佘怡東,和思宏,曾汝晴
(1. 廣西大學(xué) 數(shù)學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院,廣西 南寧 530004; 2. 廣西大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院,廣西 南寧 530004; 3. 中南大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院,湖南 長沙 410083)
錳礦產(chǎn)資源綠色開發(fā)指標(biāo)評(píng)價(jià)體系
佘怡東1,和思宏2,曾汝晴3
(1. 廣西大學(xué) 數(shù)學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院,廣西 南寧 530004; 2. 廣西大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院,廣西 南寧 530004; 3. 中南大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院,湖南 長沙 410083)
以綠色開發(fā)作為指導(dǎo)理念,從工藝設(shè)備與技術(shù)、資源開發(fā)利用、污染物排放、污染物回收利用、環(huán)境保護(hù)等五方面按照AHP方法(層次分析法)構(gòu)建了一套錳礦產(chǎn)資源綠色開發(fā)指標(biāo)評(píng)價(jià)體系;運(yùn)用專家分析法與熵值賦權(quán)法相結(jié)合確定了指標(biāo)權(quán)值,最終確定了錳礦產(chǎn)資源綠色開發(fā)的評(píng)價(jià)體系。利用該體系,對(duì)廣西大新縣下雷錳礦為例進(jìn)行了具體分析,并給出相關(guān)建議。
綠色開發(fā);層次分析法;評(píng)價(jià)體系
錳被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、化工、電子、國防等領(lǐng)域,是生產(chǎn)鋼鐵的不可或缺的原料。但在錳礦產(chǎn)資源被大規(guī)模開發(fā)利用的情況下,帶來的環(huán)境污染破壞問題也不可忽視。針對(duì)這些隱患,錢鳴高院士及其團(tuán)隊(duì)率先提出了針對(duì)煤炭清潔開發(fā)的“綠色開發(fā)(Green mining)”的觀點(diǎn)[1]。經(jīng)由國內(nèi)外眾多學(xué)者、專家對(duì)這個(gè)觀點(diǎn)理念不斷地改進(jìn)、完善之后,綠色開發(fā)理念運(yùn)用范圍更為廣泛,被更多企業(yè)家和管理階級(jí)運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)之中,以實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用及可持續(xù)發(fā)展。而錳礦產(chǎn)資源的綠色開發(fā)指標(biāo)評(píng)價(jià)體系對(duì)衡量綠色開發(fā)的成功與否起著至關(guān)重要的作用。故此,能否構(gòu)建一個(gè)客觀、合理、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)體系對(duì)其實(shí)現(xiàn)綠色開發(fā)具有起著至關(guān)重要的作用。而作為一個(gè)完整的錳礦產(chǎn)資源綠色開發(fā)評(píng)價(jià)體系應(yīng)該包括技術(shù)的創(chuàng)新性、資源利用的持續(xù)性、對(duì)周圍環(huán)境的友好型、人力資源發(fā)展的均衡性等要素。
1.1 構(gòu)建錳資源綠色開發(fā)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系
本文結(jié)合錳資源綠色開發(fā)與層次分析法的特點(diǎn),將該評(píng)價(jià)體系分為3層。第1層為總目標(biāo)層,即綠色開發(fā)的發(fā)展水平程度;第2層為準(zhǔn)則層,即評(píng)價(jià)綠色開發(fā)的主要準(zhǔn)則;第3層為評(píng)價(jià)指標(biāo)層,即描述綠色開發(fā)的各項(xiàng)具體指標(biāo)。1、2、3層分別予以字母D、P、A表示。
根據(jù)綠色開發(fā)的內(nèi)涵,并結(jié)合錳礦產(chǎn)資源的實(shí)際情況構(gòu)造的錳礦產(chǎn)資源綠色開發(fā)指標(biāo)評(píng)價(jià)體系,如圖1所示。
圖1 錳礦產(chǎn)資源綠色開發(fā)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系
1.2 具體指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算
