基于AHP和因果分析法的引水工程渠道質(zhì)量問(wèn)題分析

柴彥奇+陳鈺華+栗嘉琨

摘要： 本文闡述了因果分析法和層次分析法的基本原理，將因果分析法與層次分析法有機(jī)聯(lián)合，并將其應(yīng)用于引水工程渠道質(zhì)量問(wèn)題分析中。

Abstract： This paper introduces the cause and effect analysis method and the basic principle of analytic hierarchy process， organic joint will cause and effect analysis method and analytic hierarchy process， and applied to channels of water diversion engineering quality problems in the analysis.

關(guān)鍵詞： 層次分析法；因果分析法；渠道；質(zhì)量

Key words： AHP；causality analysis；channel；quality

中圖分類號(hào)：F224 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2016）31-0078-03

0 引言

引水工程是減緩地區(qū)水資源短缺、優(yōu)化水資源配置、改進(jìn)生態(tài)環(huán)境的戰(zhàn)略性基礎(chǔ)設(shè)施。引水工程的質(zhì)量，不但直接關(guān)系到工程的成敗，還關(guān)系到人民生命財(cái)產(chǎn)平安和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。然而，渠道工程作為引水工程最主要的建筑物形式，其工程質(zhì)量直接關(guān)系到引水工程的成敗。因此，有必要采取合理的方法，事先分析影響渠道工程質(zhì)量的各種因素，并找出主導(dǎo)因素，采取措施加以重點(diǎn)控制，以確保施工質(zhì)量滿足要求。

因果分析圖法是日本東京大學(xué)的石川馨教授設(shè)計(jì)的一種找出問(wèn)題所有原因的創(chuàng)新方法，對(duì)所分析的問(wèn)題采用結(jié)構(gòu)圖形的方式進(jìn)行表達(dá)，顯得非常直觀和清晰[1]。目前這種方法僅僅適用于定性闡析的工況。層次分析法是美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家A.L.Saaty 教授最早提出的一種系統(tǒng)分析方法，是一種定性與定量分析相結(jié)合的多目標(biāo)決策分析方法[2]。在本文中，筆者將綜合運(yùn)用上述兩種方法對(duì)引水工程渠道質(zhì)量控制的影響因素進(jìn)行全面解析，繼而采用定量分析法對(duì)影響因素進(jìn)行運(yùn)算和分析，再根據(jù)各種影響因素的主次關(guān)系得到重要度因果分析圖。

1 AHP和因果分析法

1.1 因果分析法

因果分析法是一種逐步深入研究和討論質(zhì)量的問(wèn)題方法，它是通過(guò)因果圖（如圖1所示）表現(xiàn)出來(lái)，可以清楚地表達(dá)原因和結(jié)果的關(guān)系。因果分析圖由若干骨干組成，分為大骨、中骨、小骨和細(xì)骨，分別代表不同大小的原因。因果圖的圖步驟：①確定需要剖析的問(wèn)題，畫出骨干圖，即從左向右?guī)Ъ^的線；②分析確定影響問(wèn)題的大骨（大原因）、中骨（中原因）、小骨（小原因）、細(xì)骨（更小原因），并依次用箭頭逐個(gè)標(biāo)注在圖上；③逐步分析找出關(guān)鍵性的原因并做出記號(hào)或以文字說(shuō)明。由于因果分析圖不以數(shù)值表示來(lái)處理問(wèn)題，而是通過(guò)整理問(wèn)題與其原因的層次來(lái)標(biāo)明關(guān)系，因此能很好地描述定性問(wèn)題。

1.2 層次分析法

層次分析法的主要思路是首先對(duì)問(wèn)題涉及的因素進(jìn)行分類，每類作為一個(gè)層次，由高到低按目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、措施層進(jìn)行排列，構(gòu)造一個(gè)各因素之間相互聯(lián)結(jié)的層次模型，然后利用數(shù)學(xué)方法，計(jì)算每個(gè)層次內(nèi)全部因素相對(duì)重要性的權(quán)重值，以此進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，最終做出決策[3]。主要步驟如下：

①建立層次結(jié)構(gòu)模型。針對(duì)提出的問(wèn)題，首先用層次分析法進(jìn)行分析，將問(wèn)題中所涵蓋的因素按它們之間的相互關(guān)系劃分為最高層、中間層和最低層三個(gè)層次，繪制出層次結(jié)構(gòu)圖。

②構(gòu)造判斷矩陣。按照表1所示標(biāo)度理論，按照其標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建兩兩對(duì)比判斷矩陣A。

③層次單排序及一致性檢驗(yàn)。層次單排序是指對(duì)于上一層某因素而言，本層次各因素重要性的排序，實(shí)際上可以看成求判斷矩陣的特征根和特征向量。即利用最大特征根法，求出符合解Aw=λmaxw的最大特征根及對(duì)應(yīng)的歸一化特征向量，w即是相應(yīng)因素排序的權(quán)值。層次單排序一致性檢驗(yàn)，需要計(jì)算的一致性比率：

CR=CI/RI（其中，CI=λmax-n/n-1）

當(dāng)隨機(jī)一致性比率CR <0.10 時(shí)（平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI的指標(biāo)表2所示），可接受一致性檢驗(yàn)，否則修正A。

