感知矿山建设可行性预评估研究：基于模糊综合评价的实证分析

张长鲁，谭章禄

(1.中国矿业大学(北京)管理学院，北京 100083；2.煤炭资源与安全开采国家重点实验室，北京 100083)

伴随物联网技术在煤炭行业的应用，感知矿山建设越来越受到煤炭企业的关注，国内很多矿山如同煤塔山矿、潞安司马矿、夹河矿等都进行了感知矿山建设实践，旨在通过物联网核心技术的应用，实现对矿山运作中安全、生产、经营、管理等各类数据的全面获取，并以先进的管理理念为指导，通过信息技术、云计算手段，实现各类信息的有效集成和可视化展示，最终实现矿山的安全生产和高效运作[1-3]。感知矿山建设是一项复杂的系统工程，具有技术领域广、建设周期长、管理难度大、资金投入多等特点，其建设本身具有很大的风险性，煤炭企业只有真正具备实施感知矿山的条件才能够确保感知矿山的成功建设。因此在进行感知矿山前，煤矿应对自身所处的宏观环境及自身条件进行充分评估，科学的进行决策，避免贸然进行感知矿山建设。

1 感知矿山建设预评估因素分析

感知矿山建设的上述特点决定了它不仅受到煤矿所处外部宏观环境的影响同时又受自身所具备的条件限制，因此对感知矿山可行性的预评估应从宏观环境和微观环境两个方面进行考虑。

根据PEST理论，宏观环境分析主要从政策、经济、社会和技术四个层面考虑，政策因素主要是指国家、行业和各地区对感知矿山建设的支持程度，当前来看我国对感知矿山建设的政策支持力度较大，党的十八大报告提出“要坚持走中国特色新型工业化及信息化道路，推动信息化和工业化的深度融合”[4]、同时物联网技术的发展也已纳入国家战略发展高度，因此当前感知矿山建设的政策环境较好；经济因素主要是指国民经济总体发展及煤炭行业所处经济形势，伴随国家放缓经济发展速度、调整经济发展结构逐步实行，我国经济发展质量将得到优化，但发展速度将有所放缓，因此对煤炭的需求量将有所降低，煤炭企业收入将受到很大影响；社会因素主要体现在社会群体对能源消费的态度上，当前人们越来越关注降低碳排放、改善生态环境等问题，国家更加重视风能、太阳能、核能等新能源的利用，降低煤炭在能源消费结构中的比重，因此煤炭消费将受到一定的冲击；技术因素是指当前感知矿山建设所需的物联网技术、云计算技术、信息通讯技术的可靠性、先进性及更新速度等，由于当前各类技术在煤炭企业的集成应用处于探索阶段且各类设备、技术更新换代快，因此应充分考虑技术因素对感知矿山建设的影响。

感知矿山建设的微观环境因素主要是从煤炭企业自身角度考虑。首先，由于感知矿山建设周期长、涉及部门广、技术难度大、管理复杂等特点，感知矿山建设需要高层的大力支持及全体员工的积极配合，同时对员工的信息化素质也有很高的要求；第二，感知矿山建设所需的资金量大且需要长期投入，因此煤炭企业不仅要保证当前的资金充足且应该有稳定的预期收入做支撑；第三，感知矿山建设一般而言应该充分利用先前投资，通过对已有系统的改造集成逐步实现，因此煤炭企业综合自动化系统集成度、管理信息化普及度及网络基础设施影响到感知矿山建设的工程投资和进度；第四，感知矿山无论是在建设过程中还是交付使用后，其运行情况的好坏均受到煤炭企业业务流程规范化程度、管理机构及制度体系完善程度的影响，一个好的系统如果没有规范化的业务流程为基础，没有合理的组织体系和管理制度作支撑，其作用很难发挥，因此管理因素也是感知矿山建设必须考虑的因素。根据以上分析得出影响感知矿山建设的企业内部因素为“人、财、物、管”四方面：人的因素包括企业高层领导特别是一把手对感知矿山建设的支持程度、企业员工的信息化素质、企业员工对感知矿山建设的支持度；财务因素是指企业现有资金的充裕度以及对未来营业收入的预期；物的因素是指煤炭企业原有的各类综合自动化系统集成度、管理信息化普及度及网络存储等基础设施情况；管理因素主要包括业务流程规范化程度、组织机构设置合理程度和管理制度体系完善程度。

