系统安全指标（精选十篇）
系统安全指标 篇1
煤矿运输提升系统评价指标是审计人员进行评价、判断被审计煤矿运输提升系统是非优劣的准绳。没有评价指标, 就没有审计的意见或结论;煤矿运输提升系统审计评价指标体系不是很多指标的任意堆积或者简单叠加, 而是从“体系”的角度出发, 围绕煤炭企业安全工程项目安全绩效审计评价这一主题或核心, 把描述或者评价煤矿运输提升系统的可度量参数集合在一起。这些指标之间既要有一定的内在联系, 同时还要尽可能去除指标信息上的相关部分和重叠部分。煤矿运输提升系统指标是连接审计目标和审计方法的纽带。煤矿运输提升系统审计评价指标体系的构建过程应该是定性分析法和综合设计法相结合的过程。因此, 指标体系的构造过程可分为指标体系框架的构建和指标筛选两个阶段, 即指标初选和指标完善的过程。该过程可以概述为:分解总目标→构造层次结构→建立预选指标集→筛选指标→最终确立评价指标体系。
本文提出的煤矿运输提升系统审计评价指标依托于“压力—状态—响应”概念框架 (PRS概念框架) , 对于安全系统而言, 由于人类活动给社会安全系统造成一定的影响和破坏, 这些影响和破坏, 使得人口、经济、资源等社会因素和自然因素一起构成的安全系统的“状态”发生变化。针对这些变化, 管理部门、就要采取一定的措施消除或改善不良影响, 即构成安全系统的“响应”。响应继而会调整安全系统所承受的“压力”, 使系统状态趋于健康稳定。“响应指标”是针对安全系统状态的改变, 人类所做出的减少压力及改善安全系统的政策、措施。响应指标是对压力的延伸反映, 也是人类能动性正面效应的反映。“状态指标”受压力指标的影响, 并且能够随着压力指标的变化而变化, 能够综合反映安全系统的状态, 对安全系统状态改变具有一定的指示作用。在“压力—状态—响应”框架应用于煤矿运输提升系统安全绩效审计中, 主要包含3种类型的指标: (1) 压力型指标, 包括人类对煤矿运输提升系统安全绩效审计所做出的引起积极或消极效果或效率的行为, 压力指标描述了矿业活动对煤矿运输提升系统施加的安全压力, 回答为什么会发生安全变化的问题。 (2) 状态指标受压力指标的影响, 并且能够随着压力指标的变化而变化, 能够综合反映煤矿运输提升系统安全系统的状态, 对煤矿运输提升系统安全状态改变具有一定的指示作用, 回答系统发生了什么样变化的问题, 旨在给出一个有关安全及其发展情况的综述。 (3) 响应指标是对压力的延伸反映, 也是人类能动性正面效应的反映。这类指标反映了人类对煤矿运输提升系统安全绩效问题的理解和考核的范围, 指标以定量指标为主。响应指标是针对煤矿运输提升系统安全状态的改变, 人类所做出的减少压力及改善安全系统的政策、措施, 回答做了什么以及应该做什么的问题。压力指标是整个安全变化的开始, 对整个指标体系起主导作用, 而响应和状态指标是评价安全措施是否成功的基础。由于煤矿运输提升系统安全绩效项目的多目标性和多层次性, 提出煤矿运输提升系统安全绩效评价指标体系。在各自的每一个系统中逐步细分, 对每一个子系统的属性进行分析, 分解成具体构成指标来描述, 构造出梯形层次结构。即准则层:压力指标 ;要素层:状态指标 ;指标层:响应指标。指标表如表1所示。
2 煤矿运输提升系统安全绩效审计评价方法与过程
2.1 计算隶属度
参与本次煤矿运输提升系统安全绩效审计的专家有安全监管人员、内部审计人员、工程建设人员等方面的专家, 既有理论研究学者, 也有审计实务人员、工程建设人员。我们选取了参与者当中的相关专家与学者进行了问卷调查。调查发放专家调查问卷17份, 回收14份, 有效问卷14份, 有效回收率82%。打分等级分为优 (90～100) 、良 (75～90) 、中 (60～75) 、差 (60以下) , 打分等级标准见标准表。专家在表中打勾, 然后统计和计算隶属度指标。计算公式为:
隶属度undefined。
此评价值是介于0和1之间的数值。由此形成的隶属度如表1所示。
2.2 利用AHP计算指标权重
构造判断矩阵是AHP的关键一步。首先设计评价表格体系, 结合1～9标度的特点给出填表说明如下:以对角线为界, 只填右上部分;因为判断矩阵为逆对称矩阵, 即有bij× bji=1, 所以各专家只需要给出上半矩阵的分值即可。行要素与列要素相比, 行要素为前者, 列要素为后者;也就是说, 以表的左边列要素为前者, 以表的最上面横行的要素为后者。将判断矩阵利用Expert Choice软件进行处理, 得到权重结果。准则层的权重 (一级指标) 如图1所示。要素层 (二级指标) 、指标层 (三级指标) 均可以得出, 这里略。由此形成的权重如表1所示。
2.3 利用模糊综合评判法进行审计评价
对设施装备效益指标U1i做一级模糊综合评价。
当i=1时, 对设施装备效益进行一级模糊综合评价, 评价的权重分配为:
A11= (0.108 0.116 0.112 0.059 0.096 0.086 0.039 0.070 0.073 0.053 0.086 0.093)
模糊评价矩阵:
undefined
对设施装备效益评价为:B11=A11·R11
undefined
上述运算中采用m (。, +) 。根据隶属度最大原则, B11中最大的数为0.378 313, 对应于“优”, 说明专家们对设施装备效益的评价为“优”。同理, 对技术水平效果性、对性能状况效果性、对日常维修效果性、对检测检修效果性、对事故管理效果性、对规章制度效果性、对审计监督效果性、对财务收支效果性、对费用效果性、对可持续发展效果性进行一级模糊综合评价。之后, 对设施装备状况效果性、对日常管理状况效果性价、对财务管理状况效果性进行二级模糊综合评价。最后对煤矿运输提升系统安全绩效进行三级综合审计评价:
(0.247 0.175 0.169 0.149 0.134 0.126)
undefined
煤矿运输提升系统安全绩效评价得分:
undefined
3 煤矿运输提升系统安全绩效审计评价结果
由评价结果可知, 该煤矿矿井提升系统隶属于“安全、较安全、一般、危险、很危险”的隶属度为“0.492 661 0.306 61 0.193 575 0.044 908 ”, 根据最大隶属度原则, 该煤矿矿井提升系统应属于安全。综合评级结果为76.8分, 属于“比较安全”。但笔者认为, 得到一个评价数值不是我们评价的目的, 根据评价的结果, 结合这一建设项目安全绩效检查表中的不合格项或一般项, 进行持续改进并达到安全生产的目的, 才是评价的根本目标。同时, 该煤矿井提升系统的主要负责人对评价中的一般项和部分较安全项目进行了改进, 并制订了相应的管理措施。
提出以下审计整改意见:
3.1 关于安全管理措施
在该建设项目安全绩效审计中发现的问题有些是落实安全生产责任制、各种规章制度不力的问题, 建议进一步加强落实安全生产责任制, 制订维修工、司机等工种的培训计划, 并落实。审计中还发现安全建设项目部分资金不能确保安全资金专款专用的问题, 这一问题比较严重, 希望引起高度重视。另外, 审计中还发现应急救援措施存在隐患, 希望采取措施, 确保制定的应急救援措施可靠。最后, 要关注与运输提升子系统相关的过程, 如易损坏部件的采购等, 以确保部件的合理使用等。
3.2 关于安全技术建议
在该建设项目安全绩效审计中发现安全技术方面存在隐患, 建议应加强运输提升设备安全保护装置的检查;应严格执行钢丝绳的检查规定;应严格执行定期防坠试验;应加强运输轨道及皮带、刮板的检查工作, 维护工作及设备日常检修、检查以防皮带跑偏、撕裂, 刮板飘链等事故。
摘要：建立煤矿运输提升系统安全绩效审计评价指标体系是连接审计目标和审计方法的纽带, 其审计评价过程包括计算隶属度、利用AHP计算指标权重、利用模糊综合评判法进行审计评价等步骤, 依据评价结果提出审计整改意见是审计评价的关键。
关键词：煤矿运输提升系统,安全绩效审计,综合评价
参考文献
[1]朱训.中国能源资源形势与战略对策[J].中国矿业, 2005 (1) .
[2]冯肇瑞, 崔国璋.安全系统工程[M].北京:冶金工业出版社, 1987.
