CN104766250A - 一种管廊管道的风险因素权重值计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管廊管道的风险因素权重值计算方法，包括：将各风险因素按关系进行层次列表；按预设的两指标对比评价值，通过各层中从属于上一层同一目标的风险因素两两比较得到各对比评价值，利用这些对比评价值构建每层从属相同的风险因素的判断矩阵；利用各个判断矩阵以及单排序一致性检验，得到各层中从属于上一层同一目标的各风险因素的单排序权重值；利用各个单排序权重值进行层次总排序运算以及总排序一致性检验，从最高层到最低层依次确定各层中每个风险因素对于总目标的总排序权重值。本发明对风险因素的权重进行定量的、可靠性高的、客观性较强的计算。

Description

一种管廊管道的风险因素权重值计算方法

技术领域

本发明涉及管廊管道领域，尤其涉及管廊管道的风险因数权重计算方法。

背景技术

权重是一个相对的概念。针对某一指标而言，其权重是指该指标在整体评价中的相对重要程度。在风险评价过程中，影响管廊管道安全的风险因素分为如图1所示的几个层次。

每个层次的风险因素，均占有不同的重要程度，如何确定各因素的权重值，是比较重要的问题。以往的权重值大小，均采用专家评估的方式，利用专家对管道的熟悉程度以及现场的调研经验直接给出权重比例，但在一定程度上存在主观性，且到目前为止，还没有相关的法律法规对此进行严格的标准规定，因此在一定程度上是不准确的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种管廊管道的风险因素权重值计算方法，对风险因素的权重进行定量的、可靠性高的、客观性较强的计算。

实现上述目的的技术方案是：

一种管廊管道的风险因素权重值计算方法，包括:

将各风险因素按关系进行层次列表；

按预设的两指标对比评价值，通过各层中从属于上一层同一目标的风险因素两两比较得到各对比评价值，利用这些对比评价值构建每层从属相同的风险因素的判断矩阵；

利用各个判断矩阵以及单排序一致性检验，得到各层中从属于上一层同一目标的各风险因素的单排序权重值；

利用各个单排序权重值进行层次总排序运算以及总排序一致性检验，从最高层到最低层依次确定各层中每个风险因素对于总目标的总排序权重值。

在上述的管廊管道的风险因素权重值计算方法中，所述的预设的两指标对比评价值包括：9、8、7、6、5、4、3、2、1、1/2、1/3、1/4、1/5、1/6、1/7、1/8以及1/9。

在上述的管廊管道的风险因素权重值计算方法中，所述的判断矩阵为:

$A=\left(\begin{array}{cccc}1& \frac{w_1}{w_2}& ...& \frac{w_1}{w_n}\\ \frac{w_2}{w_1}& 1& ...& \frac{w_2}{w_n}\\ ...& ...& ...& ...\\ \frac{w_n}{w_1}& \frac{w_n}{w_2}& ...& 1\end{array}\right)$

其中，为第i个风险因素与第j个风险因素的对比评价值，i，j＝1,2,…,n。

在上述的管廊管道的风险因素权重值计算方法中，所述的单排序一致性检验，包括：

判断是否满足a_ik·a_kj＝a_ij；i，j＝1,2,…,n；a_ik表示第i行第k列的值；a_kj表示第k行第j列的值；a_ij表示第i行第j列的值；

若满足，判定A为一致阵，取对应于最大特征根n的归一化特征向量{w₁，w₂，…，w_n}作为权向量，且w_i表示下层第i个风险因素对上层从属的风险因素影响程度的单排序权重值；

若不满足，判定A不是一致阵，定义单排序一致性指标其中，n为A的对角线元素之和，也为A的特征根之和；λ为特征值；

定义单排序随机一致性指标RI，随机构造500个判断矩阵A₁,A₂,…,A₅₀₀；

则可得一致性指标CI₁,CI₂,…,CI₅₀₀；

$\mathrm{RI}=\frac{{\mathrm{CI}}_1+{\mathrm{CI}}_2+...+{\mathrm{CI}}_{500}}{500}=\frac{\frac{{\mathrm{\λ}}_1+{\mathrm{\λ}}_2+...{\mathrm{\λ}}_{500}}{500}-n}{n-1};$

