基于层次分析法的特种设备监检任务评价研究

陈 卓 张 雷 郝永刚 吕 潇

（重庆市特种设备检测研究院 重庆 401121）

基于层次分析法的特种设备监检任务评价研究

陈 卓 张 雷 郝永刚 吕 潇

（重庆市特种设备检测研究院 重庆 401121）

针对特种设备监检工作量判定方法不合理的问题，提出了一种基于层次分析法的任务评价策略。利用其量化关系明确、层次结构简单、系统分析科学的特点，结合特种设备监检任务流程，构建层次结构模型，并给出了相应算法，确定了任务评价主要影响因素的权重值，进一步研究了几种典型产品监检任务评价过程，得出了比较合理的评价结果，有利于提高特种设备监检工作的公平性和积极性，对特种设备安全风险的控制具有积极意义。

层次分析法 特种设备监检 任务评价 权重

在特种设备监检过程中，管理者一般会根据相关工作经验来判断不同设备的监检工作量，并以此为依据给予不同的任务分值以及分配日常监检任务。目前，区域性的特种设备监检产品种类较多且情况复杂，日常任务量较大，只依据经验并不能很好地衡量监检工作量，容易造成统计的工作量与实际工作情况有一定差别，这个差别会累积下去，若不及时纠正，会直接影响工作质量及工作积极性，增加特种设备监检工作的安全风险［1］。因此，需要通过科学的方法对特种设备监检任务进行合理的评价，以提高任务统计和分配的公平性。

层次分析法（Analytic Hierarchy Process，简称AHP）是一种利用较少的定量信息使决策思维的过程数学化，从而为多目标、多准则或无结构特性的复杂决策问题提供简便的决策方法。它根据问题的性质和要达到的目标分解出问题的组成因素，并按因素间的相互关系将因素层次化，组成一个层次结构模型，然后按层分析，最终获得最低层因素对于最高层（总目标）的重要性权值［2］。AHP比较适合于具有分层交错评价指标的目标系统，而且目标值又难于定量描述的决策问题。有学者运用AHP研究特种设备的风险管理和安全评价体系［3，4］，取得了良好的效果。鉴于此，笔者引入AHP研究特种设备监检任务评价过程，以便更好地解决工作量统计及分配问题［5］。

笔者利用AHP量化关系明确、层次结构简单、系统分析科学的特点，与特种设备监检任务过程有机结合，构建了体现目标、对象、因素三者关系的层次结构模型，通过问卷调查和统计计算，建立了层次间的判断矩阵，进一步求得相关矩阵的最大特征值及其所对应的特征向量，确定了监检任务主要影响因素的权重系数以及几种典型产品监检任务评价结果，为特种设备监检任务的统计和派遣策略提供科学的评价方法。

1 监检任务评价层次结构建模

依据AHP对特种设备监督检验任务进行分析。首先根据监检任务过程，将影响工作的主要因素进行归纳、梳理，并结合不同的任务对象，形成一个完整的层次结构模型，然后利用AHP原理和方法，将系统分析归为层次间的重要性排队问题，并通过统计、矩阵运算，最终得出监检任务的评价结果［6］。

AHP层次结构建立的原理是将决策的目标、考虑的因素（决策准则）和决策对象按它们之间的相互关系分为目标层（最高层）、准则层（中间层）和方案层（最低层）。所有的数据统计、计算分析都是以层次结构模型为基础，它构件的是否科学，直接影响最后结论的合理性［7］。

层次结构模型的建模过程，实际上就是将特种设备监检任务系统化、层次化、模型化的过程，如图1所示［8］。笔者首先以任务评价为目标层；然后经过对特种设备监检任务流程的分析，结合实际工作情况，在深入研究、归纳的基础上，本着合理性、通用性的基本原则，将准则层分为5个方面：任务执行过程、任务准备过程、任务持续时间、任务检查情况、任务完成质量，这一层代表了监检任务的主要影响因素［9，10］。最低层代表的是不同的监检对象，笔者以起重机械分类为例，将其中的塔式起重机、施工升降机、桥门式起重机、厂内机动车辆以及简易升降机列为方案层元素，这几种产品都具有典型的代表意义，且根据经验难以给出较为准确的任务评价结论。

图1 层次结构模型

其中，针对特种设备起重机械的监检任务流程，准则层具体说明如下：任务执行过程C1：现场监检过程的复杂性及难易程度，还包括发现问题的多少等；任务准备过程C2：任务所涉及的资料审查、核实、整理及报告撰写等内容；任务持续时间C3：从接到任务到提交报告经历的时间，影响任务效率；任务检查情况C4：及发现问题的概率、整改后现场检测、资料核查等情况；任务完成质量C5：涉及报告审查过程，报告出现错误多少及严重程度影响对任务过程的判定。

2 评价权值参数确定

2.1 构建准则层与目标层之间的比较矩阵

依据AHP的分析过程，要求得准则层的五个因素对目标层重要度的权重排序，需要建立因素间对目标层的成对比较矩阵，得出其特征向量，并验证以及归一化处理。通过对监检过程进行大量的调研和分析，参照AHP数量标度表，以调查问卷形式，使一线工作人员对起重机械监检过程的各构成部分的相对重要性进行了表达，统计数据后，建立了以下成对比较矩阵A。

