基于多態(tài)模糊貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的半潛平臺(tái)安裝風(fēng)險(xiǎn)分析

馮 巖，余建星

（1.天津大學(xué) 水利工程仿真與安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300072；2.中國(guó)交通建設(shè)股份有限公司，北京 100088）

隨著我國(guó)深水油氣資源開(kāi)發(fā)進(jìn)程的加快，半潛式平臺(tái)作為一種典型的浮式平臺(tái)具有良好的應(yīng)用前景，現(xiàn)已有多艘半潛平臺(tái)在我國(guó)南海海域投入使用，服務(wù)于深海油氣勘探、鉆井、完井等生產(chǎn)任務(wù)。然而，半潛平臺(tái)安裝作業(yè)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及多工種多設(shè)備協(xié)同作業(yè)，工作環(huán)境隨時(shí)受到復(fù)雜多變的海洋環(huán)境影響，工程費(fèi)用高昂，施工工藝流程復(fù)雜，需要較高的工程技術(shù)水平。在安裝作業(yè)過(guò)程中一旦出現(xiàn)安全事故，將會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)備損傷、工期延誤、成本激增甚至人員傷亡。因此，對(duì)半潛平臺(tái)安裝作業(yè)過(guò)程中潛在的風(fēng)險(xiǎn)事件進(jìn)行預(yù)測(cè)和分析，預(yù)判事故根源，及時(shí)采取有效的防控措施降低意外事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，具有重要的工程意義。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)不同工程領(lǐng)域的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估開(kāi)展了廣泛的研究工作，形成了多種風(fēng)險(xiǎn)分析方法［1-5］，如故障樹(shù)分析法（FTA）、失效模式與影響分析（FMEA）、層次分析法（AHP）等。為了解決風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù)欠缺的問(wèn)題，諸多學(xué)者結(jié)合模糊理論建立了多種模糊風(fēng)險(xiǎn)分析方法，并在海洋工程安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方面發(fā)揮了重要作用［6-7］，然而在風(fēng)險(xiǎn)反向推理、多源信息融合與表達(dá)及動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析等方面依然存在一定的局限性。

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)（BN）方法是以概率論和圖論為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的概率圖模型，能夠有效描述不確定性邏輯關(guān)系信息，分析處理事件的多態(tài)性，實(shí)現(xiàn)事故原因與結(jié)果的雙向推理計(jì)算。但受傳統(tǒng)概率方法的影響，仍存在基于精確概率進(jìn)行不確定性推理的局限性［8］。已有學(xué)者將模糊集理論（FST）和BN 進(jìn)行互補(bǔ)融合，形成模糊貝葉斯網(wǎng)絡(luò)（FBN）方法，并用于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與管理中［9-10］。Cai等［11］提出了一種基于FBN 的水下防噴器安裝過(guò)程定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，在應(yīng)用中取得了良好效果。王成湯等［12］綜合考慮故障狀態(tài)的模糊性和系統(tǒng)多態(tài)性，提出了一種多態(tài)模糊貝葉斯網(wǎng)絡(luò)（PFBN）方法并成功應(yīng)用于地鐵車(chē)站深基坑坍塌可能性評(píng)價(jià)。然而，在深水半潛式平臺(tái)安裝作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方面鮮有關(guān)于PFBN的研究成果。

PFBN 方法基于領(lǐng)域?qū)＜业慕?jīng)驗(yàn)知識(shí)計(jì)算目標(biāo)事件的定量發(fā)生概率，但是對(duì)專(zhuān)家知識(shí)獲取的可靠性，專(zhuān)家知識(shí)轉(zhuǎn)化過(guò)程中的模糊數(shù)定義，以及去模糊化換算的合理性方面缺乏相關(guān)研究。模糊數(shù)定義與換算方法不匹配，會(huì)導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況存在較大偏差［13］，影響評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性。并且，在結(jié)合工程作業(yè)過(guò)程動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析方面的應(yīng)用仍顯不足。

因此，構(gòu)建了一種基于PFBN方法的半潛平臺(tái)安裝作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)分析模型。基于中國(guó)船級(jí)社（CCS）推薦的事故概率評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，定義了用于描述專(zhuān)家語(yǔ)言性評(píng)價(jià)的模糊數(shù)；采用相似性聚合方法（SAM）結(jié)合置信度指標(biāo)對(duì)專(zhuān)家意見(jiàn)進(jìn)行聚合，反映專(zhuān)家知識(shí)的可靠性；引入了改進(jìn)的去模糊化計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)了模糊化與去模糊化過(guò)程的一致性；基于BN 的雙向推理與事件敏感性分析的能力，實(shí)現(xiàn)安裝全過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。最后，對(duì)陵水17-2項(xiàng)目半潛平臺(tái)整體吊裝作業(yè)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，為工程風(fēng)險(xiǎn)管理與防控策略制定提供指導(dǎo)。

