基于组合赋权法(BWM+CRITIC)与可拓云理论的综合风险评估模型MATLAB代码









一、研究背景

化工园区作为危险化学品集中区域,其安全风险评估是预防重大事故的关键。传统评估方法常依赖专家经验,存在主观性强、不确定性处理不足等问题。本研究基于组合赋权法(BWM + CRITIC)可拓云理论,构建一种能够融合主客观信息、处理模糊性与随机性的综合风险评估模型,提高评估的科学性与可靠性。


二、主要功能

  1. 数据整合:支持模拟数据与专家评分输入。
  2. 组合权重计算:融合BWM(主观)与CRITIC(客观)法,动态调整权重系数。
  3. 可拓云风险评估:通过云模型生成隶属度矩阵,量化指标与风险等级的关系。
  4. 可视化分析
    • 权重对比图、曲线图、三维云图、隶属度热力图。
    • 风险评估仪表盘、雷达图、饼图、3D曲面图。
  5. 智能输出:生成详细评估报告与风险管控建议。

三、算法步骤

  1. 数据准备:定义19项评估指标,生成模拟数据与专家评分。
  2. 权重计算
    • CRITIC法(客观):基于数据标准差与指标冲突性。
    • BWM法(主观):使用给定权重。
    • 组合赋权:根据差异度动态融合主客观权重。
  3. 可拓云建模
    • 设定各指标云参数(期望Ex、熵En、超熵He)。
    • 计算隶属度矩阵,生成综合评判向量。
    • 基于最大隶属度或特征值确定风险等级。
  4. 结果可视化:绘制多维度图表,展示权重、隶属度、风险分布。
  5. 输出:输出风险评估结果与管理建议。

四、技术路线

复制代码
数据输入 → 权重计算(BWM + CRITIC) → 组合赋权 → 可拓云模型 → 隶属度计算 → 风险评估 → 可视化输出 

五、公式原理

1. CRITIC权重公式:

信息量=σj×∑k=1n(1−∣rjk∣) \text{信息量} = \sigma_j \times \sum_{k=1}^n (1 - |r_{jk}|) 信息量=σj×k=1∑n(1−∣rjk∣)
wj=信息量j∑信息量 w_j = \frac{\text{信息量}_j}{\sum \text{信息量}} wj=∑信息量信息量j

其中 σj\sigma_jσj 为指标标准差,rjkr_{jk}rjk 为指标间相关系数。

2. 可拓云隶属度函数:

μ(x)=exp⁡(−(x−Ex)22(En′)2) \mu(x) = \exp\left(-\frac{(x - Ex)^2}{2(En')^2}\right) μ(x)=exp(−2(En′)2(x−Ex)2)
En′∼N(En,He2)En' \sim N(En, He^2)En′∼N(En,He2),引入随机性反映不确定性。

3. 综合评判向量:

Z=w×M Z = w \times M Z=w×M
www 为组合权重向量,MMM 为隶属度矩阵。


六、参数设定

  • 风险等级:5级(很低、低、中等、高、很高)。
  • 云参数(Ex, En, He):根据指标类别分别设定(如危险品类、距离类、管理类)。
  • 组合系数 :根据主客观权重差异度动态调整α=0.3 0.7,β=0.7 0.3α=0.3~0.7,β=0.7~0.3α=0.3 0.7,β=0.7 0.3。
  • 迭代次数:500次(云模型随机抽样)。

七、运行环境

  • 平台:MATLAB(建议 R2018a 及以上)。
  • 依赖工具:Statistics and Machine Learning Toolbox(用于正态分布生成、相关系数计算)。

八、应用场景

  1. 化工园区安全评级:定期评估园区整体风险水平。
  2. 应急预案制定:根据风险等级调整管控措施。
  3. 安全投入决策:识别高风险指标,优化资源分配。
  4. 园区对比分析:多园区横向风险评估与排序。
  5. 教学与科研:用于风险评估方法教学、模型验证与算法改进。

总结

该模型通过组合赋权 平衡主客观权重,利用可拓云理论处理评估中的模糊性与随机性,结合丰富的可视化手段,为化工园区提供了一套系统、科学、直观的安全风险评估工具。适用于政府监管、企业自查、第三方评估等多种场景,具有较强的实用性与可扩展性。

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