基于層次分析法的特種設備監檢任務評價研究

陳 卓 張 雷 郝永剛 呂 瀟

（重慶市特種設備檢測研究院 重慶 401121）

基于層次分析法的特種設備監檢任務評價研究

陳 卓 張 雷 郝永剛 呂 瀟

（重慶市特種設備檢測研究院 重慶 401121）

針對特種設備監檢工作量判定方法不合理的問題，提出了一種基于層次分析法的任務評價策略。利用其量化關系明確、層次結構簡單、系統分析科學的特點，結合特種設備監檢任務流程，構建層次結構模型，并給出了相應算法，確定了任務評價主要影響因素的權重值，進一步研究了幾種典型產品監檢任務評價過程，得出了比較合理的評價結果，有利于提高特種設備監檢工作的公平性和積極性，對特種設備安全風險的控制具有積極意義。

層次分析法 特種設備監檢 任務評價 權重

在特種設備監檢過程中，管理者一般會根據相關工作經驗來判斷不同設備的監檢工作量，并以此為依據給予不同的任務分值以及分配日常監檢任務。目前，區域性的特種設備監檢產品種類較多且情況復雜，日常任務量較大，只依據經驗并不能很好地衡量監檢工作量，容易造成統計的工作量與實際工作情況有一定差別，這個差別會累積下去，若不及時糾正，會直接影響工作質量及工作積極性，增加特種設備監檢工作的安全風險［1］。因此，需要通過科學的方法對特種設備監檢任務進行合理的評價，以提高任務統計和分配的公平性。

層次分析法（Analytic Hierarchy Process，簡稱AHP）是一種利用較少的定量信息使決策思維的過程數學化，從而為多目標、多準則或無結構特性的復雜決策問題提供簡便的決策方法。它根據問題的性質和要達到的目標分解出問題的組成因素，并按因素間的相互關系將因素層次化，組成一個層次結構模型，然后按層分析，最終獲得最低層因素對于最高層（總目標）的重要性權值［2］。AHP比較適合于具有分層交錯評價指標的目標系統，而且目標值又難于定量描述的決策問題。有學者運用AHP研究特種設備的風險管理和安全評價體系［3，4］，取得了良好的效果。鑒于此，筆者引入AHP研究特種設備監檢任務評價過程，以便更好地解決工作量統計及分配問題［5］。

筆者利用AHP量化關系明確、層次結構簡單、系統分析科學的特點，與特種設備監檢任務過程有機結合，構建了體現目標、對象、因素三者關系的層次結構模型，通過問卷調查和統計計算，建立了層次間的判斷矩陣，進一步求得相關矩陣的最大特征值及其所對應的特征向量，確定了監檢任務主要影響因素的權重系數以及幾種典型產品監檢任務評價結果，為特種設備監檢任務的統計和派遣策略提供科學的評價方法。

1 監檢任務評價層次結構建模

依據AHP對特種設備監督檢驗任務進行分析。首先根據監檢任務過程，將影響工作的主要因素進行歸納、梳理，并結合不同的任務對象，形成一個完整的層次結構模型，然后利用AHP原理和方法，將系統分析歸為層次間的重要性排隊問題，并通過統計、矩陣運算，最終得出監檢任務的評價結果［6］。

AHP層次結構建立的原理是將決策的目標、考慮的因素（決策準則）和決策對象按它們之間的相互關系分為目標層（最高層）、準則層（中間層）和方案層（最低層）。所有的數據統計、計算分析都是以層次結構模型為基礎，它構件的是否科學，直接影響最后結論的合理性［7］。

層次結構模型的建模過程，實際上就是將特種設備監檢任務系統化、層次化、模型化的過程，如圖1所示［8］。筆者首先以任務評價為目標層；然后經過對特種設備監檢任務流程的分析，結合實際工作情況，在深入研究、歸納的基礎上，本著合理性、通用性的基本原則，將準則層分為5個方面：任務執行過程、任務準備過程、任務持續時間、任務檢查情況、任務完成質量，這一層代表了監檢任務的主要影響因素［9，10］。最低層代表的是不同的監檢對象，筆者以起重機械分類為例，將其中的塔式起重機、施工升降機、橋門式起重機、廠內機動車輛以及簡易升降機列為方案層元素，這幾種產品都具有典型的代表意義，且根據經驗難以給出較為準確的任務評價結論。

圖1 層次結構模型

其中，針對特種設備起重機械的監檢任務流程，準則層具體說明如下：任務執行過程C1：現場監檢過程的復雜性及難易程度，還包括發現問題的多少等；任務準備過程C2：任務所涉及的資料審查、核實、整理及報告撰寫等內容；任務持續時間C3：從接到任務到提交報告經歷的時間，影響任務效率；任務檢查情況C4：及發現問題的概率、整改后現場檢測、資料核查等情況；任務完成質量C5：涉及報告審查過程，報告出現錯誤多少及嚴重程度影響對任務過程的判定。

