郭 凱

(1.河南科技大學管理學院，河南 洛陽 471003；2.中國礦業(yè)大學(北京)資源與安全學院，北京 100083)

作為復雜的生產(chǎn)系統(tǒng)，煤礦面臨著諸如自然環(huán)境和安全管理缺失等許多不安全因素。這些因素可能會對煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)以及作業(yè)人員產(chǎn)生威脅。這就要求煤礦管理部門在煤炭生產(chǎn)過程中要有意識地進行安全風險評價，通過評價發(fā)現(xiàn)問題，確定危險狀態(tài)，以便采取相應的預防措施預防威脅的發(fā)生。

對煤礦安全風險進行評價的最大難題就是指標性多樣性。這些指標既有定性指標，又有定量指標，所以很難直接根據(jù)某一指標比較安全風險優(yōu)劣。針對這一問題，本文在理清評價脈絡的基礎上，建立了評價指標體系，然后通過二元語義對該指標體系進行分析處理，以更客觀地反映煤礦安全生產(chǎn)風險狀況。

1 煤礦安全生產(chǎn)風險評價指標體系的構(gòu)建

指標對于評價結(jié)果的準確與否起著十分重要的作用，而根據(jù)煤礦安全所涉及的評價指標又很多。鑒于此，本文運用系統(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、安全管理和安全技術(shù)等三個方面的評價指標體系，如圖1所示。

圖1 煤礦安全生產(chǎn)風險指標評價體系

2 二元語義群決策方法

二元語義群決策是一種基于符號轉(zhuǎn)移的概念[1]，是指將專家給出的語言評價信息用二元組(Sk,αk)來表示[2]，其中Sk表示為預先定義好的語言評價集S中的第k個元素，αk稱為符號轉(zhuǎn)移值，表示評價結(jié)果與Sk的偏差，且滿足αk∈[-0.5,0.5)。

設si∈S是語言短語，可以通過轉(zhuǎn)換函數(shù)θ獲得相應的二元語義形式[3]：

θ:S→S×[-0.5,0.5)

即

θ(Si)=(Si,0),si∈S

(1)

設S={s0,s1,…,sT}為一個語言評價集，β∈[0,T]表示語言評價短語集結(jié)運算的數(shù)值結(jié)果，它是一個實數(shù)，可由函數(shù)Δ得到與之相對應的二元語義形式[3]：

Δ:[0,T]→S×[-0.5,0.5)

即：

其中，round為“四舍五入”取整算子。

反之，若(sk,αk)為二元語義，則存在一個逆函數(shù)Δ-1，使二元語義(sk,αk)可轉(zhuǎn)化為相應的β∈[0,T],有[3]：

Δ-1:S×[-0.5,0.5)→[0,T]

即

Δ-1(sk,αk)=k+αk=β

應用函數(shù)Δ和Δ-1可以毫無信息損失的將數(shù)值轉(zhuǎn)換為二元語義形式，使得語言信息計算結(jié)果更為準確[4]。

若{(s1,α1),(s2,α2),…,(sn,αn)}是一組二元語義，則其算術(shù)平均算子為：

(2)

若{(s1,α1),(s2,α2),…,(sn,αn)}是一組二元語義，ω={(ω1,γ1),(ω2,γ2),…,(ωn,γn)}是對應的二元語義權(quán)重向量，則基于二元語義的加權(quán)算術(shù)平均算子定義為[2]：

(3)

3 基于二元語義的煤礦安全生產(chǎn)風險評價

3.1 煤礦安全生產(chǎn)風險評價問題描述

假設需要對某煤礦安全生產(chǎn)風險狀況進行評價，設E為評價者集合，記為E=(e1,e2,…,em)，k=1,2,…,m。煤礦安全生產(chǎn)風險評價的指標集為A，記為A=(a1,a2,…,an)。S為評價語言集，P為權(quán)重語言集。S、P是預定好的由奇數(shù)個元素組成的有序集合。若評價者ei∈E(i=1,2,…,m),對于評價項aj∈A(j=1,2,…,n)進行評價，得到結(jié)果rij∈S,將其轉(zhuǎn)化為二元語義的形式Rij=(rij,0);評價者ei還要對評價項aj的重要程度進行評價，得到關(guān)于該評價項的權(quán)重ωij∈P,也轉(zhuǎn)化為二元語義的形式ωij=(ωij,0)。