在錳礦產(chǎn)資源綠色開發(fā)評(píng)價(jià)體系中,指標(biāo)的權(quán)重對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果準(zhǔn)確與否起著至關(guān)重要的影響效果。專家法能夠較好地體現(xiàn)了決策者的主觀意向,但卻具有客觀性不夠的缺點(diǎn);熵值法能保證客觀性且有理論依據(jù)作為支撐[2],但卻沒有利用專家知識(shí)。由于存在上述問題,故將專家法的權(quán)重與熵值法得到的權(quán)重進(jìn)行組合,得到既有客觀性、又能反映專家經(jīng)驗(yàn)的組合權(quán)重。
1.2.1 熵值賦權(quán)法
熵用S表示,他的概念被普遍應(yīng)用于化學(xué)及熱力學(xué)中。而應(yīng)用在系統(tǒng)論中,熵作為函數(shù)描述系統(tǒng)所處的狀態(tài),同時(shí),也能夠度量系統(tǒng)中失序現(xiàn)象。熵值賦權(quán)法擁有較高可靠程度,經(jīng)常被用來確定指標(biāo)的權(quán)值[3-4]。
假設(shè)有n個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象與m個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo),他們所構(gòu)成的數(shù)據(jù)集為
S=﹛x1,x2…,xn﹜,xi∈Rm
利用熵值賦權(quán)法對(duì)指標(biāo)權(quán)值的計(jì)算分為四步,具體過程如下。
第1步:原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理
假定評(píng)價(jià)指標(biāo)j的理想值為xj*;第j個(gè)指標(biāo)的第i個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象的數(shù)值為xij;第j個(gè)指標(biāo)的最大值是maxxj*;yij為xij對(duì)xj*的接近程度,也即極差化處理后的值。其中,錳礦產(chǎn)資源綠色開發(fā)評(píng)價(jià)指標(biāo)均為正項(xiàng)指標(biāo),采用(1)式處理各指標(biāo)數(shù)值:
(1)
利用比重法定義其標(biāo)準(zhǔn)化值:
(2)
第2步:指標(biāo)信息輸出熵值e以及信息效用值g
第j個(gè)指標(biāo)信息輸出熵值ej:
(3)
其中,k為常數(shù),與系統(tǒng)的指標(biāo)數(shù)m有關(guān)。
指標(biāo)的信息效用值g則由該項(xiàng)指標(biāo)的信息輸出熵值ej與1之間的差值所決定,即:
gj=1-ej,j=1,2,…,m
(4)
第3步:計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重w
(5)
w=(w1,w2,…,wm)T
(6)
熵值賦權(quán)法是使用信息效用值g來計(jì)算的,指標(biāo)g值越高,那么這個(gè)指標(biāo)對(duì)得分結(jié)果的影響程度越大,也就越重要。
第四步:樣本的評(píng)價(jià)
rij=yij·wj,i=1,2,…n;j=1,2,…,m
(7)
(8)
顯然ri的值與樣本效果呈正相關(guān)關(guān)系,對(duì)所有ri數(shù)值進(jìn)行計(jì)算,可以得到錳礦產(chǎn)資源綠色開發(fā)指標(biāo)評(píng)價(jià)的最終結(jié)果。
1.2.2 組合賦權(quán)法
專家分析法的權(quán)重w1與熵值賦權(quán)法的權(quán)重w2進(jìn)行線性組合,由此得出組合權(quán):
w=α·w1+(1-α)·w2
(9)
其中,α是由決策者的主觀偏好所確定的。在這里,為了保證一般性,取作0.5
w=0.5·w1+0.5·w2
(10)
1.3 錳礦產(chǎn)資源綠色開發(fā)評(píng)價(jià)方法
錳礦產(chǎn)資源綠色開發(fā)指標(biāo)評(píng)價(jià)涉及多因素、多層次的復(fù)雜評(píng)價(jià)過程,需要運(yùn)用交叉學(xué)科的知識(shí)對(duì)綠色開發(fā)提供相應(yīng)的建議[5]。但由于對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)做定性分析存在著不可公度的問題,因此利用模糊數(shù)學(xué)理論[6]對(duì)指標(biāo)進(jìn)行定量分析。