1 基本理論及概念

1.1 貝葉斯網(wǎng)絡(luò)

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)是一種基于可視化網(wǎng)絡(luò)圖描述隨機(jī)事件概率相互關(guān)系的方法，可通過(guò)二元組來(lái)表示。其中G=，表示可視化有向無(wú)環(huán)圖（DAG）。V={X1，X2，…，Xn}為節(jié)點(diǎn)的集合，表示隨機(jī)變量或事件，π(Xi)表示子事件Xi的父集；E為有向邊的集合，能夠反映隨機(jī)變量間的邏輯關(guān)系。P是條件概率表（CPT），用于描述有向無(wú)環(huán)圖中各個(gè)節(jié)點(diǎn)事件間的概率影響關(guān)系。

假設(shè)A為具有ki個(gè)狀態(tài)a1，a2，…，aki的多態(tài)變量，則B的發(fā)生概率可通過(guò)全概率公式得到，如式（1）所示。

BN的聯(lián)合概率分布，可根據(jù)根事件的先驗(yàn)概率和事件間的條件概率計(jì)算得到，如式（2）所示。

1.2 模糊集理論

為了解決由數(shù)據(jù)不完備和不精確引起的不確定性問(wèn)題，Zadeh［14］提出了FST，認(rèn)為在實(shí)數(shù)域的連續(xù)區(qū)間內(nèi)，某元素對(duì)某集合具有不同的隸屬程度，超越了傳統(tǒng)集合中“非此即彼”的隸屬關(guān)系，為描述不確定性提供了新的數(shù)學(xué)工具。

定義M?為在論域U中的模糊集，可用式（3）進(jìn)行表示。

式中：μM?(x)表示論域中任意元素x對(duì)模糊集M?的隸屬度值。隸屬度函數(shù)有多種形式，其中梯形模糊數(shù)和三角形模糊數(shù)由于概念清晰、計(jì)算簡(jiǎn)便，在描述定性概念中具有廣泛應(yīng)用。

傳統(tǒng)的二態(tài)系統(tǒng)僅將事件考慮為“正常（0）”和“失敗（1）”兩種狀態(tài)，而實(shí)際事件可能有多種狀態(tài)，傳統(tǒng)方法無(wú)法客觀全面地描述事件可能存在的狀態(tài)。在安裝作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)分析中，可分別采用數(shù)字0、0.5、1 來(lái)表示事件的“正常”“中等故障”和“嚴(yán)重故障”3種狀態(tài)。

2 基于PFBN的風(fēng)險(xiǎn)分析模型

為解決風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中確定性概率難以獲取以及風(fēng)險(xiǎn)事件的多態(tài)性問(wèn)題，構(gòu)建了基于PFBN 的風(fēng)險(xiǎn)分析模型，用于半潛平臺(tái)安裝作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)分析與安全防控，主要流程如圖1所示。

圖1 基于PFBN的風(fēng)險(xiǎn)分析流程Fig.1 Risk analysis process based on PFBN

2.1 BN結(jié)構(gòu)構(gòu)建

首先，將半潛平臺(tái)安裝過(guò)程的流程圖轉(zhuǎn)化為主貝葉斯網(wǎng)絡(luò)。然后，確定安裝作業(yè)不同階段的BN，建立完整的BN 結(jié)構(gòu)。各階段BN 結(jié)構(gòu)的直接構(gòu)建較為復(fù)雜，基于故障樹(shù)（FT）轉(zhuǎn)化的方法構(gòu)造BN 結(jié)構(gòu)既能夠充分利用FT對(duì)風(fēng)險(xiǎn)因素識(shí)別的能力，又能夠結(jié)合BN在推理計(jì)算方面的諸多優(yōu)點(diǎn)。因此，采用FT轉(zhuǎn)化為BN的方法來(lái)構(gòu)造不同安裝作業(yè)階段的BN結(jié)構(gòu)［15］。

