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模糊綜合評(píng)價(jià)法在煤礦安全評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

文檔作者：王旭霍德利文檔來源：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)管理學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年05月23日
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第17卷第5期
2008年5月
中 國(guó) 礦 業(yè)
CHINA M INING MAGAZINE
Vo1．17，No．5
May 2008
模糊綜合評(píng)價(jià)法在煤礦安全評(píng)價(jià)中的應(yīng)用
王 旭，霍德利
(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)管理學(xué)院，北京100083)
摘要：本文根據(jù)模糊數(shù)學(xué)理論，將模糊綜合評(píng)價(jià)法引入煤礦安全評(píng)價(jià)。根據(jù)煤礦的實(shí)際情況，建
立了多層次煤礦安全評(píng)價(jià)體系，并且運(yùn)用層次分析法確定評(píng)價(jià)因素的權(quán)重，最后結(jié)合安全等級(jí)表對(duì)模糊
綜合評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行處理，得出煤礦的安全等級(jí)。結(jié)果表明：模糊綜合評(píng)價(jià)法， 方法簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，
可在一般煤礦的安全評(píng)價(jià)中廣泛應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：模糊綜合評(píng)價(jià)； 層次分析法；煤礦安全
中圖分類號(hào)：TD77 1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1004—4051 (2008)05—0075—04
Application of fuzzy com prehensive evaluation in coal safety assessm ent
W ANG Xu。HUO De-1i
(China University of Mining and Technology，Beijing school of management，Beijing 100083，China)
Abstract：Based on fuzzy mathematics theory，this paper applies the method of fuzzy comprehensive e—
valuation into the safety assessment of the coalindustry and combines the situation of coal safety tO establish
evaluation system of coal safety．It uses Analytical Hierarchy Process tO define the relative weights and ap—
plies the safety grade characteristic quantity tO acquire its safety grade． The consequences indicate：the re—
searched method iS feasible and effective；it can be used widely in the coal industrial safety assessment．
Key words：fuzzy comprehensive evaluation；analytical hierarchy process；coal safety
作為生產(chǎn)系統(tǒng)，煤礦面臨著許多不安全的因
素。自然因素、安全措施不力、安全管理缺失等造
成的事故，都可能對(duì)煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)以及作業(yè)人員構(gòu)
成威脅。這就要求生產(chǎn)技術(shù)和管理部門，在生產(chǎn)過
程中對(duì)煤礦進(jìn)行安全評(píng)價(jià)，通過評(píng)價(jià)，進(jìn)一步加強(qiáng)
煤礦安全基礎(chǔ)工作，確定其危險(xiǎn)狀態(tài)，以便采取相
