基于云模型的食品安全監(jiān)理風(fēng)險(xiǎn)評估研究

龐紅美，劉宏志

（北京工商大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，北京 100048）

基于云模型的食品安全監(jiān)理風(fēng)險(xiǎn)評估研究

龐紅美，劉宏志*

（北京工商大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，北京 100048）

為了及時預(yù)測食品安全問題，降低食品安全風(fēng)險(xiǎn)，通過分析并建立3層影響食品安全的風(fēng)險(xiǎn)因素體系，利用云模型來消除食品安全風(fēng)險(xiǎn)評估過程中的模糊性和隨機(jī)性，用賦權(quán)法確定指標(biāo)權(quán)重集，最后利用模糊法計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)等級結(jié)果，從而實(shí)現(xiàn)對評估對象的風(fēng)險(xiǎn)等級的預(yù)測。

食品安全；云模型；風(fēng)險(xiǎn)評估

隨著生活水平的進(jìn)一步提高，人們對食品質(zhì)量與安全問題更加敏感，尤其對時有發(fā)生的食品污染問題更加關(guān)注，因此，確保食品安全成為一個亟待解決的問題。食品安全問題防不勝防，為了盡可能降低食品安全風(fēng)險(xiǎn)，加強(qiáng)食品安全風(fēng)險(xiǎn)評估尤為重要，進(jìn)而需要對食品安全狀況進(jìn)行科學(xué)合理的評價。本文借鑒信息工程監(jiān)理機(jī)制［1］，構(gòu)建了3層食品安全風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)體系，利用云模型理論［2 -3］，通過分析與統(tǒng)計(jì)食品中的危險(xiǎn)源，對食品安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析評估，可以及時發(fā)現(xiàn)食品安全問題，降低召回成本和不良影響。

1 云模型理論

云模型是定性概念與其數(shù)值表示之間的不確定性轉(zhuǎn)換模型，反映了自然語言概念的模糊性和隨機(jī)性，其由3個數(shù)值特征來表示，分別是期望、熵和超熵，圖1為云模型數(shù)字特征［4 -5］。

2 食品安全風(fēng)險(xiǎn)識別

圖1 云模型數(shù)字特征Fig.1 Numerical characteristics of cloud model

要想進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估，首先應(yīng)對食品安全進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識別，然后預(yù)測可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步分析風(fēng)險(xiǎn)因子，健全風(fēng)險(xiǎn)因素指標(biāo)，進(jìn)而對其進(jìn)行有效的食品風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測。

根據(jù)美國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)家的觀點(diǎn)，將影響食品安全的主要因素分為6個方面，并逐個分析出影響每個方面的風(fēng)險(xiǎn)因素，建立3層風(fēng)險(xiǎn)評估模型［6］。

采用層次分析法建立3層指標(biāo)體系，如表1，從造成食品安全問題的危害因素中，找出相應(yīng)的評價危害的指標(biāo)。詳細(xì)分析風(fēng)險(xiǎn)因素指標(biāo)，以全面性為首要原則，盡可能全面地找出影響食品安全風(fēng)險(xiǎn)的指標(biāo)，做到全方位考慮問題，防止重要指標(biāo)的遺漏［7 -11］。

第一層:食品安全風(fēng)險(xiǎn)度。是食品安全風(fēng)險(xiǎn)的最終值，結(jié)果越高，說明該種食品出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)的概率越大，容易出現(xiàn)食品安全問題，應(yīng)該引起注意。

表1 影響食品安全的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)Tab.1 Risk indicators of food safety

第二層:是影響食品安全問題的6個主要因素，總體上概括了影響風(fēng)險(xiǎn)的可能性因素，結(jié)果值越高，說明該方面出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)的概率越大。

第三層:是本指標(biāo)體系中詳細(xì)的、主要的評價指標(biāo)，詳細(xì)列出了影響風(fēng)險(xiǎn)高低的風(fēng)險(xiǎn)子因素，便于進(jìn)行觀察和評估。