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全国安全社区指标 篇2
共分二级指标
其中，一级指标12个：即为全国安全社区标准的12条要素。二级指标50个。二级指标的作用：
1、对《安全社区建设基本要求》的诠释和细化，帮助理解安全社区标准；
2、供社区实施安全社区建设，具有一定的可操作性；
3、作为现场评定的主要依据
4、作为是否推荐命名的主要参考依据
“安全社区建设基本要求”框架
前言范围规范性引用文件术语安全社区建设基本要素
安全社区标准的12条基本要素
1.安全社区创建机构与职责
2.信息交流和全员参与
3.事故与伤害风险辨识及其评价
4.事故与伤害预防目标及计划
5.安全促进项目
6.宣传教育与培训
7.应急预案和响应
8.监测与监督
9.事故与伤害记录
10.安全社区创建档案
11.预防与纠正措施
12.评审与持续改进
要素一的5条指标
要素
一、安全社区创建机构与职责
标准要求：建立跨部门合作的组织机构，整合社区内各方面资源，共同开展社区安全促进工作，确保安全社区建设的有效实施和运行。
安全社区创建机构的主要职责包括：
a)组织开展事故与伤害风险辨识及其评价工作；
b)组织制定体现社区特点的、切实可行的安全目标和计划；
c)组织落实各类安全促进项目的实施；
d)整合社区内各类资源，实现全员参与、全员受益，并确保能
够顺利开展事故与伤害预防和安全促进工作；
e)组织评审社区安全绩效;
f)为持续推动安全社区建设提供组织保障和必要的人、财、物、技术等资源保障。
1.有安全社区建设领导机构，成员组成符合跨部门合作的要求，涵盖了辖区内主要相关部门、社会组织及其负责人，负责组织、协调安全社区建设和绩效评审工作。
2.有符合社区实际情况的安全社区工作机构，成员包括相关职能部门和社会单位管理人员、专业技术人员、社会组织代表、志愿者及社区居民等，负责组织实施安全促进项目。
3.建立健全了安全社区建设领导机构和工作机构的工作制度，明确了其职责并认真实施。
4.制定了长期和年度的安全社区工作目标和工作计划。
5.有必要的资金投入，保障安全社区建设顺利进行。
要素一实施解：
安全社区促进委员会的职责
1）制定安全社区建设目标；
2）组织协调社区内外各类资源；
3）评估社区内各项安全计划执行过程及改善成效；
4）提供必要的保障条件
根据社区实际情况，成立若干安全促进项目组，例如：
生产安全
消防安全
交通安全
学校安全
社会治安
老年人安全
儿童安全
信息收集评估
运动安全
公共场所安全
环境安全
涉水安全
食品安全
家居安全
公共卫生
安全促进项目组的职责为：
1）参与制定本专项的安全社区促进计划；
2）针对高危险人群、高危险环境以及脆弱群体策划、实施安全促进项目。
要素
二、信息交流和全员参与
社区应建立事故和伤害预防的信息交流机制和全员
参与机制。
建立社区内各职能部门、各单位和组织间的有效协商机制和合作伙伴关系；
b)建立社区内信息交流与信息反馈渠道，及时处理、反馈公众的意见、建议和需求信息，确保事故和伤害预防信息的有效沟通；
c)建立群众组织和志愿者组织并充分发挥其作用，提高全员参与率；
d)积极组织参与国内外安全社区网络活动和安全社区建设经验交流活动。
要素二的4条指标
6.积极组织和广泛参与安全社区各类交流活动。
7.建立了相关安全信息收集、交流、沟通、传递和反馈渠道，保持社区内纵向各层级和横向各部门以及安全社区网络的沟通积极、顺畅。
8.有持续参与社区安全促进工作的志愿者和社会组织，充分发挥其作用且活动有效果。
9.组织社区成员以不同形式广泛参与各类安全促进活动。
要素二实施解
信息交流实施案例
参加国际、国内、地区安全社区活动；
地区间、社区间安全社区学习交流、项目推介；
人大代表接待日；
社区工作者民情日记；
安全信息（事故、伤害）公告台；
居民协商议事会；
社区安全信息员制度；
社区报纸、网站等媒介；
等等
要素二实施解：全员参与举例
群众组织（志愿者、协会）的活动
宣传、咨询活动
社区调查（需求、满意度）
参与安全促进项目和活动
文体活动
有奖建议活动
知识竞赛
社区论坛
要素
三、事故与伤害风险辨识及其评价
建立并保持事故与伤害风险辨识及其评价制度，开展危险源辨识、事故与伤害隐患排查等工作，为制定安全目标和计划提供依据。
事故与伤害风险辨识及其评价内容应包括：
a)适用的安全健康法律、法规、标准和其他要求及执行情况；
b)事故与伤害数据分析；
c)各类场所、环境、设施和活动中存在的危险源及其风险程度；
d)各类人员的安全需求；
e)社区安全状况及发展趋势分析；
f)危险源控制措施及事故与伤害预防措施的有效性。
事故与伤害风险辨识及其评价的结果是安全社区创建工作的基
础，应定期或根据情况变化及时进行评审和更新。
要素三的4条指标
10.选择并运用适用的方法（如隐患排查、安全检查表、社区调查、伤害监测、专家经验等）对社区各类事故与伤害风险进行辨识与分析。
11.辨识的风险符合社区实际情况，资料数据真实。
12.分析容易发生或受到伤害的高危人群、高风险环境和脆弱群体并确定重点人群、重点场所、重点问题。
13.建立了各类生产经营和商贸、服务单位的安全专项台帐，及时掌握其安全动态。社区安全诊断常用的几种方法
（一）基本情况调查
（二）危险源辨识及风险评价
（三）事故与伤害信息收集及分析
（四）其他
社区诊断方法的选择建议
对于整体而言
信息渠道一定要沟通建立
风险识别(隐患排查)要坚持并扩展范围，最好采用安全检查表或头脑风暴法,不提倡使用复杂方法.尽量协调卫生部门，利用医疗服务网络建立伤害监测机制。一般而言，伤害监测应由政府或专业部门实施；如果不易实现或不易规范实施，则可考虑进行社区居民调查。
社区诊断方法的选择建议
对于专项或某项具体事情而言
用好前面所述各项方法中的信息
现场隐患排查
专家经验分析
专项调查（特定场所、特定人群、特定事件）
自我诊断，确定优先解决的问题
——问题分析
事故与伤害信息分析；
居民调查结果分析；
以往工作经验分析；
群众意见及建议分析；
政府要求等。
——确定重点人群和场所、需要解决的问题、应该办的实事
通过本项工作应能够确定各类安全问题，尤其是高危人群、高风险环境和脆弱群体。关于高危人群
容易被伤害的人群，其受伤害率高于人群平均水平。
高危人群举例：
生活工作在高风险环境中（自然灾害、高风险场所）的人群
健康状况欠佳的老人；
特种作业人员；
家庭暴力受害者
教育:校车安全指标统一提升 篇3
孩子是祖国的未来，而子女的安全问题是目前每个有孩子的家庭头等重要的大事。许多关系儿童的国标“老迈”，促使许多白领出国扫货或通过网上代购儿童用品。而连日来屡屡发生的校车事故，也把有关儿童安全的标准推上了风口浪尖。
去年12月27日，工業和信息化部在其官方网站就《校车安全技术条件》、《校车座椅系统及其车辆固定件的强度》、《幼儿校车安全技术条件》、《幼儿校车座椅系统及其车辆固定件的强度》四项强制性国家标准(下统称“新校车标准”)公开征求意见。新标准对校车车身结构、外观标示、装载质量等均作出明确规定，制定原则一切围绕“安全”，突出安全。
新校车标准草案对校车安全性能作出了一系列细节性规定，如校车应为两厢、前后要加保险杠、必须要验证侧翻、保障救援员通行、不能重新定速、车窗固定下半部等等。
据了解，新校车标准草案中的多项新规定系参照美国校车标准及欧洲客车标准。
对此，“新校车标准”课题组组长周慧慈反复强调美国标准，认为美国采用的就是长鼻子校车，这样的校车在发生碰撞时安全性更高。她同时表示，之所以“新校车标准”提出保险杠的厚度要达到5毫米等安全内容，是因为清华、北大等研究结果认为这样更安全。
但是在一汽、二汽、金龙、五菱、福田等汽车企业的代表看来，拿美国的标准到中国来使用，明显脱离实际。五菱汽车工业集团销售总监欧培表示，“如果按新标准的要求，校车采购费用至少要再上浮20%～30%，成本这样高的校车是否适合校车事故高发的落后地区使用，这是个问题。”在他看来，我国的校车事故更多发生在欠发达地区，这些地区的校车市场被大量的黑车所占据。黑校车大都是金杯的车，便宜而实用。如果正规校车的安全标准设置过高，脱离现有的市场基础，则必然面临成本过高，竞争乏力从而难以进入市场的问题。
跟校车生产经营打了多年交道的江淮汽车相关负责人林啸虎也称，他们前不久跟某地达成了一个23台校车订单的意向，最后对方因为价格高的原因放弃了。
其实，在安全和成本之争背后是企业利益之争。金龙、少林、上饶等客车企业纷纷表示，该标准高得不合理，涉及一系列技术改造，将花费不菲，一旦该标准确定，校车市场必定是宇通一家独大，甚至有企业老板已经前赴北京了解情况。
作为标准的主要制定者，郑州宇通客车陷入争议漩涡。负责新国标起草的新校车标准课题组的组长周慧慈，就来自该公司。
据了解，虽然宇通有根据自己的生产标准来制定校车标准之嫌，但其研发能力与一些客车厂商有不小的差距也是客观事实。目前宇通客车已推出8款美式校车，5000辆专用客车生产线也基本建成。
据媒体报道，国内校车销量在未来3-5年将保持40%以上的复合增长率，宇通客车进入这一领域的时间最早，技术储备和车型储备行业领先，校车安全性能已经接近发达国家水平，将成为校车市场高速启动的最大受益者。
有评论认为，在校车事故频频冲击国人心理承受力的当下，如果依然过多纠缠于利益纷争，显然是极不道德的。这并不是一个多么复杂的问题，在校车的安全标准上，新标准应该一切围绕安全，如果为了突出安全参照美国和欧洲的校车标准并无不妥。而观照现实，城乡可以采用不同长度的校车，只是除了校车长度不同之外，其它安全指标必须遵照统一的高标准。
关于新标准的拉锯争议，是矫正机制发挥效力的时候了，不能完全交给客车企业进行意见交锋，必要的时候应该听一听最终使用校车的师生的意见和建议，尤其是农村师生。
相关链接：
校车安全四项新国标征意见
近日，《校车安全技术条件》、《校车座椅系统及其车辆固定件的强度》、《幼儿校车安全技术条件》、《幼儿校车座椅系统及其车辆固定件的强度》四项强制性国家标准公开征求意见。新标准对校车车身结构、外观标示、装载质量等均作出明确规定，制定原则一切围绕“安全”。其中，多项新规定参照了美国校车标准，例如要求校车前后均加保险杠；学生座椅不应是折叠座椅，副驾驶位置不得设置学生座椅。
系统安全指标 篇4
煤矿安全监控系统作为煤矿瓦斯防治中重要的安全监控设备, 在煤矿安全生产中发挥了重要作用。正因如此, 社会各界对煤矿安全监控系统也提出了更高的要求。目前煤矿用户对煤矿安全监控系统的关注焦点是如何提高系统工作的可靠性, 国家安监总局和科技部也把“高可靠煤矿安全监控系统研究”列为“十一五”国家科技支撑项目。
