埋地鋼質(zhì)燃?xì)夤艿滥途眯栽u(píng)估指標(biāo)體系的研究

付澤強(qiáng)

摘? 要：以城市燃?xì)饴竦劁撡|(zhì)管道作為研究對(duì)象，闡述了埋地鋼質(zhì)燃?xì)夤艿滥途眯栽u(píng)估指標(biāo)體系的建立原則，分析了埋地鋼質(zhì)燃?xì)夤艿滥途眯栽u(píng)估指標(biāo)體系的階梯層次結(jié)構(gòu)，建立了埋地鋼質(zhì)燃?xì)夤艿滥途眯栽u(píng)估的目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層，并引入未確知模型理論對(duì)指標(biāo)層進(jìn)行權(quán)重分析、層次分析法對(duì)準(zhǔn)則層進(jìn)行權(quán)重分析，提高了埋地鋼質(zhì)燃?xì)夤艿滥途眯栽u(píng)估指標(biāo)體系的準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：燃?xì)? 管道? 耐久性? 指標(biāo)體系

中圖分類號(hào)：F224? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791（2021）01（c）-0086-04

Abstract： Taking the urban buried steel gas pipeline as the research object， this paper expounds the establishment principle of the durability evaluation index system of the buried steel gas pipeline， analyzes the ladder hierarchical structure of the durability evaluation index system of the buried steel gas pipeline， establishes the target layer， criterion layer and index layer of the durability evaluation of the buried steel gas pipeline， and introduces the unascertained model theory is introduced to analyze the weight of the index layer， and the analytic hierarchy process is used to analyze the weight of the criterion layer， the accuracy of durability evaluation index system of buried steel gas pipeline is improved.

Key Words： Gas; Pipeline; Durability; Index system

1? 指標(biāo)體系建立原則

要想對(duì)非常復(fù)雜的綜合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)耐久性進(jìn)行評(píng)估并達(dá)到很好的效果，就需要合理完善的評(píng)估指標(biāo)和體系。評(píng)估的關(guān)鍵是要建立能夠直接影響評(píng)估對(duì)象類別的指標(biāo)體系，要求能夠客觀地反映被評(píng)估物體的基本特征。指標(biāo)過(guò)多也許能夠給出更精確的結(jié)果，但是過(guò)程太過(guò)復(fù)雜不易于實(shí)現(xiàn)，而且還極有可能導(dǎo)致因素間的相互混淆，不能突出重點(diǎn);相反，指標(biāo)過(guò)少能夠簡(jiǎn)化評(píng)價(jià)步驟，但是很可能漏掉直接決定因素，導(dǎo)致評(píng)估結(jié)果失真，結(jié)果精確度不夠。所以指標(biāo)體系的建立應(yīng)該能夠較全面、客觀地反映被評(píng)價(jià)物體，但是又不太過(guò)于繁復(fù)[1]。

因此，結(jié)構(gòu)評(píng)估指標(biāo)體系的建立必須遵循系統(tǒng)性、科學(xué)性、普遍性與特殊性以及可以量化的原則。要求根據(jù)評(píng)估對(duì)象的特質(zhì)，有層次地選擇評(píng)價(jià)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可操作性;科學(xué)地、客觀地確定評(píng)價(jià)指標(biāo)，遵循結(jié)構(gòu)損傷影響因素的作用規(guī)律，不可以憑個(gè)人的主觀臆斷，應(yīng)該考慮事物發(fā)展變化的一般規(guī)律，體現(xiàn)事物的共性與個(gè)性。定性的指標(biāo)只能確定事物的狀態(tài)，應(yīng)該盡量選取能夠直接測(cè)量或者通過(guò)某些方法可以實(shí)現(xiàn)定量化的指標(biāo)，消除人為的評(píng)估誤差，得出結(jié)構(gòu)最客觀真實(shí)的評(píng)估結(jié)果。

2? 階梯層次結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)在進(jìn)行耐久性評(píng)估時(shí)，需要分析各個(gè)影響因素直接的相互關(guān)聯(lián)，確定結(jié)構(gòu)各個(gè)因素層的遞進(jìn)關(guān)系，此處將結(jié)構(gòu)的階梯層次分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層。

