廖興旺 李濤 徐鼎皓

(1.招商局檢測(cè)認(rèn)證(重慶)有限公司，重慶 401121；2.重慶市計(jì)量質(zhì)量檢測(cè)研究院，重慶 401121)

0 引言

當(dāng)前，壓力設(shè)備已廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造、醫(yī)療健康、公共衛(wèi)生、安全保障等各個(gè)領(lǐng)域，壓力設(shè)備和加壓裝置的可靠性、安全性受到業(yè)界廣泛關(guān)注。雖然目前加壓裝置和產(chǎn)品已經(jīng)在工程設(shè)計(jì)和研制過(guò)程中開(kāi)展了多種耐壓試驗(yàn)，但是壓力相關(guān)產(chǎn)品的評(píng)價(jià)試驗(yàn)仍存在一定問(wèn)題。一旦在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)安全事故,將危害人民生命財(cái)產(chǎn)安全，導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，必須完善檢測(cè)產(chǎn)品耐壓性能，開(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，優(yōu)化資源配置，提高耐壓測(cè)試系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

目前，針對(duì)耐壓設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的研究相對(duì)較少，相關(guān)研究主要集中于交通運(yùn)輸、建筑、煤礦、電學(xué)、材料、爆炸危險(xiǎn)物等領(lǐng)域。例如，李君等[1]通過(guò)FAHP算法結(jié)合博弈論確定指標(biāo)綜合權(quán)重，應(yīng)用高斯混合模型模糊聚類算法劃分地區(qū)山洪災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別；潘汀超等[2]應(yīng)用直覺(jué)模糊層次分析法和VC-CRITIC法確定指標(biāo)最終權(quán)重，采用二維云模型對(duì)箱涵下穿既有運(yùn)營(yíng)鐵路進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)；錢(qián)輝等[3]針對(duì)高電壓下耐壓試驗(yàn)體系中出現(xiàn)的問(wèn)題，通過(guò)各體系隸屬度對(duì)抗壓測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行綜合評(píng)估；王景春等[4]運(yùn)用線性加權(quán)法，構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)隸屬度矩陣，確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)；趙桂峰等[5]通過(guò)研究高層RC框架剪力墻結(jié)構(gòu)安全性，發(fā)現(xiàn)隔震設(shè)計(jì)能夠有效減少地震造成的結(jié)構(gòu)可損性；喬萬(wàn)冠等[6]對(duì)多要素耦合影響下煤炭公司進(jìn)行經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)測(cè)評(píng)；錢(qián)輝等[7]通過(guò)灰色關(guān)聯(lián)和D-S證據(jù)模型對(duì)城市地下綜合管廊等PPP工程進(jìn)行經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)測(cè)評(píng)。

本文利用灰色關(guān)聯(lián)系統(tǒng)理論對(duì)TOPSIS法進(jìn)行改良，建立改進(jìn)的TOPSIS評(píng)估模型，確定耐壓測(cè)試系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等級(jí)，并通過(guò)實(shí)例對(duì)耐壓測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

1 耐壓測(cè)試系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系構(gòu)建

1.1 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估目標(biāo)

為了對(duì)耐壓測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，首先需要對(duì)耐壓測(cè)試系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)進(jìn)行識(shí)別和分析。耐壓測(cè)試系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)選擇應(yīng)遵循系統(tǒng)全面性、簡(jiǎn)潔獨(dú)立性、動(dòng)態(tài)可拓性等原則，以準(zhǔn)確反映風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估狀況。

1.2 評(píng)估指標(biāo)體系構(gòu)建

本文基于安全系統(tǒng)工程理論，結(jié)合安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究成果,從人力、物資、環(huán)境、技術(shù)、管理等方面展開(kāi)風(fēng)險(xiǎn)分析,形成包括目標(biāo)層、標(biāo)準(zhǔn)層、指標(biāo)層的耐壓測(cè)試系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[7]。經(jīng)過(guò)多次論證,將準(zhǔn)則層劃分為檢測(cè)人員、檢驗(yàn)系統(tǒng)安全指標(biāo)性能、檢驗(yàn)環(huán)境、企業(yè)管理4個(gè)維度，將指標(biāo)層細(xì)分為25個(gè)評(píng)估指標(biāo)。耐壓測(cè)試系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系如圖1所示。

