基于層次-模糊分析綜合法對某重水精餾科研質(zhì)量管理有效性評估分析

姜華 方立強 蔡銳

摘要：本文介紹了開展“重水精餾工程轉(zhuǎn)化關(guān)鍵技術(shù)研究科研及質(zhì)量管理有效性評估工作的意義，采用層次分析法，構(gòu)建了科研質(zhì)量管理有效性評估的指標(biāo)系統(tǒng)，在此過程中說明了對有效性影響的各個指標(biāo)間的邏輯關(guān)系;在此基礎(chǔ)上，本文利用模糊數(shù)學(xué)的相關(guān)方法進(jìn)行綜合評判，為從整體上評估本科研項目質(zhì)量管理有效性提供了一定的決策依據(jù)。

關(guān)鍵詞：層次分析法，模糊數(shù)學(xué)，質(zhì)量管理

1、前言

秦山第三核電有限公司（以下簡稱“秦山三核”）兩臺CANDU-6型重水反應(yīng)堆，以重水作為慢化劑和冷卻劑。在電站正常運行的過程中，重水受到中子的輻照生成氚。氚是低能的β射線發(fā)射體，具有滲透性強、易擴散、防護(hù)難的特性。而隨著運行對年的增加，重水中的氚比活度逐年增長，已成為影響電站人員內(nèi)照射和電廠安全運行的重要因素。

在綜合考慮技術(shù)可行性、可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性后，秦山三核擬采用重水精餾+儲存（WD+STORE）工藝作為后期建設(shè)項目的主要工藝路線。精餾技術(shù)主要是利用被分離組分間的沸點差實現(xiàn)分離，其工藝成熟、系統(tǒng)相對簡單等特點。但對于含氚重水而言，DTO與D20的沸點極?。?.05-0.08℃），分離難度較大，對系統(tǒng)以及精餾塔的核心-填料也提出了更高的要求。

鑒于此，秦山三核委托中國核電工程有限公司開展“重水精餾工程轉(zhuǎn)化關(guān)鍵技術(shù)研究”科研工作，為后續(xù)的系統(tǒng)工程轉(zhuǎn)化提供關(guān)鍵性參數(shù)。

通過上述論述可知，由中國核電工程有限公司承接的“重水精餾工程轉(zhuǎn)化關(guān)鍵技術(shù)研究”科研工作對于秦山三期重水精餾設(shè)施項目的最終建設(shè)運行，實現(xiàn)既定的工程目標(biāo)具有重大的意義。鑒于此，在項目實施之前以成果為導(dǎo)向，開展有針對性的科研質(zhì)量管理有效性評估工作對于工程項目的最終成功是十分必要的。

2、研究對象主要內(nèi)容

“重水精餾工程轉(zhuǎn)化關(guān)鍵技術(shù)研究”研究內(nèi)容包括：

2.1耐高氚輻照關(guān)鍵設(shè)備及材料開展研究

研究的主要內(nèi)容包括：調(diào)研耐高氚輻照材料的研究現(xiàn)狀、現(xiàn)有應(yīng)用材料的特點分析以及耐高氚輻照材料在工藝技術(shù)中應(yīng)用需要重點關(guān)注的性能指標(biāo)等。

2.2關(guān)鍵裝備工程樣機研制

開展工藝仿真、機械仿真和儀控仿真工作，構(gòu)建工程樣機虛擬模型，并對模型進(jìn)行迭代優(yōu)化，逐步完善工藝方案。

2.3建立全尺寸重水精餾試驗系統(tǒng)及試驗驗證

建立工程樣機全尺寸重水精餾試驗系統(tǒng)，并根據(jù)重水精餾工藝配套建立必要的工藝系統(tǒng)（如重水進(jìn)料系統(tǒng)、高氚重水貯存等系統(tǒng)），完成重水精餾試驗系統(tǒng)的集成;并開展相關(guān)的試驗驗證工作，記錄試驗數(shù)據(jù)，分析試驗成果，為工程轉(zhuǎn)化關(guān)鍵參數(shù)的確定提供參考依據(jù)。

2.4工程轉(zhuǎn)化應(yīng)用研究

根據(jù)試驗驗證成果優(yōu)化精餾工藝系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)，完成工程轉(zhuǎn)化系統(tǒng)設(shè)計，確定整體方案及關(guān)鍵材料和設(shè)備。

3、科研質(zhì)量管理評估指標(biāo)體系的建立原則

與工程項目類似，質(zhì)量管理工作是對科研實施監(jiān)督的有效手段，也是保證課題完成的重要手段。影響科研質(zhì)量管理的因素比較多，從質(zhì)量管理的完備性、客觀性、科學(xué)性和指標(biāo)體系原則出發(fā)，主要的影響因素包括有如下四個方面[1]：1）管理的職責(zé)過程;2）資源的管理過程;3）科研成果實現(xiàn)的過程;4）測量、分析和不斷改進(jìn)的過程。因此，科研項目質(zhì)量管理的過程，屬于一項綜合的評價工作。

