基于AHP的水泥生產(chǎn)企業(yè)模糊綜合評價應(yīng)用研究
導語：水泥生產(chǎn)安全評價是水泥企業(yè)安全管理的基本內(nèi)容，借助MATLAB數(shù)學軟件輸入相關(guān)數(shù)據(jù)即可得到評價結(jié)果，使模糊綜合評價便捷、快速、準確，便于企業(yè)進行安全管理。
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”的改革為重點，推動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[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]，怎樣通過安全評價提高安全管理水平，預防事故發(fā)生，實現(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)安全指標體系和水泥生產(chǎn)安全評價模型，綜合AHP和模糊綜合安全評價方法應(yīng)用于水泥生產(chǎn)企業(yè)安全評價。
1 層次分析法、模糊綜合安全評價法和MATLAB軟件
層次分析法是一種定性與定量相結(jié)合的新型安全評價方法，往往應(yīng)用于多因素構(gòu)成，缺少定量數(shù)據(jù)的復雜安全系統(tǒng)。其基本過程是依據(jù)系統(tǒng)原理把復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)造上下層次各個因素兩兩比較的判斷矩陣，通過矩陣運算，進行一致性檢驗，得到各個因素的權(quán)重[5] 。
模糊綜合安全評價方法是適用于以定性指標為主的復雜安全系統(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)的多個因素對系統(tǒng)隸屬度等級狀況進行綜合評判的新型安全評價方法[6-7]。其基本步驟：建立綜合評價因素集，確定因素權(quán)重，建立綜合評價評判集，進行單因素模糊評價，進行多因素模糊評價，進行系統(tǒng)總評分，得出評價結(jié)果。
MATLAB是Matrix Laboratory的縮寫，意為矩陣工廠。它是一種數(shù)學計算軟件，專門以矩陣的形式處理數(shù)據(jù)。由于模糊綜合評價矩陣計算復雜、繁瑣，該文選擇MMATLAB軟件進行計算。利用MATLAB計算因素權(quán)重，模糊評價合成運算簡便、快速、準確。
2 基于AHP的模糊綜合評價模型
2.1 建立評價指標體系和因素集
應(yīng)用安全系統(tǒng)工程原理和安全評價方法分析影響系統(tǒng)安全的因素，通過層次分析建立評價指標體系，得到影響評價對象的因素集，通常用U表示，U=(u1，u2，…，um)，其中，元素ui(i=1，2，…，m)表示影響評價對象的第i個因素。
2.2 建立評判集
對評價對象得出的結(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)計算相對權(quán)重。
對于判斷矩陣A，應(yīng)用MATLAB軟件計算滿足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。
判斷矩陣一致性指標CI=(λmax-n)/(n-1)。對于多階判斷矩陣，RI為平均隨機一致性指標(如表2所示)。CI與RI之比稱為隨機一致性比率CR=CI/RI，當CR<0.1時，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 建立模糊綜合評價矩陣
進行單因素模糊評價，得到模糊綜合評價矩陣R。
R=[R1R2…Rm]T=
2.5 建立綜合評價模型，進行模糊綜合評價
由R和A得到綜合評價模型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、準則層進行模糊評價合成運算，得出評價結(jié)果。
2.6 計算安全系統(tǒng)的總評分
系統(tǒng)總評分F=CV，其中V為等級參數(shù)向量，C為綜合評價結(jié)果的歸一化向量。
3 應(yīng)用實例
該文以遼寧省遼陽市某水泥公司為例，利用AHP-模糊綜合評價法評價分析其生產(chǎn)安全性。
3.1 建立評價指標體系和因素集
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;安全規(guī)章制度;安全預案與演練;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)安全因素建立評價指標體系，指標體系的層次結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。水泥安全生產(chǎn)作為目標層包含4個因素，即A=[B1，B2，B3，B4] 準則層包含17個因素，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)員工對各個因素進行兩兩比較，專家進行調(diào)整和修改，采用1～9及其倒數(shù)的標度方法構(gòu)造判斷矩陣，計算權(quán)重值。通過計算，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 建立模糊綜合評價矩陣
結(jié)合評判集安全指標，邀請10位專家對影響水泥生產(chǎn)安全因素進行評分，評分結(jié)果如表5所示。
由表5得模糊綜合評價矩陣R=[R1 R2 R3 R4]T ，其中
R1=
R2=
R3=
R4=
3.5 建立模糊評價模型，進行模糊綜合評價
模糊評價模型C=W°R，選取加權(quán)平均型算子。首先進行指標層模糊綜合評價記R=[S1，S2，S3，S4]，其中S1 =W1°R1，S2 =W2°R2，S3=W3°R3，S4=W4°R4。利用MATLAB進行加權(quán)平均運算得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]。再進行準則層模糊綜合評價矩陣C=W°R，計算得C=[0.3443，0.2098，0.2912，0.1186，0.0361]。
3.6 計算安全系統(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)安全等級為“較好”。
4 結(jié)語
該文結(jié)合水泥生產(chǎn)實際安全問題，分析影響水泥生產(chǎn)系統(tǒng)安全的因素，建立水泥生產(chǎn)安全評價指標體系和模糊評價模型。選取層次分析法衡量指標相對重要性，確定各安全因素權(quán)重，最后對影響水泥生產(chǎn)安全因素進行評價，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)該進一步采取安全措施，確保水泥生產(chǎn)安全進行。
水泥生產(chǎn)安全評價是水泥企業(yè)安全管理的基本內(nèi)容，借助MATLAB數(shù)學軟件輸入相關(guān)數(shù)據(jù)即可得到評價結(jié)果，使模糊綜合評價便捷、快速、準確，便于企業(yè)進行安全管理。
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