Understanding Applications and Best Practices of DEMATEL:A Method for Prioritizing Key Factors in Multi-Criteria Decision-Making

Decision Making Trial and Evaluation Laboratory(DEMATEL)method is a powerful tool for understanding and visualizing the causal relationships among factors in complex decision-making problems.The method uses diagrams and matrixes to map out the causal relationships and interdependencies among factors,allowing decision-makers to identify key drivers and potential solutions to the problem.DEMATEL has a wide range of application areas,including supply chain management,environmental planning,healthcare,finance,and engineering,among others.The DEMATEL method is a valuable tool for decision-makers who need to understand the complex causal relationships among factors in order to make informed decisions.The method provides a structured approach for analyzing and prioritizing factors and for identifying potential solutions to complex problems.This paper describes the main features of this method,its application areas as well as the main process steps in the DEMATEL method.

A new framework for evaluation of rock fragmentation in open pit mines

The main purpose of blasting in open pit mines is to produce the feed for crushing stage with the optimum dimensions from in situ rocks. The size distribution of muck pile indicates the efficiency of blasting pattern to reach the required optimum sizes. Nevertheless, there is no mature model to predict fragmentation distribution to date that can be used in various open pit mines. Therefore, a new framework to evaluate and predict fragmentation distribution is presented based on the image analysis approach. For this purpose, the data collected from Jajarm bauxite mine in Iran were used as the sources in this study. The image analysis process was performed by Split-Desktop software to find out fragmentation distribution, uniformity index and average size of the fragmented rocks. Then, two different approaches including the multivariate regression method and the decision-making trial and evaluation laboratory(DEMATEL) technique were incorporated to develop new models of the uniformity index and the average size to improve the Rosin-Rammler function. The performances of the proposed models were evaluated in four blasting operation sites. The results obtained indicate that the regression model possesses a better performance in prediction of the uniformity index and the average size and subsequently the fragmentation distribution in comparison with DEMATEL and conventional Rosin-Rammler models.

装配式建筑吊装施工安全关键风险分析的改进DEMATEL方法

为了解决装配式建筑吊装施工安全风险评估体系缺失、演化路径不清的共性问题,提高施工安全科学管理水平,提出了一种基于改进决策试验与实验室评估法(Decision Making Trial and Evaluation Laboratory,DEMATEL)的关键风险识别与演化路径分析方法。基于扎根理论构建装配式建筑吊装施工安全风险评价指标体系,利用基于组合数有序加权算子(Combination Ordered Weighted Averaging,C-OWA)改进直接影响矩阵,建立DEMATEL模型决策矩阵,并通过因果关系图识别关键风险因素,探究关键风险演化路径,以武汉市某工程项目为背景开展实证研究。结果表明:该项目存在X_(1)(工人的专业水平与素质差)、X_(5)(工人的技能培训与安全教育不到位)、X_(15)(人员没有进行定期的安全培训)、X_(18)(现场施工安全管理水平低)、X_(19)(风险意识缺乏)等关键风险因素;在4条基础路径和2条复合路径中,复合路径的权重高于基础路径,随着关键风险之间直接和间接作用的复杂化,发生风险事件的可能性将逐步增加;复合路径除了通过基础路径与关键风险耦合得到以外,还可以通过基础路径的相互作用演化得到。

砖木结构古建筑火灾风险影响因子评估研究

提出模糊DEMATEL-ISM的方法,在建立古建筑火灾评价指标体系的基础上,对归属于4大类风险因素的25个潜在风险因子进行关联性分析,得出因子的因果属性及因子间的逻辑层次结构关系,从而对古建筑火灾风险进行评估。利用模糊DEMATEL-ISM法对华阴市西岳庙灏灵殿进行实例分析,结果表明:疏散与扑救条件、电器设备隐患的原因度较大,需要对其予以控制;耐火等级、火灾荷载的结果度大,为事故发生的主要原因;疏散与扑救条件、易燃易爆危险品、电器设备隐患、安全责任制、灭火应急预案和演练为古建筑火灾事故的关键风险因子,可为古建筑火灾风险管控工作提供相应参考。

