基于模糊決策分析法的國省道公路養(yǎng)護(hù)機(jī)械系統(tǒng)效能研究

邱光華

（梧州市公路建設(shè)養(yǎng)護(hù)和運(yùn)輸發(fā)展中心,廣西 梧州 543003）

0 引言

國省道公路養(yǎng)護(hù)機(jī)械性能的發(fā)揮受到管理水平、員工作業(yè)方法、機(jī)械設(shè)備特性等因素的影響。其中，機(jī)械特性涉及可靠性、穩(wěn)定性、適用性、經(jīng)濟(jì)性等方面，機(jī)械效能的評(píng)價(jià)圍繞多項(xiàng)特性進(jìn)行，且各項(xiàng)特性均有其相應(yīng)的度量，在構(gòu)建起度量間的聯(lián)系后，工程機(jī)械規(guī)劃、管理等活動(dòng)依據(jù)效能度量進(jìn)行[1]。因此，工程機(jī)械效能的評(píng)估具有系統(tǒng)性，可將其視為集多因素、多目標(biāo)于一體的決策過程，在此背景下，有必要建立機(jī)械效能評(píng)估模型，使評(píng)估與決策有效進(jìn)行，推動(dòng)工程機(jī)械技術(shù)的改進(jìn)及管理工作的開展，并取得良好的工作成效[2]。

1 工程機(jī)械系統(tǒng)效能概述及效能模型的提出

機(jī)械系統(tǒng)效能反映其執(zhí)行任務(wù)的能力，關(guān)聯(lián)可用度和任務(wù)度。公路工程機(jī)械系統(tǒng)效能是綜合性技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)[3]。提升效能需考慮預(yù)測(cè)確定系統(tǒng)效能的方式。效能受通用性、可靠性、作業(yè)性、經(jīng)濟(jì)性等因素影響，均具有模糊性[4]。評(píng)價(jià)工程機(jī)械系統(tǒng)效能宜采用模糊數(shù)學(xué)方法[5]?，F(xiàn)階段的模型類型多樣，選擇WSEIAC 模型因其成熟應(yīng)用廣，在工程機(jī)械系統(tǒng)效能評(píng)價(jià)中更具可行性。在該模型中，指標(biāo)效能分析精簡綜合為可用性、可信性、固有能力三個(gè)綜合指標(biāo)。

式中，E——系統(tǒng)效能；A——可用度向量；D——信度矩陣；C——固有能力向量。

從模型實(shí)際應(yīng)用的角度來看，公路養(yǎng)護(hù)機(jī)械系統(tǒng)的類型多樣、性能各異，在應(yīng)用WSEIAC 模型做機(jī)械效能評(píng)估時(shí)，可能出現(xiàn)三個(gè)綜合指標(biāo)效能對(duì)應(yīng)指標(biāo)評(píng)價(jià)模糊、定性難度高等弊端，無法發(fā)揮出模型在機(jī)械效能評(píng)價(jià)中的應(yīng)用價(jià)值。鑒于此，考慮的是在該模型的基礎(chǔ)上聯(lián)合應(yīng)用多屬性決策中頗具代表性的評(píng)估方法。其基本思路是在定性評(píng)審的同時(shí)結(jié)合定量分析策略，以更加精確地進(jìn)行工程機(jī)械系統(tǒng)效能評(píng)估，獲得更具全面性與準(zhǔn)確性的評(píng)估結(jié)果。

2 工程機(jī)械效能系統(tǒng)分析及綜合評(píng)價(jià)體系

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)的設(shè)定

按照如下基本原則，設(shè)定科學(xué)的評(píng)價(jià)指標(biāo)：

（1）系統(tǒng)性。從機(jī)械效能的大系統(tǒng)角度出發(fā)，綜合考慮各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，為有效反映評(píng)價(jià)對(duì)象的優(yōu)劣性及具體程度，必須包括構(gòu)成系統(tǒng)的相關(guān)指標(biāo)。

（2）主次性。在確定指標(biāo)后，以權(quán)重為依據(jù)進(jìn)行指標(biāo)主次關(guān)系的劃分，使各項(xiàng)指標(biāo)在系統(tǒng)效能評(píng)價(jià)中均發(fā)揮出作用。

（3）實(shí)用性。指標(biāo)類型豐富，在確定指標(biāo)時(shí)應(yīng)擺脫“越少越精簡、越多越完善”的誤區(qū)，即需要選擇實(shí)用性良好的指標(biāo)，而非禁錮在指標(biāo)數(shù)量層面。