2.2 根事件先驗(yàn)概率及其他事件CPT確定

BN推理分析依賴(lài)于對(duì)根事件先驗(yàn)概率和其他事件CPT的精確求解，因缺乏實(shí)際的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)而無(wú)法精確獲得事件各狀態(tài)概率的條件下，往往需要通過(guò)專(zhuān)家啟發(fā)和評(píng)估的方式借助專(zhuān)家知識(shí)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)獲得。領(lǐng)域?qū)＜一诮?jīng)驗(yàn)知識(shí)做出定性概率判斷，無(wú)法直接給出精確的定量概率數(shù)據(jù)，其評(píng)估結(jié)果不可避免地存在一定的主觀性和模糊性。因此，采用一種改進(jìn)的模糊聚合方法，以確定BN中根事件的先驗(yàn)概率。

2.2.1 專(zhuān)家評(píng)判意見(jiàn)模糊化

評(píng)價(jià)術(shù)語(yǔ)反映了專(zhuān)家對(duì)事件發(fā)生概率的認(rèn)識(shí)，其定義有多種方式［16］。根據(jù)行業(yè)習(xí)慣或規(guī)范制定概率分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，形成概率評(píng)價(jià)模糊集合，專(zhuān)家通過(guò)評(píng)價(jià)術(shù)語(yǔ)表達(dá)觀點(diǎn)。風(fēng)險(xiǎn)事件概率分析一般按照風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生頻次進(jìn)行分級(jí)，中國(guó)船級(jí)社（CCS）發(fā)布的指南［17-18］中推薦了海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)概率等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，確定了5 個(gè)頻率等級(jí)。據(jù)此定義頻率等級(jí)的評(píng)價(jià)術(shù)語(yǔ)為“非常高（VH）”“高（H）”“中等（M）”“低（L）”“非常低（VL）”5 個(gè)變量，用于衡量平臺(tái)安裝作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率。為了描述頻率論域內(nèi)不同數(shù)值對(duì)于各個(gè)評(píng)價(jià)模糊集的隸屬程度，構(gòu)建了三角形模糊數(shù)和梯形模糊數(shù)以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言變量的定量數(shù)學(xué)表達(dá)，如圖2所示。

圖2 不同頻率等級(jí)模糊數(shù)Fig.2 Fuzzy numbers for different frequency levels

2.2.2 專(zhuān)家評(píng)判意見(jiàn)聚合

為獲取綜合的評(píng)價(jià)結(jié)果，不同專(zhuān)家的評(píng)價(jià)值需要進(jìn)行信息融合。由于教育背景、工作經(jīng)驗(yàn)和風(fēng)險(xiǎn)態(tài)度的差異，以及評(píng)估者對(duì)個(gè)人評(píng)判值具有不同的置信程度，評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)具有不同的可靠性。需要綜合考慮專(zhuān)家的客觀能力和主觀信心，對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行可靠性評(píng)估。因此，使用專(zhuān)家置信度指標(biāo)，結(jié)合相似性聚合法（SAM）［19］對(duì)專(zhuān)家模糊意見(jiàn)進(jìn)行聚合處理，以反映調(diào)查數(shù)據(jù)的可靠性。

一方面，考慮專(zhuān)家的職稱(chēng)、學(xué)歷、工齡、年齡4個(gè)因素，根據(jù)文獻(xiàn)［20］的方法，計(jì)算每位專(zhuān)家的客觀能力得分ξ。另一方面，考慮專(zhuān)家的主觀信度水平ψ，分為5 個(gè)等級(jí)，分別為1.0、0.9、0.8、0.7、0.6。ψ越高，判斷越可靠。假設(shè)有m位專(zhuān)家參與，則第j位專(zhuān)家的置信度指標(biāo)（用θj表示）可以通過(guò)式（4）計(jì)算得到。

專(zhuān)家Ej的權(quán)重w(Ej)為：

專(zhuān)家Ej(j= 1，2，…，m)對(duì)每個(gè)評(píng)估對(duì)象給出評(píng)判語(yǔ)義值R?j，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)模糊數(shù)。兩個(gè)模糊數(shù)之間的相似度S(R?j，R?k)、平均一致性A(Ej)、相對(duì)一致性測(cè)度R(Ej)和一致性系數(shù)C(Ej)可由式（6）～（9）獲得。

式中：β為松弛因子，通常取值為0.5。專(zhuān)家評(píng)判值的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為：

