基于WSR方法論的航空公司安全風險評估*

文 軍 薛天偉 胡海坤 王 睿

（中國民用航空飛行學院機場學院 廣漢 618303）

1 引言

東航“3.21”事件發生后，嚴重破壞了中國民用航空安全的穩定平靜，部分乘客對航空公司發生了信任危機，航空公司作為民用航空生產運營的重點承擔者，其安全工作將對乘客的生命和財產安全帶來最直接的威脅。近年來，航空公司廣泛運用安全管理體系（SMS）開展管理，其基礎是安全風險管理，而風險評估又是安全風險管理中最關鍵的部分［1］。所以，通過對航空公司安全問題的綜合評估，才能發現航空公司面臨的安全隱患，采取相應的安全措施，對保障航空公司的安全管理工作具有重要的意義。

通過關于航空公司安全問題的深入研究，學者們從各種風險識別方法以及不同的數學模型展開了深入研究，為航空公司安全風險評估方法提供了寶貴的理論依據［2］。不過，目前的研究成果仍存在幾個不足，從風險理論的角度看，對于在風險評估中指標權重的設定，偏向單一的主觀或者客觀的方式，兩種確定權重的方法都具有相當的局限性［3］；從影響因素的視角看，影響因素具有很高的灰色性，呈現部分確定，部分不確定的情況［4］。基于此，根據航空公司安全風險的特殊性以及現有科學研究的不足，并結合了物理-事理-人理（WSR）方法論對航空公司安全風險的影響因素進行劃定，結合行業特點構建風險評估指標體系。針對評估指標的灰色性問題，結合灰色聚類法進行分析。最后將評價模型進行實例分析，驗證其有效性。

2 評估指標體系及風險評價集的建立

航空公司安全問題是包括多層次、多方面于一體的安全管理系統，各層次之前相互配合、相互影響，各方面之間緊密銜接。影響航空公司安全風險的因素比較復雜。科學合理的選取評價指標，決定著評價的科學性。

物理-事理-人理（縮寫WSR）方法論是由中國學者顧基發將其當做一個方法論提出的，核心是充分考慮物理、事理和人理對課題的影響，以便體系、整體、分層級地對復雜性問題展開深入研究［5］。而基于WSR方法論核心觀點則可得到符合航空公司安全風險評估指標體系建立的理論基礎，在這里“物理”就代表了航空公司安全風險評估過程中客觀存在的物質基礎；“事理”是在“物理”的基礎上，面對客觀存在的事故征候可以借助“物理”因素控制風險，快速采取有效措施，爭取用最少的投入、最快的時間使飛機運行達到最優安全狀態；“人理”強調人與人之間的關系，用人來協調“物”與“事”，盡可能將各個層次組織起來，從而減少風險問題的產生［6］。

因此在WSR方法論的基礎上，參考現有的航空公司安全風險影響因素的文獻，結合專家訪談，最后參考《航空公司安全評估指標體系》，對影響航空公司安全風險因素進行分析，構建了物理-事理-人理的航空公司安全風險評估指標體系［7］，如圖1所示。

圖1 航空公司安全風險評估指標體系

3 指標權重的確定

3.1 基于層次分析法權重的確定

層次分析法的核心思想是把要分析的系統性問題分解成若干個維度，并采用指標模糊量化方式進行分層單排序與總排序，從而確定了系統中各個維度的各種指標權重［8］。步驟如下：

構建判斷矩陣A，其中aij為指標i相對于指標j的比較值，采用方根法求解權重矩陣，判斷矩陣對于后續的計算非常重要，對其進行一致性檢驗。

查看現有的RI表，可找到矩陣對應的指標值。計算一致性比例CR：

當CR小于x時，可說明建立的判斷矩陣一致性較好，若大于或等于x時，需要將矩陣進行修正重新計算，直至小于x時，一般x取值為0.1。

3.2 基于熵權法客觀權重的確定

熵值法是一個客觀賦權方式，其核心是運用熵的概念，確定目標的熵權重。熵和信息量成反比：熵值越小，該指標權重就越大，反之越小［9］。利用熵值法對專家自身權重進行計算具有很高的客觀性，有效補充了專家自身主觀帶來的權重的差異性。步驟如下：

1）計算專家的評價水平向量

以專家甲對物理因素C1的評價水平e甲I為例：

其中c甲I表示專家甲賦予C1的權重；表示所有專家賦予C1權重的平均值；maxcI表示所有專家賦予C1權重的最大值。同理計算e甲Ⅱ、e甲Ⅲ，得到專家甲的評價水平向量E甲。

2）計算專家的自身權重向量

以專家甲賦予物理因素C1的權值的熵h甲Ⅰ為例：

其中e甲I為上一步中求出的專家甲對物理因素C1的評價水平，n為評價指標的個數。同理求出h甲Ⅱ、h甲Ⅲ，求和得到專家甲的評價水平熵：h甲=h甲Ⅰ+h甲Ⅱ+h甲Ⅲ

同理可得其他專家的評價水平熵，從上文可知可信度與熵值負相關，從而對專家的熵值取倒數得到可信度向量H，對H進行歸一化即可得到專家自身權值向量I。

3.3 綜合權重

航空公司安全風險評估指標的權重需要相關專家進行評定，具有較大的主觀性，不利于評價的進行，因此結合熵值法確定專家本身的權重，將兩者組合起來得到指標綜合權重，可使權重更加客觀、精確，有利于后續評價過程的進行。

