

將抽樣調(diào)查得到的93份有效問卷進(jìn)行整理匯總，將每個(gè)層次中的各個(gè)下級(jí)指標(biāo)對(duì)所屬上級(jí)指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均，得到林用車輛技術(shù)狀況層次結(jié)構(gòu)模型的4個(gè)判斷矩陣(見表2～表5)。

表2 判斷矩陣A—B

表3 判斷矩陣B1—C

表4 判斷矩陣B2—C

表5 判斷矩陣B3—C

3.2 權(quán)重計(jì)算

以判斷矩陣A—B為例，分別計(jì)算因素B1、B2、B3的權(quán)重?cái)?shù)值，得出基本狀況、安全狀況和運(yùn)用狀況3個(gè)因素對(duì)于目標(biāo)層“林用車輛技術(shù)狀況”的相對(duì)權(quán)重。計(jì)算步驟[13]：

①將判斷矩陣A—B中的元素按行相乘，即：

(1)

②計(jì)算每行元素乘積的n次方根，n為判斷矩陣的階數(shù)，即：

(2)

(3)

④計(jì)算判斷矩陣A—B的權(quán)重向量，即：

(4)

填入表2的第5列，得到基于目標(biāo)層的3個(gè)因素相對(duì)重要度排序，即：基本狀況、安全狀況和運(yùn)用狀況。同理，分別計(jì)算判斷矩陣B1—C、B2—C和B3—C的權(quán)重向量WB1—C、WB2—C和WB3—C，并分別填入表3～表4的第5列和表5的第6列。

3.3 判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)

為確保判斷矩陣的科學(xué)有效，需要逐級(jí)對(duì)判斷矩陣的各個(gè)權(quán)重向量進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。以判斷矩陣A—B為例，一致性檢驗(yàn)的步驟[14]：

①將判斷矩陣A—B的判斷矩陣AA—B與其權(quán)重向量WA—B相乘得到AA—B·WA—B，即：

(5)

②計(jì)算判斷矩陣A—B的最大特征根，即：

(6)

③計(jì)算判斷矩陣A—B的一致性指標(biāo)，即：

Ci=(λmax-n)/(n-1)=0.02。

(7)

④根據(jù)判斷矩陣階數(shù)的n，參照表6得出平均隨機(jī)一致性指標(biāo)數(shù)值[15]，即：

Ri=0.58。

(8)

⑤計(jì)算一致性比例，即：

CR=Ci/Ri=0.03<0.1。

(9)

⑥一致性比例CR小于0.1，判斷矩陣A—B通過一致性檢驗(yàn)，因此，判斷矩陣A—B為有效矩陣。

⑦將一致性檢驗(yàn)指標(biāo)λmax、Ci和CR填入表2的第6列，平均隨機(jī)一致性指標(biāo)：矩陣階數(shù)(n)為1、2、3、4、5、6，Ri分別為0、0、0.58、0.90、0.12、1.24。

同理，對(duì)判斷矩陣B1—C、B2—C和B3—C進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，計(jì)算得出一致性比例CR分別為0.01、0.07、0.03，小于0.1；因此，判斷矩陣B1—C、B2—C和B3—C均通過一致性檢驗(yàn)、均為有效矩陣。將λmax、Ci、CR、Ri等一致性檢驗(yàn)指標(biāo)，分別填入表3～表4的第6列和表5的第7列。

3.4 重要度排序

基于林用車輛技術(shù)狀況的層次結(jié)構(gòu)模型，根據(jù)各級(jí)目標(biāo)的單層次權(quán)重排序，計(jì)算整體重要度排序，即各個(gè)構(gòu)成要素的權(quán)重排序。3個(gè)因素及10項(xiàng)指標(biāo)相對(duì)于總目標(biāo)“林用車輛技術(shù)狀況”的權(quán)重見表7。

4 結(jié)論

林用車輛技術(shù)狀況的層次模型中包含10個(gè)構(gòu)成要素，涉及林用車輛的功能特性、經(jīng)濟(jì)特性、安全特性、可靠特性等方面，能夠綜合反映出林用車輛的整體技術(shù)狀況特征，并且各級(jí)判斷矩陣均通過一致性檢驗(yàn)，因此，林用車輛技術(shù)狀況的層次結(jié)構(gòu)模型有效。

