AHP-模糊綜合評(píng)價(jià)法在泵站信息化評(píng)價(jià)工程中的應(yīng)用

劉英華，符向前

（1.武漢設(shè)計(jì)工程學(xué)院，武漢 430072；2.武漢大學(xué)水利水電學(xué)院，武漢 430072）

0 引 言

水利工程是實(shí)現(xiàn)國(guó)家水資源均衡利用的重要保證，泵站是其中的關(guān)鍵設(shè)施。泵站的信息化建設(shè)程度很大程度上體現(xiàn)了水利工程的信息化建設(shè)水平，是實(shí)現(xiàn)整個(gè)水利工程調(diào)度、優(yōu)化的基礎(chǔ)，泵站的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是充分發(fā)揮整個(gè)水利工程效益的關(guān)鍵［1-3］。我國(guó)從20 世紀(jì)90年代提出信息化概念以來(lái)［4］，泵站信息化應(yīng)用積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，從泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展到了集計(jì)算機(jī)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)、視頻監(jiān)視、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、工程安全監(jiān)測(cè)等于一體的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，泵站管理信息化也得到了重視和應(yīng)用［5，6］。

泵站信息化評(píng)價(jià)是泵站信息化建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)，對(duì)于政府制定泵站信息化改造政策乃至提高水利信息化建設(shè)水平都有很重大的理論意義和實(shí)用價(jià)值。我國(guó)目前并沒(méi)有一個(gè)信息化的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，從而導(dǎo)致了各地紛紛在進(jìn)行信息化建設(shè)，但建設(shè)的效果參差不齊。所以，提出一個(gè)有關(guān)泵站信息化建設(shè)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)就顯得尤為重要了。同時(shí)，泵站信息化評(píng)價(jià)體系的提出和研發(fā)，不僅可以對(duì)已經(jīng)建成信息化或者正在進(jìn)行信息化建設(shè)的泵站進(jìn)行評(píng)價(jià)，也可以為還沒(méi)有進(jìn)行信息化建設(shè)或者正在準(zhǔn)備進(jìn)行信息化建設(shè)的泵站提供一些參考依據(jù)和指導(dǎo)意見(jiàn)。

1 AHP-模糊綜合評(píng)價(jià)理論

1.1 模糊綜合評(píng)價(jià)

在泵站信息化運(yùn)行管理過(guò)程中，存在著較多模糊概念和模糊現(xiàn)象，如何科學(xué)高效評(píng)估這些模糊對(duì)象，成為泵站信息化評(píng)價(jià)體系中的重要一環(huán)。模糊綜合評(píng)價(jià)是以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，應(yīng)用模糊關(guān)系合成的原理，將一些邊界不清、不易定量的因素定量化，從多個(gè)因素對(duì)被評(píng)價(jià)事物隸屬等級(jí)狀況進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)的一種方法。

基本原理如下：首先確定被評(píng)價(jià)對(duì)象的因素（指標(biāo)）集合評(píng)價(jià)（等級(jí)）集；再分別確定各個(gè)因素的權(quán)重及它們的隸屬度向量，獲得模糊評(píng)判矩陣R；最后把模糊評(píng)判矩陣與因素的權(quán)向量A 進(jìn)行模糊運(yùn)算，并進(jìn)行歸一化，得到模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。其中，模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果計(jì)算公式如下：

式中：A為1×n維向量，其中n為評(píng)價(jià)指標(biāo)個(gè)數(shù)；R為n×m為矩陣，其中m為可評(píng)價(jià)結(jié)果集元素?cái)?shù)量。

1.2 層次分析法AHP

在模糊綜合評(píng)價(jià)方法中，確定各級(jí)指標(biāo)權(quán)重系數(shù)的方法共有4種：專家調(diào)查法、層次分析法、Delphi法、數(shù)列分析法等。層次分析法實(shí)現(xiàn)了定性和定量分析兩種分析方法的結(jié)合，用數(shù)學(xué)形式將人的判斷科學(xué)的表達(dá)出來(lái)，運(yùn)用數(shù)學(xué)運(yùn)算進(jìn)行處理的系統(tǒng)分析方法，是常用的分析方法，簡(jiǎn)稱AHP 法。層次分析法是將待解決問(wèn)題細(xì)分為若干個(gè)因素，根據(jù)因素之間的支配關(guān)系構(gòu)建遞階層次，因素的重要性通過(guò)兩兩比較來(lái)確定，確定出決策方法的重要性并進(jìn)行排序，以供決策者進(jìn)行選擇。

2 泵站信息化評(píng)價(jià)指標(biāo)搭建

遵循適用性、客觀性、可比性、通用性和可擴(kuò)展性原則［7-8］，泵站信息化建設(shè)項(xiàng)目評(píng)價(jià)基本包括3個(gè)方面：

（1）泵站信息化程度：泵站信息化程度主要是對(duì)泵站進(jìn)行信息化建設(shè)結(jié)果的完備性的評(píng)價(jià)，應(yīng)從人才、經(jīng)濟(jì)、信息和裝備4個(gè)方面進(jìn)行考量。

