ارزیابی ریسک پل با استفاده از روش ترکیبی AHP/DEA
چکیده
فرآیند تحلیل سلسله مراتبی (AHP) تنها می تواند تعداد بسیار محدودی از گزینه های تصمیم گیری را مقایسه نماید. وقتی که صدها یا هزاران گزینه برای مقایسه وجود داشته باشد، روش مقایسه دو به دو، بدون شک عملی نخواهد بود. در این مقاله، روش ترکیبی AHP/DEA را برای تسهیل ارزیابی ریسک صدها یا هزاران سازه پل، که در مورد آنها مقایسه دو به دو غیر ممکن است، پیشنهاد می کنیم.
1- مقدمه
ارزیابی ریسک پل غالباً برای تعیین اولویت سازه های پل جهت محافظت از پل استفاده می شود و در اصل، یک مسأله تصمیم گیری چند معیاره (MCDM) است که مستلزم چند معیار ارزیابی از قبیل ایمنی، عملکرد، تحمل پذیری و ... می باشد.
بنابراین، روشهای MCDM می توانند برای ارزیابی ریسک پلها مورد استفاده قرار گیرند.
در میان روشهای MCDM، فرآیند تحلیل سلسله مراتبی (AHP) بطور خاص برای مدلسازی معیارهای کیفی مناسب است و کاربرد زیادی در موارد گوناگون نظیر انتخاب، ارزیابی، برنامه ریزی و توسعه، تصمیم گیری، پیش بینی و غیره دارد.
لیکن، به دلیل آنکه صدها یا هزاران سازه پل باید در یک زمان ارزیابی و اولویت بندی گردند و روش AHP تنها قادر به مقایسه تعداد بسیار محدودی از گزینه های تصمیم گیری است، بنابراین در چنین شرایطی، روش مقایسه دوبدو، بدون شک عملی نخواهد بود. برای غلبه بر این مشکل، ما روش AHP را با روش تحلیل پوشش داده ها (DEA) ترکیب کرده و یک روش ترکیبی AHP/DEA برای ارزیابی ریسک پلها ارائه می نماییم.
این مقاله بصورت زیر سازماندهی شده است: در بخش 2، روش ترکیبی AHP/DEA را برای مسائل MCDM دارای گزینه های بسیار زیاد تصمیم گیری ، معرفی می نماییم. در بخش3، کاربرد روش ترکیبی AHP/DEA برای ارزیابی ریسک پلها را ارائه می دهیم که در آن، 20 سازه پل برای محافظت از پل اولویت بندی می شوند. نتایج تحقیقات نیز در بخش 4 ارائه می گردند.
2- روش ترکیبی AHP/DEA
ایده ترکیب دو روش DEA , AHP جدید نیست. تلاشهای بسیاری برای یکپارچه ساختن این دو روش در کاربردهای واقعی انجام گرفته است. لیکن هیچیک از آنها نمی توانند برای ارزیابی ریسک پلها به کار روند، زیرا صدها یا هزاران سازه پل باید برای محافظت از آنان ارزیابی و اولویت بندی شوند و مقایسه دوبدو برای بسیاری از سازه های پل قطعاً غیر ممکن است. برای حل این مشکل، یک روش ترکیبی AHP/DEA برای ارزیابی ریسک پلها ارائه می نماییم که قادر به پردازش تعداد زیاد سازه های پل یا گزینه های تصمیم گیری باشد.
یک مسأله MCDM عمومی M معیاره با معیارهای n,C1,…,Cm گزینه تصمیم گیری بصورت A1,……,AN و وزن معیارهای W1,…,WM را که توسط روش AHP تعیین شده اند، در نظر بگیرید. برای n گزینه تصمیم گیری، تشکیل ماتریس مقایسه ای دوبدو با توجه به هر معیار، وقتی که تعداد گزینه های تصمیم گیری از 15 بیشتر شود، غیر ممکن است.