要研究煤矿安全监控系统的可靠性问题, 首先需要研究监控系统可靠性的测量或评价方法。目前安全生产行业标准AQ6201—2006《煤矿安全监控系统通用技术要求》提出了“系统平均无故障工作时间 (MTBF) 应不小于800 h”的指标, 但由于对测试方法没有作出具体的规定 (或者说测试方法可操作性不强) , 国内所有的煤矿安全监控系统都没有把可靠性作为一个考核指标, 各系统在现场使用中实际的MTBF也没有测量数据。鉴于此, 本文提出煤矿安全监控系统可靠性指标的测定方法, 作为研究高可靠性煤矿安全监控系统的一项基础性工作。
1 失效范围的确定
失效是指不能完成规定的功能, 可以认为设备的指示灯不亮即为失效, 也可以规定不能完成关键功能才算失效。所以要测量系统的可靠性指标, 首先要确定系统的失效判据, 即划定失效定义中“规定功能”的范围。不同的失效范围直接影响可靠性指标的试验结果, 从而导致系统的可靠性指标没有可比性。不仅如此, 划定合理的失效范围有利于抓住系统使用中的主要矛盾, 使系统的可靠性指标在安全生产中具有较大的参考价值。
根据以上分析, 笔者认为, 对煤矿安全监控系统失效范围的划定局限于行业标准中的强制要求部分是一种较合理的选择, 标准中的可选部分和各厂家设计时扩展的功能都不宜划定在失效范围内。另外, 性能指标中统计性的测量指标 (比如传输误码率) 也不宜考虑在内, 因为这种失效不能在可靠性试验过程中快速判定。
2 试验系统规模的限定
不同的系统规模也会使系统的可靠性指标没有可比性, 所以有必要统一限定试验系统的规模。对此, 笔者认为可以规定“能实现标准中所有强制要求的最小规模的系统”为标准试验规模。比如为了实现异地断电功能, 根据上述最小规模的要求, 至少需要2台分站。另外考虑到各系统中某一类设备本身还有不同复杂度的多种规格产品, 为防止出现用于可靠性测试的“专用设备”, 还应规定:具有多种规格的设备必须使用复杂度最高或设计可靠性最低的产品组成最小规模系统。比如一个系统有4口、8口、16口分站可供配套时, 必须用16口分站组成最小规模系统进行测试。
当然也可以用其它原则确定系统规模, 比如按系统现场常用配置中各设备的比例组成最小规模系统, 但一定要考虑规模不宜太大、规则统一合理, 使不同系统的可靠性指标具有可比性。
3 试验应力的设计
不同的试验应力是影响可靠性试验结果的又一大因素。为了保证可靠性试验的结果尽量符合真实情况, 应该使试验应力的设计尽量接近实际情况。但全国各地煤矿的环境条件各不相同, 同时要在实验室环境下完全模拟现场条件也是不可能的, 所以应设计一套合理的应力组合作为测试的统一标准。
煤矿安全监控系统中各设备的使用环境可以简单地分为井上控制室环境和井下环境两大类。井上控制室环境的试验应力组合可以参照GB11463中Ⅰ组的温度、电应力条件, 但由于煤矿安全监控系统是长期工作, 可不设关机时段, 但开关机上电冲击应力还是应该考虑的, 可以规定每隔48 h (或更长时间) 进行一次主控机关机再开机程序, 这样既施加了开关机上电冲击应力, 还可以同时测试监控主机双机备份的可靠性。煤矿井下的环境条件比井上控制室恶劣得多, 笔者认为井下环境的试验应力组合应考虑电压波动、温度、湿度、开关机上电冲击、供电电压跌落、电气浪涌、机械碰撞等因素。
4 试验方案的选择
煤矿安全监控系统是典型的电子产品, 一般认为电子产品的失效率随时间的变化关系呈“浴盆曲线”, 已过早期失效阶段尚未进入老化失效阶段的电子设备的失效率近似为常数, 所以对煤矿安全监控系统可靠性指标的测定可以采用GB5080.7介绍的方法进行试验。标准推荐使用定时定数截尾试验, 即试验先达到截尾时间时, 认为可靠性指标达到要求;而当试验中独立故障数先达到截尾数时, 认为可靠性指标没有达到要求。
在选择具体试验方案时, 理想的试验方案应该是可靠性指标达到要求时, 以100%的概率认可;没有达到要求时, 100%拒绝。但建立在抽样原理基础上的试验方案不可能是理想的, 只能做到当可靠性指标达到某上限时, 以较高的概率认可, 可靠性指标低于 (或接近) 某下限时, 以较高的概率拒绝。为了体现对用户负责的原则, 试验方案中的可靠性指标下限应为技术指标中规定的可靠性指标最小值, 当然这样做对生产方是有些不公平的。为了对生产方公平, 可靠性指标的上、下限应尽量接近。但可靠性指标上、下限越接近的方案试验时间越长, 所以一般折中的方案可取GB5080.7中表12的5:3方案。当生产方对产品质量有较大把握, 同意取高的MTBF上限时, 可取GB5080.7中表12的5:4方案, 以采用较少的试验时间。笔者认为, 当系统没有可靠性预计数据可供参考时, 应选择较低的风险概率 (如α=β=10%) 。但考虑到已经取试验方案中的可靠性指标下限为技术指标中规定的可靠性指标最小值, 所以适当放大风险概率也是可以的。如果把风险放大到α=β=20%, 则可取GB5080.7中表12的5:7方案, 试验时间可进一步缩短。
5 2种系统可靠性指标测定方法及比较
煤矿安全监控系统可靠性指标的测定其实是一种估计, 可以采用2种方法:一种是直接测试法, 即对整个系统按GB5080.7的方法进行试验, 得到整个系统的MTBF指标;第二种方法是间接测定法 (计算法) , 即对组成系统的设备分别按GB5080.7的方法进行试验, 得到各设备 (或子系统) 的MTBF指标, 然后按照系统中各设备 (或子系统) 的可靠性联接关系计算出整个系统的MTBF指标。
对系统或设备的可靠性试验可以在实验室环境下进行, 也可以在现场使用条件下进行。但对于煤矿安全监控系统, 由于现场使用条件下不可能多套系统同时试验, 而且不同的现场环境条件很难保证一致性, 所以现场使用条件下的可靠性试验结果只能作为参考, 不能作为测定。
5.1 直接测试法
根据GB11463—86的推荐, 可靠性试验的样本数应不小于一批中生产量的10%, 一般不少于2台 (套) 。试验样本数越多, 在同样的参数估计精度条件下, 整个试验时间越短;而在同样的试验时间条件下, 参数估计精度越高。但煤矿安全监控系统组成庞大复杂, 不允许大量抽样, 一般以2～3套为宜。
如果对整个系统做可靠性指标的测定, 当系统的MTBF下限取800 h时, 试验样本数按3套算, 按以上第4节讨论的3个方案, 主要参数及达标试验时长如表1所示。
5.2 间接测定法
由于系统是由设备构成的, 所以可以用直接测试法测定各设备 (或子系统) 的可靠性指标后, 应用系统可靠性理论计算出系统的可靠性指标[1,2]。
对于煤矿安全监控系统, 可以划分成以下几个设备 (子系统) :AQ6201第4.5.1条规定必须配置的每种传感器、断电执行器、分站、本安电源、数据传输系统、监控主机。从可靠性角度看, 这些设备 (子系统) 是以串联方式组成的系统, 即任一设备 (子系统) 失效, 系统即为失效 (按上述最小系统规模需要2台分站的假定, 这2台分站之间依然是串联关系) 。根据系统可靠性理论, 对于失效率为常数或失效密度为指数分布的产品, 串联系统的MTBF和组成系统的各设备 (子系统) 的MTBF的关系为[1,2]
由此可以得出, 若系统由n个设备以串联关系构成, 要达到系统MTBF为800 h的指标, n个设备的平均MTBF至少应为800n h。
目前煤矿安全监控系统中的大多数设备还没有采用设备冗余, 只有监控主机标准规定必须采用双机备用方式。由于备用系统的可靠性指标计算比较复杂, 特别是其中切换装置的故障率难以确定, 所以可以把双机备用的主机作为一个子系统看待, 该子系统和其它设备仍然是串联关系, 可先用直接测试法测定该子系统的可靠性指标, 再用式 (1) 估算整个系统的MTBF。其它如带冗余功能的数据传输系统同样可以这样考虑。
5.3 2种测定方法的比较
直接测试法应该是比间接测定法更接近真值的方法, 因为它在考虑系统组成时包括了各种细节。而间接测定法在进行系统分解时, 必然会忽略掉一些细节。但煤矿安全监控系统应用直接测试法也存在一些缺点:
(1) 由于直接测试法直接得出的是系统的可靠性指标, 对于系统中各设备的可靠性分析不够深入。
(2) 当系统中某个设备经过改进或改用其它型号的替换产品后, 就需要对整个系统重新进行可靠性指标测定。
而以上2条也恰恰是间接测定法的优点:
(1) 由于要对构成“最小系统”的所有设备 (或子系统) 测定可靠性指标, 所以容易发现系统中可靠性指标较低的设备, 便于确定改进目标。
(2) 当系统中某个设备经过改进或改用其它型号的替换产品后, 不需要对整个系统重新进行可靠性指标测定, 只需要对改进过的设备进行可靠性指标测定。在对某个具体设备测试时可以选择较多的样本数量, 缩短试验时间。若是改用其它型号的产品来替换, 甚至可以直接使用替换产品的可靠性指标, 不用再进行测试。
间接测定法的缺点:由于间接测定法需要测定出构成最小系统的所有设备 (或子系统) 的可靠性指标, 而且设备的可靠性指标应高于系统的可靠性指标, 所以进行第一次全面测试时, 测试总时间可能会更长一些。
6 结语
本文讨论了煤矿安全监控系统可靠性指标的测定方法, 提出了确定系统失效范围、限定试验系统规模和试验环境应力设计的一些设想, 提出了2种系统可靠性指标测定方法并比较了各自的优缺点。通过比较, 笔者认为采用间接测定法比较适合煤矿安全监控系统可靠性指标的测定。
摘要：对煤矿安全监控系统可靠性指标测定中失效范围的确定、试验系统规模的限定、试验应力的设计、试验方案的选择等关键问题提出了一些设想, 提出了2种煤矿安全监控系统可靠性指标测定方法, 即直接测试法和间接测定法, 并比较了各自的优缺点。通过比较, 认为采用间接测定法比较适合煤矿安全监控系统的可靠性指标测定。
关键词：煤矿,安全监控系统,可靠性指标,测定
参考文献
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别迷信财务安全指标 篇5
但事实的真相是，用资产负债率、流动比率来评价或控制企业的财务风险和后续融资能力，过于简单、粗糙和表面。
关键在于现金流
一些陷入财务危机的企业，资产负债率甚至还低于一些没出事的同行。例如DELL、格力电器一直表现良好，但资产负债率一直在70%左右。
其实，资产负债率、流动比率只是企业在某个历史条件下，一系列融资工具选择的总体结果，且只是一个时点值。何况，不同行业的企业、同行业的不同企业，由于现金流出与流入的期限分布不同，导致依据会计账面资产评估的资产负债率、流动比率也不同。因此，基于会计报表的资产负债率、流动比率等只是静态指标，不能说明企业经营的流动性和支付风险。例如，优秀公司由于经营现金流状况好，流动比率大多在1.0左右，甚至低于 1.0。而评估企业财务风险应该以现金流产生能力及其稳定性为基础。
假设竞争性行业的两家企业A、B，账面资产负债率分别为60%和30%。但A公司能够给客户提供独特价值，竞争优势强，与经销商、供应商等谈判地位强，并且利益分配合理，现金流来源丰富、稳定性好，而B公司相反，那么A公司后续融资空间大、财务风险低;而B公司后续融资空间小，导致财务风险高。换句话说，如果企业现金流产生能力强，并且稳定，即使100%负债也是安全的。相反，即便负债率很低也不能保证财务安全。
