层次分析法确定发泡机整体评价部件权重分析

层次分析法确定发泡机整体评价部件权重分析

曾文兵

（恒美光电股份有限公司    广东省   肇庆市    526000）

摘 要：混凝土发泡机在寿命周期的后期及超期服役过程是安全隐患和产品质量频发的高峰期，针对发泡机安全寿命评价问题，对机组整体性评价进行研究，从发泡机组各部件安全性评价出发确定机组整体评价指标体系，用层次分析法确定各部件在机组中所占权重，最后确定出发泡机各部件的权重因子，为发泡机关键部件的寿命评估提供理论依据，并在日后机组管理及维护过程中对权重较高的部件进行重点管理及保养。

关键词：层次分析法；发泡机；安全评价；权重因子；一致性检验

引言

全自动水泥发泡机（简称发泡机）是用于生产轻质发泡水泥、屋面保温材料、水泥发泡板以及外墙保温材料，及种管道的保温、低温冷藏库及冷风库的保温等产品制备的关键设备，其运行的状态直接制约产品的质量和和操作人员的人身安全，寿命后期及超期服役机组是安全管理关注的重点，目前国内缺乏有关发泡机安全性能评价的研究。故对发泡机组整体性进行评价并建立相应的报废标准，可为机组报废、降级使用及更换零部件等工作提供有益参考。

1层次分析法原理及其步骤

层次分析法始于20世纪70年代，是一种将定性分析和定量分析相结合的系统性分析方法。其基本思路是对研究对象的内在条件、决定因素、问题根源分解成各个组成因素，根据因素之间的关系按照递阶层次结构系统化，通过同层次各因素之间的比较，得到各种因素的风险指数，进而结合权重系数进行解析，计算得到评价结果［３］。

1.1建立层次结构模型

首先对评价对象的潜在风险进行归类，根据归类建立系统层次评价指标结构，通过对构造风险因素赋值建立判断矩阵，通过计算可得到各个指标的权重系数，需对计算结果并进行一致性检验，通过一致性检验后可得到评价指标的综合权重。

1.2构建判断矩阵

根据建立的层次结构模型，对于从属于上一层每个因素的同一层诸因素两两进行比较，减少性质不同因素比较的困难，从而提高精确度构造判断矩阵。假设同层有n个因素A1A2……An，根据指标的重要程度在数字1～9范围内进行度量，根据指标ai和aj相对比较的重要性可得到指标的权重值aij，从而得到一个n阶的判断矩阵。

1.3计算特征向量w和最大特征值λmax

用求和法计算判断矩阵的特征向量和最大特征值λmax：

A=（aij）m*n        （1）

即通过式（2）求解：

Aw=λmaxw                    （2）

按式（3）的方式对判断矩阵A每行求和：

按式（4）进行归一化处理，得权重系数：

求λmax：

式中，（Aw）i 表示 Aw 的第 i 个分量。

对于判断矩阵通常还应当按式（6）进行一致性检验：

判断矩阵一致性指标CI为：

接着查找相应的平均随机一致性指标RI，并通过式（7）计算得出CR（随机一致性比例）。

CR=CI/CR           (7)

当CR<0.10时，认为判断矩阵的一致性是良好的，否则需调整判断中的元素以满足一致性。一致性指标CI的值越大，表明判断矩阵偏离完全一致性的程度越大，CI的值越小，表明判断矩阵越接近于完全一致性。一般判断矩阵的阶数n越大，人为造成偏离完全一致性指标CI的值便越大；越小，人为造成的偏离完全一致性指标CI的值便越小。计算各层元素对系统元素的综合权重，并进行排序。

2层次分析法确定发泡机整体评价部件权重

2.1层次结构模型

评价体系的构思必须科学、求真、公正、务实，这样才能让评价更加客观地贴近于实际。水泥发泡机由泵送系统、发泡系统、搅拌系统、上料系统、电气控制柜系统组成，评价时需要综合考虑五部分的评价结果，从而选取状态参量类别为：投运前状况、历史运行状况、检修状况以及其他因素．建立综合评价模型如表1所示。

 表 1 发泡机整体评价指标

2.2 模型权重计算

为了科学地确定各个指标在整个指标体系中的权重，通过调查访问法并咨询有关专家 ,根据指标体系的层次结构，逐层采用两两比较来确定因素间相对重要性的数值。共建立5个判断矩阵，分别进行矩阵运算和一致性检验，得到各级指标的权重及层次单排序、层次总排序，计算结果如下。

2.2.1目标层判断矩阵S

表2准则层相对目标层判断矩阵(S)

2.2.2投运前状况评价的判断矩阵

表3投运前状况评价的判断矩阵

2.2.3历史运行状况评价的判断矩阵

表4历史运行状况评价的判断矩阵

2.2.4检修状况评价的判断矩阵

表5检修状况评价的判断矩阵

2.2.5其他因素评价的判断矩阵

表6其他因素评价的判断矩阵

通过层次单排序的一致性检验,以上各判断矩阵均具有满意的一致性，利用上述结果可以得到各指标相对于总目标的权重（见表），总排序的结果具有满意的一致性。

表7各指标相对于总目标的权重

3结论

(1)从总排序结果看,对发泡机安全影响较大两个指标是投运前状况和检修状况。产品的制造质量、验收情况、设备评价周期内的定检情况的权重为0.2859、0.1681和0.1592，是对发泡机整体安全影响最大的3个指标。

(2)判断矩阵的特征向量可运用和积法、幂法和方根法等方法，利用计算机进行数据处理具有快捷、高效、精确等优点。

(3)在确定各指标权重的基础上，设定相应的赋值和判定标准，可为发泡机机组报废、降级使用及更换零部件等工作提供参考。

(4)由于发泡机系统的精密程度和复杂性，在对发泡机整体安全性评价过程中需要采用多种方法并用，以提高决策的合理性和准确性。

参考文献

[1]常建娥，蒋太立.层次分析法确定权重的研究[J].武汉理工大学学报：信息与管理工程版，2007，29（1）：153–156.

[2]孟陆波，李天斌，龚勇.基于模糊层次综合评判的大变形预测方法[J].成都理工大学学报:自然科学版，2010，37（2）:195–200.

[3]洪志国，李焱，范植华等.层次分析法中高阶平均随机一致性指标（RI）的计算[J].计算机工程与应用，2002（12）：45–47，150.

[4]刘群星，陈小杰．层次分析法在房屋安全隐患权重系数分析中的应用［Ｊ］．住宅科技，2009，29（5）：48–50．

[5]基于层次分析法的某学校宿舍楼火灾风险评估.徐阳.今日消防,2021.