多级模糊综合评价方法在航空企业安全评价中的应用_郭铜修.docx
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1、 第 9 卷第 2 期 2009 年 4 月 去 全 与 杯 境 学 板 Journal of Safety and Environment Vol.9 No.2 April, 2009 模型的建立 模糊综合评价数学模型 模糊综合评判的数学模型可分为一级模型和多级模 收稿日期 : 2008 - 11 - 17 作者简介:郭铜修,博士研究生,从事系统工程与管理工程研究; 刘鲁(通讯作者 ), 教授,博士生导师,从事系统工程与 管理工程研究, Hulu buaa. edu . cn 图 1 多级模糊综合评判建模步骤 Fig.l Assessment steps of multilevel fuzz
2、y comprehensive evaluation method 161 文章编号 : 1009-6094(2009)02-0161-05 多级模糊综合评价方法在航空 企业安全评价中的应用 + 郭铜修 刘鲁 1 ,张瑛 2 ,王起全 3 (1北京航空航天大学经济管理学院,北京 100083; 2 中国直升机设计研究所,江西景德镇 333001; 3 中国航空综合技术研究所,北京 100028) 摘 要 :基 T 模糊数学理论,简述了模糊综合评价数学模型的建模步 骤,并将其引人航空工业企业安全评价。在建立多层次安全评价指标 体系的基础上,通过定性与定量相结合的层次分析法确定评价因素的 权重。以
3、航空工业某企业的实际管理情况为例,把企业系统分成若干 个评价单元,进行模糊层次分析评价,运用评价安全等级特征向量对 模糊综合评价结果进行处理,得出了企业的安全等级,从而为企业制 定防范措施和管理决策提供科学依据。研究表明,诙方法 PJ 操作性 强、效果较好,可在航空工业企业的安全评价中广泛应用。 关键词:系统工程;模糊评价;层次分析法;航空企业;安全评价 中图分类号: X913.4 文献标识码 : A doi : 10.3969/j. issn. 1009-6094.2009.02.039 0 引言 随着社会的和谐发展和科技的快速进步,建立以人为本 的现代化企业、不断提升企业的本质安全化是企业
4、发展的客 观要求。国内外关于安全评价的研究大多局限于石油、化工、 煤矿、冶金等高危行业,机械行业也仅限于产品、项目等因素 的单一评价目前在航空工业企业采用的只是安全检查 表方法。因此,对航空工业企业的安全性进行综合评估特别 是釆取定量安全评价技术以满足企业发展要求是急需解决的 个重要课题。 安全评价是利用系统工程的方法对拟建或已有工程、系 统可能存在的危险有害因素及其可能产生的后果进行综合评 价和预测,并根据可能导致的事故风险的大小,提出相应的安 全对策措施,以达到工程、系统安全的过程 8。航空工业企业 作为我国工业的有机组成部分,肩负着国防武器装备发展的 重要历史使命。本文根据安全系统工程理
5、论,在大量调研、历 史事故资料统计、经验总结的基础上,建立航空工业企业安全 评估指标体系,列出影响企业安全的一级和二级指标,建立层 次模型,利用安全模糊综合评价方法,解算出各指标的权重, 然后运用到实际 的航空企业安全因素分析评价中,有针对性 地采取提高安全水平的措施,以弥补传统依靠安全检查方法 的不足。 型 9。根据对评价因素的分析,有些因素之间是并列关系,有 些因素之间是因果关系,即这些因素间具有不同的层次级别。 本文釆用多级模糊综合评判模型进行分析,多级模型建模步 骤见图 1。 1.1.1 一级模型的建立 1) 建立评判对象的因素论域 t/。 U = | u, , u2 , * , |(
6、1) 这一步就是要确定评价因素体系,解决从哪些因素来评 价客观对象的问题。 2) 确定评语等级论域 F。 V = vi, v 2 , - , v m (2) 评语等级论域的确定使模糊综合评判得到一个模糊评判 向量,被评价对象对各评语等级隶属程度的信息通过这个模 糊向量表示出来,体现评判的模糊特性。 3) 进行单因素评价,建立模糊关系矩阵 /?。 r nl r n2 r nm J 式中 为 中因素 对应 K 中等级的隶属关系,即从因 素 着眼评价对象被评为 &等级的隶属关系。因此 q 是第 个因素对该评价对象的单因素评价,它构成了模糊综合评判 的基础。 4) 确定评判因素权向量集 4。 4 是中
