城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿里L(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)方法的選擇

摘 要

摘要：對(duì)城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿肋M(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，就是建立一套科學(xué)的多因素決策評(píng)價(jià)體系。通過比較分析5種現(xiàn)代綜合評(píng)價(jià)方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用性，選擇層次分析法應(yīng)用于城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿里L(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。關(guān)
摘要：對(duì)城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿肋M(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，就是建立一套科學(xué)的多因素決策評(píng)價(jià)體系。通過比較分析5種現(xiàn)代綜合評(píng)價(jià)方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用性，選擇層次分析法應(yīng)用于城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿里L(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。
關(guān)鍵詞：綜合評(píng)價(jià)方法；層次分析法；城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿?；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)
Choice of Comprehensive Risk Evaluation Methods of City Gas Pipeline
YU Jing-chun，SONG Hai-ning，WANG Xiang-ning，XU Lin-lin
Abstract：The risk evaluation of city gas pipeline is to establish a set of scientific multifactor decision evaluation system. Through comparing and analyzing the advantages，disadvantages and applicability of five modern comprehensive evaluation methods，the analytic hierarchy process is chosen for risk evaluation of city gas pipeline.
Key words：comprehensive evaluation method；analytic hierarchy process；city gas pipeline；risk evaluation
    近年來，燃?xì)夤芫W(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)發(fā)展很快[1～4]，但目前國(guó)內(nèi)城鎮(zhèn)埋地燃?xì)夤芫W(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)往往局限于某一類或幾類影響因素，不能全面系統(tǒng)地反映城鎮(zhèn)埋地燃?xì)夤芫W(wǎng)的安全性。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)或稱風(fēng)險(xiǎn)分析，是一種基于數(shù)據(jù)資料、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)、直觀認(rèn)識(shí)等對(duì)事物的風(fēng)險(xiǎn)狀況進(jìn)行描述和量化分析的科學(xué)方法，燃?xì)夤艿纻鹘y(tǒng)的安全管理正在向風(fēng)險(xiǎn)管理的方向過渡。將風(fēng)險(xiǎn)量化，進(jìn)行分析、比較，為管道系統(tǒng)的科學(xué)管理提供可靠的依據(jù)，從而能夠合理運(yùn)用有限的人力、財(cái)力和物力等資源條件，采取最為合理的措施，達(dá)到最為有效地減小風(fēng)險(xiǎn)的目的。
1 常用綜合評(píng)價(jià)方法簡(jiǎn)介
    綜合評(píng)價(jià)方法能夠?qū)Χ鄬傩泽w系結(jié)構(gòu)做出全局性、整體性的評(píng)價(jià)，是評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)目最有效的工具。但由于綜合評(píng)價(jià)結(jié)果的敏感性，采用不同的評(píng)價(jià)方法，綜合評(píng)價(jià)結(jié)果存在著差別。
1.1 層次分析法