از یک سو، تعداد زیاد مقایسه های دوبدو، کار سنگینی بر دوش افراد متخصص می گذارد و از سوی دیگر، مقایسات بسیار زیاد، به آسانی منجر به بروز تناقض در قضاوت و ناسازگاری می شوند.
3- کاربرد در ارزیابی ریسک پلها
تخمین زده می شود که در حدود 000و160 پل در انگلستان وجود دارند. بودجه سالیانه محدود برای تعمیر و نگهداری پلها، مارا وادار می سازد تا یک طرح مهم برای انتخاب و زمان بندی محافظت از سازه های پلها ارائه دهیم.
3-1- انتخاب معیارهای ارزیابی و تعیین وزن آنها
بر طبق آژانس آزادراههای بریتانیا، اولویت محافظت سازه های پلها توسط ریسک آنها تعیین می شود که این ریسک ها بر مبنای چهار معیار تصمیم گیری: ایمن، عملکرد، پایداری و محیط زیست، ارزیابی می گردند. به عنوان مثال ، 20 سازه پل در اینجا در نظر گرفته شده که در شکل 1 نشان داده شده اند.
(جداول و نمودار در فایل اصلی موجود است)
مقدار ویژه ماتریس فوق و بردار وزنی معیارهای نرمال شده عبارت است از :
W=(0.9829, 0.2720, 0.1570, 0.0882)T
3-2- تعریف درجات ارزیابی و بدست آوردن داده های ارزیابی
مجموعه درجات ارزیابی برای چهار معیار توسط آژانس بزرگراههای بریتانیا به شرح زیر تعریف شده است :
G={هیچ، کم، متوسط، زیاد}={H,M,L,N}
برای سادگی ، ما برای تمام چهار معیار این مثال، از مجموعه درجات ارزیابی فوق استفاده می کنیم .
جدول2، ماتریس تصمیم گیری توزیع شده برای 20 سازه پل را نشان می دهد که توسط 10 کارشناس ایمنی پل، 15 کارشناس عملکرد، 20 کارشناس پایداری و 10 کارشناس محیط زیست به ترتیب هر چهار معیار، ارزیابی شده اند.
3-3- راه حل مدل (3) برای تولید نمرات ریسک محلی
برای داده های ارزیابی ریسک در جدول2، ما راه حل مدل (3) را برای هر یک از چهار معیار انجام دادیم تا نمرات ریسک محلی 20 سازه پل را با توجه به این چهار معیار تولید نماییم. نتایج حاصله در ستون 5-2 از جدول 3 نشان داده شده است.
(جداول و نمودار در فایل اصلی موجود است)
4- اولویت بندی سازه های پل بر حسب نمرات ریسک کلی آنها
نمره ریسک کلی همیشه بهتر است کوچک باشد. از این رو، اولویتهای بالای ریسک باید به سازه هایی داده شود که نمرات ریسک کلی بزرگتری دارند. همانطور که در جدول 3 مشاهده می شود، BS1 دارای بزرگترین نمره ریسک کلی است، زیرا بالاترین نمره ریسک ایمنی و بالاترین نمره ریسک پایداری و نیز نمره ریسک عملکرد بزرگی دارد. بنابراین، در مکان اول رتبه بندی شده و باید بالاترین اولویت نگهداری را داشته باشد. BS5 کوچکترین نمره کلی را بین 20 سازه پل دارد و در مکان آخر رتبه بندی شده است. رتبه بندی اولویت ریسک کلی این 20 سازه پل بصورت زیر است :
BS1>BS11>BS9>BS13>BS12>BS20>BS8>BS15>BS14>BS10>BS7>BS17>BS18>BS6>BS3>BS19>BS>16>BS4>BS5.
چنین رتبه بندی برای اولویت ریسک، ممکن است با تغییر وزنهای مربوط به چهار معیار ارزیابی ، تغییر نماید. بنابراین اگر لازم باشد، فرآیند تحلیل حساسیت در مورد وزنهای معیارها می تواند انجام گیرد.
(جداول و نمودار در فایل اصلی موجود است)