根据预设的单排序随机一致性指标RI的数值判断，当一致性比率 时，认为A的不一致程度在允许范围之内，用其最大特征根对应的归一化特征向量作为权向量，否则要重新构造判断矩阵。

在上述的管廊管道的风险因素权重值计算方法中，所述的预设的单排序随机一致性指标RI的数值，包括：n＝1时RI＝0；n＝2时RI＝0；n＝3时RI＝0.58；n＝4时RI＝0.90；n＝5时RI＝1.12；n＝6时RI＝1.24；n＝7时RI＝1.32；n＝8时RI＝1.41；n＝9时RI＝1.45；n＝10时RI＝1.49；n＝11时RI＝1.51。

在上述的管廊管道的风险因素权重值计算方法中，所述第二层各风险因素针对第一层风险因数总目标的各个单排序权重值，即为各自总排序权重值；

一个风险因素针对上一层各风险因数的各个单排序权重值分别与上一层各风险因素的总排序权重值相乘后相加，得到该风险因素的总排序权重值；

当某一层的层次总排序的一致性比率小于0.1时，认为该层通过总排序一致性检验；其中，a₁,a₂,…,a_m分别为上一层各风险因素的总排序权重值；CI_j为该层对上一层中第j个因数的单排序一致性指标，j＝1,2,…，m；RI_j为该层对上一层中第j个因数的单排序随机一致性指标，j＝1,2,…，m。

在上述的管廊管道的风险因素权重值计算方法中，所述的风险因素层次列表包括：

第一层：风险因素总目标；

第二层：第三方破坏因素，腐蚀因素，本体因素，设备与操作因素；

第三层：从属于第三方破坏因素的巡线情况、管廊安全、公众关系、第三方作业以及自然灾害；从属于腐蚀因素的内腐蚀和外腐蚀；从属于本体因素的管道设计、管道制造、管道安装和管廊质量；从属于设备与操作因数的设计、施工、运营和维护；

第四层：从属于内腐蚀的介质腐蚀性和内防腐措施；从属于外腐蚀的空气腐蚀、外涂层质量、使用年限和应力腐蚀。

本发明的有益效果是：本发明利用预设的两指标对比评价值进行合规性的矩阵构造，利用定量的方法准确计算出管廊管道风险因素的权重值，以实现风险评估的高可靠性与强数据支持性。

附图说明

图1是管廊管道安全风险因素层次模型；

图2是本发明的管廊管道的风险因素权重值计算方法的流程图；

图3是本发明中一实施例的三层风险因素的层次图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

请参阅图2，本发明的管廊管道的风险因素权重值计算方法，包括下列步骤:

步骤S1，辨识风险因素，将各风险因素按关系进行层次列表，如图1所示：

第一层：风险因素总目标；

第二层：第三方破坏因素，腐蚀因素，本体因素，设备与操作因素；

第三层：从属于第三方破坏因素的巡线情况、管廊安全、公众关系、第三方作业以及自然灾害；从属于腐蚀因素的内腐蚀和外腐蚀；从属于本体因素的管道设计、管道制造、管道安装和管廊质量；从属于设备与操作因数的设计、施工、运营和维护；

第四层：从属于内腐蚀的介质腐蚀性和内防腐措施；从属于外腐蚀的空气腐蚀、外涂层质量、使用年限和应力腐蚀。

步骤S2，按预设的两指标对比评价值，通过各层中从属于上一层同一目标的风险因素两两比较得到各对比评价值，利用这些对比评价值构建每层从属相同的风险因素的判断矩阵。如下表1所示，预设的两指标对比评价值表。

表1

以第二层风险因素两两比较构造判断矩阵为例，如下表2：

表2

由表2可得到判断矩阵A为：

$A=\left(\begin{array}{cccc}1& 2& 3& 3\\ 1/2& 1& 4& 2\\ 1/3& 1/4& 1& 1/2\\ 1/3& 1/2& 2& 1\end{array}\right)$

步骤S3，层次单排序，利用各个判断矩阵确定下层各因素对上层某因素影响程度的过程。比如：一块石头重量记为1，打碎分成n个小块，各块的重量分别记为：w₁，w₂，…，w_n，得到判断矩阵：

