設(shè)備健康評價模型中AHP 模糊綜合評判法探索

蔣東凱

（陜西中煙工業(yè)有限責任公司寶雞卷煙廠，陜西 寶雞 721000）

1 引言

近年來，“十三五”規(guī)劃使整個工業(yè)生產(chǎn)體系進入全新的水平。倉庫作為卷煙工廠的核心組成部分，是連接客戶、供應(yīng)鏈和制造業(yè)的重要部分。堆垛機是卷煙工廠倉庫的重要設(shè)備之一，其健康狀態(tài)的優(yōu)劣決定了倉庫的運作效率，因此設(shè)備健康狀態(tài)評價方法及其應(yīng)用成為國內(nèi)外學者的重要研究課題。

目前，常見的健康評價模型建立方法有層次分析法、熵權(quán)法、模糊綜合評判法、TOPSIS 模型、灰色關(guān)聯(lián)分析、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)法等。

由于設(shè)備的各個性能狀態(tài)存在關(guān)聯(lián)性，且設(shè)備的健康狀態(tài)具有一定的模糊性，難以量化處理，因此本文將AHP 與模糊綜合評判法相結(jié)合來建立評價模型。AHP是用來確定各評價因素的權(quán)重，而模糊綜合評判法處理設(shè)備的健康狀態(tài)模糊性以及難以量化的問題，兩者結(jié)合對設(shè)備健康狀態(tài)做出合理評價。

2 AHP 模糊綜合評判模型

2.1 基本概念

2.1.1 層次分析法（Analytic Hierarchy Process,AHP）

AHP 是由美國運籌學家T.L.薩迪教授在20 世紀70 年代初提出，是一種解決影響因素較多的復(fù)雜問題的方法，也是一種定性和定量相結(jié)合的決策分析方法。該方法首先定性分解需解決的問題，然后定量評價已分解的部分，最后綜合各部分的評價結(jié)果，從而對問題進行科學決策。其基本步驟如下：

（1）建立階梯層次結(jié)構(gòu)模型。根據(jù)待解決問題各要素之間的相互關(guān)系，對其進行層次劃分，建立層次結(jié)構(gòu)模型。

（2）構(gòu)造比較判斷矩陣。以上一層次要素為準則，將同一層次的各要素進行兩兩比較，確定出各要素的相對重要程度，構(gòu)造比較判斷矩陣。

（3）計算單一準則下要素的權(quán)重，并進行一致性檢驗。

（4）計算各層次要素的組合權(quán)重。

2.1.2 模糊綜合評判法（Fuzzy Comprehensive Evaluation, FCE）

模糊綜合評判法是以模糊數(shù)學為基礎(chǔ)，基本思想是應(yīng)用模糊線性變換原理和隸屬度理論，將一些不易定量的因素定量化，對被評價對象進行綜合性的評判?？紤]評判因素的多少，模糊綜合評判法可分為單級模糊綜合評判和多級模糊綜合評判。

（1）單級模糊綜合評判

單級模糊綜合評判法的步驟如下：

①確定評判因素集U

評判因素集，由評判對象的評判因素組成的集合，記為U={u1,u2,…,um}，且滿足：

②確定評語集V

評語集，由評判對象的評判結(jié)果組成的評語的集合，記為V={v1,v2,…,vn}。

③確定因素的權(quán)重A

權(quán)重是衡量因素集中各因素的相對重要程度，權(quán)重的確定方法有很多，在實際運用中常見的方法有：Delphi 法、專家調(diào)查法和層次分析法。

④確定模糊綜合判斷矩陣

應(yīng)用模糊數(shù)學理論，建立評判因素集到評語集的模糊關(guān)系，構(gòu)成了模糊關(guān)系矩陣R：

⑤綜合評判

模糊綜合評判，進行矩陣合成運算，得出了綜合評判集B：

（2）多級模糊綜合評判

在問題較為復(fù)雜，因素較多時，單級模糊綜合評判往往不能給出較為滿意的結(jié)果，為提高精度，需要采用分層的辦法來解決問題，即采用多級模糊綜合評判。

多級模糊綜合評判的基本思想如下：

①將影響評判對象的各個因素按屬性分類，根據(jù)屬性分類構(gòu)建階梯層級因素集。

②對較低層次的各因素進行單因素評判，得出評判結(jié)果。

③依據(jù)層次關(guān)系進行上一層次各個因素的綜合評判，即以低層級的評價結(jié)果作為上一層次的因素集的單因素評判，建立該層次的模糊關(guān)系矩陣，經(jīng)過計算得出評判結(jié)果。

