面向對象思想與多任務保障作業風險分析研究

孫殿閣

(中國勞動關系學院安全工程系，北京 100048)

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面向對象思想與多任務保障作業風險分析研究

孫殿閣

(中國勞動關系學院安全工程系，北京 100048)

為了有效識別民用機場多任務保障作業所帶來的交叉、死鎖、互斥等作業風險，并解決民用機場風險管理過程中辨識方法標準不統一等問題，提出了基于面向對象的安全風險識別模型，從功能的分解、抽象、模塊化、封裝四個基本方面對民用機場多任務保障中的風險識別環節展開研究，完成了民用機場危險源基類模板的繪制；結合組合數學知識，通過對對象間的作用分析，來識別民用機場多任務保障作業中的交叉、死鎖、互斥等運行風險；結合應用示例，通過理論分析與實例應用，驗證了該風險分析模型的可行性。

民用機場；面向對象思想；多任務保障；作業風險分析；安全管理

地面事故是航空安全中不可忽視的組成部分。機場作為人流、物流、信息流高度交匯保障服務提供場所，其復雜的保障任務通常以多線程并發的方式完成，即單一保障作業下，或者靜態系統分析階段，系統往往是安全的，但是一旦系統處于多保障任務并發作業的運行狀態時，各種因交叉、死鎖、互斥風險因素互為因果帶來的管理缺陷、人為失誤等多種安全風險隱患就不同程度地顯現。通過對國內5家大型機場近3年內的不安全事件記錄進行分析可知，事故、不安全事件等發生在多保障任務時情況下的數量占總數量的11%。因此，利用一種科學的、系統的、實用的、具有可繼承性的風險分析模型解決上述問題是十分迫切和必要的[1-4]。

面向對象是IT界軟件開發方法的主流，但其應用及影響已超越了程序設計和軟件開發，擴展到如數據庫系統、交互式界面設計、分布式系統、網絡管理結構、CAD技術、人工智能等領域[4-6]。本文試圖建立面向對象的風險識別模型，通過對象間的作用分析來識別民用機場多任務保障作業中的交叉、死鎖、互斥等運行風險，以期實現危險源辨識及風險分析工作標準化，形成可重用性好、可繼承性強、便于計算機輔助手段有效介入再開發的辨識結果。

1 面向對象的相關定義與特征

1.1 面型對象的基本術語

(1) 對象。對象是人們要進行研究的任何事物，從最簡單的符號信息到復雜的飛機等均可看作對象，它不僅能表示具體的事物，還能表示抽象的規則、計劃或事件等。

(2) 對象的狀態和行為。對象具有狀態，一個對象用數據值來描述它的狀態；對象還有操作，用于改變對象的狀態，對象的操作就是對象的行為。

(3) 類。具有相同特性(數據元素)和行為(功能)的對象的抽象就是類。類具有屬性，它是對象的狀態的抽象，用數據結構來描述類的屬性。類具有操作，它是對象的行為的抽象，用操作名和實現該操作的方法來描述。

1.2 面向對象的特征

(1) 唯一性。唯一性是指每個對象都有自身唯一的標識，通過這種標識，可找到相應的對象。在對象的整個生命期中，它的標識都不改變，不同的對象不能有相同的標識。

(2) 抽象性。抽象性是指能將具有一致的數據結構(屬性)和行為(操作)的對象抽象成類的性質。一個類就是這樣一種抽象的結果，它反映了與應用有關的重要性質，而忽略其他一些無關內容。任何類的劃分都是主觀的，但必須與具體的應用有關。

(3) 繼承性。繼承性是子類自動共享父類數據結構和方法的機制，這是類之間的一種關系。在定義和實現一個類的時候，可以在一個已經存在的類的基礎之上來進行，把這個已經存在的類所定義的內容作為自己的內容，并加入若干新的內容。

(4) 多態性。多態性是指相同的操作、或函數、過程可作用于多種類型的對象上并獲得不同的結果。不同的對象，收到同一消息可以產生不同的結果，這種現象稱為多態性。

2 危險源及風險的面向對象定義

系統是由對象所組成，系統之所以存在安全風險是因為對象自身存在缺陷及對象間的異常作用。據此，危險源及風險的面向對象定義如下：自身存在缺陷的對象或與其他對象異常作用產生不期望的結果，則該對象為危險源對象。危險源對象與不期望結果之間的關系即為風險[7-9]。

系統中的對象有一個共同的基類(BaseClass)，系統中的所有類都是由該基類派生而成。對類進行實例化，就形成了對象。任何對象都具有正常屬性、異常屬性、正常行為、缺陷行為、沖突行為，如圖1所示。

