文/王 冬 蔣新生 歐益宏

1.引言

隨著國(guó)家油料戰(zhàn)略儲(chǔ)備的需要，各油庫(kù)儲(chǔ)存油料都有較大提高，超期使用的油罐也比較多。各種油罐由于貯存的介質(zhì)組分變化大，制造材料等級(jí)和制造標(biāo)準(zhǔn)較低，腐蝕較嚴(yán)重，一旦發(fā)生泄漏事故，將帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患，并給環(huán)境帶來(lái)巨大的破壞，造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。目前對(duì)油罐維修方法的分析與評(píng)定主要是采用定性分析的方法，使用這種方法存在的主要問(wèn)題是評(píng)定過(guò)程帶有一定的隨意性和主觀性。因此，必須進(jìn)行油罐維修決策方法的研究，使維修有一個(gè)直觀的量化的可比性，為維修質(zhì)量管理工作提供必要的決策依據(jù)。

2.油罐維修層次分析法

運(yùn)用層次分析法構(gòu)造油罐維修系統(tǒng)模型時(shí)，大體可分為以下四個(gè)步驟[1]：

①建立層次結(jié)構(gòu)模型

將油罐維修決策的目標(biāo)、考慮的因素（決策準(zhǔn)則）和決策對(duì)象按它們之間的相互關(guān)系分為最高層、中間層和最低層，給出維修層次結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示：

②構(gòu)造判斷（成對(duì)比較）矩陣

通過(guò)對(duì)專家反復(fù)詢問(wèn)確定判斷矩陣是通常采用的方法：判斷矩陣規(guī)則是即其中兩個(gè)元素相互比較重要度。

③層次單排序與檢驗(yàn)

圖1 油罐維修層次圖

層次單排序：指每一個(gè)判斷矩陣中每個(gè)因素對(duì)其準(zhǔn)則的相對(duì)權(quán)重。

一致性檢驗(yàn)的步驟如下。

（a）一致性指標(biāo)C.I.計(jì)算

（b）查表得到平均隨機(jī)一致性指標(biāo)R.I.

（c）得到一致性比例C.R.

C.R.>0.1時(shí)，對(duì)判斷矩陣需要進(jìn)行修正，C.R.<0.1時(shí)，則是可接受的。

④最終結(jié)果

通過(guò)分析排序結(jié)果，得到目標(biāo)決策方案。

3.油罐維修決策模糊層次分析法（FUZZY AHP）

3.1 油罐維修決策層次分析法存在的問(wèn)題

在上述油罐維修層次分析法應(yīng)用的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)存在以下不足：技術(shù)專家對(duì)決策方案采用點(diǎn)值的定性評(píng)價(jià)打分，不能反映規(guī)劃決策因素的模糊性；構(gòu)造比較判斷矩陣時(shí)，由一個(gè)技術(shù)專家給出比較判斷矩陣有較大的片面性，導(dǎo)致由排序向量進(jìn)行決策的可信度不高。針對(duì)上述問(wèn)題，在規(guī)劃決策中采用模糊層次分析法（FAHP）能夠解決點(diǎn)值打分缺乏彈性的問(wèn)題[2]，并且能最大限度地降低專家個(gè)人偏好對(duì)打分的影響。

3.2 三角模糊數(shù)

①三角模糊數(shù)的定義[3]

記F(R)為R上的全體模糊數(shù)，設(shè)M∈F(R)：

M的隸屬函數(shù)μM：R→［0，1］可表示為

式中l(wèi)≤m≤u，l和u表示M的下界和上界值。m為M的隸屬度為1的中值。一般三角Fuzzy數(shù)M表示為（l，m，u)。

②三角模糊數(shù)的運(yùn)算

設(shè)M1=(l1，m1，u1)，M2=(l2，m2，u2)是2個(gè)三角模糊數(shù)，我們對(duì)三角模糊數(shù)的運(yùn)算定義為：

3.3 油罐維修決策FAHP算法步驟

應(yīng)用FUZZY AHP進(jìn)行維修決策的整個(gè)算法步驟如下：

①通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘察，認(rèn)真分析油罐維修方案特點(diǎn)，建立決策層次結(jié)構(gòu)；

