基于AHP的水泥生產(chǎn)企業(yè)模糊綜合評價(jià)應(yīng)用研究

邢燕京 劉宗瑜 張萬昌

摘 要：將AHP和模糊綜合評價(jià)相結(jié)合應(yīng)用于水泥生產(chǎn)企業(yè)安全評價(jià)，結(jié)合水泥生產(chǎn)企業(yè)實(shí)際情況，從人、設(shè)施設(shè)備、環(huán)境、管理4個(gè)角度分析影響水泥生產(chǎn)安全因素，在層次分析基礎(chǔ)上建立評價(jià)指標(biāo)體系，構(gòu)造判斷矩陣，計(jì)算因素權(quán)重，提出基于AHP的模糊綜合評價(jià)模型。應(yīng)用該模型評價(jià)某水泥生產(chǎn)企業(yè)，最終得出該企業(yè)安全等級(jí)。評價(jià)結(jié)果表明，該企業(yè)安全等級(jí)為較好，企業(yè)應(yīng)該采取安全措施保證生產(chǎn)安全進(jìn)行。其中，應(yīng)用MATLAB數(shù)學(xué)軟件計(jì)算因素權(quán)重和模糊綜合評價(jià)矩陣，使評價(jià)快速、準(zhǔn)確，提高其實(shí)用性。

關(guān)鍵詞：水泥生產(chǎn) 安全 AHP 模糊綜合評價(jià)法

中圖分類號(hào)：F27 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）08（a）-0048-03

水泥是應(yīng)用非常廣泛的建筑材料，是我國城鎮(zhèn)化建設(shè)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要原料。在“十二五”期間，水泥行業(yè)以“淘汰落后產(chǎn)能，加快產(chǎn)業(yè)整體升級(jí)”的改革為重點(diǎn)，推動(dòng)了新型干法水泥熟料生產(chǎn)、純低溫余熱發(fā)電技術(shù)和裝備的飛速發(fā)展，使水泥產(chǎn)業(yè)技術(shù)裝備不斷升級(jí)[1-2]。但是與此不相適應(yīng)的是在水泥生產(chǎn)中，特別是在新型干法水泥熟料生產(chǎn)線大量投產(chǎn)過程中，安全生產(chǎn)事故常有發(fā)生[3-4]，怎樣通過安全評價(jià)提高安全管理水平，預(yù)防事故發(fā)生，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)是我們要解決的問題。

該文通過建立水泥生產(chǎn)安全指標(biāo)體系和水泥生產(chǎn)安全評價(jià)模型，綜合AHP和模糊綜合安全評價(jià)方法應(yīng)用于水泥生產(chǎn)企業(yè)安全評價(jià)。

1 層次分析法、模糊綜合安全評價(jià)法和MATLAB軟件

層次分析法是一種定性與定量相結(jié)合的新型安全評價(jià)方法，往往應(yīng)用于多因素構(gòu)成，缺少定量數(shù)據(jù)的復(fù)雜安全系統(tǒng)。其基本過程是依據(jù)系統(tǒng)原理把復(fù)雜問題分解并建立問題系統(tǒng)的遞階層次結(jié)構(gòu)，然后構(gòu)造上下層次各個(gè)因素兩兩比較的判斷矩陣，通過矩陣運(yùn)算，進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，得到各個(gè)因素的權(quán)重[5] 。

模糊綜合安全評價(jià)方法是適用于以定性指標(biāo)為主的復(fù)雜安全系統(tǒng)，應(yīng)用最大隸屬度原則與模糊變換原理，從影響安全系統(tǒng)的多個(gè)因素對系統(tǒng)隸屬度等級(jí)狀況進(jìn)行綜合評判的新型安全評價(jià)方法[6-7]。其基本步驟：建立綜合評價(jià)因素集，確定因素權(quán)重，建立綜合評價(jià)評判集，進(jìn)行單因素模糊評價(jià)，進(jìn)行多因素模糊評價(jià)，進(jìn)行系統(tǒng)總評分，得出評價(jià)結(jié)果。

MATLAB是Matrix Laboratory的縮寫，意為矩陣工廠。它是一種數(shù)學(xué)計(jì)算軟件，專門以矩陣的形式處理數(shù)據(jù)。由于模糊綜合評價(jià)矩陣計(jì)算復(fù)雜、繁瑣，該文選擇MMATLAB軟件進(jìn)行計(jì)算。利用MATLAB計(jì)算因素權(quán)重，模糊評價(jià)合成運(yùn)算簡便、快速、準(zhǔn)確。