將錳礦產(chǎn)資源綠色開發(fā)程度記作Z,由礦山清潔標(biāo)準(zhǔn)[7]對(duì)錳礦產(chǎn)資源綠色開發(fā)發(fā)展程度的劃分如下: 0 錳礦產(chǎn)資源綠色開發(fā)評(píng)價(jià)步驟如下: 第1步:確定評(píng)判指標(biāo)集U: U=﹛A1,A2,…,A16﹜ (11) 第2步:建立評(píng)判指標(biāo)隸屬度矩陣R: R=(R1,R2,…,Rm)T (12) 隸屬度矩陣是經(jīng)由組合賦權(quán)法所確定的,式中Ri為A1對(duì)應(yīng)的隸屬度,且隸屬度指標(biāo)值與綠色開發(fā)程度呈正相關(guān)關(guān)系時(shí),其函數(shù)為: (13) 隸屬度指數(shù)與綠色開發(fā)程度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系時(shí),其函數(shù)函數(shù)為: (14) 式中,A為錳礦產(chǎn)資源綠色開發(fā)實(shí)際指標(biāo)值;0為最差狀態(tài),p為最差狀態(tài)時(shí)的指標(biāo)值;1為理想狀態(tài),q為理想狀態(tài)時(shí)的指標(biāo)值。 第3步:確定權(quán)重系數(shù)矩陣w w=(w1,w2,…,wm) (15) (16) 式中,wi為指標(biāo)值A(chǔ)i相應(yīng)的權(quán)值。 第4步:評(píng)價(jià)結(jié)果的計(jì)算 Z=R·w (17) 式中,Z表示綜合評(píng)價(jià)值,可以判斷錳礦產(chǎn)資源綠色開發(fā)程度所處的發(fā)展階段。 廣西大新縣下雷鎮(zhèn)礦藏資源十分豐富,錳礦儲(chǔ)藏量達(dá)1.3億t,居全國首位,有“中國錳都”之稱,是自治區(qū)工業(yè)重點(diǎn)鎮(zhèn)之一。首先,利用專家分析法確定各指標(biāo)的權(quán)值;其次,通過2015年最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)由熵值賦權(quán)法計(jì)算出每個(gè)指標(biāo)的權(quán)值。最后,由公式(10)計(jì)算每個(gè)指標(biāo)的組合權(quán)用以作為評(píng)價(jià)的最終權(quán)數(shù)以及下雷錳礦具體得分。評(píng)價(jià)得分劃分為五個(gè)等級(jí):高(0.85~0.1),較高(0.7~0.85),一般(0.5~0.7),較低(0.3~0.5),低(0~0.3)。其中A3、A5、A7、A10落在高得分區(qū)域;A6、A9落在較高得分區(qū)域;A1、A8落在一般得分區(qū)域;A2、A16落在較低得分區(qū)域;A4、A11、A12、A13、A14、A15落在低得分區(qū)域。 把數(shù)據(jù)帶入公式(17)中,可以得到最終組合權(quán)法的綜合評(píng)價(jià)值為Z組合法=0.539 17,故廣西大新縣下雷錳礦產(chǎn)資源的開發(fā)發(fā)展程度屬于由傳統(tǒng)開發(fā)轉(zhuǎn)向綠色開發(fā)。 大新縣下雷錳礦的問題歸納起來有以下兩點(diǎn):a資源浪費(fèi)嚴(yán)重。技術(shù)落后、秩序混亂,廢物以及半生資源回收利用水平不高。特別是對(duì)于廢石和尾礦的利用率低下,違背了可持續(xù)性發(fā)展、循環(huán)利用的原則;b環(huán)境破壞程度大。開發(fā)過程的不當(dāng)性對(duì)地下水資源與大氣環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞。 針對(duì)以上問題,提出了以下建議:a提高技術(shù)水平、創(chuàng)新能力。依靠科技創(chuàng)新來推動(dòng)無廢、少廢的綠色開發(fā)技術(shù),以實(shí)現(xiàn)“去污、減排、提效、節(jié)能”的目的;b提高錳礦產(chǎn)資源的綜合利用率。一方面,提高選礦水平,減少中間過程不必要的消耗;另一方面,對(duì)開發(fā)過程所產(chǎn)生的廢棄物以及伴生資源盡可能循環(huán)利用;c加強(qiáng)生產(chǎn)過程的管理與監(jiān)督。 錳礦產(chǎn)資源綠色開發(fā)的指標(biāo)評(píng)價(jià)體系的影響因素繁多,是一項(xiàng)十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程。本文按照層次分析法構(gòu)建了一套包含16個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的層次結(jié)構(gòu)模型評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。并且通過專家分析法、熵值賦權(quán)法、組合權(quán)法等方法對(duì)各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行了確定,并采用模糊數(shù)學(xué)理論建立了最終的評(píng)價(jià)系統(tǒng)。