應(yīng)的預(yù)防措施，保證實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的安全化。
對(duì)一個(gè)煤礦的安全狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)的最大難題，
就是多指標(biāo)性。這些指標(biāo)中，有定性指標(biāo)和定量指
標(biāo)，很難直接比較其優(yōu)劣。針對(duì)這一問題，本文從
煤礦生產(chǎn)制度和安全教育的角度，建立了相應(yīng)的指
標(biāo)體系，并且通過模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)該指標(biāo)體系進(jìn)
行分析處理，理清評(píng)價(jià)的脈絡(luò)，以便更客觀地反映
煤礦的安全生產(chǎn)狀況。
1 模糊綜合評(píng)價(jià)法基本步驟
模糊綜合評(píng)價(jià)法，是應(yīng)用模糊關(guān)系合成的原理，
從多個(gè)因素對(duì)被評(píng)判事物隸屬度等級(jí)狀況進(jìn)行綜合
評(píng)判的一種方法。模糊綜合評(píng)價(jià)法的基本步驟如下：
收■ 丑栩z 2008—02—13
(1)建立綜合評(píng)價(jià)的因素集
因素集是以影響評(píng)價(jià)對(duì)象的各種因素為元素所
組成的一個(gè)普通集合，通常用U表示，
即：U一(u1，U2，? ，U )，其中元素U。(i
一1，2，?m)代表影響評(píng)價(jià)對(duì)象的第i個(gè)因素。
這些因素，通常都具有不同程度的模糊性。
(2)確定因素權(quán)向量
評(píng)價(jià)工作中，各因素的重要程度有所不同，為
此，給各因素ui(i一1，2，?rn)確定一個(gè)權(quán)重
a。(i一1，2，?rn)，各因素的權(quán)重集合的模糊集，
用A表示：A一(al，a2， ? ，a )。
(3)建立綜合評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)集
評(píng)價(jià)集是評(píng)價(jià)者對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象可能做出的各種結(jié)
果所組成的集合，通常用V 表示，即：V一(v。，
v ，? ，v )，其中元素v (j一1，2， ?n)代表
第j種評(píng)價(jià)結(jié)果，可以根據(jù)實(shí)際情況的需要，用不
同的等級(jí)、評(píng)語或數(shù)字來表示。
(4)進(jìn)行單因素模糊評(píng)價(jià)，獲得評(píng)價(jià)矩陣
若因素集U 中第i個(gè)元素對(duì)評(píng)價(jià)集V 中第1
個(gè)元素的隸屬度為r 則對(duì)第i個(gè)元素單因素評(píng)
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76 中國(guó)礦業(yè) 第17卷
價(jià)的結(jié)果，用模糊集合表示為：R 一(ri1，ri2，
? ，rIn)。以m 個(gè)單因素評(píng)價(jià)集R ，R ，? ，R
為行組成矩陣R，稱為模糊綜合評(píng)價(jià)矩陣。
(5)建立綜合評(píng)價(jià)模型
確定R、A 之后，通過模糊變換將U 上的模
糊向量A變?yōu)閂上的模糊向量B，即：B—A 。R
一(b ，b ，? ，b )。其中， “。”稱為綜合評(píng)
價(jià)合成算子，上式即為綜合評(píng)價(jià)模型。
(6)確定系統(tǒng)總得分
綜合評(píng)價(jià)模型確定以后，確定系統(tǒng)總得分，即
F—B×ST ，其中F為系統(tǒng)總得分；Sr為相應(yīng)因
素的級(jí)分。
(7)評(píng)價(jià)安全狀況
根據(jù)系統(tǒng)總得分，對(duì)照安全等級(jí)表就可評(píng)價(jià)出
安全狀況。另外，當(dāng)評(píng)價(jià)對(duì)象復(fù)雜、考慮的因素很
多時(shí)，按照因素的屬性，將它們分為若干層次，先
進(jìn)行低層次各因素的綜合評(píng)價(jià)，其評(píng)價(jià)結(jié)果再進(jìn)行
高一層次的綜合評(píng)價(jià)，如此從低層向高層逐層進(jìn)
行，直到最終的一層。
2 煤礦安全評(píng)價(jià)中模糊綜合評(píng)價(jià)法的應(yīng)用
2．1 建立煤礦安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系
根據(jù)煤礦安全所涉及的范圍，可以從不同的角
度提出煤礦安全的指標(biāo)，指標(biāo)的選取對(duì)于評(píng)價(jià)結(jié)果