④由此類推，根據(jù)需要可以得到二級、三級、…、n 級模糊綜合評判，如此可得到多級模糊綜合評判結(jié)果。

2.2 評價體系構(gòu)建

能夠反映設(shè)備運行狀況的因素有很多，對于堆垛機來講，可將設(shè)備分為行走部分、升降部分、貨叉部分、控制部分、安全裝置部分等指標。根據(jù)寶雞卷煙廠實際運行情況，本文選擇以下指標進行評價體系構(gòu)建。

2.3 評價步驟

2.3.1 確定評判因素集

評判因素集如表2 所示。

因素集U 分為三層：

第一層為U={u1,u2,u3,u4,u5}

第二層為u1={u11,u12,u13,u14,u15}；u2={u21,u22,u23,u24,u25}；u3={u31,u32}；u4={u41,u42,u43}；u5={u51,u52,u53,u54}

第三層為u13={u131,u132}；u14={u141,u142,u143,u144}

2.3.2 確定評語集

表1 評價指標體系

表2 評判因素集

表3 評語集及分值范圍

表4 評價因素權(quán)重

設(shè)評語集V={v1,v2,v3,v4}，即堆垛機健康狀態(tài)的四個等級的集合，分別表示“正?！?、“注意”、“異?！?、“嚴重”。根據(jù)以上原則確定評判集及取值。具體如下表所示。

說明：評判集正常、注意、異常、嚴重四個檔次的取值區(qū)間根據(jù)管理要求確定。

2.3.3 確定各層因素的權(quán)重

運用層次分析法確定各層因素權(quán)重，設(shè)總目標層為X；一級因素為Y1行走部分、Y2升降部分、Y3貨叉部分、Y4控制部分、Y5安全裝置部分；二級因素為Zij(i=1,2,3,4,5)；三級因素為Wijk(i=1,2,3,4,5)。

2.3.4 確定因素評判矩陣

通過卷煙工廠設(shè)備管理專家經(jīng)驗得到各因素的模糊綜合評判矩陣R。

2.3.5 模糊綜合評判

（1）分層綜合評判

建立綜合評判矩陣，從第三層開始，根據(jù)式（1）采用加權(quán)平均型合成運算，可得u13和u14綜合評判集B13和B14，以此類推，計算出第二層的綜合評判集Bi（i=1,2,3,4,5）。

（2）高層次的綜合評判

將每個Ui看作一個因素，構(gòu)成一個新的因素集K，K 的單因素評判矩陣為RK=(B1，B2，B3，B4，B5)T。每個Ui作為U 的部分，反映了U 的某種屬性，根據(jù)它們的權(quán)重分配和式（1）得到最終的評判集。

3 模型實例應(yīng)用

卷煙工廠設(shè)備管理專家得到各因素的模糊綜合評判矩陣，運用層次分析法得出各因素的權(quán)重。

將1#堆垛機2019 年12 月9 日至2019 年12 月15日的各項統(tǒng)計數(shù)據(jù)按照綜合評價體系進行評價，利用評估模型綜合計算得出堆垛機的健康狀況。

4 結(jié)語

通過對寶雞卷煙廠的堆垛機的運行狀態(tài)進行健康評價，評價結(jié)果在一定程度上驗證了評價方法的有效性，同時為卷煙工廠的設(shè)備維修提供科學、合理的決策支持。從而提高設(shè)備投資效益、降低設(shè)備使用成本，推進設(shè)備管理精益化，實現(xiàn)設(shè)備健康狀態(tài)可控。運用科學的綜合評價方法判斷設(shè)備的健康狀態(tài)對設(shè)備維護具有重要的指導(dǎo)意義和現(xiàn)實意義。