基于模糊決策分析法的國省道公路養(yǎng)護(hù)機械系統(tǒng)效能研究

邱光華

（梧州市公路建設(shè)養(yǎng)護(hù)和運輸發(fā)展中心,廣西 梧州 543003）

0 引言

國省道公路養(yǎng)護(hù)機械性能的發(fā)揮受到管理水平、員工作業(yè)方法、機械設(shè)備特性等因素的影響。其中，機械特性涉及可靠性、穩(wěn)定性、適用性、經(jīng)濟性等方面，機械效能的評價圍繞多項特性進(jìn)行，且各項特性均有其相應(yīng)的度量，在構(gòu)建起度量間的聯(lián)系后，工程機械規(guī)劃、管理等活動依據(jù)效能度量進(jìn)行[1]。因此，工程機械效能的評估具有系統(tǒng)性，可將其視為集多因素、多目標(biāo)于一體的決策過程，在此背景下，有必要建立機械效能評估模型，使評估與決策有效進(jìn)行，推動工程機械技術(shù)的改進(jìn)及管理工作的開展，并取得良好的工作成效[2]。

1 工程機械系統(tǒng)效能概述及效能模型的提出

機械系統(tǒng)效能反映其執(zhí)行任務(wù)的能力，關(guān)聯(lián)可用度和任務(wù)度。公路工程機械系統(tǒng)效能是綜合性技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)[3]。提升效能需考慮預(yù)測確定系統(tǒng)效能的方式。效能受通用性、可靠性、作業(yè)性、經(jīng)濟性等因素影響，均具有模糊性[4]。評價工程機械系統(tǒng)效能宜采用模糊數(shù)學(xué)方法[5]。現(xiàn)階段的模型類型多樣，選擇WSEIAC 模型因其成熟應(yīng)用廣，在工程機械系統(tǒng)效能評價中更具可行性。在該模型中，指標(biāo)效能分析精簡綜合為可用性、可信性、固有能力三個綜合指標(biāo)。

式中，E——系統(tǒng)效能；A——可用度向量；D——信度矩陣；C——固有能力向量。

從模型實際應(yīng)用的角度來看，公路養(yǎng)護(hù)機械系統(tǒng)的類型多樣、性能各異，在應(yīng)用WSEIAC 模型做機械效能評估時，可能出現(xiàn)三個綜合指標(biāo)效能對應(yīng)指標(biāo)評價模糊、定性難度高等弊端，無法發(fā)揮出模型在機械效能評價中的應(yīng)用價值。鑒于此，考慮的是在該模型的基礎(chǔ)上聯(lián)合應(yīng)用多屬性決策中頗具代表性的評估方法。其基本思路是在定性評審的同時結(jié)合定量分析策略，以更加精確地進(jìn)行工程機械系統(tǒng)效能評估，獲得更具全面性與準(zhǔn)確性的評估結(jié)果。

2 工程機械效能系統(tǒng)分析及綜合評價體系

2.1 評價指標(biāo)的設(shè)定

按照如下基本原則，設(shè)定科學(xué)的評價指標(biāo)：

（1）系統(tǒng)性。從機械效能的大系統(tǒng)角度出發(fā)，綜合考慮各項評價指標(biāo)，為有效反映評價對象的優(yōu)劣性及具體程度，必須包括構(gòu)成系統(tǒng)的相關(guān)指標(biāo)。

（2）主次性。在確定指標(biāo)后，以權(quán)重為依據(jù)進(jìn)行指標(biāo)主次關(guān)系的劃分，使各項指標(biāo)在系統(tǒng)效能評價中均發(fā)揮出作用。

（3）實用性。指標(biāo)類型豐富，在確定指標(biāo)時應(yīng)擺脫“越少越精簡、越多越完善”的誤區(qū)，即需要選擇實用性良好的指標(biāo)，而非禁錮在指標(biāo)數(shù)量層面。

（4）可比性。基本要求是指標(biāo)的分類、度量方法需同趨勢化。

（5）可測性。為通過指標(biāo)準(zhǔn)確反映機械系統(tǒng)的效能，還需根據(jù)可操作性的要求選擇指標(biāo)，若條件允許，盡可能地挑選易量化的指標(biāo)項。

2.2 系統(tǒng)分析與效能指標(biāo)

工程機械系統(tǒng)效能評價的目標(biāo)具有復(fù)雜性，具體表現(xiàn)在多層次、多元、多時序等方面，同時機械系統(tǒng)效能評價還需遵循可信性、客觀性等原則。為有效進(jìn)行效能評價，該文確定如下方式：首先，明確機械效能涉及的內(nèi)容，根據(jù)類別的不同加以分類，例如對比、判別各項對工程機械產(chǎn)生影響的因素，隨后組織實地調(diào)研、資料收集、專家咨詢等活動，通過多種途徑收集信息，獲取信息后進(jìn)行整理，豐富有用信息的體量，以發(fā)揮信息的參考價值，按“專家打分—反饋—再打分—再反饋”的流程進(jìn)行，最終確定如圖1 所示的效能評價指標(biāo)體系。

圖1 工程機械效能評價指標(biāo)體系

3 評價模型及評判方法

工程機械效能評價涉及的因素多，且各項因素間存在層次關(guān)系，按照此特點建立的是樹形結(jié)構(gòu)的評價指標(biāo)體系。但某些因素具有模糊特征，權(quán)重分配的難度較大，分配結(jié)果的效果差，難以真實評價各項因素在評價體系中的重要性，進(jìn)而對機械效能評價結(jié)果產(chǎn)生不良影響。為突破此難點，采取多級評判的方法。首先，從最深層的評價指標(biāo)著手，再逐步向上評價，經(jīng)過多個層級的評價后，到達(dá)總評價目標(biāo)。