對項目進(jìn)行綜合后評價時，需對指標(biāo)的重要性進(jìn)行賦值，即確定指標(biāo)的權(quán)重，以此來衡量各項指標(biāo)對評價總目標(biāo)的重要性程度。確定權(quán)重的方法主要可以分為主觀賦權(quán)法與客觀賦權(quán)法。主觀賦權(quán)法是指通過人們的經(jīng)驗與專業(yè)知識儲備對指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)，主要有德爾菲法與層次分析法等。客觀賦權(quán)法是指利用數(shù)學(xué)方法對各項指標(biāo)承載的原始信息進(jìn)行處理從而得出指標(biāo)權(quán)值的方法，主要有熵權(quán)法、主成分分析法與變異系數(shù)法等。通過主客觀賦權(quán)法的概念我們可以看出，客觀賦權(quán)法將人的經(jīng)驗與主觀能動性完全排除在外，可能會錯失許多有價值的信息，主觀賦權(quán)法充分利用了人的主觀經(jīng)驗，但事物本身所承載的原始信息卻被完全忽視。各種方法存在著其本身優(yōu)點與固有的缺陷，因此，在選擇方法時，需考慮問題本身的信息承載情況，選擇最適用的賦權(quán)方法。

本文的評價對象為科研項目的質(zhì)量管理過程，各項指標(biāo)承載的客觀原始信息過少，不確定性因素過多，且大多為模糊性的、難以量化的信息，因此，客觀賦權(quán)的方法并不適用本文的研究對象。本文選取目前應(yīng)用最廣泛且最為成熟的賦權(quán)方法—層次分析法，作為確定各項指標(biāo)權(quán)值的方法。

層次分析法是美國著名運籌學(xué)家SattyTL等人在上世紀(jì)70年代提出的一種定性與定量相結(jié)合的多準(zhǔn)則決策方法，它的基本思想是根據(jù)多目標(biāo)決策問題總目標(biāo)以及影響因素之間的關(guān)系，將所有因素劃分為不同的層次，構(gòu)造一個清晰的層次結(jié)構(gòu)。通過主觀判斷，將每一層次因素之間的相對重要性進(jìn)行定性描述，并將這種定性描述轉(zhuǎn)化為簡單的定量數(shù)值，進(jìn)而構(gòu)造出判斷矩陣，通過線性代數(shù)的方法計算某層因素相對于上一層次的權(quán)值，即層次單排序的權(quán)值，進(jìn)而與上一層次因素本身的權(quán)重進(jìn)行加權(quán)綜合，便可得出某層因素相對于上一層次的權(quán)值，即層次總排序的權(quán)值，由此來實現(xiàn)各個因素相對于最終目標(biāo)的優(yōu)劣排序[2]。此外，影響科研質(zhì)量管理有效性的各個過程之間的關(guān)系比較明確且關(guān)聯(lián)程度較弱，運用層次分析法可以清晰建立分層遞階的層次結(jié)構(gòu)模型，在一定程度上降低了模型的計算難度[3]。

根據(jù)上述分析以及層次分析法的，本文將“管理的職責(zé)過程”、“資源的管理過程”、“科研成果實現(xiàn)的過程”以及“測量、分析和改進(jìn)過程”這四個因素定位層次分析法中的一級指標(biāo)層。對一級指標(biāo)層影響比較大的有22個子因素，分別為：1）管理評審，2）以顧客為關(guān)注焦點，3）質(zhì)量方針，4）策劃，5）職責(zé)、權(quán)限和溝通，6）管理承諾，7）人力資源，8）基礎(chǔ)設(shè)施，9）工作環(huán)境，10）信息，11）財務(wù)資源，12）產(chǎn)品實現(xiàn)的策劃，13）與顧客有關(guān)過程，14）設(shè)計和開發(fā)，15）采購，16）生產(chǎn)與服務(wù)提供，17）監(jiān)視和測量裝置的控制，18）技術(shù)狀態(tài)管理，19）監(jiān)視和測量，20）不合格品控制，21）數(shù)據(jù)分析，22）持續(xù)改進(jìn)，將這22個子因素定義為二級指標(biāo)層[4]。

為了解決指標(biāo)體系中定性及定量指標(biāo)反映信息模糊性，不適宜采用定量數(shù)學(xué)模型進(jìn)行定量評價的問題，本文將采用層次分析法和模糊數(shù)學(xué)相結(jié)合的方法對科研項目有效性進(jìn)行評估。

4、層次分析法—模糊綜合評價模型

4.1確定評估體系各指標(biāo)權(quán)重

在科研質(zhì)量管理有效性評估指標(biāo)體系中，各二級指標(biāo)因素對總指的影響程度是不完全相同的，因此各二級指標(biāo)在總的指標(biāo)體系中所占的權(quán)重不同。可以應(yīng)用1-9的比例標(biāo)度方法構(gòu)造判斷矩陣，然后求出判斷矩陣的最大特征值和特征向量，再經(jīng)歸一化處理后，得到相對應(yīng)于上一層的權(quán)重值。經(jīng)矩陣的一致性檢驗滿意后方可使用。

4.2建立模糊綜合評判矩陣

根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的原理及特點，采用模糊綜合評判模型適用于解決質(zhì)量管理有效性評估這樣的多因素、多層次的問題[5]，具體的操作過程如下：