②通過(guò)維修技術(shù)專家打分，得到全部的因素判斷矩陣、油罐維修方案判斷矩陣；

③求得多個(gè)維修技術(shù)專家的綜合判斷矩陣；

④求得三角模糊數(shù)的可能度排序矩陣，求得最后的可能排序向量

⑤最后根據(jù)④中可能度排序向量得到相應(yīng)的油罐維修方案。

4.油罐維修方式?jīng)Q策實(shí)例

4.1 基本情況

某油庫(kù)一3000m3油罐，儲(chǔ)存汽油，發(fā)現(xiàn)罐底滲油。騰空清洗后全面檢測(cè)油罐罐底腐蝕情況，對(duì)59塊油罐底板（其中中幅板50塊，邊緣板9塊，如圖2所示）檢測(cè)發(fā)現(xiàn)：存在3處腐蝕穿孔缺陷（圖中用黑點(diǎn)表示），其中23號(hào)板穿孔直徑約3mm，51號(hào)板穿孔直徑約8mm，55號(hào)板穿孔直徑約5mm。

圖2 油罐底板排版及缺陷位置圖

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘察，專家提出以下可行維修方案為：

① 應(yīng)急堵漏，②補(bǔ)漏劑修補(bǔ)，③焊補(bǔ)法，④換板法。

4.2 模糊層次分析法油罐維修決策

（1）維修層次的建立

根據(jù)實(shí)際情況，建立如下層次分析模型，中間層主要因素為維修難易程度、維修經(jīng)濟(jì)性、維修可靠性、維修安全性和維修所需周期。

圖3 油罐罐底維修層次結(jié)構(gòu)圖

（2）構(gòu)造維修模糊判斷矩陣

第一步，設(shè)有3名專家，專家對(duì)一組比較（如上圖中間層維修難易程度、維修經(jīng)濟(jì)性、維修可靠性與安全性及維修周期的比較）得到一組三角模糊數(shù)為：（l1，m1，u1)，(l2，m2，u2)，(l3，m3，u3)。3個(gè)技術(shù)專家得到的模糊評(píng)價(jià)矩陣如表1：

第三步：去模糊化，并求出各因素最終權(quán)重

比較模糊數(shù)的規(guī)則：

規(guī)則一：M1（l1，m1，u1)和M2（l2，m2，u2)為三角模糊數(shù)。M1 ≥M2的可能度定義為：

規(guī)則二：一個(gè)模糊數(shù)大于其他K個(gè)模糊數(shù)的可能度，被定義為：

第四步，按相同方法，得到下一層的各指標(biāo)權(quán)重

如上例中，應(yīng)急堵漏維修方法對(duì)總目標(biāo)的總權(quán)重最終計(jì)算結(jié)果為：

應(yīng)急堵漏維修方法：TV1= 0.084 + 0.2 + 0.09 = 0.374

同理可得其它維修方法對(duì)總目標(biāo)的總權(quán)重分別為：

補(bǔ)漏劑維修方法：

TV2=0.383

焊補(bǔ)法：TV3=0.087

換板法：TV4=0.158

故補(bǔ)漏劑維修方法對(duì)總目標(biāo)的權(quán)重最高，應(yīng)該選擇補(bǔ)漏劑維修方法。

5.結(jié)語(yǔ)

本文提出了基于模糊層次分析法的油罐維修智能決策方法，并結(jié)合實(shí)例完成了基于模糊層次分析法的油罐罐底維修決策。在油罐維修決策中應(yīng)用模糊層次分析法求取綜合權(quán)重指標(biāo)，能夠改善傳統(tǒng)層次分析法使用點(diǎn)值打分在油罐維修決策中存在的不足。使用模糊標(biāo)度體系能夠較準(zhǔn)確地考慮方案間的差異而降低比較打分的難度，同時(shí)反映決策因素的模糊性和不確定性。采用多個(gè)專家打分加權(quán)平均的方法能夠有效將個(gè)人偏好造成的片面性降低，該方法比較可靠，切實(shí)可行，易于操作并且工作量不大，將大大提高決策的速度和準(zhǔn)確性。

1.王蓮芬，許樹(shù)柏.層次分析法引論[m].北京：中國(guó)人民大學(xué)出版社.1999

2.BUCKLEY J J. Fuzzy hierarchical analysis[J]. Fuzzy Sets and Systems，17(3): 233～247，1985

3.陳大宇，肖峻，王成山.基于模糊層次分析法的城市電網(wǎng)規(guī)劃決策綜合評(píng)判[J] .電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2003，15（4）：83～88.