4 評價指標(biāo)體系中各因素的權(quán)重

權(quán)值分配方法多樣化，根據(jù)具體條件進(jìn)行選擇。例如，決策矩陣未知時，采用特征矢量法和加權(quán)最小二乘法；決策矩陣已知時，較為適宜的是多維優(yōu)先分析線形規(guī)劃法和熵法。在該文中，考慮的是特征矢量法，具體分析如下：

4.1 構(gòu)造評判矩陣

以A子目標(biāo)為例，對某層次的指標(biāo)做因子排序，涉及的分項指標(biāo)包含α1、α2、…、αn，從重要程度的角度對比分析各項因子，建立判斷矩陣A：

4.2 一致性檢驗

為避免“甲比乙重要，乙比丙重要，丙比甲重要”的反常識判斷，需要考慮人認(rèn)識事物的多樣性和客觀事物的復(fù)雜性，具體方法是對構(gòu)建的矩陣A做一致性檢驗，在此方面的關(guān)鍵工作內(nèi)容在于確定一致性比例C.R.。

式中，C.I.——一致性指標(biāo)；R.I.——平均隨機一致性指標(biāo)。

經(jīng)過計算后，若滿足C.R.＜0.1 的要求，則合理，即一致性良好，否則針對矩陣的元素進(jìn)行調(diào)整，直至C.R.計算結(jié)果顯示其達(dá)到一致性的相關(guān)要求為止。

4.3 最終評價指標(biāo)權(quán)重

專家評估結(jié)果的可靠性受專家權(quán)重設(shè)計、專家能力等多因素影響。專家權(quán)重包括專業(yè)領(lǐng)域、學(xué)術(shù)地位、學(xué)科、職稱等方面，僅采取個別人觀點可能導(dǎo)致評估結(jié)果片面性。因此，評價模型應(yīng)由多名專家共同參與，計算各因素比率標(biāo)度并確定權(quán)重。計算機編程可自動化統(tǒng)計、分析、計算最終權(quán)重值。具體內(nèi)容如表1 所示。

表1 工程機械效能評估指標(biāo)權(quán)重

5 實例應(yīng)用

以某公路養(yǎng)護(hù)機械系統(tǒng)為例，應(yīng)用前述提及的模糊綜合評價方法進(jìn)行效能評價。統(tǒng)計收回的有效評價表（共20 份）加以信息匯總，生成評判矩陣：

第一級綜合評判

上一層的模糊評價矩陣R采用的是綜合評價模型集B1、B2、B3、B4、B5，并進(jìn)行模糊變換，按照該思路進(jìn)行處理后有下式：B=A.R(0.152 0.226 0.376 0.246)。經(jīng)過分析后可知，檢查人員對裝備效能的評估結(jié)果分為很好、較好、一般、差四個方面，不同結(jié)果對應(yīng)的檢查人員的比例分別為15.2%、22.6%、37.6%、24.6%，在該結(jié)果的基礎(chǔ)上，按最大隸屬原則進(jìn)行評價，認(rèn)為綜合評價水平為一般。

假定有4 臺公路養(yǎng)護(hù)機械，對各自的效能進(jìn)行評比排序，建立的綜合模糊評價集如下：

各評語的分值：V1=1、V2=0.75、V3=0.5、V4=0.25。

機械綜合得分：M1=0.538、M2=0.541、M3=0.710、M4=0.625。

根據(jù)機械綜合得分做對比分析，具有“M3＞M4＞M2＞M1”的關(guān)系，表明4 臺養(yǎng)護(hù)機械的效能存在差異，其中最差的是養(yǎng)護(hù)機械1，最佳的是養(yǎng)護(hù)機械3。經(jīng)過分析后，明確各類養(yǎng)護(hù)機械的效能，根據(jù)機械效能的不同采取針對性的管養(yǎng)措施，保證各類養(yǎng)護(hù)機械在管養(yǎng)后均具有良好的效能，在公路養(yǎng)護(hù)中取得有效的應(yīng)用，實現(xiàn)工程資源利用價值最大化、公路養(yǎng)護(hù)有效化的目標(biāo)。

6 結(jié)論

綜上所述，該文探討模糊決策分析法在公路養(yǎng)護(hù)機械系統(tǒng)效能評價中的應(yīng)用策略，現(xiàn)作如下總結(jié)：

（1）公路養(yǎng)護(hù)機械效能評價可使用模糊綜合評價方法，適用于單臺或多臺機械效能評估。為提高評估可靠性，采用多目標(biāo)綜合評價系統(tǒng)；同時構(gòu)建工程機械效能評判系統(tǒng)，以科學(xué)、規(guī)范地評判機械效能。

（2）構(gòu)建公路養(yǎng)護(hù)機械系統(tǒng)綜合評價指標(biāo)體系及模糊綜合評價模型，實踐效果好。需注意評價指標(biāo)可能存在合理性不足、不夠全面、屬性集劃分不準(zhǔn)、比率標(biāo)定難等局限性，模糊關(guān)系矩陣和權(quán)重分配受影響。應(yīng)用專家評判法，注意評判獨立性和人員組合的合理性。

（3）需要準(zhǔn)確判斷元素間的模糊關(guān)系程度，如確定隸屬函數(shù)和隸屬度，有利于模糊決策與評判，保證決策和評判的有效性。考慮人的主觀因素，評估公路養(yǎng)護(hù)機械效能時，關(guān)注客觀實際，考慮各研究對象的情況，制定評價模型，參考類似工作經(jīng)驗，提升決策結(jié)果的可行性。