對二級指標(biāo)層的每一個元素 分別進(jìn)行綜合評價，假定評語集用V來表示，且 ，其中 是對元素 的第 個評價結(jié)果。

將所有的評語集排列成一個矩陣，構(gòu)造出模糊評價的隸屬度矩陣，并在此基礎(chǔ)上通過矩陣的乘法運算，得到最終的評判結(jié)果。

根據(jù)本文第3部分對科研項目質(zhì)保管理有效性影響因素不同層級的說明，應(yīng)用層次分析法，建立如表1所示的科研質(zhì)量管理有效性評估指標(biāo)體系。

5、重水精餾工程轉(zhuǎn)化關(guān)鍵技術(shù)研究科研質(zhì)量管理有效性評估

在對層次分析及模糊數(shù)學(xué)分析法以及科研項目質(zhì)保管理有效性影響因素說明的基礎(chǔ)上，本文將對“重水精餾工程轉(zhuǎn)化關(guān)鍵技術(shù)研究”采用層次分析結(jié)合模糊數(shù)學(xué)的方法，就科研質(zhì)量管理有效性進(jìn)行綜合評價。

5.1確定評估體系各指標(biāo)的權(quán)重值

為了便于工作開展，本文采用了簡化處理方式，對于“重水精餾工程轉(zhuǎn)化關(guān)鍵技術(shù)研究科研”質(zhì)量管理有效性評估的各二級指標(biāo)因素的權(quán)重直接采用了相關(guān)文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)[6]，具體如表2所示。

5.3綜合評估結(jié)果與說明

由上面論述已得到的二級指標(biāo)因素對“重水精餾工程轉(zhuǎn)化關(guān)鍵技術(shù)研究”科研質(zhì)量管理有效性影響的權(quán)重矩陣A和模糊綜合評判隸屬度矩陣P，按照本論文4.2節(jié)論述的計算方法，可以得到本科研課題質(zhì)量管理有效性評估的結(jié)果，即 。

通過矩陣計算可以得到 。根據(jù)計算結(jié)果顯示，“好”的程度為27.63%，“較好”的程度為42.46%，“一般”的程度為24.45%，“差”的程度是5.66%，按照最大隸屬度原則，針對“重水精餾工程轉(zhuǎn)化關(guān)鍵技術(shù)研究”科研質(zhì)量管理有效性評估的結(jié)果為較好。

結(jié)論

由于科研工作的不確定性及科研工作自身定位所限，對科研工作質(zhì)量管理有效性評估的研究尚處于起步階段[8]，用于評估有效性的方法也處于摸索時期。本文針對“重水精餾工程轉(zhuǎn)化關(guān)鍵技術(shù)研究”工程轉(zhuǎn)化的特殊性，參考其他科研項目質(zhì)量管理有效性評估的方法，使用層次分析與和模糊綜合評判相結(jié)合的方法，建立了科研質(zhì)量管理有效性模糊綜合評判模型，對影響本項目質(zhì)量管理有效性的因素進(jìn)行識別、分析，并采用定量（半定量）的方法對科研質(zhì)量管理有效性進(jìn)行了評估，為科研項目及后續(xù)工程項目的實施具有一定程度的指導(dǎo)意義。

此外，盡管通過評價得到了質(zhì)量管理有效性為“較好”的結(jié)論，但考慮到其與工程項目的前后邏輯關(guān)系，應(yīng)該充分意識到本科研項目的特殊性與重要性，除了制定嚴(yán)密詳細(xì)的科研質(zhì)保規(guī)定，還應(yīng)從科研開展的全過程對質(zhì)量進(jìn)行預(yù)控，加強科研過程中相關(guān)設(shè)計管理、增強采購及安裝調(diào)試過程中分包商的質(zhì)量控制等，為重水精餾設(shè)施最終的順利投運打下良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]GJB 9001B-2009，質(zhì)量管理體系要求[S].北京：總裝備部軍標(biāo)出版社發(fā)行，2010：3-15.

[2]譚躍進(jìn).定量分析方法[M].北京：中國人民大學(xué)出版社，2012，138-149.

[3]王曉琳.基于模糊綜合評價法的電網(wǎng)工程項目后評價研究，2016.

[4]殷洪才，季大琴，宋劍，基于AHP-Fuzzy的科研質(zhì)量管理有效性評估分析，船舶電子工程，2013[8]，143-160.

[5]張吉，萬寧等，建設(shè)項目生態(tài)環(huán)境影響后評價研究—以風(fēng)場項目為例[J].環(huán)境保護(hù)科學(xué)，2014，40（3）：83-87.

[6]宋劍，許友國，模糊多目標(biāo)決策法在登陸地域選擇中的應(yīng)用[J].船舶電子工程，2013，33（3）：20-22.

[7]龔曙明.現(xiàn)代市場調(diào)查與預(yù)測[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005：39-82.

[8]相靜，張紅韋.基于模糊評判方法的大學(xué)生活質(zhì)量評價研究[J].中國醫(yī)院統(tǒng)計，2012，19（3）：181-185.