   層次分析法(analytic hierarchy process，AHP)是美國(guó)著名的運(yùn)籌學(xué)家T.L.Satty等人在20世紀(jì)70年代提出的一種定性與定量分析相結(jié)合的多準(zhǔn)則決策方法。這一方法的特點(diǎn)是對(duì)復(fù)雜決策問題的本質(zhì)、影響因素以及內(nèi)在關(guān)系等進(jìn)行深入分析后，構(gòu)建一個(gè)層次結(jié)構(gòu)模型，然后利用較少的定量信息，把決策的思維過程數(shù)學(xué)化，從而將多目標(biāo)、多準(zhǔn)則或無結(jié)構(gòu)特性的復(fù)雜決策問題，用一種簡(jiǎn)便的方法進(jìn)行決策。它利用數(shù)學(xué)模型把人的思維過程層次化、數(shù)量化，為分析、決策、預(yù)報(bào)或控制提供定量的分析。它尤其適合于人的定性判斷起重要作用、對(duì)決策結(jié)果難以直接準(zhǔn)確計(jì)量的場(chǎng)合[5]。
1.2 模糊綜合評(píng)價(jià)法
   模糊綜合評(píng)價(jià)法(fuzzy comprehensive evaluation，F(xiàn)CE)是借助模糊數(shù)學(xué)的一些概念，對(duì)實(shí)際的綜合評(píng)價(jià)問題提供一些評(píng)價(jià)的方法。它是對(duì)受多種因素影響的事物做出全面評(píng)價(jià)的一種十分有效的多因素決策方法，其特點(diǎn)是評(píng)價(jià)結(jié)果不是絕對(duì)地肯定或否定，而是以一個(gè)模糊集合來表示。由于模糊綜合評(píng)價(jià)方法可以較好地解決綜合評(píng)價(jià)中的模糊性(如事物類屬性之間的不清晰性，評(píng)價(jià)專家認(rèn)識(shí)上的模糊性等)，因而該方法的應(yīng)用幾乎涵蓋了所有領(lǐng)域[6、7]。
1.3 數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法
   數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法(data envelopment analysis，DEA)和模型是1978年由美國(guó)A.Charnes和W.W.Cooper等人首先提出的，它用來評(píng)價(jià)多輸入和多輸出的部門(稱為決策單元)的相對(duì)有效性。在運(yùn)用和發(fā)展運(yùn)籌學(xué)理論與實(shí)踐的基礎(chǔ)上，逐漸形成了主要依賴線性規(guī)劃技術(shù)并常常用于經(jīng)濟(jì)定量分析的非參數(shù)方法。DEA可以看作是一種非參數(shù)的經(jīng)濟(jì)估計(jì)方法，實(shí)質(zhì)是根據(jù)一組關(guān)于輸入、輸出的觀察值來確定有效生產(chǎn)前沿面。由于DEA不需要預(yù)先估計(jì)參數(shù)，在避免主觀因素和簡(jiǎn)化運(yùn)算、減少誤差等方面有著不可低估的優(yōu)越性，該方法近年來被廣泛運(yùn)用到技術(shù)進(jìn)步、技術(shù)創(chuàng)新、成本收益、資源配置、金融投資、非生產(chǎn)性等各個(gè)領(lǐng)域，進(jìn)行有效性分析，從而進(jìn)行評(píng)價(jià)決策[8、9]。
1.4 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)法
   人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)法(Artificial Neural Net，ANN)是近年來快速發(fā)展的人工智能技術(shù)。其基本原理是模仿人腦的信息處理模式建立類似的函數(shù)神經(jīng)元，實(shí)現(xiàn)神經(jīng)元之間的連接以及整體網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)，通過訓(xùn)練過程將輸入層與輸出層之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系以權(quán)值的方式保存在隱含層中。訓(xùn)練完好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以用于實(shí)際問題的解決，將新問題的輸入信息代入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，則可以快速得到對(duì)應(yīng)的輸出結(jié)果。由于其思想的新穎性以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，ANN在越來越多的領(lǐng)域中得到應(yīng)用，特別是在知識(shí)復(fù)雜、微觀認(rèn)識(shí)不完備的環(huán)境領(lǐng)域，主要包括：環(huán)境管理、環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)、環(huán)境參數(shù)預(yù)測(cè)等方面[10]。
1.5 灰色綜合評(píng)價(jià)法
    灰色系統(tǒng)理論是中國(guó)學(xué)者鄧聚龍教授首先提出的，包括灰關(guān)聯(lián)度評(píng)價(jià)方法、灰色聚類分析方法等。灰色綜合評(píng)價(jià)法(gray comprehensive evaluation，GCE)是一種定性分析和定量分析相結(jié)合的綜合評(píng)價(jià)方法，可以較好地解決評(píng)價(jià)指標(biāo)難以準(zhǔn)確量化和統(tǒng)計(jì)的問題，排除人為帶來的影響[5]。運(yùn)用灰色綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，主要工具是關(guān)聯(lián)分析，通過比較數(shù)列與參考數(shù)列的關(guān)聯(lián)系數(shù)和相關(guān)度，來確定各種影響因素或備選方案的重要度，進(jìn)而決定重要因素或最優(yōu)方案。應(yīng)用領(lǐng)域包括企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)、農(nóng)業(yè)發(fā)展水平評(píng)價(jià)、國(guó)防競(jìng)爭(zhēng)力測(cè)算、工程領(lǐng)域等[6]。