的準(zhǔn)確與否，起著十分重要的作用。本文通過分
析，運(yùn)用系統(tǒng)工程的思想，從煤礦生產(chǎn)制度和安全
教育的角度，建立了包括安全措施、安全綜合管
理、安全技術(shù)三個(gè)因素的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如圖1
所示。
煤炭礦安全生產(chǎn)系統(tǒng)u
安傘措施u。 l l 安全綜合管理u2 l l 安全技術(shù)u
安
傘
型
礦
用
設(shè)
備
U1 5
安
全
信
息
系
統(tǒng)
I】21
煤
礦
負(fù)
±
貝
人
安
傘
教
育
u26
開
采
7．
】互
輸
環(huán)
節(jié)
技
術(shù)
u3
圖1 煤礦安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系
2．2 確定各層因素的權(quán)重分配集
本文應(yīng)用層次分析法確定各層因素的權(quán)重分配
集。層次分析法的思想，是對(duì)兩指標(biāo)之間的重要程
度作比較判斷，采用1—9標(biāo)度法得到判斷矩陣，
根據(jù)判斷矩陣，采用和法或幾何方根法或其他方法
確定權(quán)重。
本文采用的是幾何方根法確定權(quán)重。幾何方根
法是將判斷矩陣的元素按行相乘，所得乘積分別開
n次方得各方根向量，其中n為各判斷矩陣的階
數(shù)，最后將方根向量歸一化得到權(quán)向量。另外，利
用層次分析法確定權(quán)重，還需進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，先
求出判斷矩陣的最大特征值入 ，再求一致性指
標(biāo)CI= (入 一n)／(n一1)，確定平均隨機(jī)一致
性指標(biāo)RI，然后計(jì)算一致性比例CR=CI／RI。若
CR<0．1時(shí)，一般認(rèn)為判斷矩陣賦值合理。利用
MATALB軟件可以較為容易的實(shí)現(xiàn)上述過程。建
立權(quán)重分配集的過程如下：
(1)構(gòu)造評(píng)價(jià)體系的三層遞階結(jié)構(gòu)
救
災(zāi)
減
災(zāi)
技
術(shù)
U35
目標(biāo)層
素層
子 素層
根據(jù)煤礦安全狀況所涉及的方面，確定了煤礦
安全狀況評(píng)價(jià)的三層因素：目標(biāo)層：U一(煤礦安
全生產(chǎn)系統(tǒng))；
因素層：u 一(ul，u2，u3)一(安全措施、
安全綜合管理、安全技術(shù))；子因素層：ui一
． (u11，u 一u31'u32，u 33，u34，u35)，uli具體表示
如圖1所示。
(2)構(gòu)造因素層相對(duì)于目標(biāo)層的權(quán)重分配集
利用MATALB軟件確定因素的權(quán)重，并計(jì)
算出判斷矩陣的特征向量和特征值，并對(duì)判斷矩
陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。結(jié)果如表1所示。
表1 u。對(duì)于U的判斷矩陣(i-1、2、3)
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第5期 王旭等：模糊綜合評(píng)價(jià)法在煤礦安全評(píng)價(jià)中的應(yīng)用 77
A一(0．279、0．0719、0．6491)，其中A 表
示u 、u 、u。三個(gè)因素相對(duì)于目標(biāo)層U (煤礦安
全生產(chǎn)系統(tǒng))的權(quán)重分配集。
(3)構(gòu)造子因素層相對(duì)于因素層的權(quán)重分配
集
由于各因素還受子因素的影響，根據(jù)煤礦的實(shí)
際狀況，確定各因素相應(yīng)的子因素，并用上述方法
進(jìn)行權(quán)重分配，結(jié)果見表2、3、4。
表2 ut，對(duì)于u。的判斷矩陣(j=1、2、3、4、5)
A1一(0．0677、0．035、0．4514、0．2805、 相對(duì)于u1的權(quán)重分配集。
0．1655)，其中A 表示u (安全措施)各子因素
表3 u： 對(duì)于u：的判斷矩陣(j=1、2、3、4、5、6)
A 一(0．0675、0．1665、0．3988、0．1665、 理)的各子因素相對(duì)于u 的權(quán)重分配集。
0．0343、0．1665)，其中A 表示u (安全綜合管
表4 u3j對(duì)于u 的判斷矩陣(j=1、2、3、4、5)
A3一(0．0349、0．4834、0．2675、0．0818、
0．1324)，其中A。表示U。(安全技術(shù))各子因素相
對(duì)于u。的權(quán)重分配集。
2．3 建立評(píng)價(jià)矩陣
在對(duì)子因素進(jìn)行評(píng)價(jià)的時(shí)候，確定評(píng)語集V
