基于未確知測度模型的防暴彈藥使用安全性評估*

宋 科，馬永忠

（1.武警工程大學 裝備管理與保障學院，陜西 西安710086；2.武警陽泉支隊參謀部，山西 陽泉045000）

防暴彈藥雖然是一種非致命彈藥，但在使用時安全問題較多、不確定性強。從目前研究成果來看，王佳通過對彈藥性能與溫濕度研究得出彈藥包裝技術承擔著彈藥的存儲和防護任務并影響著彈藥的使用安全[1]；崔曉萍在對某爆炸型催淚彈的使用安全可靠性試驗評價時得出不同存儲時間對防暴彈藥的作戰效果影響明顯[2]；郭三學在爆震彈破片非致命效應研究中得出某型爆震彈使用時產生的較大破片在近距離對有生目標能造成致命傷害[3]。上述文獻從單個因素入手對影響防暴彈藥安全使用進行了深入研究，但防暴彈藥的安全性還受彈藥性能與狀態、使用人員訓練水平和使用環境等多個因素影響。因此，文章立足于防暴彈藥使用的全過程，分析影響防暴彈藥使用安全的因素，研究各因素所占權重，為保證防暴彈藥安全使用提供理論支撐。

1 影響防暴彈藥使用安全的因素

從近幾年的研究成果來看，楊延海在倉儲彈藥安全要素研究中分析了影響彈藥存儲安全的因素主要在于人、設備和管理等幾個方面[4]；宣兆龍在野戰彈藥環境安全的灰色模糊綜合評判中研究得出氣候、力學、電磁、戰場對抗等環境因素對彈藥安全性影響較大[5]；畢曉燾在閃光爆震彈預控破片設計與飛散特性研究中得出防暴彈藥爆炸破片飛散角在30°～60°[6]。防暴彈藥在長期儲存和使用過程中，由于人的不安全行為、物的不安全狀態和環境的不安全條件，均可造成彈藥裝備各類事故的發生，因此分析影響防暴彈藥使用安全因素應從彈藥性能與狀態、人員及環境因素三個方面進行分析。

在防暴彈藥使用中，首先要清楚所使用防暴彈藥的性能與狀態，比如要考慮殺傷半徑及化學試劑刺激性強度、彈藥生產年限、數質量及包裝情況；同時要考慮使用人員的政治素養和訓練情況，保管人員的業務能力等；其次要掌握溫濕度、風向、海拔和可能發生的惡劣天氣等自然環境因素；臨時使用時還要提前計劃彈藥補給，考慮臨時彈藥庫的選址和安全防衛，防止盜搶、雷擊等不安全情況發生，確保整個使用過程安全可靠，為高效完成任務打下堅實基礎。綜合不同的影響因素，構建防暴彈藥使用安全評價指標體系，如圖1所示。

圖1

2 未確知測度模型

為了有效地解決面臨“不完整信息”的問題，本文引入了一種全新的方法——未確知測度模型。這一方法憑借其嚴謹的邏輯過程，避免了推理時可能存在的信息損失，在針對“未確知信息”的處理和數學表達研究上有著天然優勢。

2.1 單指標未確知測度[7]

作為一種可能性測度，單指標未知測度是指用來衡量“程度”的測量結果，需要滿足歸一性、可加性以及非負有界性這三條測量準則。為了定義單指標未確知測度的具體形式，首先給出兩個集合A，B，其中A={a1，a2，...an}被稱為論域，ai表示在遂行任務中影響待評價防暴彈藥對象使用安全性的綜合評價因素指標（總計有n個），也被稱作單因素評價指標；對應于每個相互獨立的單因素評價指標ai又有m個評價等級，將這些評價等級記為集合B={b1，b2，...bm}。

在本文的未確知測度模型中，采用專家打分法進行評估。具體方法是將單因素評價指標ai在評價等級bj上的觀測值記作aij，由專家將0～100之間的分數打給每個單因素評價指標ai及其對應的評語等級bj，同時規定在所有評語等級上的單因素評價指標總得分為100分，即Σl≤i≤n，l≤j≤maij=100。在此基礎上，通過歸一化方法定義待評價防暴彈藥在單因素評價指標ai評價等級bj上的未確知測度uij=aij/100，繼而可得到待評價對象的單指標未確知測度評價矩陣。

