基于層次分析法的礦用車輛選型風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

張 健, 劉小英, 王麗萍

(攀枝花學(xué)院 a. 交通與汽車工程學(xué)院, b. 數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)院, 四川 攀枝花 617000)

礦用車輛主要用于礦山、采石場(chǎng)以及其他工程項(xiàng)目等大型建筑工地,與其他工程設(shè)備配合使用,在礦場(chǎng)內(nèi)往返行駛,運(yùn)送和自卸物料,屬于非公路自卸汽車[1].車輛選型是一種由人參與的認(rèn)知活動(dòng),礦山企業(yè)是一個(gè)復(fù)雜而特殊的生產(chǎn)系統(tǒng),此項(xiàng)工作具有復(fù)雜性[2].在對(duì)礦用車輛進(jìn)行選型時(shí),除了考慮其各項(xiàng)固定的性能指標(biāo),還應(yīng)對(duì)這些指標(biāo)后續(xù)所產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)因素融合考慮,以保證選型工作的科學(xué)性.針對(duì)該問(wèn)題提出了應(yīng)用層次分析法對(duì)礦用車輛選型進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),以期為礦用車輛選型工作的有效實(shí)施提供決策支持.

1 礦用車輛工作特點(diǎn)

(1) 礦用車輛由于其作業(yè)形式受環(huán)境影響較大.我國(guó)的礦用設(shè)備技術(shù)發(fā)展較晚,礦物的實(shí)際開采過(guò)程中,由于道路條件差或者粉塵太大等因素都會(huì)對(duì)礦區(qū)的車輛有很高的要求.礦用車輛在選型時(shí)要充分考慮礦山條件,例如是大型礦山還是中小型礦山,是露天礦還是地下礦,具體還包括規(guī)格、技術(shù)水平等.目前露天礦山的主要運(yùn)輸設(shè)備有重卡自卸車、重卡型礦用車、剛性礦用車及鉸接式卡車四種;地下礦山采掘運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵設(shè)備就是地下汽車.

(2) 礦用車輛作業(yè)要求不同,有其自身的特殊性.一般要求礦用車輛24 h晝夜不停的工作,同時(shí)要求與裝載設(shè)備合理匹配,以保證其技術(shù)性能的發(fā)揮和使用效率.除了運(yùn)輸車輛外,還有些特殊的礦用搬運(yùn)車,例如液壓支架搬運(yùn)車,在支架搬運(yùn)車的選型中,需要考慮液壓支架的重量、礦井巷道情況和車輛功能等因素,以達(dá)企業(yè)需求[3].

2 礦用車輛選型風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)識(shí)別

對(duì)于車輛進(jìn)行選型時(shí),一般主要考慮車輛的總體性能,包括技術(shù)屬性指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)屬性指標(biāo)及環(huán)境屬性指標(biāo)等方面的因素[4].而礦用車輛由于其作業(yè)的特殊性,需要對(duì)選型指標(biāo)進(jìn)行再分析,同時(shí)考慮風(fēng)險(xiǎn)后果.通過(guò)綜合分析、比較車輛性能評(píng)價(jià)體系,針對(duì)礦用車輛工作特點(diǎn)進(jìn)行篩選、整合、剔除、添加后得出的含礦用車輛選型評(píng)價(jià)指標(biāo)的礦用車輛選型風(fēng)險(xiǎn)及其后果集,將其歸納為3大類風(fēng)險(xiǎn)對(duì)應(yīng)10小類指標(biāo),如表1所示.在礦用車輛選型風(fēng)險(xiǎn)考慮的對(duì)應(yīng)指標(biāo)中,由于礦用車輛工作環(huán)境的特殊性,安全性和駕駛室環(huán)境成為必須要考慮的因素.除此之外,通過(guò)性和適用性這2項(xiàng)指標(biāo)雖非礦用車輛所獨(dú)有的性能指標(biāo),但是考慮到礦用車輛的工作條件,在評(píng)價(jià)時(shí)也要根據(jù)礦山具體情況予以深層次考慮.

風(fēng)險(xiǎn)主要?jiǎng)澐譃槌杀撅L(fēng)險(xiǎn)、性能風(fēng)險(xiǎn)及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)三類.為了更好地對(duì)選型工作風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià),在車輛選型評(píng)價(jià)指標(biāo)中,一般可認(rèn)定為技術(shù)屬性指標(biāo)在這里部分劃到了成本和環(huán)境兩種風(fēng)險(xiǎn)中.在性能風(fēng)險(xiǎn)中涵蓋的安全性指標(biāo)事實(shí)上也和成本有較密切的聯(lián)系,在具體評(píng)價(jià)中要考慮給予適當(dāng)權(quán)重.