从这个角度去看绿城地产的“危机”，便有另一种解读。房地产行业早期财务杠杆非常高，但有多项稳定的现金流来源，财务风险很低。随着政策变化，房地产业的财务杠杆下降。绿城虽然负债率高，但其财务风险并不比其他负债率低的房地产企业高。因为绿城的产品品质，使其有比较强的现金流产生能力。
降低财务风险四要点
管理企业财务风险内涵丰富，绝不仅仅是两个指标、分设上下限那么简单。
要点1：关注匹配性 债权人和企业首先都应关注金融工具的期限要求与企业现金流产生能力、稳定性的匹配性。不能因为有抵押资产就采用成本低的债务融资，投入现金流不确定的业务。不少陷入财务危机的温州企业并非主业订单减少，而是依靠现有可抵押资产举债融资，从事现金流入高度不确定的业务—包括自身缺乏持续竞争能力的技术产业，或者受宏观调控影响大的产业。例如光伏太阳能、房地产。
要点2：关注交易结构设计 其次，企业和债权人都要关注债务融资产品的交易结构设计，限制企业将债务资金投向高风险的业务等行为，不能因为企业有抵押就放松限制。例如，湖南浏阳市有花炮企业近1000家，租赁的集体土地，抵押贷款非常困难。于是，国家开发银行设计了“三台一会”的交易结构。筛选出50家左右烟花企业，根据“自愿”、“互惠互利”的原则参与和认购互助担保基金。每家出资金额30万元人民币以上，目前规模1500万元。出资企业可享受最高不超过出资金额10倍的融资担保，金信担保提供担保费减半收取的优惠政策以及基金出资的受益权。
要点3：重构商业模式 再者，可以重构商业模式、改变资产资源能力组合模式。竞争地位强，或者资产规模大的企业，可以把固定资产与技术、管理等软实力分离，采用融资租赁、投资基金等融资工具，这将使企业资产负债表大为改观，从重资产转变成为轻资产，甚至无资产和负债。交易结构中的各方保留自己的核心资产、资源和能力，通过调整交易结构重构契约型组合。
创立于的美国太阳能电力供应商SunEdison公司是一个典型的例子。大型超市需要大量电力，同时拥有大片闲置房顶，是应用太阳能技术的绝佳对象，但先期巨大投入。SunEdison创始人Jigar Shah设计了一种新的商业模式，提供一种新型的电力购买协议。他利用电力购买协议中，划清项目拥有的资产和生产的电力后，卖方可以通过这个协议发起无追索权的融资这一点，提出免费安装和管理太阳能电池板。客户以事先约定的价格持续购买这些电池板生产出的电力以上，而SunEdison并不自己支付费用，而是将电力购买协议打包出售给投资者通过这样操作，太阳能设施的实际拥有者是投资者。SunEdison仅仅是提供给客户一个长期稳定的电力输出，其他的融资、设计、安装、管理和维修都不需要客户任何付出。投资者则获得了额外的收入(退税)，且一部分将交给SunEdison作为实际开发项目的费用。
系统安全指标 篇6
关键词：桥式起重机,评估指标体系,模糊神经网络,系统设计
0 引言
起重设备是一种结构较为复杂的机电设备, 属于国家明确规定的涉及生命安全、危险性较大的特种设备, 国家对其有强制性的安全检验要求[1]。目前, 起重设备主要采用人工定期检验 (周期为两年) 的方式来保障起重设备安全, 自动化水平低, 具有很大的局限性。如检验数据有限, 存在故障漏检现象, 检验滞后不能及时对事故故障进行预防等等。
基于上述背景, 着眼于工业现实需要, 建立了起重机安全评估指标体系, 设计了基于模糊神经网络的起重机安全状态评估系统, 采用模糊理论和人工神经网络相结合的人工智能技术建立安全评估模型, 以期有效进行起重机的缺陷诊断和状态评估。为起重机管理人员在进行养护维修决策时提供有用信息。
1 指标体系的建立
指标的选择是综合安全评估的基础。指标的选择好坏对分析对象有着举足轻重的作用。指标太多事实上是重复性的指标, 指标太少可能会造成缺乏足够的代表性, 会产生片面性。为了方便评估工作的进行, 简化评估工作, 减少工作量, 避免遗漏, 提高评估结果的准确性和全面性, 可将评估对象分成若干有限的、范围确定的单元, 然后分别进行评估, 最后再综合为对整个系统的评估[2]。
1.1 评估指标体系
起重机的综合安全评估应该是涵盖起重机整个服役期的综合性系统研究。该系统应该涵盖影响起重机服役期内安全的所有因素。以变频桥式起重机为例, 通过咨询部分专家教授的意见、建议以及对起重机结构、常见故障的学习、研究和分析, 依据安全评估指标体系建立的基本原则, 提出反映起重机运行过程中与安全相关的指标因素, 并在此基础上建立起相应的安全评估指标体系。如图1所示, 桥式起重机安全评估主要包括金属结构基础、机械结构组件、电气控制系统、安全保护装置等四个方面。需要说明的是在起重机使用过程中, 环境因素和人因因素也对起重机使用安全有影响, 它们与起重机本机一起构成总的起重机使用安全评估因素体系, 本文这里仅讨论起重机本机自身安全性。
1.2 评估指标分析
1.2.1 金属结构基础
金属结构基础主要是指桥架结构, 包括主梁, 端梁, 走台等。桥架作为一个承载结构, 它的失效不仅使起重机失去功能, 而且容易导致断臂等重大事故, 给生产和人身安全带来巨大危害。引起桥式起重机桥架结构失效的故障主要有变形、裂纹、锈蚀和磨损、折断等型式[3], 其中变形和裂纹是目前桥式起重机的主要故障形式。桥架结构的变形, 是普遍存在的问题。这些变形, 影响机器的正常运转。由于制造、运输以及使用不当, 起重机大梁往往会发生上拱减小, 甚至发生残余下挠现象, 以及主梁旁弯, 主梁腹板波浪形等。这将对起重机的使用和承载能力产生严重影响。裂纹主要产生在焊缝本身或焊缝附近的母材, 在一定的变化载荷作用下, 往往会造成裂纹扩展, 致使桥架金属结构出现故障。因此, 金属结构基础对应的指标因素如图2所示。
1.2.2 机械结构组件
据资料统计, 在发生的所有机械人身伤害事故中, 由于机械结构本身缺陷所造成的事故约占25%[4], 因此机械的因素是起重机安全评估中的一个重要方面。机械结构组件主要包括桥式起重机的传动和运行机构, 即大车运行机构、小车运行机构和小车起升机构, 其指标体系如图3所示。
1.2.3 电气控制系统
传统桥式起重机的控制系统主要采用继电—接触器控制, 交流绕线转子串电阻的方法进行启动和调速。由于桥式起重机工作环境差, 工作任务重, 电动机以及所串电阻烧损和断裂故障时有发生。转子串电阻调速时, 所串电阻长期发热, 电能浪费大, 效率低。而且继电一接触器控制系统可靠性差, 操作复杂, 故障率高[5]。变频桥式起重机采用了PLC控制的变频调速技术, 极大的提高了起重机的控制精度和稳定性, 影响其安全的电气控制系统指标因素如图4所示。
1.2.4 安全保护装置
安全保护装置对起重机的安全作业起着非常重要的作用, 若保护装置存在缺陷将有很大几率引发重大的安全事故。桥式起重机安全保护装置主要有碰撞缓冲器、起重量限制器、起升极限位置限制器、大小车运行极限位置限位器、导电线防护板、防风防爬装置、扫轨板、蜂鸣器、电铃等。归类后, 其指标体系如图5所示。
2 安全评估系统的设计
2.1 系统总框架
系统的结构框架如图6所示, 系统将输入的相关监测数据储存在数据库中, 以方便数据的输入、查询、修改、删除等操作。当需要对设备进行安全评估时, 先在数据库中, 检索出将进行安全评估的检测数据, 输入给已经训练好的模糊神经网络进行评估, 之后输出评估结果, 并给出相应的安全等级和设备养护维修措施。如对结果不满意, 可以重新设置模糊神经网络的隶属度函数和学习样本, 对安全评估结果进行调整及优化。
2.2 模糊神经网络评估模型
根据起重机安全性评估的特点, 在模糊综合评价[6]的基础上构造如图7所示的模糊神经网络结构。
在图7中, m、n分别为输入单元和隐层单元个数, x1, x2, …xm为m个评价指标的量化值, r1, r2, …rm为评价指标量化值经相应的隶属度函数量化后的评价向量 (隶属度向量) [7], 本文采用的评价结果集为:
V={安全, 较安全, 有隐患, 较危险, 危险}, 则隶属度向量为5维形式, 记作:rm= (rm1, rm2, rm3, rm4, rm5) ;ωij、ωjk分别为输入层到隐层、隐层到输出层的连接权值;y'为样本x1, x2, …xm的网络输出, 经反模糊化后得到最终评价结果[8]。
该网络的训练中采用改进梯度下降动量BP算法[9], 网络误差函数Ep为:
式中:T为训练样本个数;Y为理想输出;y为实际输出;M为网络层数 (不包括输入层) 。
为修正权值, 增加动量项, 加权调节公式为:
式中:η为学习速率, α为动量系数, 若j为输出节点, 则:
若j为隐节点, 则:
在桥式起重机安全状态评估中, 整机安全状况为主系统, 下分4个子系统, 即金属结构基础、机械结构组件、电气控制系统、安全保护装置。各子系统与主系统均采用图7所示网络结构, 各子系统的输出作为主系统的输入, 主系统的输出对应起重机整机的安全状况。
2.3 评估模型仿真
以桥式起重机整机系统的安全评估为例, 下分金属结构基础、机械结构组件、电气控制系统、安全保护装置四个指标。为了准确地评估起重机的安全性, 所有评估指标均采用定量描述, 各评估指标按满分100分评分, 其得分即为该指标的分值。为完成模糊神经网络的建立, 需要给网络提供足够的学习样本。为使样本较全面地覆盖各种评估情况, 在各评估指标向量范围内均匀取值, 由计算机自动赋值生成25组标准理论样本。将其中20组样本作为学习样本输入网络进行训练。学习样本的评价结果采用专家评分确定, 将评出的分数分为安全、较安全、有隐患、较危险、危险5等, 分别用A、B、C、D、E表示。样本的输入、输出见表1。
利用Matlab中的神经网络工具箱建立模糊神经网络[10], 将20组学习样本输入网络进行训练以后, 设定网络误差E<0.001, 经过264次学习, 确定了网络各层参数值, 从而完成了桥式起重机安全性评估的模糊神经网络。
为验证该网络, 另取由计算机随机赋值的五组验证样本输入网络, 网络输出结果与专家打分结果比较见表2。
注:U1表示金属结构基础;U2表示机械结构组件;U3表示电气控制系统;U4表示安全保护装置。
根据最大隶属度原理可以看出, 5个验证样本专家评价结果与训练好网络输出评价结果是一致的。由此可知, 训练好的模糊神经网络很好的获得并储存了评价专家的知识、经验和判断, 可将网络应用于桥式起重机安全性评估中。
2.4 系统软件功能设计
对起重机运行系统安全评估的过程涉及到大量而且关系复杂的数据, 通过计算机高效的数据计算处理能力, 开发一套计算机辅助系统, 进行各种数据处理, 使用该系统对评估数据用计算机加以管理, 既有助于加速数据处理的速度, 保证数据之间的一致性, 同时也提高了起重机安全评估工作的效率和质量。系统软件的功能模块设计如图8所示。
3 结论
