《基于层次探析法的某数据中心节能运维风险探析案例综述》8000字

基于层次分析法的某数据中心节能运维风险分析案例综述目录TOC\o"1-2"\h\u18930基于层次分析法的某数据中心节能运维风险分析案例综述 1117241.1层次分析法计算权重 165751.1.1层次分析法介绍 177161.1.2目标层X指标的判断矩阵及权重 3197401.1.3中间层Xi指标的判断矩阵及权重 433571.1.4指标层Xij的组合权重计算 1083341.2项目风险模糊综合评价 13320761.2.1风险等级专家投票结果统计 13116671.2.2风险隶属度向量评价矩阵 15261501.2.3指标层Xij风险的模糊综合评价 17187881.2.4中间层Xi风险的模糊综合评价 20320541.2.5目标层X风险的模糊综合评价 24316891.2.6项目风险综合评价总结 25模糊综合评价法是在隶属度向量矩阵的基础上，结合人为直接确定的指标权重，进行评价的方法。其中的权重指标是人为主观赋权的，不能够充分反映客观实际。本文采用层次分析法计算指标对模糊评价法的主观赋权缺陷进行改进，以减少人为倾向性偏差。下面采用层次分析法和模糊综合评价法的结合，来研究某数据中心基础设施的暖通空调系统节能运维改进的风险管理。1.1层次分析法计算权重1.1.1层次分析法介绍层次分析法是把复杂的决策问题经过层层分解为各层级子因素间的相互比较关系，以计算权重的问题。实施步骤主要包括建立层次结构模型→构造两两判断矩阵→计算权重向量→检验一致性。（1）层次结构模型确定先建立决策问题有关的各种因素的层层递阶的层次结构，本文将项目风险分解为目标层、中间层、指标层三个层次：目标层（X层）是某数据中心的基础设施节能运维改进项目总风险；中间层（Xi层）将目标层的风险从人员、设备、材料、技术方法、环境五个方面分类；指标层（Xij层）表示了各中间层（Xi层）下包含的具体风险因素。（2）构造两两判断矩阵针对某元素，将其对应的下一层的各元素的相对重要性进行两两比较，即可构造两两比较判断矩阵，例如，针对最高层目标层X而言，中间层有关因素有Xi，Xj，其中Xij就是元素Xi相比Xj对于X的重要性标度，满足Xij×Xji=1。本文的相对重要性取值选用9级标度法，详见表1.1。表1.19级标度法XX1……XjX1x11……x1j……Xixi1……xij 注：Xi与Xj同样重要:Xij=1，Xji=1；Xi比Xj稍微重要:Xij=3，Xji=1/3；Xi比Xj明显重要:Xij=5，Xji=1/5；Xi比Xj非常重要:Xij=7，Xji=1/7；Xi比Xj极其重要:Xij=9，Xji=1/9；（3）计算权重并检验一致性由判断矩阵采用几何平均法计算各元素相对于上一层元素的权重向量并进行一致性检验。先计算矩阵X中各行的乘积mimi=Xi1再计算得到各元素的几何平均值wi，得到Wwi=jmi对向量进行归一化处理得wi，得到权重向量Wwi=wii=1再计算矩阵X的最大特征值λmax:λmax=1ni=1对判断矩阵进行一次性检验，计算一次性相对指标CR＜0.1（经验估计值）判断矩阵X有满意的一致性，否则需修正判断矩阵。其中平均随机一致性指标RI值的选取参见表1.2。计算一次性指标CI：CI=λmax−nnCR=CIRI（1.表1.2RI值选取表矩阵阶数12345678910RI值000.520.891.121.261.361.411.461.49满足一致性条件的最大特征值λmax对应的特征向量W就是权重向量。最后计算各底层元素Xij相对项目总目标X的权重，检验一致性后并排序。1.1.2目标层X指标的判断矩阵及权重选取3名专家，来自项目组和公司，涉及相关的各个专业，由专家采用表1.1的9级标度法确定各层的判断矩阵，从目标层（X层）开始，逐层确定各层元素相对上层元素的重要性权数。中间层（Xi层）各元素针对目标层（X层）的重要性对比指标见表1.3。表1.3目标层（X）的指标重要性标度表X人员风险X1设备风险X2材料风险X3技术方法风险X4环境风险X5人员风险X11251/24设备风险X21/2151/34材料风险X31/51/511/51/2技术方法风险X423514环境风险X51/41/421/41得到针对目标层（X层）的中间层（Xi层）风险因素判断矩阵如下：X=X1X2X3采用上述几何平均法计算公式：先根据公式1.1计算矩阵X各行乘积得m1=20，m2=3.333，m3=0.004,m4=120，m5=0.313；再根据公式1.2计算mi的5次方根得w1=1.821，w2=1.272，w3=0.331，w4W=1.8211.2720.3312.6050.5最后根据公式1.3经过归一化处理后得到针对目标层（X层）的各元素权重向量:W=0.2790.1950.0510.3990.077对判断矩阵进行一次性检验，根据公式1.4计算矩阵X的最大特征值λmax:XWi=X1X得到矩阵X的最大特征值λmax=5.206；再根据公式1.5计算一次性指标CI=0.051；查表1.2得到5阶RI=1.12；再根据公式1.6计算一次性相对指标CR=0.046；满足CR＜0.1，矩阵X满足一致性要求。