模糊层次分析法(FAHP)在公共娱乐场所 - 图文

模糊层次分析法（FAHP）在公共娱乐场所

火灾隐患等级评定中的应用研究

安春晖 鲁全厚

(宁夏公安消防总队，宁夏 银川 750001）

摘 要：基于系统安全工程的事故树和因果分析方法，提取并建立了公共娱乐场所火灾风险评价指标体系，探讨了模糊层次分析法在公共娱乐场所火灾风险评价中的应用过程，并通过实例验证了采用此种方法的可行性。通过上述研究，建立了公共娱乐场所火灾风险评价的系统方法，并对今后研究工作提出了展望。

关键词：安全工程；公共娱场所；火灾风险评价指标；模糊层次分析法（FAHP）

1引言

随着我国经济快速发展和人民物质精神生活不水平不断提高，各类功能多样、装饰豪华的公共娱乐场所应运而生。这些场所往往存在火灾荷载大、用火用电多、火灾易发频发、易造成群死群伤的特点，历来是消防监督和火灾扑救工作的重点和难点。如何合理评定公共娱乐场所的火灾隐患，科学判定隐患的种类、性质及可能产生后果的严重程度，从而采取有效的防护措施，降低火灾发生概率及火灾后的损失程度，为制定科学的管理方案和监督措施提供依据，具有十分重要的现实意义。

2模糊层次法的基本原理

2.1模糊层次分析法（FAHP）简介

层次分析法（AHP）是美国20世纪70年代出现的一种定性分析和定量分析相结合的系统分析方法，其特点是将人的主观判断过程数学化、思维化，以便使决策依据易于被人接受，因此，更能适合复杂的社会科学领域的情况。由于AHP在理论上具有完备性，在结构上具有严谨性，在解决问题上具有简洁性，尤其在解决非结构化决策问题上具有明显的优势，因此在各行各业得到了广泛应用。

层次分析法最大的问题是某一层次评价指标很多时（如四个以上），其思维一致性很难保证。在这种情况下，将模糊法与层次分析法的优势结合起来形成的模糊层次分析法（FAHP），将能很好地解决这一问题。模糊层次分析法的基本思想和步骤与AHP的步骤基本一致，但仍有以下两方面的不同点［1］：

（1）建立的判断矩阵不同：在AHP中是通过元素的两两比较建立判断一致矩阵；而在FAHP中通过元素两两比较建立模糊一致判断矩阵；

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（2）求矩阵中各元素的相对重要性的权重的方法不同。 具体方法与过程在下文中予以介绍。

2.2模糊层次分析法解决问题的步骤

模糊层次分析法的基本思想是根据多目标评价问题的性质和总目标，把问题本身按层次进行分解，构成一个由下而上的梯阶层次结构。因此在运用AHP决策时，大体上可以可分为以下四个步骤［2］。

（1）分析问题，确定系统中各因素之间的因果关系，对决策问题的各种要素建立多级（多层次）递阶结构模型。

（2）对同一层次（等级）的要素以上一级的要素为准则进行两两比较，并根据评定尺度确定其相对重要程度，最后据此建立模糊判断矩阵。

（3）通过一定计算，确定各要素的相对重要度。

（4）通过综合重要度的计算，对所有的替代方案进行优先排序，从而为决策人选择最优方案提供科学的决策依据。

3.利用模糊层次分析法（FAHP）评定公共娱乐场所火灾隐患等级的步骤

3.1建立公共娱乐场所火灾风险评价指标体系

建立火灾风险评价指标是与场所的火灾成因和火灾发生、发展、蔓延规律密不可分的，针对公共娱乐场所火灾发生、发展的过程，通过建立因果分析的系统安全方法，构建公共娱乐场所火灾风险评价的指标体系。

3.1.1 公共娱乐场所火灾的发生发展蔓延规律

公共娱乐场火灾特点符合建筑火灾的一般特点，因此公共娱乐场所火灾中，各种防治火灾、减少火灾中人员伤亡和财产损失的消防对策的应用，可以参照火灾发生发展的过程。图1为建筑火灾发展曲线及所采用的相应消防对策［3］。

