基于層次分析法的軍用危險品轉(zhuǎn)運安全風(fēng)險評估模型*

刁宏偉

(91829部隊 大連 116041)

基于層次分析法的軍用危險品轉(zhuǎn)運安全風(fēng)險評估模型*

刁宏偉

(91829部隊 大連 116041)

針對軍用危險品轉(zhuǎn)運過程中的安全風(fēng)險問題,采用層次分析法建立了風(fēng)險評估模型。將轉(zhuǎn)運安全目標(biāo)分解,建立層次結(jié)構(gòu)模型,構(gòu)造判斷矩陣,通過層次排序和一致性檢驗,確保結(jié)論合理；通過算例分析,說明模型結(jié)構(gòu)合理,具有很好的實際應(yīng)用價值。

軍用危險品; 風(fēng)險評估模型; 層次分析法

Class Number TP302

1 引言

軍用危險品從生產(chǎn)到儲存、使用都需要通過轉(zhuǎn)運環(huán)節(jié)才能實現(xiàn)其戰(zhàn)斗力。由于軍用危險品具有特殊的理化性質(zhì),在平時,軍用危險品轉(zhuǎn)運是影響人民生命財產(chǎn)安全以及環(huán)境污染的流動危險源之一；在戰(zhàn)時,如果發(fā)生軍運事故,將會導(dǎo)致作戰(zhàn)部隊由于未能及時補充作戰(zhàn)裝備物資而影響戰(zhàn)斗力[1～2]。故對軍用危險品轉(zhuǎn)運進(jìn)行合理準(zhǔn)確的風(fēng)險評估,采取相應(yīng)的預(yù)警措施,可有效地預(yù)防或減少風(fēng)險事故的發(fā)生。

風(fēng)險分析指應(yīng)用不同的風(fēng)險分析技術(shù)或手段,將包含不確定因素的過程用定性或定量亦或二者結(jié)合的方式進(jìn)行處理,目的在于有效地評價各種風(fēng)險事態(tài)發(fā)生的可能性及其后果。風(fēng)險評估是指運用層次分析法(AHP)、蒙卡羅特、熵權(quán)和模糊數(shù)學(xué)法等方法進(jìn)行風(fēng)險指標(biāo)權(quán)重的分析和研究,以期為風(fēng)險決策者提供輔助幫助的一種重要手段,故建立合理的風(fēng)險評價模型和方法是進(jìn)行風(fēng)險分析的重要環(huán)節(jié)[3～4]。

針對影響軍用危險品轉(zhuǎn)運的風(fēng)險因素既有定性指標(biāo)也有定量指標(biāo),具有系統(tǒng)化和多層次的特點,文章建立了軍用危險品轉(zhuǎn)運安全指標(biāo)體系,采用AHP法對指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重計算和排序,根據(jù)排序結(jié)果進(jìn)行分析。

2 基于AHP的軍用危險品轉(zhuǎn)運風(fēng)險評估模型

應(yīng)用AHP法解決飛行安全風(fēng)險評估問題的基本思路是:首先,把要解決的問題層次化,即根據(jù)問題的性質(zhì)和需要達(dá)到的目標(biāo),將問題分解為不同的組成因素,然后按照因素之間的相互影響和隸屬關(guān)系將其分成聚類組合,形成一個遞階的、有序的層次結(jié)構(gòu)模型；其次,對模型中每一層各因素的相對重要性,依據(jù)人們對客觀現(xiàn)實的判斷給予定量表示,再利用數(shù)學(xué)方法確定每一層全部因素相對重要性的權(quán)重值,得到最低層(備選方案層)相對于最高層(總目標(biāo))的相對重要性排序的權(quán)重值,并以此作為評價和選擇方案的依據(jù)[5]。

用層次分析法分析決策問題,大體要經(jīng)過以下四個步驟[6～7]:建立層次結(jié)構(gòu)模型；構(gòu)造判斷矩陣；層次單排序與一致性檢驗；層次總排序與一致性校驗。

2.1 建立層次結(jié)構(gòu)模型

經(jīng)過調(diào)查研究找出與探討問題牽連的主要因素,將這些因素按目標(biāo)、準(zhǔn)則、子準(zhǔn)則、方案等分類,然后分層排列,構(gòu)造一個反映各因素關(guān)聯(lián)隸屬關(guān)系的遞階層次結(jié)構(gòu)模型,如圖1所示。其中,最高層往往只有一個元素,表示分析問題的預(yù)定目標(biāo),稱為目標(biāo)層。最低層的元素往往是不同的決策方案,稱為方案層(或要素層)。中間層次一般是準(zhǔn)則層(或子系統(tǒng)),再下面是子準(zhǔn)則層(或項目)。

1) 人的因素。人具有主觀能動性和創(chuàng)造性,在軍用危險品運輸系統(tǒng)中具有重要的作用。人的安全意識、業(yè)務(wù)水平和作業(yè)過程中的安全督導(dǎo)涵蓋了指揮員、駕駛員、助理員和作業(yè)人員等所有人員的安全職責(zé)。

2) 物的因素。由于軍用危險品特殊的理化性質(zhì),從新品到報廢品其內(nèi)部物理狀態(tài)都不盡相同,對其所使用的交通工具和包裝條件都有明確的規(guī)定,要求使用的交通工具技術(shù)性能良好,包括其完好性、制動性和可靠性等。軍用危險品的裝卸載必須有一定的物質(zhì)技術(shù)條件作保障,即裝卸載所使用的設(shè)施、設(shè)備、工具等,要做到專物專用,降低裝卸載過程中發(fā)生事故的幾率。