2 評價權值參數確定

2.1 構建準則層與目標層之間的比較矩陣

依據AHP的分析過程，要求得準則層的五個因素對目標層重要度的權重排序，需要建立因素間對目標層的成對比較矩陣，得出其特征向量，并驗證以及歸一化處理。通過對監檢過程進行大量的調研和分析，參照AHP數量標度表，以調查問卷形式，使一線工作人員對起重機械監檢過程的各構成部分的相對重要性進行了表達，統計數據后，建立了以下成對比較矩陣A。

通過矩陣運算可得到矩陣A的最大特征值λmax=5.1993；相應的特征向量W=［0.8664，0.4314，0.0765，0.1959，0.1381］T。

用最大特征值對應的特征向量作為被比較因素對上層因素影響程度的權向量，其不一致程度越大，引起的判斷誤差越大。因此，比較矩陣最大特征向量求得后，需要進行一致性驗證，以確保各構成部分的相對重要性表述是可靠的。根據AHP，可以用λmax-n數值的大小來衡量A的不一致程度，當每個比較矩陣的隨機一致性比率CR都滿足CR小于0.10時，比較矩陣一致性驗證通過［11］。一致性驗證公式如下：

式（1）代入λmax后得CI=0.049825；隨機一致性指標查表得RI=1.12，根據式（2），得CR=0.044＜0.1，通過一致性檢驗。對特征向量值W進行歸一化處理得到的權向量W0=［0.5072，0.2420，0.0448，0.1147，0.0808］T，W0即為任務影響因素對目標影響程度的權重值。

2.2 構建方案層與準則層之間的比較矩陣

同樣以調查問卷形式，經過數據分析，構建了分別以準則層元素為基礎，方案層元素之間的成對比較矩陣B1～B5，并分別計算矩陣，得出相應的最大特征值和特征向量，再根據式（1）和式（2）進行經過一致性驗證，CR都小于0.1，通過一致性驗證，然后對特征向量進行歸一化處理，計算結果見表1。

表1 矩陣計算結果匯總

（續表）

其中，W1～W5即為方案層元素起重設備對準則層任務影響因素影響程度的權向量，再根據任務影響因素對目標影響程度的權向量W0，最終求得方案層元素對目標Z影響程度的權向量Wz=［0.4621，0.2290，0.1914，0.0418，0.0649］T。

2.3 權重的歸一化及修約

為了更加簡潔清楚地表達方案層元素起重設備對目標Z影響程度的權值，需要對Wz進行歸一化處理，重新計算得到權向量Wz=［11.5，5.75，4.75，1，1.5］T，進一步修正后可得到起重機械監檢任務評價結果，如表2所示。

經專業人員討論，一致認為該評價結果較為合理地表達了監檢任務，比依據經驗總結的方法更加能夠說明實際工作情況，該評價方法也可以應用到其它監檢任務評價過程中。

表2 起重機械監檢任務評價結果

3 結論

本文根據特種設備相關起重機械的監檢過程特點，利用層次分析法，研究了相應的監檢任務評價方法，通過確定任務持續時間、任務資料審查及報告撰寫、任務現場監檢等準則層主要因素，建立了詳細的層次分析模型，并通過問卷方式統計數據，構造各層次的判斷矩陣，最后計算出任務權重比值，該結果受到相關專家及工作人員的認可，證明了該方法的科學性和合理性，對監檢任務的分配和統計具有很高的應用價值，對特種設備安全風險的控制具有積極意義。

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［4］ 胡靜波，慶光蔚，王會方，等.基于模糊層次綜合分析法的橋門式起重機分級評價［J］.中國安全生產科學技術，2014，10（1）：187-192.

［5］ 郭金玉，張忠彬，孫慶云.層次分析法在安全科學研究中的應用［J］.中國安全生產科學技術，2008，4（2）：69-73.

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［9］ TSG Q7016—2008 起重機械安裝改造重大維修監督檢驗規則［S］.

［10］ TSG Q7015—2008 起重機定期檢驗規則［S］.

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Study on Mission Evaluation of the Special Equipment Supervision and Inspection Based on AHP

Chen Zhuo Zhang Lei Hao Yonggang Lv Xiao
（Chongqing Special Equipment Inspection and Research Institute Chongqing 401121）

Aiming at the unreasonable evaluation of the special equipment supervision and inspection work，a mission evaluation method based on analytic hierarchy process （AHP） is proposed. According to the characteristics of clear quantitative relationship simple structure and science of systematic analysis， and combining with the mission fl ow， the layer structure model is established. Through analyzing the corresponding algorithm， the weights of the main infl uence factors of the mission evaluation is given. In further research on the process of evaluation of several typical products inspection work， the fi nal evaluation results is considered more reasonable， which show that the method can help to improve the fairness and the enthusiasm of special equipment supervision and inspection work，and to provide the positive signifi cance of special equipment safety risk control.

AHP Special equipment inspection Mission evaluation Weights

X941

B

1673-257X（2015）05-53-03

10.3969/j.issn.1673-257X.2015.05.011

陳卓（1984～），男，碩士，檢驗員，主要從事機電類特種設備檢測技術工作。

2014-12-24）