2.2 指標權重的確定

作為一種觀測值域的分布泛函，熵[8-11]常常被用作描述與觀測值之間相關的不確定性，即定量地刻畫不確定性或混亂度。熵（entropy）的概念最早由克勞修斯提出，主要用作熱力學系統中狀態的描述，具有對稱性、非負性、可加性、極值性等特點。此后這一概念被拓展應用到多個不同領域當中。在統計學中，離散型隨機變量的信息熵定義為假設在一個自然狀態空間中存在n個不確定因素X＝（x1，x2，...xn），其中xi為真實觀測到的狀態。如果在這個自然狀態空間中n個不確定因素發生的先驗概率分布為P（X）={P（x1），P（x2），...，P（xn）}，則該狀態的未確知測度的熵函數為：

將上一節中所計算得到的未確知測度代入式（2），則可以得到在給定狀態下各未確知測度的熵為：

ωi即為在遂行任務中待評價防暴彈藥安全性單因素評價指標ai的權重。W=[ω1，ω2，...ωn]則為相對應的權重向量。

2.3 綜合評價系統

基于式（1）與式（4）給出的單指標未確知測度評價矩陣以及對應的權重向量，可以給出在遂行任務中待評價防暴彈藥安全性綜合測度評價向量如下：

這一向量中描述了待評價對象在m個不同的評價等級當中的不確定性程度。注意到評價等級B={b1，b2，...bm}的劃分是單調降序排列的，因此可以在此基礎上進行置信度識別。很明顯最大測度識別準則不能夠適用于這種情況，因此我們在此改用置信度識別準則。對于給定的不小于0.5的置信度 λ（通常取為0.6或0.7），可以給出置信度識別模型如下：

取j值直至滿足公式（6），則在遂行任務中待評價的防暴彈藥安全綜合評價結果為第j0個評價等級uj。

3 案例分析

為驗證未確知測度模型在防暴彈藥使用時安全性評估的適用情況，文章以某次訓練為例對模型進行驗證。

案例：某部計劃在野外組織防暴彈實彈訓練，參加訓練的人員軍政素質良好，但缺少防暴彈使用的經驗；野外條件較為惡劣，當地氣溫適宜，但可能會出現大風和雷雨的天氣情況；此次訓練要對多個彈種進行實彈實投訓練，本批彈藥保存完好、技術性能正常。為合理管控安全風險，計劃在開始之前對此次訓練的安全性進行評估，確定安全風險等級，為下步訓練工作打下基礎。

下面利用未確知測度模型對此次駐訓任務的防暴彈藥安全性評估，首先采用專家打分法，將各影響因素分為很安全、較安全、一般安全、不安全、很不安全5個等級進行評定，確定單指標測度評價矩陣，打分結果統計如表1：

表1 專家打分結果統計表

由以上打分結果，得到單指標未確知測度評價矩陣：

根據公式（4）計算出影響因素的指標權重可得：ω=（0.1153，0.1065，0.0992，0.1138，0.1060，0.1113，0.1148，0.1102，0.1229）。

根據公式（5）求得最終的評判結果：

μ=（0.2302，0.1981，0.3908，0.1260，0.0549）。

取置信度λ=0.7，根據置信度識別準則及公式（6）判定此次防暴彈藥使用的安全評價等級為第3等級，即“一般安全”。

4 結論

文章通過建立基于熵權的未確知測度的防暴彈藥使用安全性模型，并結合實例對未確知測度模型在防暴彈藥使用的安全性綜合評價中的應用進行了初步探討，實現了對影響安全因素的綜合評價。

（1）基于未確知測度理論的防暴彈藥使用的安全性綜合評價模型的運用表明，其在各評價指標權重和識別準則的確定上，分別采用了信息熵和置信度識別準則，避免了模糊數學、層次分析法以及灰色關聯理論等評判法在這些方面的不足，使評價結果更具客觀性。

（2）通過基于未確知測度理論的防暴彈藥使用的安全性綜合評價模型的研究及其實際應用表明，未確知測度模型能夠很好地對防暴彈藥使用安全性進行綜合評價，其評價指標可根據實際情況靈活選取，評價模型計算簡單，其對安全性的評價結果為組織訓練人員，提前根據實際情況，適時調整方案，為確保防暴彈藥使用安全提供決策依據。

（3）未確知方法注意了評價空間的有序性，給出了比較合理的置信度識別準則和排序的評分準則，而這正是模糊數學、層次分析法以及灰色關聯法評判所不具有的優點。