2 耐壓測(cè)試系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程

2.1 基于模糊層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重

模糊層次分析法是一種將模糊綜合評(píng)價(jià)和一般層次分析法相結(jié)合的分析方法，與傳統(tǒng)的層次分析法相比，模糊層次分析法更貼近實(shí)際應(yīng)用，且無(wú)須進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，既減少了計(jì)算工作量，又提升了決策的可靠性。

通常，模糊層次分析法可以分為兩種方式：一種是基于三角模糊數(shù)，另一種是基于模糊一致性矩陣。本文采用第二種方式確定各指標(biāo)權(quán)重[8]，具體步驟如下：

(1)構(gòu)建模糊判斷矩陣X=(xij)n×n，其判斷公式如下

式中，a(i)和a(j)分別表示指標(biāo)因素i和j相對(duì)上層指標(biāo)因素的重要程度。

(2)建立模糊一致性判斷矩陣D=(dij)n×n，公式如下

(3)計(jì)算準(zhǔn)則層對(duì)總目標(biāo)層的權(quán)重向量以及指標(biāo)層對(duì)準(zhǔn)則層的權(quán)重向量，將權(quán)重向量歸一化，得到各指標(biāo)權(quán)重向量，即

wB=(wB1,wB2,wB3,wB4)

wC=(wC1,wC2,…,wC25)

(4)計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重向量wFAHP，公式如下

wFAHP=wB×wC

2.2 引入灰色關(guān)聯(lián)改進(jìn)TOPSIS法

TOPSIS法是一種多目標(biāo)、多準(zhǔn)則、多決策的評(píng)價(jià)方法，通過(guò)構(gòu)造各評(píng)估指標(biāo)的最優(yōu)解和最劣解，按照與理想化最接近程度對(duì)決策指標(biāo)進(jìn)行綜合排序?；疑P(guān)聯(lián)法是一種根據(jù)指標(biāo)之間發(fā)展趨勢(shì)的相互依存度衡量指標(biāo)之間關(guān)聯(lián)度的方法。

本文采用模糊層次分析法確定綜合指標(biāo)權(quán)重。在TOPSIS法的基礎(chǔ)上，引入灰色關(guān)聯(lián)改進(jìn)TOPSIS法評(píng)價(jià)模型，從而解決了原有TOPSIS法無(wú)法判斷內(nèi)部因素變化態(tài)勢(shì)的問(wèn)題，最后利用該模型計(jì)算最終評(píng)估結(jié)果。具體步驟如下：

(1)假設(shè)有m個(gè)評(píng)估指標(biāo)集，每個(gè)評(píng)價(jià)集有n個(gè)評(píng)估指標(biāo)，其中，aij為第i個(gè)評(píng)價(jià)集的第j個(gè)指標(biāo)值。由于評(píng)價(jià)集的評(píng)估指標(biāo)量綱各不相同，為便于統(tǒng)一分析，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱化處理[9]，得到標(biāo)準(zhǔn)化決策矩陣Y=(yij)m×n(i=1,2,…,m；j=1,2,…,n)，計(jì)算公式如下

圖1 耐壓測(cè)試系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系

(2)將模糊指標(biāo)權(quán)重向量WFAHP乘以規(guī)范化決策矩陣Y=(yij)m×n得到加權(quán)的規(guī)范化決策矩陣Z=(wjyij)m×n，即

式中，ρ為分辨系數(shù)，ρ∈[0,1]，一般取ρ=0.5。

式中，λ1和λ2表示決策者對(duì)位置和形狀的偏好程度，并且滿足λ1+λ2=1。

(7)確定各評(píng)價(jià)集的灰色關(guān)聯(lián)相對(duì)貼近度Di，公式如下

(8)對(duì)各評(píng)價(jià)集的相對(duì)接近度進(jìn)行排序，數(shù)值越大，評(píng)價(jià)值越接近理想解，說(shuō)明系統(tǒng)安全等級(jí)越高，風(fēng)險(xiǎn)性越低。

