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模糊综合评价法

/fuzzy comprehensive evaluation/
条目作者景国勋

景国勋

最后更新 2025-04-02
浏览 425
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根据模糊数学隶属度理论把定性评价转化为定量评价的方法。

英文名称
fuzzy comprehensive evaluation
所属学科
安全科学与工程

在现实生活中,同一事物或现象常具有多种属性,在对事物进行评价时需要兼顾各个方面。在生产规划、管理调度、社会经济等复杂系统中,决策时须对多个相关因素作综合考虑,这就是综合评价问题。综合评价问题是多因素、多层次决策过程中碰到的具有普遍意义的问题,是系统工程的基本环节。模糊综合评价作为模糊数学的一种具体应用方法,具有结果清晰、系统性强的特点,能较好地解决模糊、难以量化的非确定性问题。

模糊综合评价是应用模糊变换原理和最大隶属原则,考虑与被评价事物相关的各个因素,对其所作的综合评价。评价的着眼点是各相关因素。

在评价某事物时,可以将评价结果分成一定的等级(根据具体问题,以规定的标准来分等级)。如在对某煤矿的通风系统进行评价时,可把评价的等级分为“很好”“较好”“—般”“较差”“很差”5个等级。

设着眼因素集合为:


抉择评语集合为:


首先,对着眼因素集合的单因素作单因素评价,从因素着眼确定该事物对抉择等级的隶属度(可能性程度),这样就得出第个因素的单因素评判集,即:

是抉择评语集合上的模糊子集。这样,由m个着眼因素的评价集就构造出一个总的评价矩阵


即是着眼因素论域到抉择论域的一个模糊关系,表示因素对抉择等级的隶属度。

单因素评判比较容易实现。如在100位专家参加的对某煤矿通风系统的评判中,对煤矿的“风流稳定性”因素分别有50,30,10,5,1,5人的评价为“很好”“较好”“一般”“较差”“很差”,则对该矿的“风流稳定性”这一单因素的评判为(0.5,0.3,0.1,0.05,0.01)。

多因素的综合评判比较困难。一方面,对于被评判事物从不同的因素着眼可以得到截然不同的结论;另一方面,在诸着眼因素之间,有些因素在总评价中的影响程度可能大些,而另一些因素在总评价中的影响程度可能小些,但究竟要大多少或小多少,则是一个模糊择优问题。因此,评价的着眼点可看作着眼因素论域上的模糊子集,记作:


其中,的隶属度。它是单因素在总评价中影响程度大小的度量,在一定程度上也代表根据单因素评定等级的能力。

二级指标评价法。设着眼因素集合为:


抉择评语集合为:


对客观事物进行综合评价时,如果各因素在评价中的作用无差异,则对因素重要程度模糊子集的隶属度可取相同的值。

多层次综合评价方法。在复杂系统中,由于要考虑的因素很多,并且各因素之间往往还有层次之分。在这种复杂的情况下,如果仍应用综合评价的初始模型,则难以比较系统中事物之间的优劣次序,得不到有意义的评价结果。

在实际应用中,如果遇到这种情形,可把着眼因素集合按某些属性分成几类,先对每一类(因素较少)作综合评价,然后再对评价结果进行“类”之间的高层次的综合评价。

等级参数评价。由综合评价初始模型、二级指标评价法和多层次综合评价法所得到的评价结果均是—个等级模糊子集,对是按照“最大隶属度原则”选择其最大的所对应的等级作为评价结果的。此时,只利用了中的最大者,没有充分利用等级模糊子集所带来的信息。

在实际应用中,往往要集结各种等级规定某些参数,借以作为评级标准。如按煤矿企业安全管理成绩区间(百分制)将煤矿企业安全管理水平分为5个等级:第I等级,企业安全管理很好,成绩区间为[90,100];第Ⅱ等级,企业安全管理较好,成绩区间为[80,90];策Ⅲ等级.企业安全管理—般,成绩区间为[70,80];第Ⅳ等级,企业安全管理较差.成绩区间为[60,70];第V等级,企业安全管理很差,成绩区间为[0,60]。可选择各等级成绩区间的下界作为各等级的参数,它标志着各个等级之间的分界线。

为了充分利用等级模糊子集所带来的信息,可把各种等级的评级参数和评价结果进行综合考虑,使得评价结果更加符合实际。

设着眼因素,抉择评语集合,由综合评价初始模型、二级指标评价或多层评价法所得出的评价结果等级模糊子集为:


设相对于各等级所规定的参数列向量为:


则等级评价结果为:

式中,为实数。

时,可看作以等级模糊子集为权向量的关于等级参数的加权平均值。反映了由等级模糊子集和等级参数向量所带来的综合信息,在许多实际应用中,它是十分有利的综合参数。

以某矿胶带运输系统为例,对其安全性进行模糊综合评价。该矿胶带运输系统的人、机、环境各因素的原始数据如表所示。

表1 人的因素的原始数据
平均年龄/a
平均工龄/a平均受教育年限/a平均专业培训时间/d
29.4
9.06
9.75
89


表2 机的因素的原始数据
完好率/%
待修率/%故障率/%
92.01
2.30
0.162


表3 环境因素的原始数据
温度/℃湿度/%
照度/lx
噪声/dB(A)
22.4
92.4
119
78

建立因素集。影响胶带运输系统安全性的因素很多,从人一机一环境系统工程的角度可以分为人、机、环境三大因素,即因素集,此为第一层次的因素。影响人、机、环境的因素为第二层次的因素。影响人的因素很多,主要考虑人的生理、基本素质、技术熟练程度等,因此选取平均年龄、平均工龄、平均受教育年限和平均专业培训时间,即;影响机的因素选取完好率、待修率和故障率,即;影响环境的因素选取温度、湿度、照度和噪声,即

建立备择集。对运输系统的安全性进行综合评价,指出该系统的安全状况如何,即好、一般、差。故备择集为:

建立权重集。权重的确定没有统一的方法。此处权重的确定采用层次分析法。第一层次因素的权重集为;第二层次中人的因素的权重集为,机的因素的权重集为,环境因素的权重集为

单因素模糊评价。建立从到F(V)的模糊映射,即建立中的每个因素对备择集V的隶属函数,以确定其隶属于每个备择集的隶属度。隶属函数的建立没有统一的方法。

根据对人、机、环境方面的分析,建立了各因素对备择集的隶属函数: 



将胶带运输的各影响因素的数据代入对应的隶属函数,计算出其对备择元素的隶属度,组成该因素的单因素评价集。各因素的单因素评价集构成单因素评价矩阵,分别为:


  • 赵耀江.安全评价理论与方法.北京:煤炭工业出版社,2008.

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