表1 礦用車輛選型風(fēng)險(xiǎn)及其后果集Table 1 Risk and its consequences set for selection of mine trucks

3 礦用車輛選型風(fēng)險(xiǎn)層次評(píng)價(jià)

層次分析法(AHP法)是一種定性與定量分析相結(jié)合的多目標(biāo)決策分析方法,對(duì)目標(biāo)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且缺乏必要的數(shù)據(jù)情況下更為實(shí)用[5].現(xiàn)用層析分析法對(duì)煤礦運(yùn)用較廣泛的重卡型礦用車、剛性礦用車及鉸接式卡車三種類型礦用車輛選型風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià).

3.1 層次分析結(jié)構(gòu)

將對(duì)三種汽車產(chǎn)品的選用風(fēng)險(xiǎn)作為層次分析結(jié)構(gòu)的目標(biāo)層A,將風(fēng)險(xiǎn)類別作為準(zhǔn)則層B,將考慮風(fēng)險(xiǎn)后果的評(píng)價(jià)指標(biāo)作為子準(zhǔn)則層B′,B′={B11,B12,B13,B21,B22,B23,B24,B25,B31,B32},將三種車型作為方案層P.根據(jù)表1分析,得到礦用車輛選型風(fēng)險(xiǎn)層次分析結(jié)構(gòu)如圖1所示.

三種車型(載重均為30 t)相關(guān)性能比較[6-7]如表2所示.

圖1 礦用車選型風(fēng)險(xiǎn)層次分析結(jié)構(gòu)圖

評(píng)價(jià)指標(biāo) 重卡型礦用車P1剛性礦用車P2鉸接式卡車P3購(gòu)置價(jià)格B11低,(45～50)萬(wàn)元中,(95～100)萬(wàn)元高,(175～180)萬(wàn)元燃油經(jīng)濟(jì)性B12中中中維修價(jià)格B13低中高安全性B21差中好動(dòng)力性B22稍差中稍好操縱穩(wěn)定性B23差中好通過(guò)性B24差中好適用性B25中差好駕駛室環(huán)境B31差中好排放與噪聲B32中中中

三種車型均能夠基本滿足現(xiàn)代礦山企業(yè)需求.綜合分析表2,重卡型礦用車性能處于劣勢(shì),但其成本低,維修價(jià)格低廉,其成本風(fēng)險(xiǎn)最低;剛性礦用車采購(gòu)成本約為重卡礦用車的一倍,性能適中;鉸接式礦用車設(shè)備采購(gòu)成本高,維修成本更高,成本風(fēng)險(xiǎn)最高,但其性能各方面較前2種車型都好,即性能風(fēng)險(xiǎn)低.而三種車型環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)相差不大.

3.2 層次分析方根法計(jì)算公式

(1) 計(jì)算權(quán)重

(1)

(2) 計(jì)算判斷矩陣的最大特征值

(2)

(3) 檢驗(yàn)判斷矩陣一致性指標(biāo)

(3)

一般只要其值小于0.1,認(rèn)為判斷矩陣的一致性可以接受.本次評(píng)價(jià)中判斷矩陣最高為5維,認(rèn)為不需對(duì)CI值修正.

3.3 重要性比較標(biāo)度值

根據(jù)之前建立的層次分析結(jié)構(gòu),依據(jù)層次分析理論[8],從準(zhǔn)則層開始,用成對(duì)比較法比較指標(biāo)之間的重要程度,利用1～9比較尺度表構(gòu)造成對(duì)比較矩陣,以此類推至子準(zhǔn)則層、直到方案層.1～9比較尺度如表3所示.

表3 1～9比較尺度表Table 3 Comparison scale table 1～9

3.4 構(gòu)建判矩陣并檢驗(yàn)一致性

將準(zhǔn)則層評(píng)價(jià)指標(biāo)關(guān)于風(fēng)險(xiǎn)兩兩比較,認(rèn)為性能風(fēng)險(xiǎn)比成本風(fēng)險(xiǎn)重要,環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)重要程度較低,構(gòu)造出A-B判斷矩陣,根據(jù)式(1)～式(3)計(jì)算權(quán)重向量及一致性檢驗(yàn),并對(duì)權(quán)重進(jìn)行歸一化處理,設(shè)經(jīng)過(guò)歸一化處理的權(quán)重用ω′表示,計(jì)算結(jié)果如表4所示.

表4 AB判斷矩陣的權(quán)重計(jì)算及一致性檢驗(yàn)Table 4 Weight calculation and consistency of test judgment matrix A-B

同理按照上述方法計(jì)算準(zhǔn)則層—子準(zhǔn)則層,構(gòu)造B-B′判斷矩陣及一致性檢驗(yàn)結(jié)果如表5所示,計(jì)算子準(zhǔn)則層—方案層,構(gòu)造B′-P判斷矩陣及一致性檢驗(yàn)結(jié)果如表6所示.