通过咨询部分专家的意见建议和对桥式起重机的设计、结构组成和常见事故故障资料进行调查研究, 建立了较完善的安全评估指标体系。设计了一种基于模糊神经网络的桥式起重机安全评估系统, 建立了模糊神经网络评估数学模型, 利用MATLAB工具对模型进行了仿真验证, 结果表明此模型是可行的。本文虽然针对桥式起重机进行研究, 但模型和方法同样适用于其他类型的起重机, 具有较好的可移植性和普适性。
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系统安全指标 篇7
关键词：FACTS,静态安全性,可靠性模型,指标体系,概率评估
0 引言
自从1986年Hingorani博士提出FACTS的概念以来,FACTS相关设备和技术在全球范围内得到了广泛应用[1,2,3,4]。FACTS技术的特点在于通过改变输电网络的参数实现潮流和电压控制。电力系统接入FACTS设备可以降低潮流过载和电压越限等异常状态出现的概率,提高系统的安全运行能力[5]。但从结构分析,加入新元件降低了系统整体的结构可靠性,系统元件全都正常运行的概率变小,这有可能对系统安全性产生负面影响。因此有必要选择合适的方法和指标来全面研究FACTS设备对电力系统的作用效果,这对于推广FACTS设备在电力系统中的应用具有重要意义。
现有文献中关于FACTS设备对系统运行性能的影响已有不少研究。文献[6]研究了计及FACTS设备的潮流计算及最优负荷削减模型,并以电力不足期望(LOLE),电量不足期望(EENS),电力不足频率(LOLF)等传统可靠性指标为基础进行了可靠性评估。文献[7]研究了FACTS设备安装位置和容量的变化对系统可靠性的影响。文献[8]基于电压稳定约束,分析了TCSC对系统故障状态下最小减载量的影响。文献[9-11]分析了FACTS设备对输电线路传输容量的影响。文献[12]将一种新的多目标进化算法应用于电力系统,该算法以线路有功损耗和负荷点电压偏差最小为指标求得了UPFC的最佳安装位置和运行参数。
上述研究采用不同指标评价了各种FACTS设备对系统性能的影响,但是存在如下三个问题:第一,系统处于稳态时,FACTS设备通过降低潮流和电压越限概率来提高系统的静态安全性,而上述指标均没有反映出这一作用机理。第二,FACTS设备的作用体现在系统性能的提高,而这些指标只表征了系统的稳态性能本身,而没有体现稳态性能的变化。第三,采用的元件可靠性模型没有考虑运行状况的变化对元件停运概率的影响,无法解释、评估系统在非正常运行方式下的故障事件。针对这三个问题,本文从FACTS设备的作用机理出发,以电压幅值和潮流为基础提出了一套指标体系。该指标体系通过加入FACTS设备前后系统静态安全性的变化来评估FACTS的效益。然后以TCSC,SVC,UPFC为对象建立了基于运行状况的可靠性模型[13,14],并提出了相应的概率安全评估算法,最后对IEEE57节点算例系统进行仿真并求得了相应指标。
1 FACTS对系统静态安全性影响评估指标
常见的FACTS设备分为三类:串联型设备如TCSC,TCSR等;并联型设备如SVC,STATCOM等;串并联设备如UPFC等。不同类型的设备作用机理各不相同。串联型设备主要通过改变线路阻抗影响潮流和电压;并联型设备主要通过补偿无功来提升电压、影响潮流;串并联设备则兼而有之。本文从以下5个原则出发来评估FACTS对系统静态安全性的影响。
1)FACTS影响的状态量主要是潮流和电压,而频率基本不受影响,因此评估系统安全性的指标体系必须以潮流和电压为基础。
2)FACTS设备补偿电力系统的目的是减少整个系统发生潮流和电压越限的概率和降低潮流和电压越限的值,因此这四个量可以用来衡量FACTS设备的作用效果。
3)考虑到系统会运行在多种工况下,每种工况持续时间不同,因此采用基于蒙特卡罗仿真的概率评估方法比传统的确定性评价方法更合理。
4)电力系统安装FACTS设备后的静态安全性不光取决于FACTS设备的效果,也取决于安装前的系统安全性,因此指标体系必须反映安全性的变化而非安全性本身。
5)无论系统不安全状态的表现形式是潮流还是电压越限,其最终结果均可由切负荷量表示。
由上五点形成指标体系如下。首先是4个状态指标,它们反映了系统处于各状态的概率变化。
1)电压越下限概率变化(Difference of Probability of Low Voltage Violation,DPLVV)
PPLVV和PP′LVV表示加入FACTS设备之前和之后的系统电压越限概率。PPLVV如式(2)所示。其中PSk表示系统状态为Sk的概率,DVVL表示系统内存在节点电压越下限的状态集合。同理可得指标2~4,如式(3)~式(5)所示。
2)潮流越限概率变化(Difference of Probability of Overload,DPO)
式中,DLO表示系统内存在潮流越限的状态集合。
3)安全状态概率变化(Difference of Probability of Security,DPS)
式中,DSS表示系统处于安全运行状态的集合。
4)切负荷概率变化(Difference of Probability of Load Curtailment,DPLC)
式中,DLC表示系统内存在切负荷状况的状态集合。
然后是3个程度类指标。这3个指标反映了安装FACTS设备前后系统偏离安全状态的后果。
5)电压越限期望变化(Difference of the Expectation of Low Voltage Violation,DELVV)
式中:PELVV和PE′LVV表示加入FACTS设备之前和之后的系统电压越限期望。PELVV如式(7)所示。其中Ub,min表示母线b电压下限。同理可得指标6~7,其表达式如式(8)和式(9)所示。
6)潮流越限期望变化(Difference of the Expectation of Overload,DEO)
式中,La,max为线路a的潮流上限。
7)切负荷量期望变化(Difference of the Expectation of Load Curtailment,DELC)
式中,CSk,l表示线路l在状态Sk下的切负荷量。
以上7个指标相互独立,反映了FACTS设备影响系统静态安全性的特点和结果。
2 设备模型
从三类FACTS设备中各取一种典型设备进行分析。其中串联型设备取TCSC,并联型设备取SVC,串并联设备取UPFC。
2.1 FACTS设备潮流模型
TCSC电路模型如图1(a)所示,它可以根据需要运行在感性状态或容性状态,运行在感性状态时,线路电抗增加,有功潮流减小;运行在容性状态时,线路电抗减少,有功潮流增加。含TCSC支路的阻抗通常用式(10),式(11)表示。
式(11)中,rtcsc表示TCSC电抗和线路电抗的比值,根据不同的控制目标,rtcsc可以选取不同的值。
SVC电路模型如图1(b)所示。SVC注入系统的无功的最大最小值取决于其内部电容和电感的大小。由上可知,当SVC向系统注入无功时,注入功率最大值QSVC,max=U2SVCBC。
在忽略UPFC损耗和线路电阻的前提下,可以将UPFC的输入等效为所在线路两端的注入潮流,如图2所示。注入潮流如式(12)所示。
上式中:Y为线路阻抗;Uk,Un,θk,θn为UPFC所在线路始末端的电压幅值和相角;iq,U2和δ2为UPFC的控制参数。观察式(12)可知Psk=-Psn,这反映了UPFC不发出或吸收有功的特性。由上可见,UPFC最大注入功率和节点电压成正比。UPFC对应额定电压的注入功率只和UPFC的控制参数有关,和系统状态无关。
2.2 FACTS设备可靠性模型
由上节可知,TCSC运行状态主要受线路潮流影响,当潮流达到保护整定值时,TCSC的过负荷保护动作,并且随着潮流越限程度的加深,保护动作时限减小,保护动作前采取措施使潮流恢复到正常水平的可能性越小,TCSC停运概率越大。如图3所示,线路有功潮流P小于Pmu1时停运概率取随机停运概率;大于Pmu2时停运概率为1;当潮流在Pmu1、Pmu2之间变化时,UPFC的停运概率随之相应线性变化。线路过电流保护动作的整定值在线路额定容量附近,考虑到保护装置的动作误差,保护动作范围一般为额定容量的0.95~1.05倍,因此取Pmu1、Pmu2分别为线路额定容量的0.95、1.05倍。
会对SVC可靠性造成影响的主要是节点电压,SVC停运概率随母线电压的变化趋势如图4所示。为SVC随机停运概率,Umu1、Umu2为母线电压上下限。过电压保护整定值一般超过额定电压,考虑到保护动作误差,Umu1、Umu2分别取额定电压的1.1、1.3倍。
电压和潮流都影响UPFC运行状态,将图3、图4综合,即UPFC故障概率随系统状态变化趋势。无论是电压还是潮流超过极限值都会让UPFC停运概率为1,因此定义UPFC停运概率随电压,潮流变化表达式为
这就是三种典型FACTS设备基于运行状况的可靠性模型。其他元件可靠性模型参见文献[13]。
3 静态安全评估算法
3.1 单个FACTS设备的控制策略
本文通过潮流方程在运行点处的线性化,采用灵敏度方法来确定FACTS设备的最佳控制量。以TCSC为例,具体控制过程如下。
假设TCSC安装在线路lT,潮流计算发现系统中线路l1,l2有功潮流越限,越限量为dPl1,dPl2,它们对线路lT阻抗的灵敏度为S1T、S2T,则要消除越限量dP1,dP2,需要线路阻抗的变化值分别为
如果dXT1,dXT2同时为正或同时为负,则TCSC阻抗值取绝对值较大的一个即可保证没有潮流越限;如果dXT1,dXT2一正一负,则系统潮流越界不可消除,此时TCSC阻抗只要能够让两个越限值相等,即可保证系统潮流越限值最小。
当安装SVC时,由于SVC注入无功增加后所有节点的电压都会上升,因此不会存在两个注入量一正一负的情况。控制更为简单。此处不再赘述。
根据有功注入和有功潮流,无功注入和电压之间的强耦合关系,对UPFC采取解耦控制的策略。假设系统中UPFC安装在节点k和线路k-n上,潮流计算发现系统中有两条线路l1,l2有功潮流越限,越限量为dPl1,dPl2,它们对节点k,n有功注入的灵敏度为S1k,S1n,S2k,S2n,则要消除越限量dP1,dP2,根据灵敏度分析,需要注入系统的有功潮流分别为
若Pk1,Pk2同为正或同为负,则UPFC有功注入取绝对值较大的一个即可保证无潮流越限;若Pk1,Pk2一正一负,则潮流越界不可消除,UPFC不进行有功交换。同理可得UPFC无功注入量。
上述计算过程基于潮流方程在运行点处的线性化和解耦控制,必然引起误差。为减小误差,本文采用迭代计算的方式。设原系统状态变量为X0,预期系统状态变量为,根据灵敏度分析可求得UPFC控制变量CU,1,代入潮流方程进行计算,求得状态变量,由之差求得UPFC控制变量CU,2,如此反复,直到之差小于规定的阈值为止。UPFC控制变量则等于CU,1到CU,n之和。