2.2.3 去模糊化得先驗(yàn)概率

首先通過(guò)最小最大設(shè)置法［21］獲取模糊可能性分?jǐn)?shù)SFPS，繼而通過(guò)Onisawa轉(zhuǎn)換公式［22］轉(zhuǎn)化為模糊失效率PFFR，作為根事件先驗(yàn)概率。定義專(zhuān)家評(píng)語(yǔ)變量時(shí)，采用了CCS 推薦的海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)概率等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)。在去模糊化過(guò)程中，需要遵循相同的轉(zhuǎn)換對(duì)應(yīng)關(guān)系，而Onisawa轉(zhuǎn)換公式主要用于人機(jī)交互系統(tǒng)的失效率計(jì)算，與這里定義的概率等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)不一致。因此，采用一種改進(jìn)的方法［13］實(shí)現(xiàn)SFPS至PFFR的轉(zhuǎn)化：

2.2.4 CPT的確定

FT 中的邏輯門(mén)可直接轉(zhuǎn)化為BN 中的CPT，但無(wú)法對(duì)多態(tài)系統(tǒng)中的事件關(guān)聯(lián)性進(jìn)行描述。多態(tài)系統(tǒng)中事件的關(guān)聯(lián)性需要更多的條件概率關(guān)系。通過(guò)專(zhuān)家評(píng)判確定不同事件間的條件概率分布。

2.3 BN雙向推理及敏感性分析

2.3.1 雙向推理

正向因果推理是基于給定的根事件先驗(yàn)概率，以及不同事件之間的條件概率分布，計(jì)算出頂事件的發(fā)生概率。反向診斷推理是將頂事件發(fā)生作為已知條件，通過(guò)式（13）計(jì)算得出每個(gè)事件的后驗(yàn)概率，可用于衡量每個(gè)事件對(duì)頂事件影響發(fā)生的貢獻(xiàn)程度。

其中，P(Xi=xj|T= 1)表示頂事件T= 1 發(fā)生時(shí)，第i個(gè)根事件的后驗(yàn)概率。xj表示事件Xi的可能狀態(tài)，三態(tài)事件可取0、0.5和1。后驗(yàn)概率值越大，該事件對(duì)頂事件T= 1的貢獻(xiàn)程度越大。

2.3.2 敏感性分析

通過(guò)對(duì)根事件進(jìn)行敏感性分析，可以判斷其對(duì)頂事件發(fā)生的影響程度，從而識(shí)別出關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素。選用RoV重要性度量MRoV［10］來(lái)衡量根事件的敏感性程度。根事件Xi的MRoV如式（14）所示。

式中：P(Xi=xj)表示先驗(yàn)概率，P(Xi=xj|T= 1)表示后驗(yàn)概率。ki表示根事件Xi的非0 風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)個(gè)數(shù)，若事件狀態(tài)用0、0.5、1描述，則ki為2。

3 工程實(shí)例分析

以陵水17-2工程項(xiàng)目為例，基于構(gòu)建的PFBN模型，開(kāi)展深水半潛式平臺(tái)安裝作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)分析。辨識(shí)潛在風(fēng)險(xiǎn)事件，建立BN 結(jié)構(gòu)，通過(guò)海洋工程領(lǐng)域?qū)＜疫M(jìn)行目標(biāo)事件先驗(yàn)概率評(píng)估預(yù)測(cè)，并開(kāi)展BN 推理分析，判斷事件的敏感性和后驗(yàn)概率，確定關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)事件，為工程作業(yè)安全管理提供參考。

3.1 BN構(gòu)建

陵水17-2 氣田半潛平臺(tái)安裝采用整體吊裝法，對(duì)平臺(tái)船體和上部組塊結(jié)構(gòu)進(jìn)行安裝，涉及的施工作業(yè)主要包括5 個(gè)過(guò)程，分別為船體與組塊拖航運(yùn)輸、組塊就位與試吊、船體進(jìn)塢定位、組塊吊裝與焊接、平臺(tái)整體出塢。核心工作任務(wù)是將總質(zhì)量約1.5萬(wàn)t的上部模塊通過(guò)泰山吊準(zhǔn)確吊放在船體上部，精準(zhǔn)對(duì)接并進(jìn)行焊接固定。首先建立安裝過(guò)程流程圖，并將流程圖轉(zhuǎn)化為主貝葉斯網(wǎng)絡(luò)，如圖3 所示。然后，根據(jù)不同的安裝階段，進(jìn)一步分析潛在的風(fēng)險(xiǎn)事件，構(gòu)建FT 并轉(zhuǎn)化為BN 結(jié)構(gòu)。最后建立半潛式平臺(tái)安裝風(fēng)險(xiǎn)的完整BN結(jié)構(gòu)，如圖4所示。頂事件T表示深水半潛式平臺(tái)安裝失敗，中間事件A1～A5、B1～B15、C1～C9及根事件X1～X43所對(duì)應(yīng)的名稱(chēng)如表1和表2所示。事件T和A1～A5為二態(tài)事件（“正常（0）”和“失敗（1）”），事件B1～B15、C1～C9及所有根事件X1～X43為三態(tài)事件（“正常（0）”“中等故障（0.5）”和“嚴(yán)重故障（1）”）。