通过矩阵运算可得到矩阵A的最大特征值λmax=5.1993；相应的特征向量W=［0.8664，0.4314，0.0765，0.1959，0.1381］T。

用最大特征值对应的特征向量作为被比较因素对上层因素影响程度的权向量，其不一致程度越大，引起的判断误差越大。因此，比较矩阵最大特征向量求得后，需要进行一致性验证，以确保各构成部分的相对重要性表述是可靠的。根据AHP，可以用λmax-n数值的大小来衡量A的不一致程度，当每个比较矩阵的随机一致性比率CR都满足CR小于0.10时，比较矩阵一致性验证通过［11］。一致性验证公式如下：

式（1）代入λmax后得CI=0.049825；随机一致性指标查表得RI=1.12，根据式（2），得CR=0.044＜0.1，通过一致性检验。对特征向量值W进行归一化处理得到的权向量W0=［0.5072，0.2420，0.0448，0.1147，0.0808］T，W0即为任务影响因素对目标影响程度的权重值。

2.2 构建方案层与准则层之间的比较矩阵

同样以调查问卷形式，经过数据分析，构建了分别以准则层元素为基础，方案层元素之间的成对比较矩阵B1～B5，并分别计算矩阵，得出相应的最大特征值和特征向量，再根据式（1）和式（2）进行经过一致性验证，CR都小于0.1，通过一致性验证，然后对特征向量进行归一化处理，计算结果见表1。

表1 矩阵计算结果汇总

（续表）

其中，W1～W5即为方案层元素起重设备对准则层任务影响因素影响程度的权向量，再根据任务影响因素对目标影响程度的权向量W0，最终求得方案层元素对目标Z影响程度的权向量Wz=［0.4621，0.2290，0.1914，0.0418，0.0649］T。

2.3 权重的归一化及修约

为了更加简洁清楚地表达方案层元素起重设备对目标Z影响程度的权值，需要对Wz进行归一化处理，重新计算得到权向量Wz=［11.5，5.75，4.75，1，1.5］T，进一步修正后可得到起重机械监检任务评价结果，如表2所示。

经专业人员讨论，一致认为该评价结果较为合理地表达了监检任务，比依据经验总结的方法更加能够说明实际工作情况，该评价方法也可以应用到其它监检任务评价过程中。

表2 起重机械监检任务评价结果

3 结论

本文根据特种设备相关起重机械的监检过程特点，利用层次分析法，研究了相应的监检任务评价方法，通过确定任务持续时间、任务资料审查及报告撰写、任务现场监检等准则层主要因素，建立了详细的层次分析模型，并通过问卷方式统计数据，构造各层次的判断矩阵，最后计算出任务权重比值，该结果受到相关专家及工作人员的认可，证明了该方法的科学性和合理性，对监检任务的分配和统计具有很高的应用价值，对特种设备安全风险的控制具有积极意义。

［1］ 李鑫.特种设备政府安全监察绩效评测方法研究［D］.北京：中国地质大学，2010.

［2］ 佟瑞鹏，李桂君，于春雨.常用安全评价方法及其应用［M］.北京：中国劳动社会保障出版社，2011.

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［4］ 胡静波，庆光蔚，王会方，等.基于模糊层次综合分析法的桥门式起重机分级评价［J］.中国安全生产科学技术，2014，10（1）：187-192.

［5］ 郭金玉，张忠彬，孙庆云.层次分析法在安全科学研究中的应用［J］.中国安全生产科学技术，2008，4（2）：69-73.

［6］ 江书军，郝素俐，丁日佳.基于层次分析法的特种设备使用单位风险评价体系研究［J］.工业安全与环保， 2012，38（7）：1-4.

［7］ 宾光富，李学军， DHILLON Balbir-S，等.基于模糊层次分析法的设备状态系统量化评价新方法［J］.系统工程理论与实践，2010，30（4）：744-750.

［8］ 朱连滨，吴宪，陈辉.特种设备安全风险评估与控制对策研究［J］.中国安全科学学报，2014，24（1）：149-155.

［9］ TSG Q7016—2008 起重机械安装改造重大维修监督检验规则［S］.

［10］ TSG Q7015—2008 起重机定期检验规则［S］.

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Study on Mission Evaluation of the Special Equipment Supervision and Inspection Based on AHP

Chen Zhuo Zhang Lei Hao Yonggang Lv Xiao
（Chongqing Special Equipment Inspection and Research Institute Chongqing 401121）

Aiming at the unreasonable evaluation of the special equipment supervision and inspection work，a mission evaluation method based on analytic hierarchy process （AHP） is proposed. According to the characteristics of clear quantitative relationship simple structure and science of systematic analysis， and combining with the mission fl ow， the layer structure model is established. Through analyzing the corresponding algorithm， the weights of the main infl uence factors of the mission evaluation is given. In further research on the process of evaluation of several typical products inspection work， the fi nal evaluation results is considered more reasonable， which show that the method can help to improve the fairness and the enthusiasm of special equipment supervision and inspection work，and to provide the positive signifi cance of special equipment safety risk control.

AHP Special equipment inspection Mission evaluation Weights

X941

B

1673-257X（2015）05-53-03

10.3969/j.issn.1673-257X.2015.05.011

陈卓（1984～），男，硕士，检验员，主要从事机电类特种设备检测技术工作。

2014-12-24）