基于AHP的水泥生產企業模糊綜合評價應用研究

邢燕京 劉宗瑜 張萬昌

摘 要：將AHP和模糊綜合評價相結合應用于水泥生產企業安全評價，結合水泥生產企業實際情況，從人、設施設備、環境、管理4個角度分析影響水泥生產安全因素，在層次分析基礎上建立評價指標體系，構造判斷矩陣，計算因素權重，提出基于AHP的模糊綜合評價模型。應用該模型評價某水泥生產企業，最終得出該企業安全等級。評價結果表明，該企業安全等級為較好，企業應該采取安全措施保證生產安全進行。其中，應用MATLAB數學軟件計算因素權重和模糊綜合評價矩陣，使評價快速、準確，提高其實用性。

關鍵詞：水泥生產 安全 AHP 模糊綜合評價法

中圖分類號：F27 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）08（a）-0048-03

水泥是應用非常廣泛的建筑材料，是我國城鎮化建設和基礎設施建設的重要原料。在“十二五”期間，水泥行業以“淘汰落后產能，加快產業整體升級”的改革為重點，推動了新型干法水泥熟料生產、純低溫余熱發電技術和裝備的飛速發展，使水泥產業技術裝備不斷升級[1-2]。但是與此不相適應的是在水泥生產中，特別是在新型干法水泥熟料生產線大量投產過程中，安全生產事故常有發生[3-4]，怎樣通過安全評價提高安全管理水平，預防事故發生，實現安全生產是我們要解決的問題。

該文通過建立水泥生產安全指標體系和水泥生產安全評價模型，綜合AHP和模糊綜合安全評價方法應用于水泥生產企業安全評價。

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合的新型安全評價方法，往往應用于多因素構成，缺少定量數據的復雜安全系統。其基本過程是依據系統原理把復雜問題分解并建立問題系統的遞階層次結構，然后構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，應用最大隸屬度原則與模糊變換原理，從影響安全系統的多個因素對系統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，進行系統總評分，得出評價結果。

MATLAB是Matrix Laboratory的縮寫，意為矩陣工廠。它是一種數學計算軟件，專門以矩陣的形式處理數據。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

應用安全系統工程原理和安全評價方法分析影響系統安全的因素，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種結果。

2.3 建立權重集

各因素重要程度組成權重集，通常用A表示，A=（a1，a2，…am），其中ai（0≤a≤1）為ui 的權重。

（1）構造判斷矩陣。

判斷矩陣表示本層次元素與上一層次有關元素相對重要性的比較，一般采用1～9及其倒數的標度方法（如表1所示）構造判斷矩陣，可表示為A=（aij）n×n。判斷矩陣具有性質：aij >0；aij =1/aji；aii=1。

（2）計算相對權重。

對于判斷矩陣A，應用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為對應元素的權重值[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。應用MATLAB軟件選取加權平均算子（·，+），分別對因素層、準則層進行模糊評價合成運算，得出評價結果。

2.6 計算安全系統的總評分

系統總評分F=CV，其中V為等級參數向量，C為綜合評價結果的歸一化向量。

3 應用實例

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安全性。

3.1 建立評價指標體系和因素集

該企業依石灰石礦山而建，采用純低溫余熱發電4000 t/d熟料新型干法生產線。根據水泥生產系統、工藝流程、危險有害因素類別和分布情況、法律法規、事故資料等，結合專家和企業安全管理人員分析，在人因素方面影響水泥生產系統安全的因素有：員工教育水平；員工業務水平；員工健康狀況；員工安全意識素質等。設施設備因素方面有：設施設備維修保養；設施設備性能；設施設備可靠性等；環境衛生方面因素有：生產環境；廠區布局；生活衛生環境；自然環境等；安全管理方面因素有：安全組織；安全教育培訓；安全規章制度；安全預案與演練；安全績效與考核；安全監督與檢查等。根據上述影響水泥生產安全因素建立評價指標體系，指標體系的層次結構圖如圖1所示。水泥安全生產作為目標層包含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 建立權重集

采用調查問卷形式邀請廠內員工對各個因素進行兩兩比較，專家進行調整和修改，采用1～9及其倒數的標度方法構造判斷矩陣，計算權重值。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的權重W1=[0.1143，0.1356，0.2801，0.4699]T；判斷矩陣B2-C的權重W2=[0.1634， 0.2970，0.5396]T；判斷矩陣B3-C的權重W3 =[0.5109，0.1439，0.2427，0.1025]T；判斷矩陣B4-C的權重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

結合評判集安全指標，邀請10位專家對影響水泥生產安全因素進行評分，評分結果如表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 計算安全系統總評分

安全系統總評分F=CV=95×0.3443+80×0.2098+65×0.2912+50×0.1186+20×0.0361=75.0725

經計算得安全系統總評分為75.0725，對照表4可以看出該水泥企業安全等級為“較好”。

4 結語

該文結合水泥生產實際安全問題，分析影響水泥生產系統安全的因素，建立水泥生產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，確定各安全因素權重，最后對影響水泥生產安全因素進行評價，結果表明：該水泥企業安全生產狀況較好，企業應該進一步采取安全措施，確保水泥生產安全進行。

水泥生產安全評價是水泥企業安全管理的基本內容，借助MATLAB數學軟件輸入相關數據即可得到評價結果，使模糊綜合評價便捷、快速、準確，便于企業進行安全管理。

參考文獻

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