1.1.3中间层Xi指标的判断矩阵及权重1）中间层X1（人员风险）下的指标层X11（缺乏相关培训演练及运维经验）、X12（人员专业技术能力不足）、X13（运维队伍不稳定，不熟悉现场）、X14（运维人员不足）、X15（大意粗心，操作失误）的风险因素重要性对比指标见表1.4：表1.4中间层（X1）的指标重要性标度表人员风险X1X11X12X13X14X15wwX1111/23241.6440.257X12215462.9930.467X131/31/5121/20.5820.091X141/21/41/2120.6600.103X151/41/621/210.5300.083得到针对中间层X1（人员风险）的风险因素指标判断矩阵如下：X1=X11X12采用上述几何平均法的计算公式，经归一化处理后得到针对中间层X1（人员风险）的各元素权重向量：W1j=0.2570.4670.091对判断矩阵进行一次性检验，计算矩阵X1的最大特征值λmax:X1W1j=X矩阵X的最大特征值λmax=5.347；一次性指标CI=0.087；查表1.2得到5阶RI=1.12；一次性相对指标CR=0.077；满足CR＜0.1，矩阵X满足一致性要求。2）中间层X2（设备风险）下的指标层X21（制冷机组故障停机）、X22（水泵故障）、X23（水路末端压力不足、波动变化频繁）、X24（定压补水系统不能自动运行）、X25（BA系统卡顿）、X26（市电断电BA不能自动切换放冷模式）、X27（电动阀门故障、卡顿、旁通阀误动作）的风险因素重要性对比指标见表1.5：表1.5中间层（X2）的指标重要性标度表设备风险X2X21X22X23X24X25X26X27wwX21129/267/2543.2440.351X221/214539/27/22.4100.261X232/91/4133/2421.1040.119X241/61/51/311/31/22/30.3840.042X252/71/32/3315/220.9930.107X261/52/91/422/514/50.4930.053X271/42/71/23/21/25/410.6160.067得到针对中间层X2（设备风险）的风险因素指标判断矩阵如下：X2=X21X22采用上述几何平均法的计算公式，经归一化处理后得到针对中间层X2（设备风险）的各元素权重向量：W2j=0.3510.2610.119对判断矩阵进行一次性检验，计算矩阵X2的最大特征值λmax:X2W2j=矩阵X的最大特征值λmax=7.269；一次性指标CI=0.045；查表1.2得到7阶RI=1.36；一次性相对指标CR=0.033；满足CR＜0.1，矩阵X满足一致性要求。3）中间层X3（材料风险）因素下的指标层X31（备品备件不足）、X32（参与逻辑的传感器安装位置不良、无冗余损坏）、X33（供电开关的误动作或损坏）的风险因素重要性对比指标见表1.6：表1.6中间层（X3）的指标重要性标度表材料风险X3X31X32X33wwX3111/31/50.4050.109X32311/21.1450.309X335212.1540.582得到针对中间层X3（材料风险）的风险因素指标判断矩阵如下：X3=X31X32采用上述几何平均法的计算公式，经归一化处理后得到针对中间层X3（材料风险）的各元素权重向量:W3j=0.1090.3090.582对判断矩阵进行一次性检验，计算矩阵X3的最大特征值λmax:X3W3j=X矩阵X的最大特征值λmax=3.004；一次性指标CI=0.002；查表1.2得到3阶RI=0.52；一次性相对指标CR=0.004；满足CR＜0.1，矩阵X满足一致性要求。