一(v1、v2、v3、v4、v5) 一(好、較好、中等、
較差、差)，利用專家調(diào)查法，咨詢了10位從事
煤礦安全研究工作的專家，讓專家對(duì)該子因素對(duì)安
全的保障程度進(jìn)行綜合估計(jì)。然后對(duì)這10位專家
的子因素評(píng)判結(jié)果，用概率和數(shù)學(xué)期望方法進(jìn)行統(tǒng)
計(jì)，最終形成各子因素的評(píng)價(jià)矩陣。例如10位專
家對(duì)表2中安全措施子因素u 的投票結(jié)果是：2
人認(rèn)為中，5人認(rèn)為較差，3人認(rèn)為差，無人認(rèn)為
好或者較好。則u 的模糊評(píng)價(jià)向量為(0．0、0．0、
0．2、0．5、0．3)。
因此，安全措施各子因素的評(píng)價(jià)矩陣R 為：
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78 中國(guó)礦業(yè) 第17卷
安全綜合管理管理各子因素的評(píng)價(jià)矩陣R 為：
I-0．2 0．1 0．1 0．3 0．3
l 1
0．0 0．1 0．3 0．2 0．4
l
1 0．0 0．2 0．1 0．4 0．3
R2一f 1
0．1 0．2 0．1 0．2 0．4
I l
0．0 0．0 0．2 0．3 0．5
l
0．1 0．3 0．0 0．4 0．2
L
安全技術(shù)各子因素的評(píng)價(jià)矩陣R。為：
ro．1 o．1 o．3 o．4 o．1
l
o．o o．3 o．4 o．2 o．1
I
R3一l o．o o．1 o．2 o．4 o．3
l
o．o o．1 o．4 o．3 o．2
I l
o．2 o．1 o．2 o．3 o．2
2．4 建立各因素綜合評(píng)價(jià)矩陣
將Ai與Ri(i一1、2、3)這2個(gè)模糊子集通
過合成算子合成相應(yīng)的各因素評(píng)價(jià)矩陣：安全措施
的評(píng)價(jià)矩陣為：B1一A1。R1一(0．0617、0．3043、
0．3034、0．1972、0．1336)。
安全綜合管理的評(píng)價(jià)矩陣為：B 一A 。R ===
(O．0468、0．1864、0．12O1、0．3233、0．3235)。
安全技術(shù)的評(píng)價(jià)矩陣為：B。一A。。R。一
廠0．O617 0．3043 0．3034 0．1972 0．1336]
B — 1 0．0468 0．1864 0．1201 0．3233 0．3235 l
l 0．0300 0．1967 0．3165 0．2819 0．1749 l
表5 安全級(jí)別評(píng)價(jià)
系統(tǒng)總得分計(jì)算如下：
F — C × S 一0．0401× 95+ 0．2260× 80+
0．2987×65+ 0．2612×45+ 0．1741× 30— 58．282
其中s 為相應(yīng)因素級(jí)分。
2．7 確定該煤礦的安全等級(jí)
由系統(tǒng)總得分對(duì)照安全等級(jí)(見表6)，可以
看出，該煤礦的安全狀況屬“中等”。
表6 安全等級(jí)評(píng)價(jià)
3 結(jié)論
煤礦安全評(píng)價(jià)是對(duì)煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)存在的因素進(jìn)
行辯識(shí)和分析，判斷煤礦生產(chǎn)過程中發(fā)生事故的可
能性及其嚴(yán)重程度，從而為制定防范措施和管理決
策提供科學(xué)依據(jù)。
本文將模糊綜合評(píng)價(jià)法應(yīng)用于煤礦安全評(píng)價(jià)
中，全面考慮影響煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)安全的各種因素，
建立了煤礦安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用層次分析法確
定了評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中各種因素的權(quán)重，較好地保證
了權(quán)系數(shù)的客觀性和準(zhǔn)確性，使評(píng)價(jià)結(jié)果更具科學(xué)
性和準(zhǔn)確性。
應(yīng)用模糊綜合評(píng)價(jià)法，可以在數(shù)據(jù)不充分的
條件下，體現(xiàn)評(píng)價(jià)因素和評(píng)價(jià)過程的模糊性，又盡
量減少個(gè)人主觀臆斷所帶來的弊端，比一般的評(píng)價(jià)
方法更符合客觀實(shí)際，能夠比較客觀地評(píng)定煤礦的
安全管理狀況，為煤礦安全決策提供依據(jù)，值得廣
泛應(yīng)用。 1
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