基于模糊DEMATEL-超效率DEA的可再生能源发电技术综合效益评估方法

“双碳”目标下,各类可再生能源发电技术发展迅速,综合权衡不同可再生能源发电方案的综合效益对可再生能源的优化设计具有重要意义。综合考虑经济效益、环境效益、能源效益和社会效益4个层面,提出了一种基于模糊决策试验和评价实验(decision making trial and evaluation laboratory,DEMATEL)与超效率数据包络分析(data envelopment analysis,DEA)模型的可再生能源发电技术综合效益评估方法。该方法分为投入-产出指标体系构建和综合评估2个阶段。首先,利用三角直觉模糊数处理模糊评价信息,将其与DEMATEL相结合量化各指标之间相互影响关系,基于指标间逻辑分析结果建立投入-产出评估指标体系。然后,基于超效率DEA模型对各可再生能源发电方案进行评估排序,结合投入冗余和产出不足分析结果给出各方案的针对性改善建议,以期为进一步选择和确定可再生能源产业发展战略提供参考。最后以某省10类可再生能源发电单元为研究对象,基于所提研究方法进行综合评估和分析,并与多准则妥协解排序法和熵权法进行对比分析,验证了所提方法的有效性。

基于组合赋权云模型的塔台管制系统运行安全评估

随着我国民航业的迅猛发展,空中交通流量不断攀升,机场塔台管制系统的运行安全面临严峻考验,因此,正确识别和评估风险成为有效提高塔台管制系统运行安全水平的重要前提。为精准且有效地完成对塔台管制系统运行的安全评估,构建了基于模糊决策实验室分析法(Decision-Making Trial and Evaluation Laboratory,DEMATEL)网络层次分析法(Analytic Network Process,ANP)熵权法云模型的塔台管制系统运行安全评估模型。首先,通过流程图法并结合人机环管的思想建立塔台管制系统运行安全评估指标体系,并采用模糊DEMATEL法确定评估指标间的相互影响关系,绘制评估指标之间的网络结构图;然后,通过ANP法确定各评估指标的主观权重,采用熵权法确定各评估指标的客观权重,并通过博弈论方法计算评估指标的综合权重;最后,将权重结果与评语层云模型结合使用对各级安全评估指标进行安全评估,通过MATLAB软件完成算例的仿真分析。结果表明:该塔台管制系统运行安全等级在一般和良好之间,仍需采取有效措施对某些风险因素进行控制;同时验证了该模型在塔台管制系统运行安全评估中具有可行性和准确性,对塔台管制系统安全评估具有指导意义。

基于BP-DEMATEL的山西省冬小麦水足迹影响因素识别

针对山西省冬小麦水足迹历史演变及关键影响因素识别问题,分析了1993—2021年山西省冬小麦水足迹历史演变规律,利用BP神经网络-决策实验室(BP-DEMATEL)模型对冬小麦水足迹演变的关键影响因素进行识别,将其分为驱动型因素及特征型因素,并揭示了影响因素之间的作用机制。结果表明:1993—2021年山西省冬小麦水足迹及单位水足迹均呈下降趋势;2021年山西省冬小麦总水足迹为27亿m^(3)(蓝水占比57%),单位水足迹为1 122 m^(3)/t,与前期高点相比分别下降38%(较1994年)和21%(较1993年);气温、相对湿度和灌溉面积为冬小麦水足迹演变的关键驱动型因素,化肥施用量和农业机械总动力为关键特征型因素。

基于D-I-M协同模型的企业数字化转型财务管理风险识别研究

数字化正在重塑经济发展的轨道,成为赋能经济增长新动力。精准识别财务管理风险中的关键指标及其相互关系,对企业更好地完成数字化转型尤为关键。融合企业人力、运营、财务、环境4个基本维度,从链式传导视角构建转型背景下企业财务管理风险指标体系。通过决策试验与评价实验室(DEMATL)法,分析各影响因素之间中心度和原因度关系,并利用解释结构模型(ISM),将矩阵进一步分析得到影响因素的层级划分,归纳影响因素之间的内在指向关系,最后运用交叉影响矩阵相乘(MICMAC)法计算各因素的驱动—依赖关系以判断其属性类别。提出通过D-I-M协同分析的方法,识别财务管理风险路径,为企业进行多链融合数字化转型、规避财务管理风险提供参考。