7、各因素对被评价对象的隶属关系,它取决于人 们进行模糊综合评判时的着眼点,即评判时依次着重于哪些 因素。由于因素集? /中各因素对被评价对象的重要性不一 样,因此,要用模糊方法对每个因素赋予不同的权重。它可表 示为 f/上的一个模糊子集 lai, a2, , 丨,并 M 规定 = l,2,-*-,n) (4) i = i 5) 选择合成算子,进行综合评判。 模糊综合评判的基本模型用公式表示为 B = AR (5) 式中。为合成算子;记 = 1662, ,、 |,它是评语集 / 上的一个模糊子集。如果模糊综合评判结果 # 1,应将 =| 它归一化。 模糊综合评判也可以表示为: 6; = (a 丨;
8、 h) J (a2 i 4) * t (a i h) (_/ = 1, 2, , m),简记为 Af( ;, J )。 Vol.9 No.2 妾 全 与 钚 境 学 板 第 9 卷第 2 期 其中 4 为广义模糊 “ 与 ” 运算, t 为广义模糊 “ 或 ” 运算。广义 “ 与 ” 运算是全面考虑各种因素时, 的评价对等级,的隶属 度,即根据 在所有因素中的重要程度,对原来单因素评价 的 b 作修正。广义 “ 或 ” 运算是对修正后的隶属度进行合成 处理,以得到一个综合评判向量。 . 1.1.2多级模糊综合评判模型的建立 多级模糊综合评判即先对低层因素进行综合评判,再对 评判结果进行高层次的
9、综合评判。 1) 把因素 集分为几个子集,记为 t/ = lt/丨, - , 。设第 f 个子集 G =丨心,心, , t/J U =, 2, , /),则 p k = n i = 2) 对于每个仏按一级模型分别进行综合评判。设因素 权重分配为七, K 的模糊评价矩阵为足,则得到 = A t 。, b l 2, , b im) i = 口, , p ) (6) 3) 把丨 , 丨 中 G 的综合评判 R 看做是 中的p 个单因素评价,义设新的权重分配为 A,则总的模糊评 价矩阵为 (B , R = B 2 =(6y)/-x m 则经过模糊合成运算得二级综合评判结果 (7) = AR (8) 式
10、 (8)既是仏, , ,的综合评判结果,也是 f/中所 有因素的综合评判结果。第步到第 3 步可根据具体情况多 次循环,直到得出满意的综合评判结果为止。总之,多层次综 合评判模型可以反映评价对象的各因素的层次性,同时又避 免了因素过多时难以分配权重的弊病。它比单层次模型更加 精细、正确地反映 f 因素间的相互关系。 1.2 权重的确定 求权重是综合评价的关键。层次分析法是一种行之有效 的确定权系数的方法,特别适宜于那些难以用定量指标进行 分析得复杂问题 lwl。 层次分析法把复杂问题中的各因素划 分为互相联系的有序层,使之条理化,根据对客观实际的模糊 判断,就每一层次的相对 m 要性给出定量的
11、表示,再利用数学 方法确定代表全部元素相对重要性次序的权系数。层次分析 法的步骤如下。 1) 确定 H 标和评价因素。 P 个评价指标, =丨, u2, , U/J 丨。 2) 构造判断矩阵。 判断矩阵元素的值反映 r 人们对各元素相对重要性的认 识,一般采用 1 9 及其倒数的标度方法,但当相比较因素的 重要性能够用具有实际意义的比值说明时,判断矩阵相应元 素的值则取这个比值,即得到判断矩阵 s = (Uy)pxp。 3) 计算判断矩阵。 用 DPS 软件计算判断矩阵 S 的最大特征根 Amax 及其对应 的特征向量此特征向量就是各评价因素的重要性排序, 也即权系数的分配。 4) 一致性检验
12、。 为进行判断矩阵的一致性检验,需计算一致性指标 C/ = 和平均随机一致性指标 ft/。 用随机的方法构造 500 n - 1 个样本矩阵,构造方法是随机地用标度及它们的倒数填满样 本矩阵的上三角各项,主对角线各项数值始终为 1,对应转置 位置项则采用上述对应位置随机数的倒数,然后对各个随机 样本矩阵计算其一致性指标值,对这些 C/值求平均即得平均 随机一致性 指标沿值 1 。当随机一致性比率 ?=碧 f 0.61 0.33 0 0 0) 0.08 0.62 0.22 0 0 = 0.16 0.67 0.17 0 0 0.08 0.42 0.42 0.08 0 ,0.33 0.17 0.33
13、 0.17 0, (10) 从表 1可得评估指标的权重为 A = (0.35 0.21 0.08 0.30 0.06) A = (0.20 0.18 0.25 0.15 0.22) A 2 = (0.22 0.19 0.25 0.23 0.11) A3 = (0.26 0.30 0.20 0.24) A 4 = (0.33 0.27 0.22 0.18) A5 = (0.40 0.49 0.11) B = Aj0 Hi = 0.28 八 0 V 0.24 八 0 V 0.10A0.25 V O.I8A0.17 V 0.20八0、 0.28A0.57 V 0.24A0.59 V 0.10A0.5