2 基于AHP的模糊綜合評價(jià)模型

2.1 建立評價(jià)指標(biāo)體系和因素集

應(yīng)用安全系統(tǒng)工程原理和安全評價(jià)方法分析影響系統(tǒng)安全的因素，通過層次分析建立評價(jià)指標(biāo)體系，得到影響評價(jià)對象的因素集，通常用U表示，U=（u1，u2，…，um），其中，元素ui（i=1，2，…，m）表示影響評價(jià)對象的第i個(gè)因素。

2.2 建立評判集

對評價(jià)對象得出的結(jié)果組成評判集，通常用V表示，V=（v1，v2，…，vn），其中，元素vj （j=1，2，…，n）表示評價(jià)對象的第j種結(jié)果。

2.3 建立權(quán)重集

各因素重要程度組成權(quán)重集，通常用A表示，A=（a1，a2，…am），其中ai（0≤a≤1）為ui 的權(quán)重。

（1）構(gòu)造判斷矩陣。

判斷矩陣表示本層次元素與上一層次有關(guān)元素相對重要性的比較，一般采用1～9及其倒數(shù)的標(biāo)度方法（如表1所示）構(gòu)造判斷矩陣，可表示為A=（aij）n×n。判斷矩陣具有性質(zhì)：aij >0；aij =1/aji；aii=1。

（2）計(jì)算相對權(quán)重。

對于判斷矩陣A，應(yīng)用MATLAB軟件計(jì)算滿足AW=λmaxW的特征根和特征向量，W為λmax的特征向量。W=[w1w2…wi]T，其中分量Wi為對應(yīng)元素的權(quán)重值[8]。

（3）矩陣一致性檢驗(yàn)。

判斷矩陣一致性指標(biāo)CI=（λmax-n）/（n-1）。對于多階判斷矩陣，RI為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)（如表2所示）。CI與RI之比稱為隨機(jī)一致性比率CR=CI/RI，當(dāng)CR<0.1時(shí)，則判斷矩陣具有可以接受的一致性，否則需要調(diào)整和修改判斷矩陣。

2.4 建立模糊綜合評價(jià)矩陣

進(jìn)行單因素模糊評價(jià)，得到模糊綜合評價(jià)矩陣R。

R=[R1R2…Rm]T=

2.5 建立綜合評價(jià)模型，進(jìn)行模糊綜合評價(jià)

由R和A得到綜合評價(jià)模型B=A°R，表示將U中A模糊合成為V中B，其中°為合成算子。應(yīng)用MATLAB軟件選取加權(quán)平均算子（·，+），分別對因素層、準(zhǔn)則層進(jìn)行模糊評價(jià)合成運(yùn)算，得出評價(jià)結(jié)果。

2.6 計(jì)算安全系統(tǒng)的總評分

系統(tǒng)總評分F=CV，其中V為等級(jí)參數(shù)向量，C為綜合評價(jià)結(jié)果的歸一化向量。

3 應(yīng)用實(shí)例

該文以遼寧省遼陽市某水泥公司為例，利用AHP-模糊綜合評價(jià)法評價(jià)分析其生產(chǎn)安全性。

3.1 建立評價(jià)指標(biāo)體系和因素集

該企業(yè)依石灰石礦山而建，采用純低溫余熱發(fā)電4000 t/d熟料新型干法生產(chǎn)線。根據(jù)水泥生產(chǎn)系統(tǒng)、工藝流程、危險(xiǎn)有害因素類別和分布情況、法律法規(guī)、事故資料等，結(jié)合專家和企業(yè)安全管理人員分析，在人因素方面影響水泥生產(chǎn)系統(tǒng)安全的因素有：員工教育水平；員工業(yè)務(wù)水平；員工健康狀況；員工安全意識(shí)素質(zhì)等。設(shè)施設(shè)備因素方面有：設(shè)施設(shè)備維修保養(yǎng)；設(shè)施設(shè)備性能；設(shè)施設(shè)備可靠性等；環(huán)境衛(wèi)生方面因素有：生產(chǎn)環(huán)境；廠區(qū)布局；生活衛(wèi)生環(huán)境；自然環(huán)境等；安全管理方面因素有：安全組織；安全教育培訓(xùn)；安全規(guī)章制度；安全預(yù)案與演練；安全績效與考核；安全監(jiān)督與檢查等。根據(jù)上述影響水泥生產(chǎn)安全因素建立評價(jià)指標(biāo)體系，指標(biāo)體系的層次結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。水泥安全生產(chǎn)作為目標(biāo)層包含4個(gè)因素，即A=[B1，B2，B3，B4]