4 航空公司安全風險灰色聚類模型

灰色聚類分析法是通過灰色關聯矩陣和灰色白化權函數，把要分析的指標和對象區分為若干個可定義類別的方法［10］。航空公司安全風險評估的指標體系中存在著灰色性且相互聯系較復雜，一般采用專家經驗來評估指標對飛機影響的重要程度，因為不同專家認識水平的不同，所以得出信息存在著不確定性，所以其安全風險評估系統也可以視為一種灰色系統。

4.1 確定中心點三角白化權函數

在已形成的風險評估體系內，將評估指標的級別分為了5類：最低、較低、一般、較高和高，對應的五個評價灰類分別是t=1，2，3，4，5；對應區間為（0，2］，（2，4］，（4，6］，（6，8］，（8，10］。取λ1=1，λ2=3，λ3=5，λ4=7，λ5=9分別表示5個灰類的中心值。構建航空公司安全風險灰色聚類的白化權函數［11］，由于篇幅所限，不列出具體的白化權函數。

4.2 灰色聚類的步驟

構建評價樣本矩陣：邀請相關專家對圖1的風險因素進行打分，得到樣本矩陣Bi。

對于圖1所建立的評估指標C，其中的評估指標Cij屬于第t個評價灰類的聚類系數為［12］

將Cij單個灰類的聚類系數相加得到總的聚類系數Xij，進而可以計算出影響因素的聚類權向量：

最終能夠得到樣本矩陣的聚類權矩陣Ri。

將得到各二級指標的綜合權重與聚類權矩陣相乘，從而對二級指標進行評價。

把各個二級指標評價的結果綜合到一起形成一級指標的評價矩陣。

進一步，對一級評估指標進行聚類評價。

5 實例分析

影響航空公司安全風險的各種因素眾多，為合理化解因素之間的不確定性，本文構建基于WSR理論的灰色聚類評估模型，以國內的某一家航空公司為例，對其安全風險加以綜合評估，從而檢驗模型的可靠性。

5.1 AHP-熵權的綜合權重的確定

選取5位航空公司安全風險管理方面的專家，通過問卷的方式對指標進行打分，以一級指標為例確定綜合權重，由Matlab可得對應的主觀權重為

得一級指標的綜合權重為：W0=(0.2499，0.1842，0.5659)

同理可得各二級指標的綜合權重為

將上式帶入式（3）～（4）可得到專家對于一級指標的自身權重I：

5.2 灰色聚類評價

邀請了中國民航安全相關方面的五名專家，按照圖1安全風險分類的等級，對中國某航空公司的實際情況進行了評分，并得出航空公司安全風險評估樣本矩Bi。

由Bi根據式（5）～（6）計算聚類權矩陣 Ri：

通過公式Z=Wi·Ri計算了二級指標的評價矩陣，并組合得到了國內某航空公司安全風險的灰色聚類評價矩陣：

進一步計算總體評價指標的綜合聚類：

根據隸屬度最大準則，總評價M的最大值是0.473，屬于第三灰類，則可以認為該航空公司安全風險等級為“一般”。這和實際情況基本一致，表明了該模型的適用性和有效性。

進而對二級指標進行了分析，通過灰色聚類評價矩陣Z0可知，Z1中的最大值為0.543，屬于第二灰度，風險度“較低”；Z2中的最大值為0.467，隸屬于第三灰類，風險度“一般”；Z3中的最大值為0.532，隸屬于第三灰類，風險度“一般”。即可知該航空公司安全風險評估中，“物理”是“較低”，“事理”和“人理”評估為“一般”，結合兩者的權重，可得知“人理”為影響航空公司安全風險的主要因素。對于航空公司而言，隨著科技的進步和對飛機各方面投入加大，使得“物理”因素對風險的影響較低，隨著航班增多，對于機組人員和工作人員的壓力越來越大，使得“人理”因素對風險的影響相對較高。

6 結語

1）東航的“3.21”事件已為全國人敲醒了警鐘，我國民航依舊面臨著很大安全風險問題，因此篩選并總結近十年危害航空公司安全風險的各種因素，基于WSR方法論，從物理-事理-人理三個層次對影響因素進行分類，建立了評估指標體系，保證了評估的系統完整性。

2）從影響因素中具有較高的灰色性出發，把灰色系統理論運用到安全風險評估分析中，利用灰色聚類構建航空公司安全風險評估模型，能夠有效克服影響因素中存在“部分確定，部分不確定”的模糊性。

3）通過實例對模型進行檢驗，證實了本文中基于WSR理論的指標選取和評估模型的科學性與有效性，并經過分析計算得出了航空公司的安全狀況處于一般風險，進而分析了影響因素中對安全問題最關鍵的影響因素，為航空公司進一步完善安全管理體系，提供了一定的參考。