4）中间层X4（技术方法风险）因素下的指标层X41（模式切换过程中相应系统报故障停止运行）、X42（过渡季节启停制冷机组频繁）、X43（BA系统逻辑不能实现自动加减制冷机组）、X44（人为手动设置下塔温度）、X45（改BA逻辑需重启控制器录入程序，控制器重启故障且无冗余）、X46（水泵频率调整对系统的波动影响）的风险因素重要性对比指标见表1.7：表1.7中间层（X4）的指标重要性标度表技术方法风险X4X41X42X43X44X45X46wwX41125/23542.5870.356X421/2125/2431.7630.242X432/51/211/32/32/50.5110.070X441/32/531321.1570.159X451/51/43/21/311/20.4820.066X461/41/35/21/2210.7700.106得到针对中间层X4（技术方法风险）的风险因素指标判断矩阵如下：X4=X41X42采用上述几何平均法的计算公式，经归一化处理后得到针对中间层X4（技术方法风险）的各元素权重向量:W4j=0.3560.2420.070对判断矩阵进行一次性检验，计算矩阵X4的最大特征值λmax:X4W4j=X矩阵X的最大特征值λmax=6.353；一次性指标CI=0.071；查表1.2得到6阶RI=1.26；一次性相对指标CR=0.056；满足CR＜0.1，矩阵X满足一致性要求。5）中间层X5（环境风险）因素下的指标层X51（室外环境温湿度波动对冷却水下塔温度影响）、X52（雷雨、防冻、柳絮等对供电稳定性，及冷塔运行效率的影响）、X53（文化氛围对节能改进落地的影响）的风险因素重要性对比指标见表1.8：表1.8中间层（X5）的指标重要性标度表材料风险X5X51X52X53wwX511352.4660.637X521/3131.0000.258X531/51/310.4050.105得到针对中间层X5（环境风险）的风险因素指标判断矩阵如下：X5=X51X52采用上述几何平均法的计算公式，经归一化处理后得到针对中间层X5（环境风险）的各元素权重向量:W5j=0.6370.2580.105对判断矩阵进行一次性检验，计算矩阵X5的最大特征值λmax:X5W5j=X矩阵X的最大特征值λmax=3.039；一次性指标CI=0.019；查表1.2得到3阶RI=0.52；一次性相对指标CR=0.037；满足CR＜0.1，矩阵X满足一致性要求。1.1.4指标层Xij的组合权重计算（1）组合权重Q的计算

==0.2570.4690.0910.1030.083（2）风险因素的权重汇总见表1.9风险因素权重分布表，表中一级权重是指：Xi针对总目标X的权重；二级权重指:Xij针对中间层Xi的权重；综合权重Q是指：Xij针对总目标X的权重。

表1.9风险因素权重分布表总目标X一级指标Xi一级权重Wi二级指标Xij二级权重WIj综合权重Q权重排序XX10.279X110.2570.0724X120.4670.1302X130.0910.02515X140.1030.02912X150.0830.02316X20.195X210.3510.0685X220.2610.0517X230.1190.02316X240.0420.00822X250.1070.02117X260.0530.01021X270.0670.01320X30.051X310.1090.00624X320.3090.01619X330.5820.03011X40.399X410.3560.1421X420.2420.0973X430.0700.02813X440.1590.0646X450.0660.02614X460.1060.04210X50.077X510.6370.0498X520.2580.02018X530.1050.008231.2项目风险模糊综合评价1.2.1风险等级专家投票结果统计（1）风险等级的投票依据风险量值=风险发生的概率指标×风险影响度指标，风险量值对应的风险等级详见表1.10。风险发生概率指标、风险影响程度指标，取值范围本文均采用0—1之间的数，0表示（风险极低×没有损失），1表示（风险极高×损失很大），中间度量取值均采用整数线性值表示。表1.10风险等级表风险很小I风险小II风险中等III风险大IV风险很大V（0—0.2）[0.2—0.4）[0.4-0.6）[0.6-0.8）[0.8-1）（2）风险等级投票统计根据以上度量标准，由各专家对已确定的风险因素进行评分后，统计各风险因素下五种风险等级对应的投票数量，计算同一风险因素中各等级风险票数的占比，结果见表1.11风险等级投票分布统计表和表1.12风险等级投票占比统计表。表1.11风险等级投票分布统计表某数据中心基础设施节能运维改进项目的总风险X风险等级IIIIIIIVV人员风险X1缺乏相关培训演练及运维经验X1112331人员专业技术能力不足X1202341运维队伍不稳定，不熟悉现场X1312520运维人员不足X1412610大意粗心，操作失误X1513420