3 案例應(yīng)用

3.1 系統(tǒng)概況

某研究中心為了完善產(chǎn)品耐壓安全防護(hù)檢測(cè)工作，專門(mén)設(shè)置了多個(gè)測(cè)試系統(tǒng)體系，其產(chǎn)品檢測(cè)內(nèi)容主要涵蓋超壓、交變壓力、耐工作環(huán)境振動(dòng)、抗運(yùn)輸環(huán)境性能、抗被測(cè)介質(zhì)脈動(dòng)性能動(dòng)性等。該耐壓測(cè)試系統(tǒng)由控制室、操作室和實(shí)驗(yàn)區(qū)等區(qū)域組成，由于高壓下存在較大的安全隱患，必須單獨(dú)對(duì)各系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。采用智能全自動(dòng)壓力校驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)系統(tǒng)，將壓力控制器檢測(cè)系統(tǒng)、手動(dòng)壓力試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)系統(tǒng)、活塞式壓力計(jì)檢測(cè)系統(tǒng)組成評(píng)價(jià)集，用符號(hào)B=(B1,B2，B3，B4)表示。

3.2 確定指標(biāo)權(quán)重

確定準(zhǔn)則層各指標(biāo)對(duì)目標(biāo)層(B-C)以及指標(biāo)層各指標(biāo)對(duì)準(zhǔn)則層(C1-A、C2-A、C3-A、C4-A)的評(píng)價(jià)指標(biāo)模糊一致性判斷矩陣，并根據(jù)公式確定耐壓測(cè)試系統(tǒng)各指標(biāo)最終權(quán)重wFAHP，結(jié)果如下

wFAHP=(0.043，0.045，0.041，0.037，0.046，0.039，0.037，0.034，0.034，0.034，0.034，0.032，0.032，0.032，0.032，0.045，0.042，0.050，0.043，0.044，0.048，0.048，0.048，0.046，0.051)

3.3 基于改進(jìn)TOPSIS法的耐高壓測(cè)試系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

邀請(qǐng)10名相關(guān)專家對(duì)各耐壓測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行打分，得到評(píng)分一覽表，見(jiàn)表1。

分別計(jì)算耐壓測(cè)試系統(tǒng)B1,B2,B3,B4,B5的歐式距離，得到

分別計(jì)算各耐壓測(cè)試系統(tǒng)的灰色關(guān)聯(lián)相對(duì)貼近度DB1,DB2,DB3,DB4,DB5，得到

DBi=(0.561,0.536,0.469,0.438)

通過(guò)模糊層次分析法確定耐壓系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估權(quán)重，在考慮風(fēng)險(xiǎn)因素相同的情況下，基于灰色關(guān)聯(lián)改進(jìn)的TOPSIS法計(jì)算結(jié)果對(duì)耐壓測(cè)試系統(tǒng)安全等級(jí)進(jìn)行排序。從上述計(jì)算結(jié)果可知，智能全自動(dòng)壓力校驗(yàn)系統(tǒng)、智能壓力控制器系統(tǒng)、自動(dòng)壓力試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)、活塞式壓力計(jì)系統(tǒng)4個(gè)耐壓測(cè)試系統(tǒng)的灰色關(guān)聯(lián)相對(duì)近似度為DB1>DB2>DB3>DB4，說(shuō)明智能全自動(dòng)壓力校驗(yàn)系統(tǒng)的灰色關(guān)聯(lián)相對(duì)貼近度最高，其安全性能等級(jí)最高；壓力控制器系統(tǒng)、手動(dòng)壓力試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)、活塞式壓力計(jì)系統(tǒng)安全性能等級(jí)略低，此計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況基本一致。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在耐壓測(cè)試系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過(guò)程中，應(yīng)著重考慮前期設(shè)計(jì)以及后期管理中的風(fēng)險(xiǎn)因素，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)其他階段風(fēng)險(xiǎn)因素的控制，從而保證系統(tǒng)的順利運(yùn)行。

(1)本文根據(jù)耐壓測(cè)試系統(tǒng)實(shí)際情況，充分考慮了各種風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系因素，并不斷加以優(yōu)化和完善。同時(shí)，以檢驗(yàn)人員、檢驗(yàn)系統(tǒng)安全性能、檢驗(yàn)環(huán)境、企業(yè)管理4個(gè)影響因素作為耐壓測(cè)試系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的主要指標(biāo)體系。

(2)通過(guò)模糊層次分析法確定指標(biāo)綜合重權(quán)，弱化了人為主觀因素的影響，提高了評(píng)估結(jié)果的科學(xué)性與準(zhǔn)確度。

(3)將灰色關(guān)聯(lián)度和TOPSIS法相結(jié)合，構(gòu)建灰色理想值逼近模型，并通過(guò)實(shí)際案例證明該風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型的可行性和有效性，為耐壓測(cè)試系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供了新方法。