2 常用評(píng)價(jià)方法比較
    常用的評(píng)價(jià)方法比較見表1。
表1 綜合評(píng)價(jià)方法比較
序號(hào)
方法名稱
優(yōu)點(diǎn)
缺點(diǎn)
適用性
1
層次分析法
提供了層次思維框架，便于整理思路，做到結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，思路清晰；通過對(duì)比進(jìn)行標(biāo)度，增加了判斷的客觀性；把定性判斷與定量推斷結(jié)合，增強(qiáng)科學(xué)性和實(shí)用性。
當(dāng)因素多(超過9個(gè))時(shí)，標(biāo)度工作量太大，宜引起標(biāo)度專家反感和判斷混亂。
適合于具有定性的，或定性、定量兼有的決策分析，是一種十分有效的系統(tǒng)分析和科學(xué)決策方法。
2
模糊綜合評(píng)價(jià)法
數(shù)學(xué)模型簡(jiǎn)單，容易掌握，對(duì)多因素、多層次的復(fù)雜問題評(píng)價(jià)效果比較好，是別的數(shù)學(xué)分支和模型難以替代的方法，這種模型應(yīng)用廣泛。
評(píng)價(jià)時(shí)要注意評(píng)價(jià)人數(shù)不能太少以及評(píng)價(jià)者必須對(duì)被評(píng)價(jià)事物有相當(dāng)深的了解(特別是涉及專業(yè)方面的知識(shí))。
由于模糊綜合評(píng)價(jià)方法可以較好地解決綜合評(píng)價(jià)中的模糊性(如事物類屬性之間的不清晰性，評(píng)價(jià)專家認(rèn)識(shí)上的模糊性等)，因而該方法的應(yīng)用幾乎涵蓋了所有領(lǐng)域。
3
數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法
無需任何權(quán)重假設(shè)，每個(gè)輸入、輸出的權(quán)重不是根據(jù)評(píng)價(jià)者的主觀認(rèn)定，而是由決策單元的實(shí)際數(shù)據(jù)求得的最優(yōu)權(quán)重，具有很強(qiáng)的客觀性。
只表明評(píng)價(jià)單元的相對(duì)發(fā)展指標(biāo)，無法表示出實(shí)際發(fā)展水平。
用來評(píng)價(jià)多輸入和多輸出的部門的相對(duì)有效性。
4
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)法
具有運(yùn)算速度快、問題求解效率高、自學(xué)能力強(qiáng)、適應(yīng)面寬等優(yōu)點(diǎn)，并且較好地模擬了評(píng)價(jià)專家進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的過程。
精度不高，需要大量的訓(xùn)練樣本，應(yīng)用的范圍是有限的。
特別適用于在知識(shí)復(fù)雜、微觀認(rèn)識(shí)不完備的環(huán)境領(lǐng)域。
5
灰色綜合評(píng)價(jià)法
對(duì)數(shù)據(jù)量沒有要求，數(shù)據(jù)多與少都可以分析，計(jì)算簡(jiǎn)單，通俗易懂。
要求樣本數(shù)據(jù)具有時(shí)間序列特性。
在系統(tǒng)數(shù)據(jù)資料較少和條件不滿足統(tǒng)計(jì)要求的情況下更具實(shí)用性。
3 城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿里L(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)方法的選用
對(duì)城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿肋M(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，就是建立一套科學(xué)的評(píng)價(jià)體系，通過科學(xué)的評(píng)價(jià)方法獲得管道綜合的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，這一指標(biāo)應(yīng)能客觀地描述特定的燃?xì)夤艿赖娘L(fēng)險(xiǎn)狀況。在現(xiàn)階段城鎮(zhèn)燃?xì)怙L(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)方法中，普遍采用的是指數(shù)評(píng)分法。應(yīng)用指數(shù)評(píng)分法建立城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿里L(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型基本流程見圖1。
 
3.1 指數(shù)評(píng)分法簡(jiǎn)介
    指數(shù)評(píng)分法是一種主觀分類記分技術(shù)，通過賦予各類風(fēng)險(xiǎn)因素的相對(duì)權(quán)重，組成一個(gè)總的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分表，該方法的核心是建立指數(shù)體系。評(píng)價(jià)步驟為：a.找出誘發(fā)事故的各種因素，并加以分類；b.根據(jù)歷史記錄和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查制定的權(quán)重評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)加以評(píng)分；c.將以上的評(píng)分相加；d.根據(jù)輸送介質(zhì)的危險(xiǎn)性及影響面的大小綜合評(píng)定得出泄漏影響系數(shù)；e.將指數(shù)評(píng)分和與所得泄漏影響系數(shù)進(jìn)行綜合計(jì)算，最后得出相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)值[11]。