表1.11（续）某数据中心基础设施节能运维改进项目的总风险X风险等级IIIIIIIVV设备风险X2制冷机组故障停机X2102341水泵故障X2203340水路末端压力不足、波动变化频繁X2312430定压补水系统不能自动运行X2403430BA系统卡顿X2512520市电断电BA不能自动切换放冷模式X2603421电动阀门故障、卡顿、旁通阀误动作X2733220材料风险X3备品备件不足X3124310参与逻辑的传感器安装位置不良、无冗余损坏X3202431供电开关的误动作或损坏X3302521技术方法风险X4模式切换过程中相应系统报故障停止运行X4101441过渡季节启停制冷机组频繁X4201342BA系统逻辑不能实现自动加减制冷机组X4313330人为手动设置下塔温度X4413420改BA逻辑需重启控制器录入程序，控制器重启故障且无冗余X4513330水泵频率调整对系统的波动影响X4624310环境风险X5室外环境温湿度波动对冷却水下塔温度影响X5112430雷雨、防冻、柳絮等对供电稳定性及冷塔运行效率的影响X5201342文化氛围对方案落地实施的影响X5322321表1.12风险等级投票占比统计表XIIIIIIIVVX1X110.10.20.30.30.1X1200.20.30.40.1X130.10.20.50.20X140.10.20.60.10X150.10.30.40.20X2X2100.20.30.40.1X2200.30.30.40X230.10.20.40.30X2400.30.40.30X250.10.20.50.20X2600.30.40.20.1X270.30.30.20.20X3X310.20.40.30.10X3200.20.40.30.1X3300.20.50.20.1X4X4100.10.40.40.1X4200.10.30.40.2X430.10.30.30.30X440.10.30.40.20X450.10.30.30.30X460.20.40.30.10X5X510.10.20.40.30X5200.10.30.40.2X530.20.20.30.20.11.2.2风险隶属度向量评价矩阵根据表1.12风险等级投票占比统计表，得到各层次风险因素的模糊评价隶属度向量矩阵。（1）中间层X1(人员风险)的风险隶属度向量矩阵R1，见表达式1.27：R1=R11R12R13（2）中间层X2(设备风险)的风险隶属度向量矩阵R2，见表达式1.28：R2=R21R22R（3）中间层X3(材料风险)的风险隶属度向量矩阵R3，见表达式1.29：R3=R31R32R（4）中间层X4(技术方法风险)的风险隶属度向量矩阵R4，见表达式1.30：R4=R41R42（5）中间层X5(环境风险)的风险隶属度向量矩阵R4，见表达式1.31：R5=R51R（6）目标层X风险隶属度向量矩阵R。R=0.10.20.30.30.11.2.3指标层Xij风险的模糊综合评价前文通过专家调查打分，得到表1.12风险等级投票占比统计表，并据此确定了指标层风险隶属度向量矩阵R。对风险的模糊综合量化评价，需确定计算用的风险等级数量值，详见表1.13。表1.13风险等级值量化表风险等级P风险很小I风险小II风险中等III风险大IV风险很大V量化值Z0.10.30.50.70.9指标层的风险评价集Pij如下：Pij=R∗Z=根据表1.10风险评估等级划分为五个等级：I（0—0.2）风险很小、II[0.2—0.4）风险小、III[0.4-0.6）风险中等、IV[0.6-0.8）风险大、V[0.8-1）风险很大。根据以上量化计算得出指标层Xij的风险评价如表1.14所示。表1.14指标层风险评价表某数据中心基础设施节能运维改进项目的总风险X风险等级IIIIIIIVV人员风险X1缺乏相关培训演练及运维经验X11√人员专业技术能力不足X12√运维队伍不稳定，不熟悉现场X13√运维人员不足X14√大意粗心，操作失误X15√表1.14（续）某数据中心基础设施节能运维改进项目的总风险X风险等级IIIIIIIVV设备风险X2制冷机组故障停机X21√水泵故障X22√水路末端压力不足、波动变化频繁X23√定压补水系统不能自动运行X24√BA系统卡顿X25√市电断电BA不能自动切换放冷模式X26√电动阀门故障、卡顿、旁通阀误动作X27√材料风险X3备品备件不足X31√