（4）可比性。基本要求是指標(biāo)的分類、度量方法需同趨勢(shì)化。

（5）可測(cè)性。為通過指標(biāo)準(zhǔn)確反映機(jī)械系統(tǒng)的效能，還需根據(jù)可操作性的要求選擇指標(biāo)，若條件允許，盡可能地挑選易量化的指標(biāo)項(xiàng)。

2.2 系統(tǒng)分析與效能指標(biāo)

工程機(jī)械系統(tǒng)效能評(píng)價(jià)的目標(biāo)具有復(fù)雜性，具體表現(xiàn)在多層次、多元、多時(shí)序等方面，同時(shí)機(jī)械系統(tǒng)效能評(píng)價(jià)還需遵循可信性、客觀性等原則。為有效進(jìn)行效能評(píng)價(jià)，該文確定如下方式：首先，明確機(jī)械效能涉及的內(nèi)容，根據(jù)類別的不同加以分類，例如對(duì)比、判別各項(xiàng)對(duì)工程機(jī)械產(chǎn)生影響的因素，隨后組織實(shí)地調(diào)研、資料收集、專家咨詢等活動(dòng)，通過多種途徑收集信息，獲取信息后進(jìn)行整理，豐富有用信息的體量，以發(fā)揮信息的參考價(jià)值，按“專家打分—反饋—再打分—再反饋”的流程進(jìn)行，最終確定如圖1 所示的效能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

圖1 工程機(jī)械效能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

3 評(píng)價(jià)模型及評(píng)判方法

工程機(jī)械效能評(píng)價(jià)涉及的因素多，且各項(xiàng)因素間存在層次關(guān)系，按照此特點(diǎn)建立的是樹形結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。但某些因素具有模糊特征，權(quán)重分配的難度較大，分配結(jié)果的效果差，難以真實(shí)評(píng)價(jià)各項(xiàng)因素在評(píng)價(jià)體系中的重要性，進(jìn)而對(duì)機(jī)械效能評(píng)價(jià)結(jié)果產(chǎn)生不良影響。為突破此難點(diǎn)，采取多級(jí)評(píng)判的方法。首先，從最深層的評(píng)價(jià)指標(biāo)著手，再逐步向上評(píng)價(jià)，經(jīng)過多個(gè)層級(jí)的評(píng)價(jià)后，到達(dá)總評(píng)價(jià)目標(biāo)。

4 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中各因素的權(quán)重

權(quán)值分配方法多樣化，根據(jù)具體條件進(jìn)行選擇。例如，決策矩陣未知時(shí)，采用特征矢量法和加權(quán)最小二乘法；決策矩陣已知時(shí)，較為適宜的是多維優(yōu)先分析線形規(guī)劃法和熵法。在該文中，考慮的是特征矢量法，具體分析如下：

4.1 構(gòu)造評(píng)判矩陣

以A子目標(biāo)為例，對(duì)某層次的指標(biāo)做因子排序，涉及的分項(xiàng)指標(biāo)包含α1、α2、…、αn，從重要程度的角度對(duì)比分析各項(xiàng)因子，建立判斷矩陣A：

4.2 一致性檢驗(yàn)

為避免“甲比乙重要，乙比丙重要，丙比甲重要”的反常識(shí)判斷，需要考慮人認(rèn)識(shí)事物的多樣性和客觀事物的復(fù)雜性，具體方法是對(duì)構(gòu)建的矩陣A做一致性檢驗(yàn)，在此方面的關(guān)鍵工作內(nèi)容在于確定一致性比例C.R.。

式中，C.I.——一致性指標(biāo)；R.I.——平均隨機(jī)一致性指標(biāo)。

經(jīng)過計(jì)算后，若滿足C.R.＜0.1 的要求，則合理，即一致性良好，否則針對(duì)矩陣的元素進(jìn)行調(diào)整，直至C.R.計(jì)算結(jié)果顯示其達(dá)到一致性的相關(guān)要求為止。

4.3 最終評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

專家評(píng)估結(jié)果的可靠性受專家權(quán)重設(shè)計(jì)、專家能力等多因素影響。專家權(quán)重包括專業(yè)領(lǐng)域、學(xué)術(shù)地位、學(xué)科、職稱等方面，僅采取個(gè)別人觀點(diǎn)可能導(dǎo)致評(píng)估結(jié)果片面性。因此，評(píng)價(jià)模型應(yīng)由多名專家共同參與，計(jì)算各因素比率標(biāo)度并確定權(quán)重。計(jì)算機(jī)編程可自動(dòng)化統(tǒng)計(jì)、分析、計(jì)算最終權(quán)重值。具體內(nèi)容如表1 所示。