3) 環(huán)境的因素。為了使評估結(jié)果盡量準(zhǔn)確可靠,在此僅考慮客觀環(huán)境因素。在軍用危險品運輸過程中,各種客觀因素如:溫度、濕度、雷電、風(fēng)雪天氣等氣候環(huán)境在一定程度上會影響到運輸過程的安全性,同時也會影響到運輸工作的時效性。如在運輸過程中,線路的不平順和坡道、曲線線路都將產(chǎn)生振動和沖擊,進(jìn)而影響軍用危險品的裝載狀態(tài),這些影響因素可歸結(jié)為力學(xué)環(huán)境。

2.2 構(gòu)造判斷矩陣

在明確上層和下層元素間的隸屬關(guān)系,進(jìn)而建立起遞進(jìn)的層次結(jié)構(gòu),然后明確在單一準(zhǔn)則支配下的上層元素后,下一層次元素權(quán)重的計算方法如下。

假設(shè)以頂層元素A為準(zhǔn)則,其支配的下一階層元素為B1,B2,…,Bn。則判斷矩陣為

A=(aij)n×n

(1)

式中,aij為元素Bi與Bj相對于A的重要性的1～9標(biāo)度量化值,由表1量化得出。

表1 1～9標(biāo)度量化值

由此可得判斷矩陣如下:

2.3 層次單排序

層次單排序是指每一個判斷矩陣各因素針對其準(zhǔn)則的相對權(quán)重,其本質(zhì)是計算權(quán)向量,方法通常有特征根法、和積法、方根法和冪法等,其中方根法算法步驟如下:

1) 計算判斷矩陣中各行元素的乘積Mi:

(2)

(3)

(4)

由式(2)～(4)可得矩陣A、矩陣B1、矩陣B2和矩陣B3的特征向量分別為

ωA=(0.637,0.258,0.105)T

ωB1=(0.540,0.297,0.163)T

ωB2=(0.540,0.297,0.163)T

ωB3=(0.750,0.250)T

2.4 一致性檢驗

一致性檢驗是對判斷矩陣的邏輯性進(jìn)行檢驗,避免出現(xiàn)邏輯錯誤的一個過程,具體步驟如下:

1) 一致性指標(biāo)CI的計算:

CI=(λmax-n)/(n-1)

(5)

其中λmax為判斷矩陣的最大特征根,計算方法[8]如式(6):

(6)

(Aω)i表示Aω的第i個分量。

2) 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI的獲得,可通過表2查找得到。

表2 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)

3) 一致性比例CR的計算。

CR=CI/RI

(7)

當(dāng)CR<0.1時,即要求專家判斷的一致性與其他非專業(yè)人員隨機(jī)判斷的一致性之比小于10%時,認(rèn)為一致性判斷是可以接受的,反之,當(dāng)CR≥0.1時,應(yīng)當(dāng)對判斷矩陣適當(dāng)修正,以保持一定程度的一致性[9]。

經(jīng)計算可得:矩陣AλmaxA=3.038,CIA=0.019,CRA=0.037；矩陣B1λmaxB1=3.009,CIB1=0.0046,CRB1=0.0089；矩陣B2λmaxB1=3.009,CIB2=0.0046,CRB2=0.0089；矩陣B3λmaxB3=2,CIB3=0,CRB3=0,因此所有判斷矩陣均通過了一致性檢驗。

2.5 層次總排序

確定某層所有因素對于總目標(biāo)相對重要性的排序權(quán)值過程,稱為層次總排序[10]。這一過程是從最高層到最底層依次進(jìn)行的。對于最高層而言,其層次單排序的結(jié)果也就是總排序的結(jié)果。

(8)

經(jīng)過計算可得層次結(jié)構(gòu)模型8個要素的總排序為

(0.34,0.19,0.10,0.14,0.08,0.04,0.08,0.03)

由此可見,安全意識和業(yè)務(wù)水平對安全風(fēng)險的影響最大,與實際轉(zhuǎn)運過程中強調(diào)的人的安全意識和安全行為完全一致,說明文章建立的安全風(fēng)險評估模型較好地反映了客觀現(xiàn)實,為危險品轉(zhuǎn)運的風(fēng)險評估提供了決策依據(jù)。

3 結(jié)語

軍用危險品轉(zhuǎn)運過程中的安全風(fēng)險評估是確保軍用危險品安全的重要環(huán)節(jié),文章采用層次分析的方法建立了評估模型,仿真結(jié)果表明,該方法簡單、模型結(jié)構(gòu)合理。

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Risk Assessment Model for Military Dangerous Goods Transfer Based on AHP Method

DIAO Hongwei

(No. 91829 Troops of PLA, Dalian 116041)

In order to solve the problem of security risk during the process of military dangerous goods transportation, the risk assessment model is established by analytic hierarchy process (AHP). The hierarchical structure model and the judgment matrix are constructed to ensure the conclusion is reasonable. The case study proves that the model has reasonable structure and good practical application value.

military dangerous goods, risk assessment model, AHP

2016年10月9日,

2016年11月28日

刁宏偉,男,高級工程師,研究方向:部隊裝備管理。

TP302

10.3969/j.issn.1672-9730.2017.04.021