表1 頂事件及中間事件Tab.1 Top event and intermediate events

表2 根事件符號(hào)及名稱(chēng)Tab.2 Symbol and name of root events

圖3 安裝作業(yè)流程圖轉(zhuǎn)換成主貝葉斯網(wǎng)絡(luò)Fig.3 Installation operation flow diagram converted into the main Bayesian network

圖4 深水半潛平臺(tái)安裝作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)Fig.4 Bayesian network for risk of deep water semi-submersible installation

3.2 先驗(yàn)概率和CPT估計(jì)

具體實(shí)施流程為：①收集整理工程項(xiàng)目歷史調(diào)查數(shù)據(jù)資料，為專(zhuān)家評(píng)估提供參考；②邀請(qǐng)了5 位專(zhuān)家（E1～E5）結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)及實(shí)際項(xiàng)目資料，對(duì)照?qǐng)D2給出各根事件狀態(tài)為1時(shí)的評(píng)價(jià)語(yǔ)義值以及置信度；③采用2.2 節(jié)所述方法對(duì)5 位專(zhuān)家的評(píng)價(jià)進(jìn)行聚合處理，并經(jīng)模糊化處理轉(zhuǎn)化為各根事件狀態(tài)為1 時(shí)的PFFR，如表3所示。假設(shè)根事件狀態(tài)為0.5和1的PFFR相同；④通過(guò)專(zhuān)家評(píng)判獲取不同事件間的條件概率分布。

表3 根事件的專(zhuān)家評(píng)價(jià)、SFPS和PFFR值Tab.3 Expert evaluations, SFPS and PFFR value of root events

3.3 BN推理及結(jié)果分析

3.3.1 正向因果推理

在獲取了根事件先驗(yàn)概率和條件概率分布的條件下，通過(guò)正向因果推理算法，可計(jì)算出每個(gè)階段（A1～A5）的失敗風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率P（Ai=1）和深水半潛平臺(tái)安裝失敗的概率P（T=1）。風(fēng)險(xiǎn)概率如圖5 所示。結(jié)果表明，隨著安裝過(guò)程的進(jìn)展，風(fēng)險(xiǎn)概率不斷增加。深水半潛平臺(tái)安裝失敗的概率很小（P（T=1）=0.073 8）。該平臺(tái)在安裝作業(yè)過(guò)程中未出現(xiàn)安全超限預(yù)警的情況，且實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)的變化趨勢(shì)與多態(tài)模糊貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型的計(jì)算結(jié)果基本一致。在缺乏有效數(shù)據(jù)的情況下，該模型可以大致確定深水半潛平臺(tái)安裝過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)概率。盡管深水半潛平臺(tái)安裝失敗的概率很小，但平臺(tái)和安裝作業(yè)的成本都非常高。一旦發(fā)生事故，將造成嚴(yán)重?fù)p失。為減少和防止風(fēng)險(xiǎn)事件的發(fā)生，需要根據(jù)實(shí)際情況制定安裝過(guò)程的風(fēng)險(xiǎn)防范計(jì)劃。

圖5 深水半潛平臺(tái)各安裝階段風(fēng)險(xiǎn)概率Fig.5 Risk probability of deep water semi-submersible platform at each installation stage

隨著安裝作業(yè)過(guò)程的開(kāi)展，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)信息不斷反饋，新的事件狀態(tài)可以作為證據(jù)輸入到BN 中以更新事件概率，實(shí)現(xiàn)基于現(xiàn)有信息的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)。例如，當(dāng)壓載系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí)，即根事件X31表示的風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生，且狀態(tài)為“嚴(yán)重故障”時(shí)，將P（X31=1）= 1作為實(shí)時(shí)信息輸入到BN 中。計(jì)算得到P（T=1|X31=1）=0.261。如果壓載系統(tǒng)嚴(yán)重故障已經(jīng)發(fā)生，但未及時(shí)維護(hù)，此時(shí)又出現(xiàn)潮汐變化，風(fēng)險(xiǎn)程度中等，則將P（X31=1）=1和P（X43=0.5）=1都作為實(shí)時(shí)信息輸入到BN中。通過(guò)正向推理，計(jì)算得到P（T=1|X31=1，X43=0.5）=0.361。此時(shí)，安裝作業(yè)失敗發(fā)生概率明顯增大，管理者需及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施，降低風(fēng)險(xiǎn)，保障安裝過(guò)程的順利進(jìn)行。