④層次總排序及一致性檢驗(yàn)。

當(dāng)CR≤0.10時(shí)，可接受一致性檢驗(yàn)，否則修正調(diào)整判斷矩陣的元素取值。

2 某引水工程渠道質(zhì)量問(wèn)題分析

結(jié)合國(guó)內(nèi)某大型調(diào)引水工程，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析其驗(yàn)收等工程有關(guān)資料，得出其渠道工程多發(fā)質(zhì)量問(wèn)題為：渠道襯砌底板隆起、抬升[4]。針對(duì)該質(zhì)量問(wèn)題，運(yùn)用層次分析法與因果分析法進(jìn)行定性和定量分析。

2.1 繪制因果分析圖

通過(guò)對(duì)工程資料進(jìn)行研究分析，從4M1E（人、機(jī)、物、法、環(huán)）層面對(duì)該質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行分析，運(yùn)用頭腦風(fēng)暴法，找出各個(gè)層面所有可能原因，得到因果分析圖。如圖2所示。

2.2 構(gòu)建層次分析模型

根據(jù)因果分析的結(jié)果，進(jìn)一步建立渠道襯砌底板隆起、抬升質(zhì)量問(wèn)題層次分析結(jié)構(gòu)模型，如圖3所示[5]。

2.3 構(gòu)造判斷矩陣并進(jìn)行計(jì)算

建立如圖3所示的層次模型后，將各層原因?qū)ι弦粚釉虻闹匾潭炔捎门袛嗑仃囘M(jìn)行兩兩比較，得出具體因素對(duì)總目標(biāo)層的權(quán)重值w和判斷矩陣的最大特征值λmax，并對(duì)矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，計(jì)算結(jié)果如表3～7所示[6]。

通過(guò)運(yùn)算得知判斷矩陣A、D1、D2、D3、D4都具有滿意的一致性，對(duì)此，可根據(jù)其特征向量w的值定量描述因果分析圖。

2.4 描述定量化因果分析圖

定量化因果分析圖就是利用層次分析法給定的各判斷矩陣的特征向量，把每個(gè)影響因素的觀測(cè)值（w的值）描述在因果分析圖上，構(gòu)成一個(gè)經(jīng)過(guò)定量化處理的質(zhì)量分析圖。將表3～7中的計(jì)算結(jié)果與圖2相結(jié)合，可得到定量的因果分析圖，如圖4所示。

3 分析與措施建議

從以上分析可以看出，地基加固處理方案不當(dāng)、回填土及砂墊層壓實(shí)及平整處理方案不當(dāng)、人員不按規(guī)程作業(yè)3個(gè)因素占有較大的權(quán)重，對(duì)渠道襯砌板隆起和抬升質(zhì)量的控制所產(chǎn)生的影響不可小覷，在實(shí)際操作中必須重點(diǎn)考慮改正，本文提出相應(yīng)措施如下：

①對(duì)于地基加固處理。認(rèn)真處理渠道基礎(chǔ)，保證基礎(chǔ)面的平整度，避免出現(xiàn)凹凸不平的情況；壓實(shí)地基直至其達(dá)到最大干密度，渠道和建筑物交叉的部位無(wú)法用機(jī)械夯實(shí)，必須嚴(yán)格按照壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行人工夯實(shí)。

②對(duì)于回填土處理。嚴(yán)格控制渠道基礎(chǔ)土方回填質(zhì)量?；靥罨A(chǔ)土方時(shí)首先要徹底清理原基面上的垃圾和腐質(zhì)物，以確保回填密實(shí)?；靥顣r(shí)嚴(yán)格控制回填土塊粒徑及土料含水量，回填時(shí)嚴(yán)格按照碾壓參數(shù)控制鋪料厚度、加水量、碾壓遍數(shù)進(jìn)行回填碾壓，碾壓時(shí)應(yīng)保持填筑面平整。

③對(duì)于砂墊層處理。鋪設(shè)墊層前徹底清表，在基地兩側(cè)設(shè)置一定坡度，以免振搗過(guò)程中塌方；鋪設(shè)砂墊層時(shí)，應(yīng)分層分級(jí)夯鋪，嚴(yán)格控制每層砂墊層的鋪設(shè)厚度，夯實(shí)、碾壓遍數(shù)、振實(shí)時(shí)間應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定，保證墊層的密實(shí)度。

④對(duì)于人員不按規(guī)程作業(yè)。加強(qiáng)員工教育培訓(xùn)，嚴(yán)格按照作業(yè)指導(dǎo)書(shū)進(jìn)行作業(yè)；加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理，制定懲罰措施，對(duì)不按規(guī)程作業(yè)人員進(jìn)行相應(yīng)的處罰。

4 結(jié)論

因果關(guān)系法和層次分析法聯(lián)合運(yùn)用能夠運(yùn)用定量的思路來(lái)闡述影響因素，進(jìn)一步明確渠道工程質(zhì)量控制的總體目標(biāo)和遠(yuǎn)景規(guī)劃，使質(zhì)量管理者對(duì)質(zhì)量管理中存在矛盾和沖突有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)，同時(shí)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)可能存在的工程質(zhì)量問(wèn)題及其可能導(dǎo)致的嚴(yán)重后果。二者的綜合運(yùn)用使得故障診斷及故障治理思路清晰，過(guò)程變得更加簡(jiǎn)單順暢，并且能夠有效處理存在諸多影響因素的復(fù)雜工況?？梢?jiàn)，因果分析圖法與層次分析法的綜合運(yùn)用能夠?qū)η拦こ藤|(zhì)量控制提供更為清晰的指導(dǎo)思路和更好的解決辦法。

參考文獻(xiàn)：

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