準(zhǔn)則層包含17個(gè)因素，即B1=[C11，C12，C13，C14]、B2=[C21，C22，C23，]、B3=[C31，C32，C33，C34]、B4=[C41，C42，C43，C44，C45，C46]

3.2 建立權(quán)重集

采用調(diào)查問卷形式邀請廠內(nèi)員工對各個(gè)因素進(jìn)行兩兩比較，專家進(jìn)行調(diào)整和修改，采用1～9及其倒數(shù)的標(biāo)度方法構(gòu)造判斷矩陣，計(jì)算權(quán)重值。通過計(jì)算，均滿足一致性。歸一化處理的判斷矩陣A-B如表3所示。

由表3可得判斷矩陣A-B的權(quán)重W=[0.3863，0.1228，0.0873，0.4035]T，同理可以計(jì)算得出判斷矩陣B1-C的權(quán)重W1=[0.1143，0.1356，0.2801，0.4699]T；判斷矩陣B2-C的權(quán)重W2=[0.1634， 0.2970，0.5396]T；判斷矩陣B3-C的權(quán)重W3 =[0.5109，0.1439，0.2427，0.1025]T；判斷矩陣B4-C的權(quán)重W4 =[0.0969， 0.3084，0.0598，0.1903，0.1539，0.1907]T。

3.3 建立評判集

水泥生產(chǎn)的安全狀況可記為V=（v1，v2， v3，v4，v5），V=（好，較好，中，差 ，較差），等級(jí)參數(shù)向量記為V=[95，80，65，50，20]T，安全狀況劃分如表4所示。

3.4 建立模糊綜合評價(jià)矩陣

結(jié)合評判集安全指標(biāo)，邀請10位專家對影響水泥生產(chǎn)安全因素進(jìn)行評分，評分結(jié)果如表5所示。

由表5得模糊綜合評價(jià)矩陣R=[R1 R2 R3 R4]T ，其中

R1=

R2=

R3=

R4=

3.5 建立模糊評價(jià)模型，進(jìn)行模糊綜合評價(jià)

模糊評價(jià)模型C=W°R，選取加權(quán)平均型算子。首先進(jìn)行指標(biāo)層模糊綜合評價(jià)記R=[S1，S2，S3，S4]，其中S1 =W1°R1，S2 =W2°R2，S3=W3°R3，S4=W4°R4。利用MATLAB進(jìn)行加權(quán)平均運(yùn)算得R=[S1，S2，S3，S4]，S1=[0.2392，0.2000，0.3888，0.1114，0.0606]，S2 =[0.4297，0.2540，0.2376，0.0624，0.0163]，S3=[0.3475，0.2345，0.3184，0.0485，0.0511]，S4=[0.4184，0.2004，0.2082，0.1577，0.0154]。再進(jìn)行準(zhǔn)則層模糊綜合評價(jià)矩陣C=W°R，計(jì)算得C=[0.3443，0.2098，0.2912，0.1186，0.0361]。

3.6 計(jì)算安全系統(tǒng)總評分

安全系統(tǒng)總評分F=CV=95×0.3443+80×0.2098+65×0.2912+50×0.1186+20×0.0361=75.0725

經(jīng)計(jì)算得安全系統(tǒng)總評分為75.0725，對照表4可以看出該水泥企業(yè)安全等級(jí)為“較好”。

4 結(jié)語

該文結(jié)合水泥生產(chǎn)實(shí)際安全問題，分析影響水泥生產(chǎn)系統(tǒng)安全的因素，建立水泥生產(chǎn)安全評價(jià)指標(biāo)體系和模糊評價(jià)模型。選取層次分析法衡量指標(biāo)相對重要性，確定各安全因素權(quán)重，最后對影響水泥生產(chǎn)安全因素進(jìn)行評價(jià)，結(jié)果表明：該水泥企業(yè)安全生產(chǎn)狀況較好，企業(yè)應(yīng)該進(jìn)一步采取安全措施，確保水泥生產(chǎn)安全進(jìn)行。

水泥生產(chǎn)安全評價(jià)是水泥企業(yè)安全管理的基本內(nèi)容，借助MATLAB數(shù)學(xué)軟件輸入相關(guān)數(shù)據(jù)即可得到評價(jià)結(jié)果，使模糊綜合評價(jià)便捷、快速、準(zhǔn)確，便于企業(yè)進(jìn)行安全管理。

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