3.3.2 反向診斷推理

考慮頂事件T= 1發(fā)生的情況，實(shí)現(xiàn)BN的概率更新，更新后的后驗(yàn)概率如圖6所示。如圖6所示，塢墩布置不合理（X39），檢查不足（X18），定位操作不當(dāng)（X25），限位裝置失效（X36），焊接工藝設(shè)計(jì)不合理（X40）的后驗(yàn)概率較大，是導(dǎo)致半潛平臺(tái)安裝作業(yè)失敗發(fā)生的可能性較大的風(fēng)險(xiǎn)事件。

圖6 根事件的先驗(yàn)概率和后驗(yàn)概率Fig.6 Prior probability and posterior probability of root event

在頂事件發(fā)生的情況下，為了快速判斷根事件的可能性程度，可通過(guò)診斷推理的方式對(duì)BN 中各事件進(jìn)行概率更新，根據(jù)當(dāng)前條件下后驗(yàn)概率排序，逐一計(jì)算每個(gè)根事件的后驗(yàn)概率值。如塢墩布置不合理（X39）處于“嚴(yán)重”風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)，將P(X39= 1|T= 1) = 1 輸入到BN 的反向推理中，計(jì)算其他各事件的更新后驗(yàn)概率，如圖7所示。據(jù)此，可逐一對(duì)剩余事件進(jìn)行快速排查，實(shí)現(xiàn)半潛平臺(tái)安裝作業(yè)的動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析。

圖7 BN動(dòng)態(tài)診斷推理 (P(Xi | T=1, X39=1) = 1)Fig.7 Dynamic diagnostic reasoning of BN (P(Xi | T=1, X39=1) = 1)

3.3.3 敏感性分析

基于構(gòu)建的BN，利用式（14）計(jì)算每個(gè)根事件Xi對(duì)頂事件T的RoV 重要性程度MRoV。表4列出了10個(gè)關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素的MRoV。由表4可以觀察到敏感性分析結(jié)果與反向診斷推理結(jié)果基本吻合。RoV 重要性程度最大的根節(jié)點(diǎn)為X39，即塢墩布置不合理。同時(shí)可依照以下次序進(jìn)行重點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)排查：X39、X25、X27、X18、X37。

表4 根事件的RoV重要性Tab.4 RoV importance measurement of root events

4 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)半潛平臺(tái)安裝作業(yè)過(guò)程的復(fù)雜性和語(yǔ)言性評(píng)估中存在的模糊性，建立了一種基于PFBN 的風(fēng)險(xiǎn)分析模型，并以陵水17-2項(xiàng)目為例，開(kāi)展深水半潛式平臺(tái)安裝作業(yè)過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)分析，驗(yàn)證該模型的合理性與有效性，得到以下結(jié)論：

1）PFBN 模型能夠有效解決多態(tài)性和模糊性的問(wèn)題。與傳統(tǒng)方法相比，基于行業(yè)規(guī)范指南的推薦標(biāo)準(zhǔn)定義模糊數(shù)，并采用了一種改進(jìn)的去模糊化轉(zhuǎn)換方法，保證了專(zhuān)家知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的合理性。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合置信度指標(biāo)和相似性聚合法進(jìn)行專(zhuān)家意見(jiàn)聚合，提高了專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的可靠性。

2）基于BN 的雙向推理和敏感性分析技術(shù)，將風(fēng)險(xiǎn)管理擴(kuò)展到整個(gè)作業(yè)過(guò)程，而不是局限于事故前的控制，實(shí)現(xiàn)了安裝作業(yè)過(guò)程中的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析，降低系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)并保證過(guò)程安全。

3）在海洋工程領(lǐng)域多位專(zhuān)家評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，對(duì)深水半潛式平臺(tái)安裝作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了PFBN 分析，結(jié)果表明塢墩布置不合理（X39），檢查不足（X18），定位操作不當(dāng)（X25），限位裝置失效（X36），焊接工藝設(shè)計(jì)不合理（X40）等事件風(fēng)險(xiǎn)較高，需要重點(diǎn)防控。文中模型不僅可以應(yīng)用于半潛平臺(tái)安裝作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)分析，還可應(yīng)用于其他復(fù)雜工程項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作。