3.2 评估算法流程
评估算法流程如图5所示。
图5以UPFC为例,当安装TCSC或SVC时,只要将越限状态量从电压和潮流改为对应的被控制量即可。
3.3 抽样方法分析
指标精度用方差系数来表示[17],如式(18)所示。
其中:V(LC)为切负荷量LC的方差;E'(LC)为切负荷期望E(LC)的估计值;N为抽样次数。由上可见,方差系数越小,结果准确度越高,需要的抽样次数越多,因此为了保证结果的准确程度和计算效率,需要选择合适的方差系数。由于元件随机故障概率太小,因此蒙特卡洛法抽样效率很低,为了提高计算效率,仿真中采用重要抽样法。
4 算例
4.1 算例系统介绍
为验证本文所提指标和算法的有效性,选择IEEE57节点系统进行仿真。元件的可靠性参数如表1所示。取功率基值为100 MVA,随机故障概率放大倍数t=10,抽样次数为50 000次。
4.2 仿真结果分析
为了分析安装不同类型设备时各指标的变化,在算例系统中选择三个位置,即线路31-32,38-22,29-7,依次命名为位置1,2,3。然后依次在各位置分别安装三种设备进行仿真。为了方便对比,SVC和TCSC额定容量均选择20 Mvar,UPFC额定容量选择20 MVA。结果如表2~4所示。
注:*:SVC和UPFC并联部分安装在线路始端
以PDELC为标准衡量FACTS提高系统静态安全性的效果。由以上仿真结果可以发现如下五点(下标中的数字表示指标对应的位置)。
1)对于UPFC,PDPS,1>PDPS,2,但PDELC,1
2)位于位置2时,PDPLC,2(SVC)>PDPLC,2(TCSC),但是PDELC,2(TCSC)>PDELC,2(SVC),说明在此处安装TCSC防止了严重故障的发生,而对轻度故障的效果却不如SVC。
3)无论位于任何位置,均有PDELC(UPFC)>max(PDELC(SVC),PDELC(TCSC))。这说明在容量相同时,UPFC提高系统静态安全性的效果最好。
4)UPFC安装在位置1时,PDPLVV,PDELVV较大而PDPO,PDEO很小,这说明UPFC安装在该位置时主要补偿电压而很少控制潮流,其作用可以用一个SVC近似代替,PDELC,1(SVC)≈PDELC,1(UPFC)也证明了这点,而且SVC造价更低。同理,在位置3处安装一个TCSC效果接近UPFC但更经济。
5)UPFC安装在位置2时,PDPLVV,PDELVV,PDPO,PDEO都比较大,说明UPFC同时通过降低潮流越限期望和提高系统电压水平来提高系统安全性,它的作用不能通过单独的SVC或TCSC来替代,表2~3的结果也证明了这一点。
由以上五点可见,该指标体系完整的反映了加入FACTS后系统静态安全性的变化量和内在机理。作为对比,计算三种FACTS设备分别安装在最佳位置时的常规可靠性指标LOLE和LOLP,结果如表5所示。
由表5可见,安装UPFC的效果明显好于安装SVC和TCSC,而后两者的效果比较接近,这和表2~4得到的结论相符。但是这两个指标过于笼统,无法反映FACTS设备改善系统可靠性的机理,难以用来指导FACTS设备的选择。而本文所提指标则可以做到这一点。
5 结论
本文建立了评估FACTS设备对系统静态安全性影响的指标体系,并结合IEEE-57节点算例系统对各指标进行了仿真计算,得到结论如下。
1)基于FACTS设备运行机理给出了评估指标体系。仿真结果表明,本文所提指标体系是合理的,有效的,可以准确反映FACTS设备对系统静态安全性的影响。
2)本文建立了基于运行状况的FACTS设备可靠性模型,并基于该模型建立了相应的评估算法,仿真结果证明了所建立模型和算法的正确性。
智慧健康系统评价指标研究 篇8
近年来, 国家已经分批公布了200余个智慧城市试点, 引领中国特色的新型城市化道路[1]。作为我国智慧城市建设与应用推广中的重要一环, 智慧健康的实现与运作对于未来疾病控制与预防、医疗控费、医学研究和医疗效率的提升将会起到至关重要的作用, 因此, 如何判断一个城市或者社区的智慧健康系统质量正在得到越来越多的关注。为了对智慧健康系统进行科学评价, 本研究采用德尔菲法建立了一套智慧健康系统评价指标体系, 以便为智慧健康的科学测评提供依据参考。
1 测评内涵
智慧健康是智慧城市情境下的电子健康技术的交叉概念, 是由智能技术, 健康技术, 网络技术支撑为人类健康提供服务功能的复杂动态系统[2]。基于上述概念, 本研究认为评价智慧健康实现与运作情况, 其核心是测评城市或社区健康智慧程度以及新型医疗服务模式是否真正促进健康产出, 实现应有价值。然而评价体系的建立是一个复杂的系统工程, 为了对指标体系选择做出客观正确判断与选择, 研究首先构建了智慧健康体系架构, 如图1。
如图所示, 模型为金字塔状, 分别由泛在网络, 公共支撑平台, 智慧应用与价值实现4个维度组成, 代表了智慧健康建设过程中自底向上所涉及的方方面面。由于智慧健康是智慧城市概念下的产物, 因此以泛在网络为代表的智慧城市基础设施现代化与智能化的普及是实现智慧健康的必要条件与基础。在智慧城市基础设施完备的基础上, 公共支撑平台起到了健康保健概念下的基础作用, 是实现智慧健康的关键条件, 而健康智慧应用是智慧健康最终实现价值, 促进健康产出所提供的具体手段与服务路径。整个智慧健康架构良好运行与否决定了最终的价值实现, 也贯穿了评价指标体系的各个方面, 因此研究以该模型为参考, 通过研究小组讨论, 将评测指标分为4大类, 定为评价体系一级指标, 在之后的德尔菲法中也得到专家们的一致认可。
2 指标体系构建的基本原则
系统性原则每一组指标对应着智慧健康系统下的一个子系统, 要求指标系统层次性明显, 自上而下, 构成统一的有机整体。其次, 智慧健康作为跨学科领域的交叉概念内容复杂, 要求指标能反映出其子系统的主要特征与状态, 还要体现出系统间的内在联系。
可比性原则必须明晰评价体系内每个指标代表内容、统计方法、适用对象与范围, 使不同城市可以利用该指标进行横向、纵向对比, 把握评价对象智慧健康建设质量和发展趋势。此外, 为保证可比性原则, 指标体系应尽量采用相对指标, 少用绝对指标[3]。
可操作性原则要求指标体系资料来源简单明了, 不宜过多, 可获得性较高, 对各个城市都有较高的适用性, 其次要求评价方法定量与定性相结合, 才能客观、全面对对象进行评价[4]。
可持续性原则在评价指标选择时, 既要有动态指标, 又要有静态指标, 以便来综合反映城市智慧健康发展的现状与趋势。除此之外, 指标体系应根据智慧健康发展进程的不同进行动态调整, 使得评测结果与实际情况较为吻合。
3 指标体系构建方法与内容
3.1 构建方法
由于智慧健康评价指标包含内容繁多, 因此在初步建立体系框架后, 研究分为4组, 采用两轮德尔菲专家调查访谈法, 邀请了国家、省级卫计委信息中心研究人员、华中科技大学同济医学院教授、大型卫生信息IT企业专家和卫生服务机构工作人员共30人参加。通过调查, 每组提出了30-50条有关城市智慧健康的指标和因素, 经过研究小组评定, 确定了指标体系。
3.1.1专家基本情况
从总体情况上看, 参加函询的专家中以从事相关工作10年以上 (80%) 的学历背景硕士及以上 (60%) 的为主, 主要任职科研教育 (40%) 及行政管理 (30%) 工作, 专业分布以卫生 (事业、信息) 管理 (45%) 、计算机 (20%) 、临床医学 (20%) 为主。
3.1.2专家积极性
专家积极性系数表示专家对本研究的关心程度, 一般以专家函询的有效回收率表示[5]。第一轮发出函询30份, 回收有效问卷26份, 有效回收率为86.7%。第二轮发出函询26份, 有效回收问卷25份, 有效回收率为96.1%。
3.1.3专家意见协调程度
根据专家的回执评分结果, 对所有指标进行Kendall和谐系数W检验。统计结果显示专家意见协调程度较好 (P<0.05) , 见表1。
3.1.4专家建议和意见
德尔菲法实施反馈中, 部分专家对于指标的重要性、可操作性、典型代表性以及需要增添和删减的指标提出了建议, 研究充分采纳了这些建议。在第一轮专家咨询中, 专家认为:A1.1卫生信息专网建设水平和A1.2数据中心硬件、系统软件配置水平表达太过笼统, 可用单一量化指标来体现, 建议修改为A1.1卫生信息专网覆盖的业务范围和A1.2社区卫生服务中心/乡镇卫生院计算机普及率;A1.5数据中心机房建设水平在一定程度上与同位类指标信息表示较为重合, 不具有代表性, 建议删除;A2.1投入比例表达较为含糊, 建议修改为A2.1投入资金与同时期卫生总费用之比;B1.1政策法规落实情况与B3.4信息化人员队伍结构表达不准确, 建议修改为B1.1卫生信息规划落实情况与B3.4信息化人员学历结构;D2.3卫生总费用影响因素过多, 总费用的高低在当前发展阶段不能客观评价智慧健康质量, 建议删除;在C2平台应用范围内, 专家建议添加C3.5信息利用分析水平和C3.6决策水平两项指标来反应平台应用的决策支持能力[6]。
经过第二轮专家咨询, 专家对第一轮反馈结果表示普遍赞同, 部分专家指出D2.2慢病管理费用信息范围过大, 信息收集困难, 建议修改为D2.2人均糖尿病管理费用;针对D2经济效益指标, 为了更好体现医疗区域信息整合带来的好处, 专家建议增加D2.5重复检查费用减免指标;在A2信息化筹资范围内, 考虑到智慧健康生态系统的多样性, 系统的成熟必然伴随着融资的多样化, 所以专家建议增加A2.2融资渠道多样化程度[7]。
3.2 指标体系内容与权重
经过专家的多轮审议和研究, 最终确定了智慧健康系统评价指标, 体系共由4个一级指标, 12个二级指标, 49个三级指标组成, 如表2。
指标体系权重设计采用百分制, 由专家做出独立判断, 将最后一轮确定的指标重要性得分均值进行归一化处理, 4个一级指标权重和为100, 每个指标的下级指标的权重和为100, 三级指标采用组合权重。其中泛在网络、公共支撑平台、智慧应用、价值实现4个一级指标的权重分别为14.29、24.36、40.71和20.64, 说明该指标体系着眼于实现智慧健康的关键条件和实际健康产出, 重点评价智慧健康具体服务路径质量。
4 结语
本研究采用德尔菲法对智慧健康系统评价指标体系进行了科学构建, 弥补了智慧城市大背景下智慧健康测评方面的空缺, 对该领域的研究提供了经验借鉴, 具有一定的参考价值。但众所周知智慧健康的建设与实现并非一朝之功, 基于此指标评价体系的构建也是一个不断修改, 完善, 应用反馈的循环过程, 加之受限于评价对象结构的复杂以及研究成员的能力与经验, 评价体系在后期指标量化与计算上存在一定不足, 在今后研究实践过程中, 仍需根据智慧健康建设的进展和实际需要对指标体系进行动态调整。
参考文献
[1]张博文, 金新政.智慧健康服务模式研究[J].智慧健康, 2016 (9) :27-31.
