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CHEMICAL ENGINEERING DESIGN
化工设计2011,21(3)
基于层次-灰色关联分析的总图设计方案评价
刘苗”朴日善张维秀中石油东北炼化工程有限公司吉林设计院吉林132002
摘要分析总图设计方案比选的重要意义,建立总图设计方案评价指标体系。在此基础上介绍层次ー灰
色关联分析法的基本原理和评价步骤,并以两个总图方案的比选为例,运用该模型进行灰色关联分析,得出评
价结论,从而证实模型的可行性和有效性。
关键词灰色关联总图设计方案评价
随着经济的发展,化工企业建设规模日趋扩基本规范外,还必须遵循以下原则:
大,产品种类不断增多,化工企业总图设计的内
(1)科学性原则:指标体系一定要建立在科
容越来越复杂。在项目的可行性研究阶段,总图学基础上,指标概念必须明确
方案基本确定后,所有专业的基本格局就确定,
(2)可操作性原则:指标的设置要尽可能利
不会再有大的改变,并且总图设计方案直接影响用现有资料,方便计算或者易于量化。
工程投资、运营效果以及新建项目带来的社会效
(3)相对完备性原则:指标系统作为一个有
益和环境效益。因此,运用先进的评价方法,优机整体,应该能比较全面反映和评价被评价方案
选出最佳总图方案,使整个企业实现经济、自然的特点,且定量和定性指标相结合。
与社会效益最优就显得十分重要。
(4)相对独立性原则:各指标间往往存在包
传统的总图设计方案比选側重于定性分析,含关系,应尽可能选择相对独立的指标,以消除
利用设计人员或专家的经验推荐方案。当两套方各指标间的相互影响。
案差异较大时,可通过一两个特殊指标排除不合
(5)可比较性原则:所选指标既要反映实际
适的方案,但当两种方案比较接近时,仅仅通过情况,又便于比较优劣。
设计人员主观判断来取舍方案就不尽合理,所以
(6)指标体系既应反映现状,又要考虑未来
需要寻找一种比较科学的方法,量化评价指标,可能的影响,满足可持续发展要求
用数学方法对比不同方案的优劣,从而选出最侁1.2指标的基本框架
的设计方案。
结合总图专业工作内容,主要完成对总平面
1总图设计方案评价指标体系的构建
道路(铁路)、竖向、管线、绿化等几个方面设
计,所以在建立评价指标体系时,从以上几个方
1.1指标选择的基本原则
面人手,作为指标框架的目标层展开评价指标的
工业企业总图设计方案是在保证生产、满足筛选。根据评价指标的选取原则,结合总图专业
工艺要求前提下,结合场地的自然条件,合理确常用国家及行业规范,确定总图方案评价指标的
定建构筑物、交通运输线路、管线、绿化美化等基本框架,对于不同的项目,可以取舍合适的指
设施的平面位置,使各设施成为统一的有机整体,标加以利用。总图设计方案评价指标体系见表1。
使方案在平面上符合工艺流程、经济上节约数用、2层次一灰色关联分析法的基本原理
环境上符合环保要求、竖向上满足排水要求等。
可见,总图方案涉及多方面的内容,是一个复杂
该方法将层次分析法和关联分析法有机地结
的系统工程。在设置总图设计方案评价指标体系合起来,应用层次分析法确定各层次各指标权系
时,指标的筛选尤其重要,除了要满足统计学的数,并把按乘法准则合并而得的各指标权系数加入
*刘苗:工程师。2006年6月毕业于吉林大学交通运输规划与管理专业获硕士学位。现从事总图运输设计工作。联系电话:(0432)
63958465, E-mail: liumiao@ cpene como
2011,21(3)
刘苗等基于层次一灰色关联分析的总图设计方案评价
表1总图设计方案评价指标体系
项日平面布置规划
竖向规划
运输线路规划
管线综合布置
绿化布置
其他閃素
总用地规模
排水颀畅
输线路顺直
动力设施接近用户绿化面积
工程总投资
建筑系数
土石方工程量
运输组织方式合理性工程管线便捷
绿化系数
投资强度
符合生产流程
护坡和挡土墙工经营管理及维修方便管线敷设条件
绿化与周围环境可持续发展
内容功能分区合理性
程量
合理利用自然地形
管线(架)长度协调
环境优雅及美化
利用自然地形内外运输适应性
外部衔接
气象条件利用情况
道路、铁路长度
工程地质、水文地质
道路、铁路占地面积
关联度的计算,即将各元素下的关联系数取平均价方法。它的基本思想是已知一个最优序列的前
值改进为取加权平均,从而更加准确地分析评价提下,计算实际评判序列与最优序列之间的关联
对象。
性。这个关联性实质上是曲线间几何形状的差别,
2.1层次分析法确定权重
因此可以将曲线间差值的大小作为关联程度的衡
层次分析法是美国运筹学家、匹兹堡大学量尺度,称指标序列与特征序列的关联系数,关
T.LSay教授于上世纪70年代中期提出的系统分联系数越大,代表评价矩阵越接近最优方案。
析方法层次分析法( The Analytic Hierarch Process
灰色加权平均关联度的一般步骤为:
简称AHP)。它将复杂的问题分解为各个组成因
(1)构造指标序列:评价指标一般分为定量
素,将这些因素按支配关系分组形成有序的递阶指标和定性指标。对于定性指标,评价集「好,
层次结构,通过两两比较的方式确定层次中诸因较好,一般,较差,差)对应分值为1,0.8
素(指标)的相对重要性,综合人的判断以決定0.6,0.4,0.2,?。对于定量指标,要进行归
诸因素相对重要性的顺序。
化处理。当评价值与方案优劣成反比时,归一化
根据层次分析法的基本原理,本文使用 Matlab结果应进行逆化处理。
数学软件包确定各指标的权重,其步骤如下
设有n个方案,n个评价指标,p;(k)是方
(1)由专家蠲查法得到判断矩阵b;。
案的第k个指标的实际值,则
2)利用 Matlab的求特征根的语句[a,c
(k
P
k=1,2
=eig(b),得到矩阵a和矩阵c,其中c为矩阵b
∑p(ん)
的所有特征根所组成的对角矩阵,cn的值即为最
X1=(x1(1),x1(2),…,x(n)
大特征根;a为特征根所对应特征向量组成的矩
X2=(x2(1),x2(2),…?,2(n)
阵,[a1]为最大特征根所对应的特征向量。
(3)一致性检验,计算CR=CIRI的值,其
xっ=(xn(1),xn(2),…,xn(n))
中CI=(Am。-n)/(n-1),RI可查表2获得。
(2)构造特征序列:特征序列由每个独立指
表2RI值表
标的最优或者最理想值组成。即特征序列为X。
阶数123
x0(k),xo(k)是m个方案中第k个指标的最
RI0.000.000.580.901,121.241.321.411.451.49
优值。
如果CR<0.10,说明判断矩阵具有一致性,
3)计算关联系数,利用公式
则进入下一步,否则调整判断矩阵。
ga:(k)=
(4)对矩阵c的第一列进行规一化处理
min, min l%o(k)-% (k)I*pmax,