3.1.2 公共娱乐场所火灾风险的控制对策

建筑火灾风险控制技术分为主动防火对策和被动防火对策两类。主动防火对策是直接限制火灾发生和发展的技术，如火灾自动报警、自动灭火、消火栓、防排烟、消防电源和安全疏散诱导系统等；被动防火对策指的是提高或增强建筑构件或材料承受火灾破坏能力的技术，如提高建筑构件耐火（及高温）技术、不燃与难燃化的装修材料、防火分隔设施、各种管道的穿墙防火封堵等［4］。此外，良好的消防安全管理也是预防和减少火灾事故、降低火灾损失和人员伤亡的重要措施，称之为管理对策。

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图1建筑火灾发展过程与消防对策

3.1.3公共娱乐场所火灾风险评价指标体系的建立

利用将事件树与故障树相结合而构成的因果分析法，不仅可以展示从起火、灭火、建筑物内火灾蔓延、人员疏散的全过程，而且能对导致火灾事故发生的各起因事件的形成原因进行深入分析，并在此基础上构建科学、准确的评价指标体系。限于篇幅，本文略去中间过程，仅将利用因果分析法获取的公共娱乐场所火灾风险评价指标的结果如图2所示。

3.2建立递阶层次结构模型

在上文分析的基础上，建立了公共娱乐场所火灾风险评价的递阶层次模型如图3所示。该阶梯层次由4层组成：最高层（总目标层）为公共娱乐场所火灾风险A；准则层1（分目标层）由场所火灾荷载B1、场所点火源能量B2、主动防火对策B3、被动防火对策B4、安全疏散能力B5和安全管理水平B6六大类组成；准则层2（评价内容）包括20项评价内容；措施层（评价指标）包括反映20项内容的33个具体指标。4个层次分别用A、B、C、D表示，各层次内组成因素分别用B1～B6、C1～C20、D1～D33表示。

3.3构建模糊互补判断矩阵

模糊互补判断矩阵R表示针对上一层某元素，本层次与有关元素之间重要性的比较，假定上一层次的元素C同下一层次中的元素a1,a2,???,an有联系，则模糊一致判断矩阵可表示为：

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图2 公共娱乐场所火灾风险评价指标

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图3 公共娱乐场所火灾风险评价递阶层次模型

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rij的实际意义是：元素ai和元素aj相对于元素C进行比较时，ai和aj具有模糊关系“???比???重要得多”的隶属度。根据这个判断尺度，元素a1,a2,???,an相对于上一层元素C进行比较，可得到如下的模糊判断矩阵：

?r11r12?rr2221?R???????????rn1rn2R具有如下性质：

???r1n????r2n?? ???????????rnn??（1）rii?0.5，i?1,2,???,n；

（2）rij?1?rji，i?1,2,???,n;j?1,2,???,n；

为了确定元素ai相对于aj对重要性，需要建立一种0.1～0.9的模糊判断尺度［1］，如表1所示。

表1 0.1～0.9的判断尺度

标度 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0.1，0.2 0.3，0.4 定 义 同等重要 稍微重要 明显重要 重要得多 极端重要 反比较 说 明 两个元素相比，同等重要 表示两个元素相比，一元素比另一元素稍微重要 表示两个元素相比，一元素比另一元素明显重要 表示两个元素相比，一元素比另一元素重要得多 表示两个元素相比，一元素比另一元素极端重要 若元素ai与元素aj相比较得到判断rij，则元素ai与元素aj相比较得到的判断为rji?1?rij。

在本文中，作者向国内部分消防部队的5位专家发出《公共娱乐场所消防安全重要度专家评分表》，专家根据其专业知识和工作实践填写后，形成模糊互补判断矩阵。如以公共娱乐场所火灾风险为准则，某位专家给出的相对重要度矩阵为：

?0.5?0.4??0.5R1???0.3?0.4??0.40.60.50.70.60.6?0.50.20.30.40.4??0.80.50.80.70.6??0.70.20.50.40.5?0.60.30.60.50.6??0.60.40.50.40.5?3.4将模糊互补判断矩阵改造成模糊一致矩阵

模糊判断矩阵的一致性反映了人们思维判断的一致性，在构造模糊判断矩阵时非

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常重要，但在实际决策分析中，由于所研究的问题的复杂性和人们认识上可能产生的片面性，使构造出的判断矩阵往往不具有一致性。这时可用根据公式

nri-rj［5］

ri??rik, (i?1,2,???,n)和 bij??0.5，可以获得模糊一致性矩阵Ai（i为第

2(n-1)k?1i位专家）。

?0.50?0.37??0.54A1???0.41?0.45??0.430.630.460.590.550.57?0.500.330.460.420.44??0.670.500.630.590.61??0.540.370.500.460.48?0.580.410.540.500.52??0.560.390.520.480.50?3.5 计算单层次指标相对权重