基于文本挖掘的水电工程施工物体打击事故致因分析

为探明水电工程施工过程中物体打击事故的致因及作用关系,提出针对性的事故预防措施,从源头遏制事故发生。遴选水电工程施工物体打击事故调查报告,运用文本挖掘从人、机、环、管4个方面提取14项事故致因。融合关联规则、决策试验和评价实验室(DEMATEL)方法,厘清致因因素间的关联关系,构建重要度分析模型,确定事故近端致因因素。结果表明:水电工程物体打击事故各致因间联系紧密,其中,安全监督检查不到位、违章作业、安全防护措施不完备、安全意识淡薄等致因因素对事故发生具有直接影响作用。现场清理不彻底、安全技术交底不到位、安全教育培训不到位等是诱发事故的深层影响因素,且安全意识淡薄的中心度排名第一,对事故致因系统的影响较大,在实际施工中应着重考虑上述致因因素。

DEMATEL和模糊认知图在地铁深基坑施工安全风险动态评估中的应用

为探究地铁深基坑施工安全风险因素动态作用规律,科学预防施工安全事故,针对目前缺乏因素系统识别、因果关系量化和动态推理分析等共性问题,提出一种基于决策试验和评估实验室(Decision Making Trial and Evaluation Laboratory DEMATEL)与模糊认知图(Fuzzy Cognitive Map,FCM)的地铁深基坑施工安全风险分析方法。首先,通过理论分析与文献梳理,采用扎根理论识别风险因素;其次,结合专家调研与量化分析,利用DEMATEL方法分析风险因素的因果关系;再次,将DEMATAL决策矩阵转化为FCM模型的交互作用矩阵,展开风险因素的预测与诊断推理分析;最后,选取案例进行实证,验证模型方法的可用性与有效性。结果显示:因素X_(1)(人员安全风险意识)对其他因素的影响程度最高;因素X_(1)(人员安全风险意识)、X_(8)(安全施工组织设计方案)和X_(7)(施工安全风险管理措施)是排名前3的关键风险因素;完善安全施工组织设计方案是最有效的管控对策。

基于DEMATEL-AISM的起重驾驶员态势感知与行为响应模型

为深入挖掘起重驾驶员态势感知信息-行为的因果关系,结合ENDSLEY态势感知模型与决策实验室分析(DEMATEL)-对抗解释结构模型(AISM)方法,构建起重驾驶员态势感知与行为响应模型。首先,以起重作业任务为研究对象,使用态势感知理论分析驾驶员行为响应过程,获取信息要素;其次,基于DEMATEL法,量化研究要素间的相互关系,得到综合影响矩阵,进而分析要素的属性及特征值,确定模型的关键要素;最后,采用AISM获得原因-结果属性稳定的层级结构,据此构建起重驾驶员态势感知与行为响应信息模型。结果表明:得到包含轨迹预测与规划、避碰等关键要素的22个要素及影响关系构成的5层信息模型;而且,模型明确了信息要素属性特征、影响关系及影响程度,较好地解释了驾驶员态势感知及行为响应过程。

基于24Model-D-ISM的地铁站火灾疏散影响因素研究

为预防地铁站火灾事故,深入了解地铁站火灾人员疏散影响因素间的内在联系与层次结构,基于第6版“2-4”模型(24Model)分析63起地铁站火灾疏散事故,充分考虑各个因素之间的交互作用,提取19个影响地铁站人员疏散的关键因素,建立地铁站火灾人员疏散影响因素指标体系;采用算子客观赋权法(C-OWA)改进决策试验与评价实验法(DEMATEL),确定地铁站火灾人员疏散的重要影响因素;在此基础上,采用解释结构模型(ISM)分析各个因素间的层次结构及相互作用路径,构建地铁站火灾人员疏散影响因素的多级递阶结构模型。研究结果表明:疏散引导、恐慌从众行为、人员拥挤为地铁站火灾人员疏散的关键影响因素;地铁站火灾人员疏散受表层因素、中间层因素、深层因素共同作用的影响,其中,疏散教育与培训、设施维护与检查、疏散预案等因素是根源影响因素,重视根源影响因素的改善有利于从本质上预防和控制事故的发生。