如果對象的狀態值超過了可接受的值，即存在異常狀態，則該對象為一個危險源對象；如果對象的行為產生人們所不期望的后果，即存在缺陷行為，則該對象也為一個危險源對象。上述兩種對象統稱為狀態危險源對象；此外，如果對象單獨存在時，系統不會產生異常，一旦與其他一個或多個對象同時存在，并且該對象的行為與其他對象的行為同時產生時，系統會因此而存在異常，則該對象或者其他對象為危險源對象，稱為行為危險源對象。

例如：以基類進行派生，生成子類(subClass) “人員類”，如圖2所示。子類“人員類”就繼承了父

基類的所有屬性和方法，同時還可以有自己的屬性和方法——“崗前培訓時間”，如果子類“人員類”的對象的“崗前培訓時間”屬性值小于32，那么該對象即為危險源對象。

3 面向對象風險識別方法

3.1 面向對象風險識別方法的使用步驟

面向對象風險識別方法的基本步驟分為三步：①定義類(類抽象)；②類的對象化(實例化)；③對象之間的作用分析。具體程序見圖3。

(1) 定義類。在面向對象風險識別的應用過程中，類是模型的基礎和關鍵部件，類設計的水平決定了整個風險識別的質量和水平。面向對象鼓勵人們用抽象的觀點來看待現實世界，抽象的含義是指：在決定如何實現對象之前，確定對象的意義和行為。風險識別過程中，傳統的what if方法、故障樹分析、預先風險性分析、作業風險性分析等相關理論方法都可以在類的抽象過程中得到應用。

系統工程觀點認為，航空系統主要由軟件(S-Software)、硬件(H-Hardware)、環境(E-Environment)和人(L-Liveware)四個要素組成，人的要素處于四要素的中心位置，因而減少航空事故主要可從減少這四類要素的作用著手，這就是著名的SHELL模型。本文在SHELL模型的基礎上，結合系統工程學原理、人機工程學原理、管理學原理、人的行為心理學原理以及民用機場相關的法律法規、運行手冊、職業健康標準手冊等規定，對影響機場運行的對象進行抽象，設計了民用機場危險源辨識4個基類，詳見圖4至圖7。

(2) 類的實例化。類的實例化是理論抽象到具體實施的過程，是面向對象風險識別理論的關鍵。在運用面向對象思想進行實例化的過程中，會發現一些安全管理盲點及傳統風險分析難以涉及的作業風險。例如：對跑道巡查人員進行實例化，就需要知道跑道巡查人員的數量，進而再分析對象間的相互作用，但是在實際風險識別過程中，一些企業往往不能提供出“人員數量”的準確信息，這種情形本身就是管理上的風險。

(3) 對象之間的作用分析。多任務保障作業風險分為正常狀態和異常狀態兩大類。正常狀態是為了完成某種保障任務，但是通過組織管理手段無法避免兩種或兩種以上作業同時進行而帶來的風險。例如：油料保障作業和機務維修作業涉及到在同一飛行器進行保障作業，此種并行作業情況一般是不能通過組織安排或者作業調整予以避免，但并行作業存在作業交叉情況，因此相關風險就必然存在。異常作業是因為組織缺陷或者作業安排不合理而帶來的相關風險。例如：安排同一個人同一時間負責兩種保障作業任務；同一臺設備供多個保障作業同時使用等。異常狀態是一種組織缺陷，分為缺陷行為和沖突行為兩種，其沖突行為又可分為交叉、死鎖、互斥三種情況。對象之間的作用分析的目的就是對沖突行為進行有效識別。

3.2 多任務保障作業風險分析準則

民用機場多任務保障作業風險分析側重于異常狀態的風險分析，其風險判定有三個準則：①時間上的交叉；②空間上的交叉；③程序上死鎖或互斥。具體規則展開如下：①((人：對象x)∩(人：對象y)∩(設備：對象z))→(時間上的交叉)；②((人：對象x)∩(人：對象y)∩(空間：對象z))→(空間上的交叉)；③((人：對象x)∩(程序：對象y)∩(程序：對象z))→(程序上死鎖或互斥)；④((設備：對象x)∩(程序：對象y)∩(程序：對象z))→(程序上死鎖或互斥)；⑤((空間：對象x)∩(程序：對象y)∩(程序：對象z))→(程序上死鎖或互斥)；⑥((?(程序：對象z))∩(?(人：對象x)))→(程序上死鎖或互斥)；⑦((?(程序：對象x))∩(?(設備：對象z)))→(程序上死鎖或互斥)；⑧((?(程序：對象x))∩(?(環境：對象z)))→(程序上死鎖或互斥)。其中，∩表示條件與；∪表示條件或；→表示推論；?表示任一；?表示存在。