$A=\left(\begin{array}{cccc}1& \frac{w_1}{w_2}& ...& \frac{w_1}{w_n}\\ \frac{w_2}{w_1}& 1& ...& \frac{w_2}{w_n}\\ ...& ...& ...& ...\\ \frac{w_n}{w_1}& \frac{w_n}{w_2}& ...& 1\end{array}\right);$

其中，为第i个风险因素与第j个风险因素的对比评价值。由矩阵可以看出， $\frac{w_i}{w_j}=\frac{w_i}{w_k}\·\frac{w_k}{w_j}.$

步骤S4，单排序一致性检验，若满足a_ik·a_kj＝a_ij，i，j＝1,2,…,n，a_ik表示第i行第k列的值；a_kj表示第k行第j列的值；a_ij表示第i行第j列的值。则称A为一致阵，取对应于最大特征根n的归一化特征向量{w₁，w₂，…，w_n}作为权向量，且w_i表示下层第i个风险因素对上层从属的风险因素影响程度的单排序权重值。

若不是一致阵，则用其最大特征根对应的归一化特征向量作为权向量w，Aw＝λw；w＝{w₁,w₂,…,w_n}；其中，λ表示特征值。

定义单排序一致性指标其中n为A的对角线元素之和，也为A的特征根之和。

定义单排序随机一致性指标RI，随机构造500个判断矩阵A₁,A₂,…,A₅₀₀；

则可得一致性指标CI₁,CI₂,…,CI₅₀₀；

$\mathrm{RI}=\frac{{\mathrm{CI}}_1+{\mathrm{CI}}_2+...+{\mathrm{CI}}_{500}}{500}=\frac{\frac{{\mathrm{\λ}}_1+{\mathrm{\λ}}_2+...{\mathrm{\λ}}_{500}}{500}-n}{n-1};$

根据如下表3所示的预设的单排序随机一致性指标RI的数值进行判断，当一致性比率时，认为A的不一致程度在允许范围之内，用其最大特征根对应的归一化特征向量作为权向量，否则要重新构造判断矩阵。

n	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
												RI	0	0	0.58	0.90	1.12	1.24	1.32	1.41	1.45	1.49	1.51

表3

步骤S5，利用各个单排序权重值进行层次总排序运算，确定某层所有因素对于总目标相对重要性的总排序权重值过程，从最高层到最低层逐层进行。

第二层各风险因素针对第一层风险因数总目标的各个单排序权重值，即为各自总排序权重值。一个风险因素针对上一层各风险因数的各个单排序权重值分别与上一层各风险因素的总排序权重值相乘后相加，得到该风险因素的总排序权重值。

比如图3所示，A层m个因素A₁,A₂,…,A_m，对总目标Z的单排序权重值为a₁,a₂,…,a_m；B层n个因素对上层A中因素为Aj的单排序权重值为b_1j,b_2j,…,b_nj，(j＝1,2，…，m)。

B层第i个因素对总目标的权重值为：

步骤S6，总排序一致性检验，当某一层的层次总排序的一致性比率小于0.1时，认为该层通过总排序一致性检验。其中，a₁,a₂,…,a_m分别为上一层各风险因素的总排序权重值；CI_j为该层对上一层中第j个因数的单排序一致性指标，j＝1,2,…，m；RI_j为该层对上一层中第j个因数的单排序随机一致性指标，j＝1,2,…，m。

综上，本发明将层次分析法(AHP)应用到风险评估中的风险因素权重值确定中，在一定程度上，避免了主观打分具有不准确性的缺点，也使得风险因素的权重值通过计算的方式具有强说服性，为后续的风险评估提供更为严密的数据支持。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (7)

1.一种管廊管道的风险因素权重值计算方法，其特征在于，包括:

将各风险因素按关系进行层次列表；

按预设的两指标对比评价值，通过各层中从属于上一层同一目标的风险因素两两比较得到各对比评价值，利用这些对比评价值构建每层从属相同的风险因素的判断矩阵；

利用各个判断矩阵以及单排序一致性检验，得到各层中从属于上一层同一目标的各风险因素的单排序权重值；

利用各个单排序权重值进行层次总排序运算以及总排序一致性检验，从最高层到最低层依次确定各层中每个风险因素对于总目标的总排序权重值。

2.根据权利要求1所述的管廊管道的风险因素权重值计算方法，其特征在于，所述的预设的两指标对比评价值包括：9、8、7、6、5、4、3、2、1、1/2、1/3、1/4、1/5、1/6、1/7、1/8以及1/9。