目標(biāo)層是最高級(jí)的一層，是我們需要解決的問(wèn)題。對(duì)于比較復(fù)雜的問(wèn)題，可以根據(jù)需要對(duì)其進(jìn)一步劃分，如總的目標(biāo)層、戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)目標(biāo)層和子戰(zhàn)術(shù)目標(biāo)層。

目標(biāo)層下面一層為結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)則層，它是要解決的問(wèn)題與最細(xì)部影響指標(biāo)的聯(lián)接中間環(huán)節(jié)，也可以稱為因素約束層。同樣的道理，準(zhǔn)則層也可以根據(jù)需要分為若干的子準(zhǔn)則層。

階梯層次結(jié)構(gòu)的最低一級(jí)就是指標(biāo)層（見圖1），其包含了上述的指標(biāo)元素，在燃?xì)夤艿赖哪途眯栽u(píng)估中，影響耐久性的指標(biāo)主要有環(huán)境條件、管道完整性、腐蝕坑深、鋼管強(qiáng)度等方面[2]。

基于以上耐久性評(píng)估原則，將管道的耐久性評(píng)估分為管道本體的抗腐蝕能力、土壤的腐蝕性以及防腐層的完整性等內(nèi)容，三者的評(píng)估中又包含了定性和定量的指標(biāo)。定性的指標(biāo)可以根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)對(duì)指標(biāo)的不同描述給出相應(yīng)的判斷區(qū)間，而對(duì)于定量的評(píng)估指標(biāo)值，我們可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)或者實(shí)驗(yàn)室測(cè)量得到。管道耐久性評(píng)估的指標(biāo)分層情況如圖2所示[3-4]。

3? 指標(biāo)層權(quán)重分析

燃?xì)夤艿滥途眯缘闹笜?biāo)層中，即土壤ph值、土壤電阻率等因素可以通過(guò)檢測(cè)試驗(yàn)得到，屬于定量指標(biāo)，這類“分類權(quán)重”的分析過(guò)程如下[5]。

假設(shè)指標(biāo)j（觀測(cè)值）的分值使評(píng)估對(duì)象x1屬于Ck等級(jí)的未確知測(cè)度是μijk：即有μijk大小的可能性。但是評(píng)估一個(gè)對(duì)象的性質(zhì)還包含多個(gè)指標(biāo)：假設(shè)共有m個(gè)，那么m種指標(biāo)對(duì)x1的綜合影響分析如下。

（1）當(dāng)μijk=μijk=…=μijp=1/p，j指標(biāo)對(duì)x1屬于每個(gè)評(píng)估等級(jí)的影響是一樣的，有沒有它不影響評(píng)估對(duì)象的分類，要根據(jù)其余的m-1個(gè)指標(biāo)來(lái)判斷，j對(duì)x1重要性為0。相反，當(dāng)某個(gè)指標(biāo)μijk=1，其余p-1個(gè)指標(biāo)的未確知測(cè)度均為零，表名評(píng)估對(duì)象x1屬于哪個(gè)評(píng)估類別完全由指標(biāo)j決定，其他的指標(biāo)沒有做出任何的貢獻(xiàn)，此時(shí)j指標(biāo)對(duì)x1的分類重要性最大。由此可知，各個(gè)指標(biāo)相對(duì)于每個(gè)評(píng)估類別的隸屬度μijk越分散，j指標(biāo)對(duì)評(píng)估對(duì)象x1的分類作用越微小;相反隸屬度μijk越集中對(duì)分類的影響就越大。測(cè)度μijk的大小，即其取值的分散水平可以通過(guò)信息熵理論計(jì)算。

（2）人們用信息熵來(lái)表示信息的不確定性或者普遍規(guī)律性，令：

指標(biāo)分類權(quán)重與所評(píng)估對(duì)象的指標(biāo)劃分有關(guān)，是根據(jù)每個(gè)指標(biāo)的觀察值以及相應(yīng)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的，它所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)都是專家事先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)等制定的，不會(huì)受到檢測(cè)樣本的影響，表征了樣本自身性質(zhì)的重要性。