（2）信息化系統(tǒng)運(yùn)行情況：因?yàn)楸谜拘畔⒒ㄔO(shè)就是要通過(guò)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)后通過(guò)各種信息通信系統(tǒng)傳輸給數(shù)據(jù)控制中心進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并通過(guò)信息中心的平臺(tái)與外界的各個(gè)信息平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交流與共享。所以，泵站信息化系統(tǒng)的運(yùn)行情況就是要對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)、信息通信系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)3個(gè)方面的運(yùn)行情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。

（3）持續(xù)性評(píng)價(jià)：指在項(xiàng)目的建設(shè)完成投產(chǎn)之后，項(xiàng)目的規(guī)定目標(biāo)是否還可以繼續(xù)，項(xiàng)目是否可以繼續(xù)地發(fā)揮作用。評(píng)價(jià)投資項(xiàng)目的持續(xù)性應(yīng)分析內(nèi)部和外部?jī)深愐蛩?。?nèi)部因素主要包括規(guī)模因素、技術(shù)因素、機(jī)制因素和人才因素。外部因素則主要包含資源因素、社會(huì)環(huán)境因素、經(jīng)濟(jì)環(huán)境因素和資金因素。

最終，本研究泵站信息化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系由4級(jí)組成，合計(jì)子指標(biāo)42項(xiàng)，如表1所示。

表1 泵站信息化指標(biāo)體系Tab.1 Index system of pumping station informatization

3 案例應(yīng)用

以湖北省某泵站為例，采用AHP-模糊綜合評(píng)價(jià)法，基于上述評(píng)價(jià)體系對(duì)泵站信息化水平進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。

3.1 指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

綜合多位專家經(jīng)驗(yàn)及意見(jiàn)，獲取指標(biāo)兩兩間重要性度量，并取平均值，一級(jí)指標(biāo)模糊判斷矩陣如表2所示。

表2 一級(jí)指標(biāo)重要性判斷矩陣Tab.2 First level index importance judgment matrix

經(jīng)計(jì)算，矩陣最大特征根3.003 694 6，對(duì)應(yīng)特征向量w=（-0.163 954 21，-0.871 136 74，-0.462 860 46），歸一化后取w=（0.11，0.58，0.31），即指標(biāo)A、B、C的相對(duì)權(quán)重分別為0.11、0.58、0.31。

其中，一致性指標(biāo)CI計(jì)算后為0.001 847 3，對(duì)應(yīng)的RI=0.52，計(jì)算出CR=0.003 552 5，小于0.1，滿足一致性檢驗(yàn)。

依次計(jì)算各級(jí)指標(biāo)權(quán)重，結(jié)果如圖1所示。由此，可計(jì)算42 個(gè)子節(jié)點(diǎn)指標(biāo)最終權(quán)重，如表3所示。其中，子節(jié)點(diǎn)最終權(quán)重等于其自身相對(duì)權(quán)重與其全部上級(jí)相對(duì)權(quán)重的乘積，如自動(dòng)化采集率A11最終權(quán)重為0.11×0.08×0.42=0.003 696。

3.2 模糊綜合評(píng)價(jià)

設(shè)定所有子節(jié)點(diǎn)指標(biāo)評(píng)價(jià)可選結(jié)果集相同，均分為5檔，即V=｛優(yōu)秀、良好、一般、較差、非常差｝，各結(jié)果對(duì)應(yīng)的量化值分別采用5、4、3、2、1。評(píng)價(jià)工程共邀請(qǐng)了100 位領(lǐng)域?qū)＜覍?duì)每個(gè)評(píng)價(jià)因素進(jìn)行評(píng)價(jià)，因素對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)結(jié)果的人數(shù)見(jiàn)表3。

按綜合模糊評(píng)價(jià)計(jì)算公式（1），計(jì)算模糊綜合評(píng)價(jià)矩陣如下：B=（0.20，0.18，0.18，0.18，0.26），即該泵站經(jīng)過(guò)綜合評(píng)價(jià)，泵站信息化水平評(píng)估結(jié)果為優(yōu)秀、良好、一般、較差、非常差的人數(shù)比例分別為20%、18%、18%、18%、26%。再按計(jì)算泵站總體得分為2.90，即泵站信息化水平介于一般與較差之間。

4 結(jié) 語(yǔ)

本研究通過(guò)對(duì)泵站信息化運(yùn)行管理關(guān)鍵要素提煉，建立了4 級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；引入AHP-模糊綜合評(píng)價(jià)法，以湖北省某泵站為例，進(jìn)行了信息化指標(biāo)權(quán)重計(jì)算和綜合評(píng)估，評(píng)估結(jié)果綜合反映了100位專家對(duì)泵站信息化水平的總體認(rèn)可程度。從全國(guó)范圍來(lái)看，本研究應(yīng)用為全面推廣泵站信息化評(píng)價(jià)、建立科學(xué)實(shí)用的泵站信息化評(píng)價(jià)流程和體系，具有一定的實(shí)踐指導(dǎo)意義?！?/p>