航空应急救援站脆弱性分析

为提高区域应急响应速度,增强区域内医疗、消防和紧急物资运输等能力,提出一种基于复杂网络理论的航空应急救援站脆弱性分析方法。首先,构建航空应急救援场站脆弱性评价指标体系,将具体分析指标划分为三类:通过资料搜集直接获得的定量计算指标、使用模糊综合评价法进行评价获得的定性评价指标以及借助Pajek工具进行计算得到的网络特性指标;其次,使用集成决策实验室法(decision making trial and evaluation laboratory, DEMATEL)对各评价指标的权重进行估计;最后,使用灰度关联分析法综合评价各节点的脆弱性指数。对某地区现有运输机场布局案例进行分析,结果表明:所提方法在充分考虑待选机场的自身应急救援建设条件的基础上,兼顾救援网络中各机场间的互补性和协同作用,为未来的航空应急救援站选址研究提供了一种高效可靠的评价分析方法。

结合STPA和DEMATEL-ISM的民机起落架收放系统风险研究

为从系统整体角度完成对起落架收放系统的风险辨识和影响分析,将系统理论过程分析(Systematic Theory Process Analysis,STPA)与决策实验室分析-解释结构模型(Decision Making Trial and Evaluation Laboratory Interpretive Structural Modeling,DEMATEL-ISM)相结合来开展分析。首先,定义事故和系统级危险,以民机进近阶段放下起落架为例,运用STPA完成对风险因素的系统化辨识;其次,基于最大平均熵减(Maximum Mean De-entropy,MMDE)算法帮助DEMATEL-ISM模型确定阈值,完成对风险因素影响的重要性分析并识别可能引发系统级危险的风险传递路径,据此挖掘关键致因场景,以给出风险预防建议。结果显示:线路性能退化或失效、位置作动控制组件(Position Action Control Unit,PACU)核心处理器故障为关键原因因素,收放作动筒作动异常、机组成员操作不当、起落架指示灯显示异常、起落架液压选择阀作动异常、PACU信息接收有误为关键结果因素,这些因素均涉及多条可能引发系统级危险的风险传递路径,应予以重点控制。

基于DEMATEL-AISM的矿山救护指挥员能力素质研究

为探究矿山救护指挥员能力素质要素及相互间的关系,促进矿山应急救援水平的进一步提升,通过文献研究和界值法分析,从政治素质、身体素质、业务素质、心理素质和管理素质5个方面筛选能力素质的核心要素,建立矿山救护指挥员能力素质指标体系,采用决策实验室算法和对抗解释结构模型联用的方法,构建因果关系和对抗多层拓扑结构,分析了矿山救护指挥员能力素质的多要素重要程度和耦合关系。结果表明,应急救援理论和知识、心理承受能力、纪律意识、对党忠诚是有效提高矿山救护指挥员能力素质的重要因素,避免队伍自身伤亡能力、临危不乱、应急救援决策能力和灾害事故研判能力是关键要素,避免队伍自身伤亡能力为帕累托最优集。

曳引电梯部件故障相关性分析

针对电梯部件之间的故障影响,提出将决策试验与评价实验室法和解释结构模型结合建立电梯部件故障层次结构模型,并改进直接影响矩阵的确定方式。首先从多方面获取电梯部件故障关联评价,其次使用熵权法确定评价的权重并计算直接影响矩阵,最后使用建立的电梯部件故障相关模型得到电梯部件故障因果关系和故障传递规则。结果表明:电动机、制动器、限速器为强原因部件,曳引钢丝绳、轿厢以及导向系统的部件为强结果部件;电梯部件故障关联规则体现为同层级或跨层级传递。通过分析部件故障机理,所提方法得到的部件故障传递规则与电梯系统实际运行情况相符。