基于層次分析法對(duì)林用車輛技術(shù)狀況進(jìn)行分析時(shí)，其構(gòu)成要素權(quán)重排序?yàn)椋簞?dòng)力性(C1)>經(jīng)濟(jì)性(C2)>制動(dòng)性(C4)>操縱性(C5)>排放性(C3)>通過性(C7)>平順性(C8)>穩(wěn)定性(C6)>機(jī)動(dòng)性(C9)>方便性(C10)。

表7 構(gòu)成要素權(quán)重對(duì)照表

動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和制動(dòng)性，是林用車輛技術(shù)狀況的重要構(gòu)成要素，僅這3項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重之和就達(dá)到0.684；因此，重點(diǎn)掌握動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和制動(dòng)性這三方面因素，能夠有效保持林用車輛的技術(shù)狀況，為林業(yè)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造更大的利潤(rùn)和社會(huì)效益。

[1] 姜蒙紅，劉志勇，王久文，等.運(yùn)材車輛技術(shù)狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)方法的探討[J].林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，1997，25(5)：35-37.

[2] 向克芳，胡家篤.綜合定量評(píng)價(jià)林用車輛使用性能的模糊方法[J].中南林學(xué)院學(xué)報(bào)，1987，7(1)：84-93.

[3] 肖軍.汽車技術(shù)性能狀況的檢測(cè)[J].汽車工程師，2010(2)：47-49.

[4] 李琛，劉晉浩，鄧向偉，等.林業(yè)運(yùn)輸車輛動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，2006，34(10)：30-33.

[5] 鄭愛珍.影響汽車技術(shù)狀況的因素分析[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2004，14(11)：313-314.

[6] LY/T 1444.5—2005林區(qū)木材生產(chǎn)能耗(第5部分)：汽車運(yùn)材燃料消耗量.

[7] 趙長(zhǎng)東，聶存慶.汽車技術(shù)狀況對(duì)行車安全的影響[J].公路與汽運(yùn)，2004(6)：22-23.

[8] 馬德弟，梁立宏.東風(fēng)運(yùn)材汽車冬季使用存在問題的探討[J].林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，2002，30(8)：25-26.

[9] 丁藝.福建林區(qū)運(yùn)材汽車評(píng)價(jià)模式的探討[J].森林工程，2002，18(6)：15-16，64.

[10] 張炳江.層次分析法及其應(yīng)用案例[M].北京：電子工業(yè)出版社，2014.

[11] 黃廣遠(yuǎn)，徐程揚(yáng)，朱解放，等.基于層次分析法和逼近理想解排序法的高校校園綠地景觀評(píng)價(jià)[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，40(9)：113-115，123.

[12] 許大為，劉鐵冬，龔文峰，等.基于GIS和層次分析法的寒區(qū)高等級(jí)公路景觀評(píng)價(jià)[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，37(11)：108-110，117.

[13] 孫宏才，田平，王蓮芬.網(wǎng)絡(luò)層次分析法與決策科學(xué)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2011.

[14] 張毅川，張少偉.基于AHP的植物景觀設(shè)計(jì)影響因素的重要度評(píng)價(jià)[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2008，8(22)：6008-6010，6019.

[15] 李昆侖.層次分析法在城市道路景觀評(píng)價(jià)中的運(yùn)用[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)：工學(xué)版，2005，38(1)：143-147，152．

Technical Condition of Forest Vehicles Based on AHP/

Zou Bencun, Chu Jiangwei(Northeast Forestry Universiry, Harbin 150040, P. R. China)//

Journal of Northeast Forestry University.-2014,42(6).-148～150

Analytic hierarchy process (AHP); Forest vehicle; Technical condition; Hierarchical structure model; Importance degree

鄒本存，男，1970年2月生，東北林業(yè)大學(xué)交通學(xué)院，博士研究生。E-mail：1098985035@qq.com。

儲(chǔ)江偉，東北林業(yè)大學(xué)交通學(xué)院，教授。E-mail：cjw_62@163.com。

2014年2月20日。

U462.3

1) 中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目(DL11BB18)。

責(zé)任編輯：張 玉。