表5 BB′判斷矩陣的權(quán)重計(jì)算及一致性檢驗(yàn)Table 5 Weight calculation and consistency of test judgment matrix B-B′

表6 B′P判斷矩陣的權(quán)重計(jì)算及一致性檢驗(yàn)Table 6 Weight calculation and consistency of test judgment matrix B′-P

3.5 組合權(quán)重計(jì)算

根據(jù)表4～表6的各層經(jīng)歸一化的相對(duì)權(quán)重值計(jì)算得出第二層、第一層組合權(quán)重,結(jié)果分別如表7、表8所示,分別用Cl(l=1,2,…,10)、Pm(m=1,2,3)表示第二層、第一層組合權(quán)重結(jié)果.

表7 第二層組合權(quán)重計(jì)算Table 7 Combination weight calculation of the second layer

表8 第一層組合權(quán)重計(jì)算Table 8 Combination weight calculation of the first layer

3.6 評(píng)價(jià)結(jié)果討論

(1) 從表8的結(jié)果可知,三種車型選用風(fēng)險(xiǎn)由小到大順序?yàn)镻3

(2) 從表7、表8結(jié)果可知準(zhǔn)則層的權(quán)重對(duì)子準(zhǔn)則層有一定影響,雖然鉸接式卡車成本最高,但由于此次選型注重的是車輛的性能,總體來(lái)看還是選擇鉸接式卡車風(fēng)險(xiǎn)最低.企業(yè)在選型時(shí)應(yīng)結(jié)合企業(yè)實(shí)際情況首先明確注重哪一方面的風(fēng)險(xiǎn),是成本、性能還是環(huán)境,不同的側(cè)重點(diǎn)將最終影響評(píng)價(jià)結(jié)果.

4 結(jié) 論

提出的基于層次分析理論的礦用車輛選型風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法,從風(fēng)險(xiǎn)結(jié)果的角度為礦用車輛選型提供一種新思路.層次評(píng)價(jià)將定性分析與定量分析相結(jié)合,通過(guò)計(jì)算數(shù)據(jù)可以看到各層指標(biāo)的重要程度,該評(píng)價(jià)方法科學(xué)、清晰、合理且計(jì)算簡(jiǎn)單,便于計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn).因此,基于層次分析法的礦用車輛選型風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)具有一定的實(shí)用價(jià)值,可為企業(yè)對(duì)設(shè)備的選型并規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)工作提供參考.

參考文獻(xiàn):

[1]馮慶東,帥健,許葵,等. 礦用汽車的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀[J]. 煤礦機(jī)械, 2011,32(10):3-5.

(Feng Qingdong, Shuai Jian, Xu Kui, et al. Present Situation of Mining Trucks in Domestic and Foreign[J]. Coal Mine Machinery, 2011,32(10):3-5.)

[2]劉俊艷,王卓甫,葉義成,等. 礦用汽車選型未確知測(cè)度模型[J]. 礦業(yè)研究與開發(fā), 2008,28(5):48-50,57.

(Liu Junyan, Wang Zhuopu,Ye Yicheng, et al. Unascertained Measure Model for Selection of Mine Truck[J]. Mining Research and Development, 2008,28(5):48-50,57.)

[3]常凱. 煤礦用液壓支架搬運(yùn)車的選型探討[J]. 煤礦機(jī)械, 2010,31(6):72-74.

(Chang Kai. Mine Truck with Hydraulic Support Selection[J]. Coal Mine Machinery, 2010,31(6):72-74.)

[4]常凌燕,趙琨,金重亮,等. 車輛總體性能層次分析法評(píng)價(jià)模型[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造, 2010(3):246-248.

(Chang Lingyan, Zhao Kun, Jin Chongliang, et al. Study on Intelligent Synthetic Evaluation of Vehicle Collective Performance[J]. Machinery Design & Manufacture, 2010(3):246-248.)

[5]代麗,朱愛華,趙勻. 應(yīng)用層次分析法計(jì)算分插機(jī)構(gòu)優(yōu)化目標(biāo)的權(quán)重[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2013,29(2):60-65.

(Dai li, Zhu Aihua, Zhao Yun. Using AHP to Calculate Optimization Objective Weights of Transplanting Mechanism[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2013,29(2):60-65.)

[6]張彥. 多目標(biāo)灰色決策方法在礦用汽車選型中的應(yīng)用[J]. 礦山機(jī)械, 2008,36(21):57-60.

(Zhang Yan. Application of Multi-criteria Grey Decision-Making on the Selection of Mine Trucks[J]. Mining Machinery, 2008,36(21):57-60.)

[7]白建勇. 山西露天煤礦汽車運(yùn)輸市場(chǎng)研究[D]. 西安:長(zhǎng)安大學(xué), 2009:16.

(Bai Jianyong. Marketing Research Analysis for the Coal Surface Mining Transport Vehicle of Shanxi Province[D]. Xi’an: Chang’an University, 2009.)

[8]潘峰. 基于AHP方法的區(qū)域教育信息化水平評(píng)價(jià)[J]. 沈陽(yáng)大學(xué)學(xué)報(bào), 2008,20(3):93-95.

(Pan Feng. Evaluation of Area Education Informationiza-tion Based on AHP[J]. Journal of Shenyang University, 2008,20(3):93-95.)