集成灾害系统和D/I模型的岩溶区燃气管道致灾演化层次结构分析

为进一步厘清岩溶区燃气管道多因素致灾演化的层次结构,基于灾害系统理论将其解构为孕灾环境、灾害因子、承灾体和灾情4大子系统,结合决策实验室分析法和解释结构模型分析多因素致灾演化的逻辑层次和因果递进关系,建立多级递阶结构模型并明确风险管控要点。研究结果表明:灾害系统风险因素分布于多阶层级,形成差异化作用路径和异质性影响效应;岩溶塌陷长度和宽度等表层直接因素对致灾演化造成直接影响,是风险管控第1要务;岩溶覆盖层特征、地形地貌等中层间接因素在灾害系统中起承上启下作用;构造条件、火源等深层根本因素位于多阶结构底层,对其管控能从本质上有效遏制灾害演化发展。研究结果可为岩溶地质隐患区燃气管道工程提供防灾减灾参考。

基于改进STPA-DEMATEL的智能航电系统致因要素分析

针对智能航电系统在非线性耦合运行场景下产生的预期功能安全(safety of the intended functionality,SOTIF)问题,提出一种将系统理论过程分析(systematic theory process analysis,STPA)与决策试验与评价实验法(decision-making trial and evaluation laboratory,DEMATEL)相结合的致因分析框架。首先,在定义系统级危险的基础上构建安全控制结构,识别其不安全控制行为并提取与智能化缺陷相关的STPA致因要素。接下来,引入毕达哥拉斯模糊加权平均算子和闵可夫斯基距离对传统DEMATEL方法进行优化,专家根据控制反馈回路对致因要素进行评价并计算其中心度与原因度。最后,分析STPA致因要素与SOTIF致因属性之间的映射关系,给出关键致因要素的风险减缓措施。以单一飞行员驾驶(single-pilot operation,SPO)模式下的虚拟驾驶员助理系统为例说明了所提方法的可行性与有效性。研究结果表明,改进的STPA-DEMATEL方法可以有效识别关键致因要素,且能够克服专家评价的模糊性与不确定性,为智能航电系统的安全性设计提供了参考依据。

基于文本挖掘和改进DEMATEL法的化工事故关键因素识别

为从历史化工事故中吸取经验教训以指导化工安全生产管理实践,提出基于文本挖掘和改进决策实验室分析法(DEMATEL)的化工事故关键因素识别方法。首先,利用文本挖掘技术充分挖掘1627份化工事故调查报告的文本信息,结合相关文献及法律法规提取14项化工事故影响因素;然后,使用基于α水平集的模糊DEMATEL法计算化工事故影响因素表现水平,识别出关键因素;最后,分析关键因素与其他因素之间的相互关联性并揭示化工事故产生机制。结果表明:8项化工事故因素被识别为关键因素,分别是极端天气、规章制度、技术规程、隐患排查、风险管控、教育培训、监督管理、经营管理;同时,8项关键因素对设施设备、物料反应、职业素养、岗位职责、应急管理、安全投入等影响因素产生直接影响,最终导致化工事故发生。

重特大生产安全事故致因间作用关系统计分析

为有效防范遏制重特大生产安全事故发生,基于设计的“452”逻辑架构,构建了事故致因数据库,定量解析致因及作用关系权重,并通过优化系统理论事故建模与过程(Systems-Theory Accident Modeling and Process,STAMP)模型及决策与实验室(Decision Making Trial and Evaluation Laboratory,DEMATEL)分析法的叠加模型(STAMP-DEMATEL),推演关键致因及其作用关系,搭建致因分层控制结构,系统分析安全约束管控策略。研究揭示了监督检查计划落实、作业行为管理、关键技术水平等6个关键致因及监督检查计划落实-关键技术水平、作业行为管理-安全操作规程执行等5对关键作用关系,涉及政府与企业、企业内部两类主体关系范畴,管-人、管-物两类要素关系。对关键作用关系进行致因、要素、主体层面安全约束的系统分析,可为整个安全生产系统平衡运行提供决策支持,在支持系统风险管理、监管资源分配、风险预警等方面发挥重要作用。