3.根据权利要求1所述的管廊管道的风险因素权重值计算方法，其特征在于，所述的判断矩阵为:

$A=\left(\begin{array}{cccc}1& \frac{W_1}{W_2}& \·\·\·& \frac{W_1}{W_n}\\ \frac{w_2}{w_1}& 1& \·\·\·& \frac{w_2}{w_n}\\ \·\·\·& \·\·\·& \·\·\·& \·\·\·\\ \frac{w_n}{w_1}& \frac{w_n}{w_2}& \·\·\·& 1\end{array}\right)$

其中，为第i个风险因素与第j个风险因素的对比评价值，i，j＝1,2,…,n。

4.根据权利要求3所述的管廊管道的风险因素权重值计算方法，其特征在于，所述的单排序一致性检验，包括：

判断是否满足a_ik·a_kj＝a_ij；i，j＝1,2,…,n；a_ik表示第i行第k列的值；a_kj表示第k行第j列的值；a_ij表示第i行第j列的值；

若满足，判定A为一致阵，取对应于最大特征根n的归一化特征向量{w₁，w₂，…，w_n}作为权向量，且w_i表示下层第i个风险因素对上层从属的风险因素影响程度的单排序权重值；

若不满足，判定A不是一致阵，定义单排序一致性指标其中，n为A的对角线元素之和，也为A的特征根之和；λ为特征值；

定义单排序随机一致性指标RI，随机构造500个判断矩阵A₁,A₂,…,A₅₀₀；

则可得一致性指标CI₁,CI₂,…,CI₅₀₀；

$\mathrm{RI}=\frac{{\mathrm{CI}}_1+{\mathrm{CI}}_2+\·\·\·+{\mathrm{CI}}_{500}}{500}=\frac{\frac{{\mathrm{\λ}}_1+{\mathrm{\λ}}_2+\·\·\·{\mathrm{\λ}}_{500}}{500}}{n-1};$

根据预设的单排序随机一致性指标RI的数值判断，当一致性比率 时，认为A的不一致程度在允许范围之内，用其最大特征根对应的归一化特征向量作为权向量，否则要重新构造判断矩阵。

5.根据权利要求4所述的管廊管道的风险因素权重值计算方法，其特征在于，所述的预设的单排序随机一致性指标RI的数值，包括：n＝1时RI＝0；n＝2时RI＝0；n＝3时RI＝0.58；n＝4时RI＝0.90；n＝5时RI＝1.12；n＝6时RI＝1.24；n＝7时RI＝1.32；n＝8时RI＝1.41；n＝9时RI＝1.45；n＝10时RI＝1.49；n＝11时RI＝1.51。

6.根据权利要求5所述的管廊管道的风险因素权重值计算方法，其特征在于，

所述第二层各风险因素针对第一层风险因数总目标的各个单排序权重值，即为各自总排序权重值；

一个风险因素针对上一层各风险因数的各个单排序权重值分别与上一层各风险因素的总排序权重值相乘后相加，得到该风险因素的总排序权重值；

当某一层的层次总排序的一致性比率小于0.1时，认为该层通过总排序一致性检验；其中，a₁,a₂,…,a_m分别为上一层各风险因素的总排序权重值；CI_j为该层对上一层中第j个因数的单排序一致性指标，j＝1,2,…，m；RI_j为该层对上一层中第j个因数的单排序随机一致性指标，j＝1,2,…，m。

7.根据权利要求1所述的管廊管道的风险因素权重值计算方法，其特征在于，所述的风险因素层次列表包括：

第一层：风险因素总目标；

第二层：第三方破坏因素，腐蚀因素，本体因素，设备与操作因素；

第三层：从属于第三方破坏因素的巡线情况、管廊安全、公众关系、第三方作业以及自然灾害；从属于腐蚀因素的内腐蚀和外腐蚀；从属于本体因素的管道设计、管道制造、管道安装和管廊质量；从属于设备与操作因数的设计、施工、运营和维护；

第四层：从属于内腐蚀的介质腐蚀性和内防腐措施；从属于外腐蚀的空气腐蚀、外涂层质量、使用年限和应力腐蚀。