基于AHP的水泥生产企业模糊综合评价应用研究
导语：水泥生产安全评价是水泥企业安全管理的基本内容，借助MATLAB数学软件输入相关数据即可得到评价结果，使模糊综合评价便捷、快速、准确，便于企业进行安全管理。
水泥是应用非常广泛的建筑材料，是我国城镇化建设和基础设施建设的重要原料。在“十二五”期间，水泥行业以“淘汰落后产能，加快产业整体升级”的改革为重点，推动了新型干法水泥熟料生产、纯低温余热发电技术和装备的飞速发展，使水泥产业技术装备不断升级[1-2]。但是与此不相适应的是在水泥生产中，特别是在新型干法水泥熟料生产线大量投产过程中，安全生产事故常有发生[3-4]，怎样通过安全评价提高安全管理水平，预防事故发生，实现安全生产是我们要解决的问题。
该文通过建立水泥生产安全指标体系和水泥生产安全评价模型，综合AHP和模糊综合安全评价方法应用于水泥生产企业安全评价。
1 层次分析法、模糊综合安全评价法和MATLAB软件
层次分析法是一种定性与定量相结合的新型安全评价方法，往往应用于多因素构成，缺少定量数据的复杂安全系统。其基本过程是依据系统原理把复杂问题分解并建立问题系统的递阶层次结构，然后构造上下层次各个因素两两比较的判断矩阵，通过矩阵运算，进行一致性检验，得到各个因素的权重[5] 。
模糊综合安全评价方法是适用于以定性指标为主的复杂安全系统，应用最大隶属度原则与模糊变换原理，从影响安全系统的多个因素对系统隶属度等级状况进行综合评判的新型安全评价方法[6-7]。其基本步骤：建立综合评价因素集，确定因素权重，建立综合评价评判集，进行单因素模糊评价，进行多因素模糊评价，进行系统总评分，得出评价结果。
MATLAB是Matrix Laboratory的缩写，意为矩阵工厂。它是一种数学计算软件，专门以矩阵的形式处理数据。由于模糊综合评价矩阵计算复杂、繁琐，该文选择MMATLAB软件进行计算。利用MATLAB计算因素权重，模糊评价合成运算简便、快速、准确。
2 基于AHP的模糊综合评价模型
2.1 建立评价指标体系和因素集
应用安全系统工程原理和安全评价方法分析影响系统安全的因素，通过层次分析建立评价指标体系，得到影响评价对象的因素集，通常用U表示，U=(u1，u2，…，um)，其中，元素ui(i=1，2，…，m)表示影响评价对象的第i个因素。
2.2 建立评判集
对评价对象得出的结果组成评判集，通常用V表示，V=(v1，v2，…，vn)，其中，元素vj (j=1，2，…，n)表示评价对象的第j种结果。
2.3 建立权重集
各因素重要程度组成权重集，通常用A表示，A=(a1，a2，…am)，其中ai(0≤a≤1)为ui 的权重。
(1)构造判断矩阵。
判断矩阵表示本层次元素与上一层次有关元素相对重要性的比较，一般采用1～9及其倒数的标度方法(如表1所示)构造判断矩阵，可表示为A=(aij)n×n。判断矩阵具有性质：aij >0;aij =1/aji;aii=1。
(2)计算相对权重。
对于判断矩阵A，应用MATLAB软件计算满足AW=λmaxW的特征根和特征向量，W为λmax的特征向量。W=[w1w2…wi]T，其中分量Wi为对应元素的权重值[8]。
(3)矩阵一致性检验。
判断矩阵一致性指标CI=(λmax-n)/(n-1)。对于多阶判断矩阵，RI为平均随机一致性指标(如表2所示)。CI与RI之比称为随机一致性比率CR=CI/RI，当CR<0.1时，则判断矩阵具有可以接受的一致性，否则需要调整和修改判断矩阵。
2.4 建立模糊综合评价矩阵
进行单因素模糊评价，得到模糊综合评价矩阵R。
R=[R1R2…Rm]T=
2.5 建立综合评价模型，进行模糊综合评价
由R和A得到综合评价模型B=A°R，表示将U中A模糊合成为V中B，其中°为合成算子。应用MATLAB软件选取加权平均算子(?，+)，分别对因素层、准则层进行模糊评价合成运算，得出评价结果。
2.6 计算安全系统的总评分
系统总评分F=CV，其中V为等级参数向量，C为综合评价结果的归一化向量。
3 应用实例