3 云模型的模糊綜合評判法

風(fēng)險(xiǎn)評估流程見圖2。首先詳細(xì)分析風(fēng)險(xiǎn)，盡可能全面地描述因素集和評語集；其次確定權(quán)重，得到不同風(fēng)險(xiǎn)因子指標(biāo)的權(quán)重，用逆向云發(fā)生器生成綜合評判矩陣和權(quán)系數(shù)矩陣；最后通過模糊法得到評價云，與評語云進(jìn)行比較分析，通過分析二者之間圖形的重復(fù)度，得到最終的風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果。

3.1 評語云模型的建立

常見的云模型為正態(tài)云模型，用正態(tài)云來表達(dá)評語。由于評語集總是有“優(yōu)、良、差”這種評語組成。其中評語“優(yōu)”和“差”這兩個評語屬于單邊約束，它們對應(yīng)的滿意度范圍只有上限值或下限值。評語“良”，它介于優(yōu)和差之間，屬于雙邊約束。對于雙邊約束的評語，在使用云模型來描述時，參數(shù)確定的計(jì)算方式見式（1）。

圖2 基于云模型的風(fēng)險(xiǎn)評估流程Fig.2 Flow chart of risk assessment based on cloud model

評語集和二級指標(biāo)和三級指標(biāo)都用5個等級來表達(dá)。即V =｛V1，V2，V3，V4，V5）=｛高，較高，一般，較低，低），其對應(yīng)的評分區(qū)間為:［10，9）、［9，8）、［8，6）、［6，4）、［4，0］，根據(jù)式（1）得到對應(yīng)云模型如表2。

表2 評語云模型Tab.2 Comments of cloud model

3.2 確定評價因素和評語集

評價因素是直接或間接決定風(fēng)險(xiǎn)評估好壞的要素，表1為食品安全風(fēng)險(xiǎn)評估的評價指標(biāo)，評價對象的風(fēng)險(xiǎn)因素集U =｛u1，u2，…，un｝，風(fēng)險(xiǎn)因素的權(quán)重系數(shù)矩陣為W =｛w1，w2，…，wn｝，評語對象的綜合評判矩陣為R =（r1，r2，…，rn）T。在風(fēng)險(xiǎn)評估法中，利用云模型計(jì)算綜合評判矩陣，而權(quán)系數(shù)矩陣則根據(jù)實(shí)際情況采用賦權(quán)法，權(quán)系數(shù)同樣用云模型來表示。

3.3 計(jì)算綜合評判矩陣

在基于云的風(fēng)險(xiǎn)評估法中［12 -15］，利用云來計(jì)算相應(yīng)的綜合評判矩陣。統(tǒng)計(jì)專家打分得到樣本值，并將統(tǒng)計(jì)的樣本值輸入到逆向云發(fā)生器模型中，然后將其轉(zhuǎn)換成云模型的3個數(shù)字特征表征的參數(shù)（Ex，En，He）。

則綜合評判矩陣為:

3.4 計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)評估值

利用模糊綜合計(jì)算算子對風(fēng)險(xiǎn)評估值進(jìn)行計(jì)算如式（3）。

計(jì)算所得的B = W。R =（Ex，En，He）是一個評估云模型，也是評估對象的最終風(fēng)險(xiǎn)等級。

4 試驗(yàn)仿真

4.1 基于云模型和模糊綜合評價法的案例分析

本試驗(yàn)對某個牛奶制品的安全進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估，表3是評委對各個風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的評分，經(jīng)計(jì)算可以得到評估對象的權(quán)系數(shù)矩陣W和綜合評判矩陣R。

表3 評委評分表Tab.3 Judging forms 分

則權(quán)系數(shù)矩陣為:

則綜合評判矩陣為:

由模糊綜合計(jì)算算子B = W。R =（Ex，En，He）。計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)的云模型值為:B =（3.232，0.598，0.168），結(jié)果見圖3。