3.2 綜合評(píng)價(jià)法的選擇
    城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿朗且粋€(gè)十分復(fù)雜的系統(tǒng)，它要涉及大量的相關(guān)因素，如第三方損害、管道及其附屬設(shè)施本體質(zhì)量、腐蝕因素、施工質(zhì)量、土壤影響因素、最小覆土厚度、交通繁忙程度、占?jí)呵闆r、管徑等。面對(duì)這樣一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，單用定性方法研究肯定是行不通的，如果用定量方法來研究，就需要構(gòu)造數(shù)學(xué)模型來模擬。在構(gòu)造模型的過程中需要大量的數(shù)據(jù)資料，但是許多因素還是不能單純用數(shù)據(jù)來表示，這就要把大系統(tǒng)分為若干個(gè)相互關(guān)聯(lián)的子系統(tǒng)，將問題層次化，然后再根據(jù)不同因素的重要性程度進(jìn)行評(píng)價(jià)。
    模糊綜合評(píng)價(jià)法可以較好地解決綜合評(píng)價(jià)中的模糊性；數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法只表明評(píng)價(jià)單元的相對(duì)發(fā)展指標(biāo)，無法表示出實(shí)際發(fā)展水平；人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)法需要大量的訓(xùn)練樣本；灰色綜合評(píng)價(jià)法要求樣本數(shù)據(jù)具有時(shí)間序列特性。而層次分析法具有定性的，或定性、定量兼有的決策分析，它是一種十分有效的系統(tǒng)分析和科學(xué)決策方法。
    城鎮(zhèn)燃?xì)庵笖?shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分方法是管道管理中具有決策性意義的工作，是一個(gè)將問題分級(jí)并且層次化的過程。也就是說燃?xì)夤艿里L(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)問題是一個(gè)多目標(biāo)、多層次、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、因素眾多的大系統(tǒng)問題。關(guān)鍵是各個(gè)因素權(quán)重的確定，這需要決策者依經(jīng)驗(yàn)判斷予以量化，將定性與定量分析相結(jié)合，對(duì)影響管道安全運(yùn)行的各個(gè)因素權(quán)重進(jìn)行計(jì)算，并進(jìn)行多目標(biāo)決策分析。層次分析法正是解決這一問題的有效方法。采用層次分析法對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、綜合，通過計(jì)算確定管道事故發(fā)生可能性因素的權(quán)重，從而結(jié)合燃?xì)夤艿乐笖?shù)評(píng)分法得出管道風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)得分[12、13]。
例如，我們把城鎮(zhèn)燃?xì)饣诣T鐵管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)層次化，一共分成4個(gè)一級(jí)因素，設(shè)定風(fēng)險(xiǎn)權(quán)重和為400%，然后將4個(gè)一級(jí)因素繼續(xù)層次化，每個(gè)一級(jí)因素經(jīng)層次分析并加權(quán)平均計(jì)算后得出埋地灰鑄鐵天然氣管道各風(fēng)險(xiǎn)因素的權(quán)重。圖2是城鎮(zhèn)燃?xì)饣诣T鐵管道層次分析結(jié)構(gòu)。
 
   利用管理、維護(hù)、搶修記錄統(tǒng)計(jì)等資料，計(jì)算權(quán)重設(shè)定層次分值，最后給每一段管道打分，計(jì)算出風(fēng)險(xiǎn)因素現(xiàn)狀指數(shù)評(píng)分的總分值為第三方損害因素得分、管道及其附屬設(shè)施本體質(zhì)量因素得分、施工質(zhì)量因素得分、土壤影響因素得分之和。
4 結(jié)語(yǔ)
   風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)在我國(guó)的燃?xì)庑袠I(yè)還剛剛起步，很多技術(shù)和理論還需要在實(shí)踐中不斷地完善和發(fā)展。管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法是事故樹法、層次分析法等多種風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法的綜合。層次分析法十分適用于具有定性的或定性、定量兼有的決策分析，適合應(yīng)用于根據(jù)管道管理、維護(hù)、統(tǒng)計(jì)資料及管理維護(hù)人員(專家)的經(jīng)驗(yàn)運(yùn)用管理學(xué)的理論綜合賦予各因素的分值。
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(本文作者：于京春1 宋海寧2 王湘寧1 徐琳琳1 1.建設(shè)部沈陽(yáng)煤氣熱力研究設(shè)計(jì)院 遼寧沈陽(yáng) 110026；2.沈陽(yáng)建筑大學(xué) 遼寧沈陽(yáng) 110168)