综上，感知矿山建设可行性预评估因素如表1所示。

表1 感知矿山建设可行性评估体系

2 感知矿山可行性预评估方格论

根据以上感知矿山建设预评估体系可知，评价感知矿山建设可行性的因素较多且不易量化处理，因此拟采用模糊综合评价方法对宏观环境和微观环境进行评价，得出评价结果分别为好、中、差三种情况，根据宏观和微观环境评价情况，构建预评估方格，并给出方格各区域感知矿山建设策略。

2.1 感知矿山建设可行性模糊综合评价

模糊综合评价是一种基于模糊数学的综合评价方法，根据隶属度理论将定性评价转化为定量评价，能较好的解决模糊的、难以量化的问题，根据问题复杂程度可分为单层模糊综合评价和多层模糊综合评价[5]。针对宏观环境，由于指标体系仅有一层，采用单层模糊综合评价可得出评判结果，针对微观环境，由于评价指标体系含两层，故采用多层模糊综合评价。

1)确定评价对象。感知矿山建设可行性评价对象分为宏观环境和微观环境两个评价对象，记为O={O1,O2}。

3)确定评语集。根据感知矿山可行性评判实际情况，对宏微观环境对象的评判采用同一评语集，宏微观环境都采用差、中、好三个等级。评语集记为V={V1,V2,V3}。

5)构建模糊评价矩阵。模糊评价矩阵是评价对象的各指标因素对评语集的隶属度映射，即U→V的映射，可通过对煤炭企业主要负责人进行问卷调查获取。对宏观环境评判对象O1和微观环境评判对象O2，记评价矩阵分别记为R1、R2，如式(1)所示。

(1)

6)模糊综合评价。对宏观环境对象O1和微观环境O2做出最终评价，公式为B=W·R，根据最大隶属度原则确定宏观环境和微观环境所处的状态。

2.2 感知矿山建设可行性评判方格论

根据管理方格理论[6]的思想，以横轴表示煤炭企业微观环境状态，以纵轴表示其所处的宏观环境状态，构建感知矿山建设可行性预评估方格如图1所示。

图1 感知矿山建设预评估方格

图1分为9个小区域，九个区域可分为三种情况。第一种情况(Δ标注)为适宜建设区，宏微观环境状态分别为(好，好)、(好，中)和(中，好)三个区域，处于该区域的煤炭企业所处的外部宏观环境有利于感知矿山的建设，且企业内部也具备感知矿山建设的条件，此时煤炭企业应充分把握感知矿山建设机遇，调动内部资源进行感知矿山的建设。第二种情况(○标注)为选择建设区，宏微观环境状况分别为(差，好)、(好，差)和(中，中)，选择建设区是指煤炭企业应根据实际情况判定建设与否：当其处于(差，好)区域时，此时宏观环境条件较差，不利于感知矿山建设，但自身具备充分的实施感知矿山的条件，煤炭企业可以进行感知矿山建设但建设过程中必须密切关注各种宏观环境风险并对其加以规避，也可以暂不进行感知矿山建设而等待宏观环境改善，建设与否取决于自身感知矿山建设的迫切程度；当其处于(好，差)区域时，表明宏观环境条件有利于感知矿山建设，但自身严重缺乏感知矿山建设的条件，此时不应进行感知矿山建设，而应尽快改善自身的劣势，待具备实施感知矿山的条件时再进行感知矿山建设；当其处于(中，中)区域时，表明外部宏观环境和自身条件都处于适中状态，此时煤炭企业可以进行感知矿山建设，就宏观环境而言既有机遇也存在一定风险，就自身条件而言既有优势也有不足，因此在建设过程中应注意识别内外风险加以规避。第三种情况(×标注)为不宜建设区，宏微观环境包括(差，差)、(中、差)和(差、中)，处于此区域的煤炭企业所处宏观环境一般或差，不利于感知矿山建设，且自身感知矿山建设所具备的条件也不成熟，此时贸然进行感知矿山建设存在很大的失败风险，煤炭企业应等待宏观环境的改善同时不断完善自身感知矿山建设所必需的条件，向第二中情况区域转变。感知矿山建设预评估方格区域划分及优化方向见图1。