3.2 基于二元語義的煤礦安全生產(chǎn)風險評價步驟

步驟2 求各評價者的二元語義加權(quán)評價值Ri(i=1,2,…,m)。利用公式(3)和從步驟1的結(jié)果，對各評價者給出的為二元語義評價結(jié)果進行集結(jié)，從而得到各評價項加權(quán)算術(shù)平均二元語義評價結(jié)果。

步驟3 求二元語義的綜合評價值。利用公式(2)對從步驟1、2中計算得到的結(jié)果進行集結(jié)，從而得到關(guān)于煤礦安全生產(chǎn)風險的綜合評價值。

4 算例分析

3位專家將指標及其重要性的評語等級分為5級對某礦的安全生產(chǎn)風險進行評價，相應的語言評價集和重要度的語言評價集，如表1和表2所示。

表1 風險等級語義變量表

表2 重要度語義變量表

3位專家針對各指標給出的語言評價值和重要性信息見表3。

表3各項指標的專家測評表

一級指標二級風險指標風險等級重要性e1e2e3e1e2e3安全措施安全防護裝置RVRVRFVII醫(yī)療救助設備VRRVGIIVI安全監(jiān)控系統(tǒng)RFVRIFU安全型礦用設備GRVGFIVI安全管理安全教育與培訓VRFVRUVII安全規(guī)章與制度RVRFVIIF安全監(jiān)督機制FRRIVIU安全管理機構(gòu)VRFGVIIF安全技術(shù)開采、運輸技術(shù)RVRVRIUF安全供電技術(shù)GRVGFVUU危險和事故處理VRFVRVIIF救災、減災技術(shù)RVRGUVII

利用式(1)把語言評價值和重要性信息轉(zhuǎn)化成二元語義的形式，結(jié)果如表4所示。

利用式(2)對各評價者給出的評價項二元語義權(quán)重進行集結(jié)，得到各評價項的算術(shù)平均二元語義權(quán)重為：

利用式(3)和各評價項的算術(shù)平均二元語義權(quán)重，對各評價者給出的二元語義評價結(jié)果進行集結(jié)，得到各評價者的加權(quán)算術(shù)平均二元語義評價結(jié)果Ri(i=1,2,3),例如：

=(S3,0.04)

同理，R2=(S3,0),R3=(S2,0.25)。

表4 各項指標的專家測評二元語義表

利用式(2)將R1,R2,R3進行集結(jié)，得到該礦安全生產(chǎn)風險情況的二元語義的綜合評價結(jié)果：

(S3,-0.24)

從計算結(jié)果可以看出，該煤礦的安全生產(chǎn)風險情況略低于危險級別。

5 結(jié)論

影響煤礦安全生產(chǎn)的因素較多，在風險評價過程中很難具體量化。本文通過引入二元語義，提出了基于二元語義的煤礦安全生產(chǎn)風險評價方法，能夠有效的避免由于語言評價在集結(jié)運算過程中的信息損失和扭曲。并且實際算例表明，該方法能夠有效地對煤礦安全生產(chǎn)風險進行評價，具有較好的實用性，能夠?qū)Ρ苊饷旱V安全事故的發(fā)生產(chǎn)生作用。

[1]衛(wèi)貴武,林銳.基于二元語義多屬性群決策的灰色關(guān)聯(lián)分析法[J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù),2008,30(9):1686-1689.

[2]廖貅武,李垣,董廣茂.一種處理語言評價信息的多屬性群決策方法[J].系統(tǒng)工程理論與實踐,2006,26(9):2-5.

[3]Herrera F,Martinez L.A 2-tuple fuzzy linguistic representation model for computing with words[J].IEEE Transactions on fuzzy systems,2000,8(6):746-752.

[4]盧曉珊,何偉,賀永金.郵政運輸網(wǎng)絡中的郵路規(guī)劃和郵車調(diào)度研究[J].數(shù)學的實踐與認識,2009,39(17):3-5.