4? 準(zhǔn)則層權(quán)重分析

首先要明確管道本體、土壤、防腐層對(duì)管道整體的重要程度，即需要求出三者對(duì)于管道整體耐久性的“重要性權(quán)重”。該文采用層次分析法（AHP方法）確定“重要性權(quán)重”。

匹茲堡大學(xué)的著名運(yùn)籌學(xué)家T L.Satty在20世紀(jì)70年代提出了層次分析法。這種方法可以將眾多因素相互聯(lián)系的復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)化，綜合專家等相關(guān)研究人員的意見及相關(guān)數(shù)據(jù)，確定事物不同層次間的相對(duì)重要程度。

4.1 模型的建立

根據(jù)復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題的各個(gè)影響因素的屬性特點(diǎn)進(jìn)行劃分，將系統(tǒng)劃分為若干并列的組，而每個(gè)分組又可以繼續(xù)進(jìn)行細(xì)分，這樣就形成了上下層次間具有一定邏輯關(guān)系的遞階結(jié)構(gòu)。如上節(jié)中所描述的目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)因素層的劃分。

4.2 構(gòu)造判斷矩陣

比較判斷矩陣是分析同一層次并行關(guān)系的各個(gè)因素的重要性的矩陣。設(shè)指標(biāo)Bi分為n個(gè)子指標(biāo)，記為Cj（j=1，2，…，n）表1所示的B-C矩陣即為n維的判斷矩陣，其中uij表示，隸屬于Bi的子指標(biāo)系統(tǒng)中，指標(biāo)i相對(duì)于指標(biāo)j的重要性。表2是Satty提出的1～9比率標(biāo)度法，因?yàn)榭紤]到了人的心理學(xué)極限，所以這個(gè)方法能夠比較好地將人的思維判斷進(jìn)行量化。

4.3 指標(biāo)權(quán)重

層次分析法的思路就是將復(fù)雜問(wèn)題分解，根據(jù)專家意見，判斷層次中各個(gè)因素的相對(duì)重要程度，最后再將分解的層次按照一定的邏輯關(guān)系綜合起來(lái)，計(jì)算出指標(biāo)的重要性權(quán)重，其中僅涉及到簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)工具，但卻具有深刻的數(shù)學(xué)原理，代表了人的一種思考判斷方式。

“重要性權(quán)重”與前面計(jì)算的“分類權(quán)重”是不一樣的。同一對(duì)象的相同指標(biāo)在不同情況下對(duì)評(píng)估對(duì)象的作用是不一樣的?！爸匾詸?quán)重”是指某個(gè)指標(biāo)對(duì)于樣本屬于哪個(gè)類別的重要性，而“分類權(quán)重”是指標(biāo) 對(duì)區(qū)分對(duì)象類別所做的貢獻(xiàn)大小。兩種指標(biāo)存在聯(lián)系，但是由于其性質(zhì)、確定性等存在不同，不能互相替換。重要性權(quán)重是指標(biāo)自然具有的一種屬性，不會(huì)隨其觀察值的改變而改變，適用于所有的樣本。而分類權(quán)重是在特定樣本觀察值的基礎(chǔ)上，根據(jù)相關(guān)的分類標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算得到的，不能由專家確定的重要性權(quán)重來(lái)替代，會(huì)造成信息的重復(fù)利用[6]。

5? 結(jié)語(yǔ)

該文重點(diǎn)介紹了燃?xì)夤艿滥途眯栽u(píng)估指標(biāo)體系建立的原則以及管道耐久性分析的層次結(jié)構(gòu)，并將燃?xì)夤艿滥途眯栽u(píng)估系統(tǒng)分為管道本體、防腐層和土壤腐蝕性3個(gè)層次。給出了指標(biāo)關(guān)于自身的“分類權(quán)重”以及指標(biāo)“重要性權(quán)重”的確定方法。

參考文獻(xiàn)

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[2] 黃榮輝，李勛，伍國(guó)興.燃?xì)夤艿栏g狀態(tài)模糊綜合評(píng)估方法[J].設(shè)備管理與維修，2017（8）：127-128.

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[6] 呂金彪.燃?xì)夤芫W(wǎng)三維信息化體系構(gòu)建及其安全性的研究[D].北方工業(yè)大學(xué)，2017.