3 感知矿山建设可行性评判实例

现假设某矿要进行感知矿山建设可行性评价，首先采用AHP法确定宏微观环境指标要素的权重集；其次由该矿主要领导组成评价小组，将各指标要素因素对评价集的隶属度进行评价，构建评价矩阵；第三，对宏观环境和微观环境进行模糊综合评价计算，确定宏观环境和微观环境所处的状态；最后，定位自身在评判方格中所处的位置，据此做出最终决策。

3.1 基于AHP的权重集确定

由煤炭行业专家针对宏观环境因素和微观环境各指标要素的相对重要程度进行对比打分，构造判断矩阵并进行一致性检验。对宏观环境各影响因素权重的计算如表2所示，最终确定权重集W1=(0.586,0.205,0.102,0.107)。

表2 宏观环境各指标要素权重计算

表3 微观环境一级指标权重计算

表4 人因指标影响因素权重计算

表5 财务指标影响因素权重计算

表6 物因指标影响因素权重计算

表7 管理指标影响因素权重计算

3.2 评价矩阵构建

3.3 模糊综合评价计算

对宏观环境O1来说，经单层模糊综合评价可得出评估值，计算如式(2)所示。

B1=W1·R1=

(0.182,0.490,0.328)

(2)

根据最大隶属度原则，宏观环境对应“中等”的隶属度为0.49，因此宏观环境评价结果为一般。

对微观环境O2来说，首先应进行一级模糊综合评价，以人因评价为例，见式(3)。

=(0.128,0.420,0.452)

(3)

同理可得

(4)

最后，对微观环境进行模糊综合评价(式(5))。

B2=W2·R2

(5)

根据最大隶属度原则，微观环境对应“中等”隶属度为0.443，微观环境也处于一般状态。

3.4 自身定位与决策

根据对宏观环境O1和微观环境O2的模糊综合评价，得出该煤矿企业感知矿山建设可行性评价结果为(中，中)，处于图1中的“选择建设区”，即该煤炭企业可以进行感知矿山的建设，但在建设过程中注意规避风险、把握机会。从宏观环境来说，在技术选型上应兼顾技术的先进性和成熟稳定性，避免盲目追求新技术而忽略其更新换代带来的风险，也应考虑技术在未来一定时限内不被淘汰；在经济增长放缓和社会呼吁降低碳排放的背景下，势必会影响煤炭销售，煤炭企业应通过加强内部管理、降低运营成本等措施确保营业收入；在国家、地方和行业要求煤炭安全避险六大系统和支持物联网应用的背景下，煤炭企业应充分把握这种政策优势；从微观环境来说，煤炭企业应根据评估结果尽快找出自身存在的不足，规范业务流程、完善管理制度、动员全员参与，从而确保感知矿山建设的成功实施。

4 结论

感知矿山建设有利于煤炭企业实现两化融合，保障矿山的安全生产。但煤炭企业在感知矿山建设前应充分对其可行性进行评估，由于影响感知矿山建设的因素有很多，既有企业所处的宏观环境也有企业自身的微观环境，故文章根据PEST理论构建宏观环境评价指标体系，从“人、财、物、管”四大要素构建微观环境评价体系，运用模糊综合评价法对宏微观环境分别进行评价，根据管理方格论的思想，以宏微观环境评价结果为坐标轴构建感知矿山可行性预评估方格，并对各区域的感知矿山建设策略进行分析。最后以某矿感知矿山建设可行性评估为例对该方法进行运用，对该矿感知矿山建设所处的状态进行定位并给出建设建议。

[1] 张雷,许云良,李刚.感知矿山物联网在夹河煤矿的建设及应用[J].中国矿业,2012,21(S1):133-135.

[2] 王建强.物联网在感知矿山建设中的应用研究[J].中国安全生产科学技术,2012(5):178-183.

[3] 张申,赵小虎.论感知矿山物联网与矿山综合自动化[J].煤炭科学技术,2012,40(1):83-86.

[4] 十八大报告学习辅导百问编写组.十八大报告学习辅导百问[M].北京:人民出版社,2012.

[5] 康燕燕.基于模糊综合评判的企业信息化项目风险评价模型[J].技术经济与管理研究,2009(5):28-30.

[6] 周三多.管理学[M].北京：高等教育出版社,2010.