通過準則的標準化定義，將使分析的結果更規范化、可操作性更強，同時更有利于計算機輔助編程，進而構建風險識別專家系統。

3.3 機場多任務保障作業風險識別示例

某機場機坪多任務保障作業風險主要涉及的7類人員對象：機務維修人員對象(A)、油料保障人員對象(B)、生產運行人員對象(C)、保潔衛生人員對象(D)、場務作業人員對象(E)、機坪對象(F)、飛行器對象(G)，假定每類對象只有一個對象的情況下，依據規則②進行風險分析。首先，對人員進行組合運算，再將其結果與飛行器對象進行乘機運算，得到的組合見表1；然后，由風險識別小組對所得結果進行確認，最終辨識結果為4條風險，4個危險源對象；同理，依據其他規則進行分析就能得到所有的多任務保障作業風險；最后，將每一個對象的屬性、缺陷行為的檢查結果也添加到危險源辨識清單中，就完成了整個風險識別過程。

依據上述理論對某機場進行安全風險分析時，曾得出某機坪保障作業中存在風險“((油料保障作業)∩(維修保障作業)∩(同一飛行器作業空間))→((使預期的任務沒有完成)∪(使作業中的人或者非作業中的人受到傷害)∪(使作業中的設備或者周圍的設備受到損壞)∪(使環境遭到破壞))”，但未及時整改。××××年8月4日，×××機務人員在308機位，將一個6階工作梯放在××981/B747-4001號發動機下進行維修工作，同時油料公司兩輛加油車分別為飛機兩個機翼加油，由于油料重力原因機翼逐漸下降，機務沒有及時發現，造成1號發動機底部與工作梯相蹭，發動機內側風扇包皮被蹭掉一塊約10 mm的漆面，經機務檢查，不影響飛機放行。可見，使用該理論進行民用機場安全風險辨識，雖然不能保證找出系統中所有的危險源，但是確實能發現一些隱性的、潛在的、小概率人為因素及組織失效風險，僅這一點就足以說明該理論方法的有效性及研究的必要性。

表1 運用規則②進行風險識別示例

4 結 論

本文完成了運用面向對象思想進行風險識別的相關理論：把系統中的風險識別工作歸結為對對象的屬性查找和對象之間的相互作用分析；完成了面向對象民用機場危險源基類模板的繪制；給出了面向對象風險識別方法的基本步驟和規則，為危險源辨識及風險分析工作標準化奠定了基礎。得到如下結論：

(1) 對象是系統組成的基本要素，危險源也是對象，對象的屬性閾值及缺陷行為的判定決定該風險要素是否最終出現在危險源列表清單當中，此理論可以把傳統危險源辨識理論統一到面向對象風險識別理論下。

(2) 引入組合數學知識，通過對對象之間交叉、死鎖、互斥風險的辨識和界定，可以更有效地識別多任務保障作業風險，使風險分析更嚴密、更系統，同時可以實現風險識別結果的規范化，從而更有利于計算機輔助介入開發。

(3) 以某民用機場飛行區風險識別為例進行了應用，取得了較好的效果。

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Research on Object-oriented Thought & Risk Analysis of Multi-task Security Operation

SUN Diange

(DepartmentofSafetyEngineering,ChinaInstituteofIndustrialRelation,Beijing100048,China)

For the purpose of effectively identifing the overlapping,deadlock,mutex operational risks during civil airport multi tasking support,as well as solving the problem the standards of identification method is not in line with the risk management of civil airport,this paper puts forward an object-oriented safety risk recognition model,researches into the risk identification in the multi-task security operations of civil airport safety from the four basic aspects,as function decomposition,abstraction,modularity,encapsulation finishes the mapping of the civil airport hazard class object template,and identifies the overlapping,deadlock,mutex operational risks in the civil airport multi-task security operations through the analysis of the object function by using the combinatorial mathematics knowledge.Then the paper gives some application examples and verifies the feasibility of the risk analysis model through theoretical analysis and practical application.

civil airport;object-oriented thought;multi-task security;operational risk analysis;safety management

1671-1556(2015)01-0135-05

2014-03-19

2014-04-23

國家自然科學基金項目(61079002)；中央高校基本科研業務費專項基金項目(12zy003)

孫殿閣(1976—)，男，博士，講師，主要從事安全管理、人工智能技術在安全管理決策中的應用等方面的研究。E-mail:sundiange@ciir.edu.cn

X928.03

A

10.13578/j.cnki.issn.1671-1556.2015.01.025