该文以辽宁省辽阳市某水泥公司为例，利用AHP-模糊综合评价法评价分析其生产安全性。
3.1 建立评价指标体系和因素集
该企业依石灰石矿山而建，采用纯低温余热发电4000 t/d熟料新型干法生产线。根据水泥生产系统、工艺流程、危险有害因素类别和分布情况、法律法规、事故资料等，结合专家和企业安全管理人员分析，在人因素方面影响水泥生产系统安全的因素有：员工教育水平;员工业务水平;员工健康状况;员工安全意识素质等。设施设备因素方面有：设施设备维修保养;设施设备性能;设施设备可靠性等;环境卫生方面因素有：生产环境;厂区布局;生活卫生环境;自然环境等;安全管理方面因素有：安全组织;安全教育培训;安全规章制度;安全预案与演练;安全绩效与考核;安全监督与检查等。根据上述影响水泥生产安全因素建立评价指标体系，指标体系的层次结构图如图1所示。水泥安全生产作为目标层包含4个因素，即A=[B1，B2，B3，B4] 准则层包含17个因素，即B1=[C11，C12，C13，C14]、B2=[C21，C22，C23，]、B3=[C31，C32，C33，C34]、B4=[C41，C42，C43，C44，C45，C46]
3.2 建立权重集
采用调查问卷形式邀请厂内员工对各个因素进行两两比较，专家进行调整和修改，采用1～9及其倒数的标度方法构造判断矩阵，计算权重值。通过计算，均满足一致性。归一化处理的判断矩阵A-B如表3所示。
由表3可得判断矩阵A-B的权重W=[0.3863，0.1228，0.0873，0.4035]T，同理可以计算得出判断矩阵B1-C的权重W1=[0.1143，0.1356，0.2801，0.4699]T;判断矩阵B2-C的权重W2=[0.1634， 0.2970，0.5396]T;判断矩阵B3-C的权重W3 =[0.5109，0.1439，0.2427，0.1025]T;判断矩阵B4-C的权重W4 =[0.0969， 0.3084，0.0598，0.1903，0.1539，0.1907]T。
3.3 建立评判集
水泥生产的安全状况可记为V=(v1，v2， v3，v4，v5)，V=(好，较好，中，差 ，较差)，等级参数向量记为V=[95，80，65，50，20]T，安全状况划分如表4所示。
3.4 建立模糊综合评价矩阵
结合评判集安全指标，邀请10位专家对影响水泥生产安全因素进行评分，评分结果如表5所示。
由表5得模糊综合评价矩阵R=[R1 R2 R3 R4]T ，其中
R1=
R2=
R3=
R4=
3.5 建立模糊评价模型，进行模糊综合评价
模糊评价模型C=W°R，选取加权平均型算子。首先进行指标层模糊综合评价记R=[S1，S2，S3，S4]，其中S1 =W1°R1，S2 =W2°R2，S3=W3°R3，S4=W4°R4。利用MATLAB进行加权平均运算得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]。再进行准则层模糊综合评价矩阵C=W°R，计算得C=[0.3443，0.2098，0.2912，0.1186，0.0361]。
3.6 计算安全系统总评分
安全系统总评分F=CV=95×0.3443+80×0.2098+65×0.2912+50×0.1186+20×0.0361=75.0725
经计算得安全系统总评分为75.0725，对照表4可以看出该水泥企业安全等级为“较好”。
4 结语
该文结合水泥生产实际安全问题，分析影响水泥生产系统安全的因素，建立水泥生产安全评价指标体系和模糊评价模型。选取层次分析法衡量指标相对重要性，确定各安全因素权重，最后对影响水泥生产安全因素进行评价，结果表明：该水泥企业安全生产状况较好，企业应该进一步采取安全措施，确保水泥生产安全进行。
水泥生产安全评价是水泥企业安全管理的基本内容，借助MATLAB数学软件输入相关数据即可得到评价结果，使模糊综合评价便捷、快速、准确，便于企业进行安全管理。
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