利用錳礦產(chǎn)資源綠色開發(fā)的指標(biāo)評(píng)價(jià)體系,對(duì)廣西大新縣下雷錳礦進(jìn)行相應(yīng)的分析,得出2015年下雷錳礦產(chǎn)資源綠色開發(fā)組合權(quán)評(píng)分為0.539 17,處于由傳統(tǒng)開發(fā)轉(zhuǎn)向綠色開發(fā)的發(fā)展程度。最后,點(diǎn)出了下雷錳礦開發(fā)過程存在的問題以及相應(yīng)的解決建議。 [1] 錢鳴高. 綠色開采的概念與技術(shù)體系[J]. 煤炭科技, 2003(4): 1-3. [2] 楊雅勛,李子春,李子青,等. 基于組合權(quán)值灰關(guān)聯(lián)法的舊橋加固方案評(píng)價(jià)[J]. 長安大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2007(5): 62-65. [3] 郭顯光. 改進(jìn)的熵值法及其在經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J]. 系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐, 1998(12): 99-103. [4] 潘霄. 基于AHP和熵值法的中小醫(yī)藥企業(yè)灰色綜合信用評(píng)價(jià)[D]. 成都: 電子科技大學(xué), 2013. [5] 劉志文. 錳礦露天轉(zhuǎn)地下開采隔離層厚度優(yōu)化分析[J]. 中國錳業(yè), 2016(6): 79-80. [6] 傅林. 某錳礦采礦方法的技術(shù)改進(jìn)[J]. 中國錳業(yè), 2017(1): 82-84. [7] 羅德江, 吳尚昆, 郭科. 基于組合權(quán)—灰色關(guān)聯(lián)分析法的礦產(chǎn)資源開發(fā)利用綜合評(píng)價(jià)[J]. 金屬礦山, 2015(2): 20-25. Evaluation Index System of Manganese Mineral Resources Green Exploitation SHE Yidong1, HE Sihong2, ZENG Ruqing3 (1.SchoolofMathematicsandInformationScience,GuangxiUniversity,Nanning,Guangxi530004,China;2.SchoolofMathematicsandInformationScience,GuangxiUniversity,Nanning,Guangxi530004,China;3.SchoolofMaterialsScienceandEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha,Hunan410083,China) With the green development as the guide, a hierarchical model evaluation index system is constructed from process equipment and technology, including resource exploitation and utilization, pollutant discharge, pollutant recycling and environmental protection. The combination of expert analysis and entropy weighting method are used to determine the weight of index. Finally, the evaluation system of green development of manganese mineral resources will be determined. Based on this system, a detailed analysis and some suggestions are made to Xialei Mn-Mine of Daxin in Guangxi. Green development; Analytic hierarchy process; Evaluation system 2017-06-09 中國制造2025的廣西制造企業(yè)生產(chǎn)車間智能化管理研究(201610593063) 佘怡東(1996-),女,湖南郴州人,在讀大學(xué)生,研究方向:應(yīng)用數(shù)學(xué),手機(jī):18577814281,E-mail:18577814281@wo.cn. F426.1 A 10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.04.0362 實(shí)例分析——以廣西大新縣下雷錳礦為例
3 問題和建議
4 結(jié) 論