表1 工程機(jī)械效能評(píng)估指標(biāo)權(quán)重

5 實(shí)例應(yīng)用

以某公路養(yǎng)護(hù)機(jī)械系統(tǒng)為例，應(yīng)用前述提及的模糊綜合評(píng)價(jià)方法進(jìn)行效能評(píng)價(jià)。統(tǒng)計(jì)收回的有效評(píng)價(jià)表（共20 份）加以信息匯總，生成評(píng)判矩陣：

第一級(jí)綜合評(píng)判

上一層的模糊評(píng)價(jià)矩陣R采用的是綜合評(píng)價(jià)模型集B1、B2、B3、B4、B5，并進(jìn)行模糊變換，按照該思路進(jìn)行處理后有下式：B=A.R(0.152 0.226 0.376 0.246)。經(jīng)過分析后可知，檢查人員對(duì)裝備效能的評(píng)估結(jié)果分為很好、較好、一般、差四個(gè)方面，不同結(jié)果對(duì)應(yīng)的檢查人員的比例分別為15.2%、22.6%、37.6%、24.6%，在該結(jié)果的基礎(chǔ)上，按最大隸屬原則進(jìn)行評(píng)價(jià)，認(rèn)為綜合評(píng)價(jià)水平為一般。

假定有4 臺(tái)公路養(yǎng)護(hù)機(jī)械，對(duì)各自的效能進(jìn)行評(píng)比排序，建立的綜合模糊評(píng)價(jià)集如下：

各評(píng)語的分值：V1=1、V2=0.75、V3=0.5、V4=0.25。

機(jī)械綜合得分：M1=0.538、M2=0.541、M3=0.710、M4=0.625。

根據(jù)機(jī)械綜合得分做對(duì)比分析，具有“M3＞M4＞M2＞M1”的關(guān)系，表明4 臺(tái)養(yǎng)護(hù)機(jī)械的效能存在差異，其中最差的是養(yǎng)護(hù)機(jī)械1，最佳的是養(yǎng)護(hù)機(jī)械3。經(jīng)過分析后，明確各類養(yǎng)護(hù)機(jī)械的效能，根據(jù)機(jī)械效能的不同采取針對(duì)性的管養(yǎng)措施，保證各類養(yǎng)護(hù)機(jī)械在管養(yǎng)后均具有良好的效能，在公路養(yǎng)護(hù)中取得有效的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)工程資源利用價(jià)值最大化、公路養(yǎng)護(hù)有效化的目標(biāo)。

6 結(jié)論

綜上所述，該文探討模糊決策分析法在公路養(yǎng)護(hù)機(jī)械系統(tǒng)效能評(píng)價(jià)中的應(yīng)用策略，現(xiàn)作如下總結(jié)：

（1）公路養(yǎng)護(hù)機(jī)械效能評(píng)價(jià)可使用模糊綜合評(píng)價(jià)方法，適用于單臺(tái)或多臺(tái)機(jī)械效能評(píng)估。為提高評(píng)估可靠性，采用多目標(biāo)綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)；同時(shí)構(gòu)建工程機(jī)械效能評(píng)判系統(tǒng)，以科學(xué)、規(guī)范地評(píng)判機(jī)械效能。

（2）構(gòu)建公路養(yǎng)護(hù)機(jī)械系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及模糊綜合評(píng)價(jià)模型，實(shí)踐效果好。需注意評(píng)價(jià)指標(biāo)可能存在合理性不足、不夠全面、屬性集劃分不準(zhǔn)、比率標(biāo)定難等局限性，模糊關(guān)系矩陣和權(quán)重分配受影響。應(yīng)用專家評(píng)判法，注意評(píng)判獨(dú)立性和人員組合的合理性。

（3）需要準(zhǔn)確判斷元素間的模糊關(guān)系程度，如確定隸屬函數(shù)和隸屬度，有利于模糊決策與評(píng)判，保證決策和評(píng)判的有效性?？紤]人的主觀因素，評(píng)估公路養(yǎng)護(hù)機(jī)械效能時(shí)，關(guān)注客觀實(shí)際，考慮各研究對(duì)象的情況，制定評(píng)價(jià)模型，參考類似工作經(jīng)驗(yàn)，提升決策結(jié)果的可行性。