由于是5位专家同时评分，可以根据公式

ri(l)(l)??rik , i?1,2,???,n; l?1,2,???,s k?1n［5］

（1）

并施之如下数学变换

b?s(l)ijri(l)-rj(l)2(n-1)(l)lij???,s , （2） ?0.5， l?1,2s(l)得到模糊一致性矩阵A?(bij)n?n（ l?1,2,???,s），并构成模糊一致性矩阵

而且可以知道这个矩阵也是模糊一致A?(bij)n?n,其中，bij???b, ?l?0, ??l?1，

l?1l?1性矩阵，其中?1??2??3??4??5?0.2。

0.5800.4580.5720.5140.510?0.5000.3780.4920.4340.430??0.6220.5000.6140.5560.552??

0.5080.3860.5000.4420.438?0.5660.4440.5580.5000.496??0.5700.4480.5620.5040.500??snn(l)?b?-1??lij2根据公式?i?l?1j?1, i?1,2,???,n，可以得到矩阵中各指标相对权重?in(n-1)的值，如表2所示。其中?1?0.171，?2?0.155，?3?0.180，?4?0.168，?5?0.169。统一记作：

?0.500?0.420??0.542A???0.428?0.486???0.490???0.171,0.155,0.180,0.168,0.169?T

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表2 以公共娱乐场所火灾风险为准则的判断矩阵

公共娱乐场所火灾风险A 场所火灾荷载B1 场所点火源能量B2 主动防火对策B3 被动防火对策B4 安全疏散能力B5 安全管理水平B6 B1 0.500 0.420 0.542 0.428 0.486 0.490 B2 0.580 0.500 0.622 0.508 0.566 0.570 B3 0.458 0.378 0.500 0.386 0.444 0.448 B4 0.572 0.492 0.614 0.500 0.558 0.562 B5 0.514 0.434 0.556 0.442 0.500 0.504 B6 0.510 0.430 0.552 0.438 0.496 0.500 ?i 0.171 0.155 0.180 0.157 0.168 0.169 其他各层次?i的计算方法同上，限于篇幅，过程从略。

3.6 计算综合权重［2］

计算出一组指标对其相邻上一层的相对权重后，可以根据各评价指标的从属关系，得出评价指标相对于总评价目标的综合权重。其基本计算过程可用如下公式：

vij??i??ij, i?1,2,???,n; j?1,2,???,n

其中：vij为下层评价指标的综合权重；?i为其上层指标的相对权重；?ij为下层指标的相对权重。

根据以上计算公式，计算出公共娱乐场所火灾风险评价指标体系的综合权重如表3所示（表中数据含意义为“相对权重/综合权重”）。

3.7 建立公共娱乐场所火灾隐患等级评价集和评价指标量化标准

由于评定公共娱乐场所火灾风险等级有很大的模糊性，因此可以运用模糊集理论并辅以数字量化其权重从而确定其隐患等级。本文中根据公共娱乐场火灾的危险特性以及人们的日常习惯，将火灾隐患等级的评价集定为V??V1,V2,V3,V4,V5?，并考虑到生活中人们对大量事物的系列评价标准，对各隐患等级赋予了不同的分值。各评价指标的赋值见表4 。

表4 公共娱乐场所火灾隐患等级评价集赋值表

评价集 火灾隐患等 级 得分 V1 特别重大 火灾隐患 <60 V2 重大火灾 隐 患 60-69 V3 严重火灾 隐 患 70-79 V4 一般火灾 隐 患 80-89 V5 轻微火灾隐 患 >90

根据有关消防技术规范和公共娱乐场所有关管理规定，对影响场所消防安全的指标进行量化，如表5 所示。

3.8判定公共娱乐场所火灾隐患等级

组织专家对公共娱乐场所进行检查，采用现场抽查、询问、考核等方式对其各项

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火灾风险评价指标进行打分，经加权平均后与其相对于总目标综合权重的乘积，即得出公共娱乐场所整体消防安全得分，与判定集对照后，即可得出公共娱乐场所的火灾隐患等级。

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表5 公共娱乐场所火灾风险评价指标量化分段赋值表

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