14、 V 0.18 八0.31 V 0.20 八 0 0.28A0.29 V 0.24A0.41 V 0.10A0.25 V 0.18 八0.39 V 0.20 八 0 0.28A0.14 V 0.24A0 V O.IOAO V 0.18A0.I3 V 0.20AO 0.28A0 V 0.24 八 0 V 0.10 八 0 V 0.18 八 0 V 0.20 八0 夕 =(0.17 0.28 0.28 0.14 0) 同理 B 2 = A 2 R 2 = (0.22 0.25 0.23 0.11 0) = A 3R 3 = (0.30 0.30 0.26 0.25 0) = (0.27 0.33
15、0.33 0 0) B S A 5 R 5 (0.49 0.49 0.25 0.11 0) 归一化处理建立总评价矩阵 B。 表 2 指标体系主因素权重计算结果 Table 2 Calculating results of first-level factors weight of index system Ui 认 1 u3 u4 w, , Cl _ Rl ! 1 3 4 2 7 0,390 9 2 1/3 1 3 1/5 5 0.137 5 1/4 1/3 1 1/6 2 0.065 5 5.286 3 0.063 9 0.1 1/2 2/3 2 1 8 0.368 3 从 5 1/7 1/
16、5 1/2 1/8 1 0.037 8 0.284 0.284 0.284 0.148 0 0.272 0.309 0.284 0.135 0 0.270 0.270 0.234 0.226 0 0.290 0.355 0.355 0 0 V0.366 0.366 0.187 0.081 J 计算结果归类详见表 3。 2.6 二级模糊综合评估 一级模糊综合评估,反映单因素不同等级对评估因素的 163 Vol.9 No.2 去 全 与 钚 堍 学 板 第 9 卷第 2 期 职业病危害及预防 职业病防治及管理 劳动防护用品 特殊工种劳动保护 0.33 0.27 0.22 0.18 A4 = (0.
17、33 0.27 0.22 0.18) R A 事故报告和档案 事故调査与处理 事故统计与分析 0.40 0.49 0.11 A s = (0.40 0.49 0.11) R5 安全负责人及管理人员教育 0.26 0.08 K32 三级教育 0.30 43 = (0.26 0.30 0.20 0.24)R 3 33 四新教育 0.20 34 特种作业人员教育 0.24 三同时落实情况 0. .20 五同时落实情况 0. .18 事故预防措施 0. 25 事故应急措施 0. .15 生产工艺设备安全性 0. .22 A x = (0.20 0.18 0.25 0.15 0.22) 犮 I 安全责任
18、与组织机构 安全法规与规章制度 安全投人与安全科技 事故隐患管理 安全目标与规划计划 0.22 0.19 A 2 = (0.22 0.19 0.25 0.23 0.11) 0.25 0.23 0.11 Ri 评价情况 見 好 较好 中 较差 差 归一化结果 0.50 0.25 0.25 0 0 0.25 0.75 0 0 0 0.25 0.5 0.25 0 0 B, = = (0-25 0.25 0.25 0.13 0) (0.284 0.284 0.284 0.148 0) 0.17 0.39 0.31 0.13 0 0 0.5 0.5 0 0 0.67 0.33 0 0 0 0.08 0.
19、62 0.22 0 0 v 2 0.16 0.67 0.17 0 0 B 2 = A 2 a R 2 = (0.22 0.25 0.23 0.11 0) (0.272 0.309 0.284 0.135 0) 0.08 0.42 0.42 0.08 0 0.33 0.17 0.33 0.17 0 0 0 0.75 0.25 0 V, 0.67 0.33 0 0 0 0.5 0.5 0 0 0 B3 = A3 K3 = (0.30 0.30 0.26 0.25 0) (0.270 0.270 0.234 0.226 0) 0 0.5 0.5 0 0 0 0.67 0.33 0 0 V4 0.5
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