圖3 風(fēng)險(xiǎn)云模型結(jié)果Fig.3 Results of risk cloud model

由計(jì)算得到的云模型圖3可以看出本項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)值是3.232，對照風(fēng)險(xiǎn)等級表可以看出此評估對象的風(fēng)險(xiǎn)屬于低風(fēng)險(xiǎn)，食品較安全，可以放心飲用。

4.2 與常規(guī)模糊綜合評價法的比較

由評分表3可得出第二級模糊綜合評判矩陣。

R1=（2.8，4.6，4.4），R2=（4.1，2.8，4.4），

R3=（3.1，3.0，2.8），R4=（2.4，2.8，2.2），

R5=（2.5，3.2，3.3，2.9），R6=（3.3，2.5）。

第一層模糊權(quán)重集:

W =（0.3，0.1，0.2，0.1，0.2，0.1）T。

第二層模糊權(quán)重集:

W1=（0.4，0.3，0.3）T，W2=（0.4，0.4，0.2）T，

W3=（0.4，0.3，0.3）T，W4=（0.5，0.3，0.2）T，

W5=（0.2，0.2，0.3，0.3）T，W6=（0.5，0.5）T。

由模糊合成算子得出:B1= 3.82，B2= 3.64，B3=2.98，B4=2.48，B5=3.00，B6=2.90。

對照風(fēng)險(xiǎn)等級表可以看出此評估對象的風(fēng)險(xiǎn)屬于低風(fēng)險(xiǎn)，與基于云模型的模糊綜合評價法得到的結(jié)果一致，但相比與常規(guī)的模糊評價法，本文提出的基于云模型的模糊綜合評價法的優(yōu)點(diǎn)是:基于云模型的模糊綜合評價法得到的結(jié)果由3個數(shù)值共同表達(dá)，能夠體現(xiàn)其波動性和隨機(jī)性，而常規(guī)模糊評價法所得的結(jié)果只是簡化為一個數(shù)值，不能體現(xiàn)模糊的本質(zhì)。

5 結(jié)束語

本研究從食品安全角度出發(fā)，結(jié)合云模型和模糊綜合評判法，考慮到風(fēng)險(xiǎn)評估具有模糊性和隨機(jī)性，可以利用云模型有效地處理評估過程中的不確定性，最后通過實(shí)例驗(yàn)證了基于云模型的信息工程監(jiān)理評估方法的可行性。

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Study on Food Safety Surveillance and Risk Assessment Based on Cloud Model

PANG Hongmei，LIU Hongzhi*
（School of Computer and Information Engineering，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China）

In order to predict the problems of food safety in time and reduce the food safety risks，this study analyzed and established the risk factors system of food safety in three layers.The cloud model was used to eliminate the fuzziness and randomness in the process of food safety risk assessment and determinate the index weight set by using analytic hierarchy process.Moreover，the fuzzy comprehensive evaluation method was used to calculate the risk level results to realize the risk assessment of the object.

food safety；cloud model；risk assessment

檀彩蓮）

TS206.1；R155；TP18

A

10.3969/ j.issn.2095-6002.2016.03.014

2095-6002（2016）03-0090-05

龐紅美，劉宏志.基于云模型的食品安全監(jiān)理風(fēng)險(xiǎn)評估研究［J］.食品科學(xué)技術(shù)學(xué)報(bào)，2016，34（3）:90 -94.

PANG Hongmei，LIU Hongzhi.Study on food safety surveillance and risk assessment based on cloud model［J］.Journal of Food Science and Technology，2016，34（3）:90 -94.

2015 -10 -20

北京市屬高等學(xué)校科學(xué)技術(shù)與研究生教育創(chuàng)新工程建設(shè)項(xiàng)目（PXM2014_014213_000043）。

龐紅美，女，碩士研究生，研究方向?yàn)樾畔⒐こ膛c食品安全監(jiān)理；*劉宏志，男，教授，博士，主要從事信息工程監(jiān)理、電子商務(wù)與電子政務(wù)等方面的研究工作。通信作者。