[2]韩晓丹, 金新政.智慧健康研究热点分析[J].智慧健康, 2016. (9) :2-7.
[3]李贤毅, 邓晓宇.智慧城市评价指标体系研究[J].电信网技术, 2011 (10) :43-47.
[4]张涛, 刘月星, 宗文红.区域卫生信息平台建设评价指标体系研究[J].中国卫生信息管理杂志, 2014 (6) :548-553.
[5]刘硕.区域人口健康信息化发展水平综合评价指标体系构建研究[D].北京协和医学院, 2015.
[6]徐勇勇, 孙振球, 颜虹.医学统计学 (第三版) /高等学校教材[M].高等教育出版社, 2014.
升糖指数,安全的指标 篇9
升糖指数
不同的食物有不同的升糖指数, 通常把葡萄糖的血糖生成指数定为100。升糖指数>70为高升糖指数食物, 它们进入胃肠后消化快, 吸收率高, 转化为葡萄糖的速度快, 血糖迅速升高;升糖指数<55为低升糖指数食物, 它们在胃肠中停留时间长, 吸收率低, 转化为葡萄糖的速度慢, 血糖升高慢, 人体有足够时间调动胰岛素的释放和合成, 使血糖不致于飙升。
单糖比多糖具有更高的升糖指数 (GI) ;膳食纤维含量:丰富的膳食纤维可减缓消化吸收率, 降低食物的G I;淀粉的物理状态:谷类颗粒碾度越细, GI越高;淀粉的糊化程度:糊化程度越高, G越高;脂肪与蛋白质含量:增加可降低胃排空率及小肠消化吸收, GI较低。
比如, 咸脆饼干能让血糖快速升高, 它的升糖指数就高;生胡萝卜让血糖缓慢上升, 它的升糖指数很低。低指数食物中, 碳水化合物分解成葡萄糖分子的速度慢, 对大脑的能量供应比较稳定。高纤维碳水化合物升糖指数相对较低, 例如富含纤维的黑色全麦面包升糖指数低, 血糖升高不会太剧烈。我们可以在面包中加一些肉或鸡蛋, 再加一点橄榄油, 这顿午餐有滋有味, 同时给大脑供应了充足的养料。
糖尿病高危人群在每日摄取足量碳水化合物的同时, 注意选择升糖指数较低的食物, 增加膳食纤维的摄入, 长期食用低升糖指数的食品, 可抑制餐后血糖上升过高过快并减轻胰岛B细胞的工作负荷, 从而避免高糖毒性和高胰岛素血症对机体各器官组织细胞的损害。养成低升糖指数的饮食习惯, 不仅适用于糖尿病人群, 也适用于糖耐量减低的人群, 甚至对健康人也有意义。因为低升糖指数饮食, 在降低低密度脂蛋白及胆固醇的同时, 还可防止动脉硬化、高血压以及结肠癌等。
降低升糖指数
根据《中国居民平衡膳食宝塔》, 我国居民平衡膳食的第一层为谷类薯类及杂豆类250～400克;第二层为蔬菜类300～500克、水果类200～400克;第三层为畜禽肉类50～75克、鱼虾类50～100克、蛋类25～50克;第四层为奶类及奶制品300克、大豆类及坚果30～50克;第五层为油25～30克、盐6克。在《中国居民平衡膳食宝塔》中, 每一层的食物都有很多种可供选择, 糖友应当以个人习惯为基础, 结合年龄、身体条件、运动量、病情等各个方面, 制定健康又合理的食谱。
注意一:食物原料不要求精求细, 越是粗粮, 升糖指数越低。比如吃糙米、糙面比精米、精面要好。吃生香蕉要比吃熟香蕉更好。
注意二:尽量减少烹调食物, 生吃比熟吃好, 烹调时间越短越好。比如长时间煮成的稀饭升糖指数高, 而米饭的升糖指数则低于稀饭。
注意三:食物带皮吃更好, 注意量的控制, 消化越慢对血糖影响越小。比如常见的水果蔬菜, 尽量不要削皮, 能带着皮吃就越能减少吸收速度。
注意四:饮食中适当增加蛋白质和素食, 每日碳水化合物占总热量55%～60%。对于饮食总热量的控制, 要根据糖尿病患者BMI指数决定。
注意五:各类食物应尽量选择含水含汁液少的食物, 有助于控制升糖指数。比如豆腐干的升糖指数就要比鲜豆腐的升糖指数更低。
关注烹饪方法
升糖指数不仅由食物本身的性质决定, 有时候还与烹调方法有关。食物加工时间越长、温度越高, 升糖指数就越高, 反之就越低。
以一碗量的大米来举例, 普通的蒸米饭和做成米粥的“升糖指数” (GI) 是不一样的, 这个指数影响到食物进入人体后, 血液中葡萄糖浓度上升的速率和程度。而米粥这种烹制方式比普通的米饭有着更高的升糖指数, 所以糖友在不经意的情况下加快了血糖的上升速率, 导致血糖异常。
为什么等量的干饭和稀饭对血糖的影响却明显不同呢?这是因为大米中的淀粉并不溶于水, 加热才能促进它在水中溶解, 加热时间越长, 进食后越能广泛与消化液接触而易吸收。另外, 稀饭呈半流状态, 进食后胃的排空时间比较短, 这些都可能是稀饭比干饭对血糖影响大的原因。
除大米之外, 还有很多食物的升糖指数会受烹饪方法的影响, 比如蒸鱼就要比炸鱼好一点, 死面饼要比发面饼升糖指数低一点, 等等。其实有些烹饪方法, 就算不会影响食物的升糖指数, 糖友也不宜选用, 比如煎炸、烘烤等, 在无形中就会增加油脂的摄入, 十分影响糖友的健康。
关于升糖指数的“三错一对”
错误1.低“指数”食物多多益善。按“指数”选择食物的前提是平衡膳食, 而不能因为低“指数”食物好而不加限制。否则很可能造成饮食控制失衡。
错误2.“指数”越低的食物越好。应该说, 不同类食品的营养价值没有可比性, 因此不能说血糖生成指数为18的大豆比血糖生成指数为40.8的老年奶粉好。如果认为“指数”越低越好, 并主要食用少数几类食物, 结果必然会导致食物单一化, 对人体健康不利。事实上, 不同食物混合进食后对血糖的影响也不同, 升糖指数所列数据不能体现各种食物搭配的结果。因此在选用不同种类食物安排饮食时, 若特别喜欢食用某些高指数食物, 可以搭配食用低指数食物, 这样既达到食物多样化的目的, 又有效控制血糖。
错误3.低“指数”食物能减肥。低“指数”食物不是减肥食品, 但因其含有较多的膳食纤维, 食用后可产生饱腹感, 并促进排便, 因此有一定的保健作用。真正达到减肥目的, 关键是要控制摄入的总热量。
系统安全指标 篇10
1 社会物流系统与区域综合运输系统
想要从定性、定量的角度更好地把握社会物流系统与区域综合交通运输系统的关系,进而更好地为物流园区和区域综合交通运输系统的建设、规划服务,就必须对于这两个系统的概念有清晰的认识,这也是本文行文的前提。
1.1 社会物流系统与区域综合运输系统
1.1.1 社会物流系统
物流系统根据性质划分可以分为企业物流系统和社会物流系统。企业物流系统指的是由企业自身承担,使用企业自己的设施来满足企业自身或其客户的物流需求,且发生在企业内部的物流活动。此外的其他物流活动均属社会物流系统的范畴。
1.1.2 区域综合运输系统
综合运输系统是以“公共交通网络及其设施”和“载运工具”作为“交通”和“运输”的二项基本要素为依托,以现代联合运输工程管理技术和信息技术为基础,以便捷、安全、经济、高效为目标,实现客货运输过程的运输工程及管理系统。我们所熟知的综合运输系统包括铁路运输系统、公路运输系统、水路运输系统、航空运输系统和管道运输系统。
1.1.3 社会物流系统和区域综合运输系统的范畴的确定
物流网络中的节点(需求地、供应地,物流作业节点)视为社会物流系统的范畴,同时将需求地、供应地,物流作业节点三者之间相互需求的OD关系也作为物流系统的范畴,以此来反应物流系统对于区域综合运输系统的需求。
网络中的物理线路视为运输系统范畴,同时包括各运输设施的场站节点。因为如铁路、水运、空运中,运输场站是货物进入运输系统的必经节点,因此综合运输系统是由若干个场站节点和若干条线路组成的模型,反应的是区域对运输需求的供给。
1.2 社会物流系统和区域综合运输系统的相互关系
作为区域综合运输系统的构成要素,无论是交通枢纽还是运输干线都与社会物流系统存在着密切的关系。本文就以下三方面进行分析,以更好的说明两系统间的耦合指标体系建立的必要性。
1.2.1 物流园区与运输干线的关系
1.2.1. 1 运输干线对物流园区的影响
单就我国而言,物流园区的规划建设一般要晚于主要干线的建设,主要运输干线、大的货运通道等的规划、建设在宏观层面上说要优先考虑地理、经济等条件,而对区域物流网络的布局未刻意地进行考虑。所以在进行物流园区选址、功能模块布局设计等时就要求我们充分考虑既有运输干线的情况。
1.2.1. 2 物流园区对运输干线的影响
物流园区作为一个区域的货物集散地,将吸引、产生大量的货运交通,这些交通量必然会对既有运输网络产生一定影响。同时物流园区规划及建设也在一定程度上影响到城市货运交通的组织和调节、城市及区域土地利用以及经济布局等。
1.2.2 物流园区与交通枢纽的关系
1.2.2. 1 物流园区与交通枢纽相互促进
交通枢纽作为几种运输方式或者同一种运输方式几条干线交汇的地方,交通条件优厚。将物流园区建设在交通枢纽周围可以充分利用这种便利的交通条件,同时枢纽周围丰厚的货源也为物流园区的运营提供一定的保障。反过来,物流园区尤其是货运枢纽型物流园区所能够提供的货物转换的配套设施极大地促进了不同运输方式的有效衔接。
1.2.2. 2 物流园区与货运枢纽相互影响
如果既有交通组织的形成不是物流组织的结果,或者说建设于交通枢纽旁边的物流园区进行的物流作业对象与该枢纽的运输对象无关的话,那么物流园区必将产生新的交通,这样的布局不仅不能够利用枢纽便利的交通条件,反过来还会为既有交通枢纽带来新的运输压力。
1.2.3 物流园区与城市交通的关系
1.2.3. 1 城市交通对物流园区土地利用的影响
城市交通中的交通运输类型及流量等许多因素都影响着物流园区土地利用。一方面是城市交通影响着物流园区的可达性,如是否连接到主要货运通道、道路货运能力匹配与否等。另一方面则指城市交通对于物流园区土地利用的导向性和增值性影响。如未来交通设施的规划和建设对土地利用和城市发展具有导向作用,且良好的交通条件必然会使得相关区域的物流园区用地增值。
1.2.3. 2 物流园区土地利用对城市交通的影响
物流园区规划之初都较倾向于建在城市边缘地区,从而达到提高流通效率和缓解城市交通压力的目的。从这个角度来说,物流园区对于城市交通的负面影响很小,但值得我们注意的是随着城市的发展,城市用地必然会向外不断扩张,城市物流量也会随之不断增长,越来越大的物流需求必然带来日益增长的交通需求。