参与逻辑的传感器安装位置不良、无冗余损坏X32√供电开关的误动作或损坏X33√技术方法风险X4模式切换过程中相应系统报故障停止运行X41√过渡季节启停制冷机组频繁X42√BA系统逻辑不能实现自动加减制冷机组X43√人为手动设置下塔温度X44√改BA逻辑需重启控制器录入程序，控制器重启故障且无冗余X45√水泵频率调整对系统的波动影响X46√环境风险X5室外环境温湿度波动对冷却水下塔温度影响X51√雷雨、防冻、柳絮等对供电稳定性及冷塔运行效率的影响X52√文化氛围对方案落地实施的影响X53√指标层的风险评价集Pij，结合上文层次分析法计算的指标层Xij的组合权重Q，得到综合风险集，并依据考虑权重的综合风险评价对风险因素进行排序见表1.15：表1.15风险因素评价排序表风险排序风险因素Xij组合权重Q风险评价Pij综合评价1模式切换过程中相应系统报故障停止运行X410.1420.600.0852人员专业技术能力不足X120.1300.580.0763过渡季节启停制冷机组频繁X420.0970.640.0624制冷机组故障停机X210.0680.580.0405缺乏相关培训演练及运维经验X110.0720.520.0376人为手动设置下塔温度X440.0640.440.0287水泵故障X220.0510.520.0268室外环境温湿度波动对冷却水下塔温度影响X510.0490.480.0239供电开关的误动作或损坏X330.0300.540.01610水泵频率调整对系统的波动影响X460.0420.360.01511运维人员不足X140.0290.440.01312BA系统逻辑不能实现自动加减制冷机组X430.0280.460.01313雷雨、防冻、柳絮等对供电稳定性及冷塔运行效率的影响X520.0200.640.01314运维队伍不稳定，不熟悉现场X130.0250.460.01215改BA逻辑需重启控制器录入程序，控制器重启故障且无冗余X450.0260.460.01216水路末端压力不足、波动变化频繁X230.0230.480.01117大意粗心，操作失误X150.0230.440.01018BA系统卡顿X250.0210.460.01019参与逻辑的传感器安装位置不良、无冗余损坏X320.0160.560.00920市电断电BA不能自动切换放冷模式X260.0100.520.00521电动阀门故障、卡顿、旁通阀误动作X270.0130.360.00522文化氛围对方案落地实施的影响X530.0080.460.00423定压补水系统不能自动运行X240.0080.500.00424备品备件不足X310.0060.360.0021.2.4中间层Xi风险的模糊综合评价前文通过专家调查打分，得到表1.12风险等级投票占比统计表，并据此确定了中间层风险因素的隶属度向量矩阵Ri。用Ri结合章节1.1.3中层次分析法计算的中间层Xi的权重向量Wij，得到模糊综合向量集；再根据表1.13的风险等级的量化值(1)中间层X1（人员风险）的模糊综合评价X1的各元素权重向量W1j见公式1.12所示X1的风险隶属度向量矩阵R1见公式1.27所示将权重集合W1j与评价隶属度向量矩阵R1相乘，计算得中间层X1（人员风险）的模糊综合向量集合M1：=0.0530.2080.3570.3090.072将模糊综合向量M1按风险等级值量化，得到中间层X1（人员风险）的风险评价集P1：P1=M1(2)中间层X2（设备风险）的模糊综合评价X2的各元素权重向量W2j见公式1.X2的风险隶属度向量矩阵R2见公式1.28所示将权重集合W2j与评价隶属度向量矩阵R2相乘，计算得中间层X2（设备风险）的模糊综合向量集合M2：M==0.0430.2420.3360.3380.040将模糊综合向量M2按风险等级值量化，得到中间层X2（设备风险）的风险评价集P2：P2=M2(3)中间层X3（材料风险）的模糊综合评价X3的各元素权重向量W3j见公式1.X3的风险隶属度向量矩阵R3见公式1.29将权重集合W3j与评价隶属度向量矩阵R3相乘，计算得中间层X3（材料风险）的模糊综合向量集合M3：=0.0220.2220.4470.2200.089将模糊综合向量M3按风险等级值量化，得到中间层X3（材料风险）的风险评价集P3：P3=M3（4）中间层X4（技术方法风险）的模糊综合评价X4的各元素权重向量W4j见公式1.X4的风险隶属度向量矩阵R4见公式1.30所示将权重集合W4j与评价隶属度向量矩阵R4相乘，计算得中间层X4（技术方法风险）的模糊综合向量集合M4：