2 耦合性分析指标体系的建立
2.1 耦合的含义
耦合指两个或者两个以上的实体相互依赖对方的一个量度。本文试图采用耦合这一概念站在社会物流系统和区域综合运输系统的规划和建设的角度上,判断两个系统在能力和空间布局结构等方面是否匹配。耦合性分析指标体系的引入,有助于我们将系统原有的复杂问题分解为简单问题,进而我们可以通过对这些简单的问题的分析和评价得出对系统的综合评价。
2.2 耦合性分析指标体系的建立
本文将耦合性分析指标体系分为宏观、中观、微观三个层面,希望不仅能在宏观层面上很好地阐释两个系统的基本特征,而且能在微观层面上使得我们对各个物流节点、运输线路的运行情况有清晰的认识,更重要的是能在中观层面上反应两个系统间类型、结构、布局的合理性。具体如表1。
(1)区域内总物流成本
总的物流成本=总的运输成本*折算系数+总的物流节点处理成本*折算系数
(2)物流节点布局耦合性指标
该指标通过一个比值反应了区域内主要物流作业节点的布局、类型、结构是否与该区域的综合运输系统的布局相匹配。计算公式如下:
其中φL——物流节点布局耦合性指标,指由于物流作业节点的布局对货物流向流量的影响所导致的运输总成本的上升程度,比值≥1且越接近1表示布局越合理
T——实际运输成本,指在模型进行计算时考虑物流作业节点的性质、类型、布局、规模、地理位置等因素之后得到的成本
T0——不考虑物流节点作业因素的运输总成本,此成本是在物流节点的布局、类型、能力等的限制对货物的流向和流量的影响不做考虑的基础上计算得出的,是最理想的状态
(3)运输系统网络布局耦合理性指标
该指标反应的是区域内综合运输网络的布局是否与该区域的物流作业节点的布局相匹配。计算公式如下:
其中φT——运输网络布局耦合性指标,指因运输网络布局改变使货物在节点间的分配产生变化而导致节点总作业成本的上升程度,比值≥1且越接近1表示节点布局越合理
L——实际的物流节点作业成本,指在模型进行计算时考虑运输网络布局因素之后而得到的物流节点作业成本
L0——不考虑运输网络因素的物流节点总作业成本,此成本是在忽略运输网络的能力与运输成本对物流节点作业成本产生的影响的前提下得出的,是最理想的状态
(4)物流节点平均处理效率
物流节点平均处理效率不仅能反应区域内总的物流作业供需之间的平衡关系,还能够反应物流作业节点的理想效率水平的总体水平。计算公式如下:
其中ηL——区域内所有物流节点平均处理效率
n——总物流节点数
ηi——物流节点i的作业处理效率
(5)运输线路平均运输负荷
运输线路平均运输负荷不仅能反应区域内运输供需之间的平衡关系,还能反应区域内运输线路的负荷水平。计算公式如下:
其中ηT——区域内所有物流节点平均负荷
ηi——物流节点j的作业负荷
(6)物流节点处理效率均匀性
物流作业节点处理效率均匀性能反应物流作业需求在社会物流系统中的分配情况,是一个方差的概念。值越接近0,其均匀性越好,社会物流系统的布局越合理。计算公式如下:
其中ψL——物流节点处理效率均匀性;其余符号含义同上
(7)运输线路负荷均匀性
运输线路负荷均匀性能反应运输需求在运输网络布局之间的分配情况,是一个方差的概念,值越接近0,其均匀性越好,运输网络的布局越合理。计算公式如下:
其中ψT——运输线路负荷均匀性;其余符号含义同上
(8)物流节点的平均可达性
物流节点的平均可达性指区域内物流节点与各货物需求、供应地之间的联系程度,作为中观层面的指标反应的是平均状况,计算公式如下:
其中——表示时间可达性
——表示空间可达性
——表示物流节点i的时间可达性
——表示物流节点i的空间可达性
(9)各物流节点的处理效率:
其中li——表示物流节点i的实际作业量
Li——表示物流节点i的作业能力
(10)各运输线路的负荷:
其中lj——表示运输线路j的实际运输流量
Lj——表示运输线路j的作业运输能力
(11)各物流节点的可达性
各物流节点的可达性是指物流节点与货物需求地、供应地之间的联系紧密程度,可以从运输时间和运输距离两个指标进行考虑。计算公式如下:
其中——为物流节点i的时间可达性
——为物流节点i的空间可达性
K——表示为货物需求与供应地总数
tik——表示货物需求或供应地k与物流节点i之间的运输时间
dik——表示货物需求或供应地k与物流节点i之间的运输距离
2.3 系统数学模型的选取与应用
2.3.1 多产品多网点配送模型的应用
一方面,无论企业在选择物流设施、运输线路等,还是政府制定相关的政策时,大都基于物流成本最小为前提进行考虑。另一方面多产品多网点配送模型作为求解运输合理性的重要模型,其求解的主要特点即是将物流节点作业费用和运输费用同时考虑。因此本文以多品种多网点配送模型为基础建立社会物流系统与区域运输系统运输模式的数学模型。具体如下:
h——货物类型1,(…,p)
i——货物供应地1,(…,q)
j——物流作业节点(1,,…,r)
k——货物需求地(1,…,s)
chij——从供应地(i)到物流节点(j)运输货物(h)时的单位运输费用
dhjk——从物流节点(j)到货物需求地(k)运输货物(h)时的单位运输费用
Xhijk——从供应地(i)经过物流节点(j)向需求地(k)运输货物(h)的数量
Fj——在物流节点(j)期间的平均管理费用
Zj——时取1,否则取0
——在物流节点(j)中为对货物(h)进行相应物流作业而产生的部分可变费用(管理费、保管费、税金以及投资的利息等)
Qjk——需求地(k)需要的产品(h)的数量
Wj——物流节点(j)的能力
Yhi——货物供应地(i)能够供应货物(h)的能力
——货物供应地由物流节点(j)向所有货物需求地供应货物的最大库存定额
社会物流系统与区域运输系统运作模式可以表达为如下模型:
此模型为混合整数规划模型。其中:总的运输费用总的物流节点作业费用为了将两个系统的费用进行统一,引入λ且令λ为最优物流作业成本(不考虑运输因素的总物流作业成本)和最优运输成本(不考虑物流节点作业因素的总运输成本)的比值。
令chij=0,dhjk=0求得的L即为最优物流节点作业成本L0;同理,令Fj=0,Shj=0,求得的T即为最优运输成本T0。当Xhijk求得之后,各物流节点的货物处理量和运输线路上的运输量都很容易求得,上述所有指标也将能够很容易求解出来。
3 案例分析
3.1 背景及数据介绍
本文采用上海集疏运系统为例进行案例分析,力求通过集疏运网络体系和涉及到的物流节点的来计算耦合指标,评价集疏运体系。上海本地货源生成地主要集中在上海各区的出口加工区和工业区内,其中出货量较大的主要有金桥出口加工区、外高桥保税区、松江出口加工区、漕河泾出口加工区、嘉定出口加工区、青浦出口加工区和闵行出口加工区。对于上海市外的货源,鉴于上海与其他地区陆上交通主要都经由江苏、浙江两省,故划分集装箱小区时以江浙两省为基础,具体划分如下:
上海集装箱运输主要是通过海运方式完成的、国际的集装箱运输,所以选择上海港的主要港区作为集疏运的物流节点。结合各港区实际地理位置及设备等的情况,本文选取A.洋山港区、B.外高桥港区、C.吴淞港区为物流节点。根据上海市公路集装箱运输的节点和通道的分析,可得到集装箱公路运输网络模型如下:
将集装箱产生小区按照市内市外的顺序依次冠以自然数1、2、3…,结合上海市集装箱系统的相关研究报告可知2010年上海集疏运系统各集装箱小区的产生量和吸引量:
3.2 耦合指标的计算
为计算简单,将道路里程作为运输费用函数,由于由海外到3个港区的距离差异基本为零,所以不考虑海外地区与A、B、C三个港区的运输费用,均定义为零。运输港区与国内其他小区节点的运输距离如下表所示:
由于实际情况3个港区都投入使用,固定费用假设为Fj=0,j=A,B,C,3个港区(物流节点)的可变作业费用假设为:SA=8,SB=10,SC=15。
耦合指标计算过程中其他的基础数据假设如下:港区A、B、C的作业能力Li分别为12 000(辆d-1)、10 000(辆d-1)和5 000(辆d-1)。
根据上述数据的假设,应用第2部分数学模型进行求解得到如下结果:三个港区的A、B、C的作业量li分别为10 856(辆d-1)、5 688(辆d-1)和3 775(辆d-1)。
三个港区A、B、C的负荷ηi分别为90%、57%、76%。三个港区平均负荷负荷均匀性
单位:%
3.3 耦合指标计算结果分析
至此,除宏观指标中两个统计指标外,其他指标均已计算得到,具体如下表所示:
宏观层面,λ等于理想状况下运输费用与物流节点的作业费用的比值,且比值越趋于1耦合性越好,而计算得到的宏观指标中我们不难发现这一数值为2.4,说明当前两系统布局导致了运输成本的上升。
中观层面,物流节点布局耦合性指标为2.6,说明物流节点布局与理想布局偏差较大,但是不容忽视的一个现实是在进行港区选择的时候必须结合实际自然环境因素,故而单纯的依靠这一比值不能很好的说明港区布局合理性。与此同时,中观层面的耦合指标更加适合应用于不同方案的比选。运输系统网络布局合理性指标1:1说明运输系统的布局较为合理,接近理想状况。物流节点处理效率和运输线路负荷的平均值处于70%说明其平均能力和规模水平相对较为合理。但是运输线路负荷均匀性指标0.31说明其均匀性不是很好,这就意味着区域内运输线路负荷的差异性比较大,有些线路运力紧张,但有些线路则存在资源浪费的现象。
微观层面,计算得到的各物流节点和运输线路的效率和负荷性指标从一定程度上说明了各物流节点和运输线路的具体情况。这些指标有助于我们发现系统的问题所在,如某些线路负荷高达99%,而某些线路负荷仅为38%的事实,揭示了线路负荷均匀性较差的事实。这些数据可以帮助我们有针对性地对现有系统进行改进。
摘要：文章在对社会物流系统和区域综合运输系统进行介绍以及对其相关性予以分析的基础上,对社会物流系统和区域综合运输系统建设和规划过程中的相关耦合指标进行系统分析和描述,从而找出反映两个系统耦合关系的指标,分析解决上述问题。
关键词：社会物流系统,区域综合运输系统,耦合性指标
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