基于模糊綜合法的彈藥技術(shù)檢查風(fēng)險評估

胡利青，宣兆龍，李天鵬，徐國星

（陸軍工程大學(xué)石家莊校區(qū)，河北 石家莊 050000）

0 引言

彈藥是國家重要的軍事戰(zhàn)略物資，是毀傷敵方目標(biāo)的一次性使用的特殊裝備，平時長期處于儲存狀態(tài)[1]。彈藥在長期存儲過程中，存在翻堆倒垛和儲存技術(shù)檢查兩個動態(tài)作業(yè)環(huán)節(jié)，相較于存放保管靜止?fàn)顟B(tài)的風(fēng)險高，因此研究彈藥技術(shù)檢查作業(yè)的風(fēng)險評估具有很大的必要性。目前我軍彈藥技術(shù)檢查安全風(fēng)險評估，主要是采用傳統(tǒng)的安全檢查表法，該方法一定程度上能定性反映彈藥技術(shù)檢查過程中存在的問題，但這種方法很大程度上受檢查人員的知識水平、工作經(jīng)驗(yàn)、思維慣性等主觀因素影響，并且不能對技術(shù)檢查的風(fēng)險因素指標(biāo)進(jìn)行定量分析，使得評價結(jié)果的可靠性和可信度大大降低[2]。AHP 通過分析復(fù)雜系統(tǒng)所包含的因素及相關(guān)關(guān)系，將問題條理化、層次化，構(gòu)造一個層次分析結(jié)構(gòu)模型[3]，通過構(gòu)造判斷矩陣對彈藥技術(shù)檢查風(fēng)險因素進(jìn)行相對重要性比較，能夠有效降低人員主觀因素的影響；由于風(fēng)險因素具有不同程度的模糊性，各風(fēng)險因素難以用數(shù)字進(jìn)行定量表示，建立基于模糊綜合法的彈藥技術(shù)檢查風(fēng)險評估模型，對風(fēng)險因素進(jìn)行定量分析，可使得評估結(jié)果更加客觀、合理、準(zhǔn)確。

1 指標(biāo)體系構(gòu)建

1.1 影響因素分析

彈藥或其元件在缺乏必要的防護(hù)下受到過大的外界能量作用，會意外著火甚至發(fā)生燃爆事故。圍繞外界能量的產(chǎn)生和防護(hù)措施的失效來分析，尋找彈藥技術(shù)檢查作業(yè)過程中潛在風(fēng)險因素。根據(jù)彈藥燃爆發(fā)生機(jī)理，外界能量的來源主要有人體靜電放電、設(shè)施設(shè)備靜電放電、設(shè)備靜電積聚、雷電、電氣設(shè)備過載產(chǎn)生電熱、電路短路、人員違規(guī)使用明火、靜電火花、彈藥跌落、底火受到撞擊等。防護(hù)措施失效包括設(shè)施設(shè)備未有效接地、人員未穿防靜電服裝、電發(fā)火彈藥裸漏、避雷裝置失效、接地電阻過大、電氣設(shè)備老化、電路未裝過載保護(hù)裝置、線路接觸不良、技術(shù)檢查場所防爆裝置失效、存有配備非保險型引信彈藥、彈藥未水平放置等[4-5]。下面基于SHEL 模型[6]從人員、環(huán)境、軟件、硬件4 個方面對引發(fā)彈藥技術(shù)檢查事故的因素進(jìn)行分析。

（1）人員因素。人是預(yù)防彈藥技術(shù)檢查作業(yè)事故發(fā)生的決定性因素，也是最活躍、最復(fù)雜的因素。在彈藥技術(shù)檢查作業(yè)中，人員從類別上可以劃分為管理人員、技術(shù)人員、警戒人員、外來人員。影響事故發(fā)生的因素有：管理人員的工作態(tài)度、安全意識、業(yè)務(wù)管理能力、安全檢查落實(shí)等綜合素質(zhì)；技術(shù)人員的學(xué)歷、專業(yè)知識、操作技能、培訓(xùn)情況等業(yè)務(wù)素質(zhì)水平；警戒人員履職盡責(zé)、應(yīng)急處置等安全防范能力以及外來人員管控水平[7-8]。

（2）環(huán)境因素。在彈藥技術(shù)檢查作業(yè)中，環(huán)境因素包括技術(shù)檢查場所總體環(huán)境、自然環(huán)境、氣候環(huán)境和社會環(huán)境。影響事故發(fā)生的因素有：技術(shù)檢查場所距離庫房間距、周圍落石滑坡、場地設(shè)置等總體布局；雷電、暴雨、高溫等自然環(huán)境狀況；技術(shù)檢查場所所處地區(qū)的氣候環(huán)境及周圍社會環(huán)境。

（3）軟件因素。軟件因素包括各類規(guī)章制度、管理因素及操作技術(shù)程序。安全法規(guī)的建立健全，安全訓(xùn)練的開展，安全教育、規(guī)章制度的落實(shí)，安全檢查、評估、分析是否經(jīng)常，問題隱患的有效解決，操作規(guī)程、方案計(jì)劃是否符合規(guī)定等都可能影響到事故的發(fā)生。

（4）硬件因素。硬件因素包括彈藥及其元部件、各類設(shè)施設(shè)備、防護(hù)裝置。彈藥技術(shù)檢查事故的發(fā)生，除了需要受到外界過大的能量外，彈藥的引信、底火、裝藥、彈體安全性，設(shè)施設(shè)備損壞、不符合規(guī)定、維護(hù)檢修不及時，防護(hù)措施設(shè)置不符合要求、防護(hù)能力不足、裝置損壞等都是引發(fā)彈藥技術(shù)檢查作業(yè)的重要因素。

1.2 安全風(fēng)險評估指標(biāo)體系構(gòu)建

根據(jù)彈藥技術(shù)檢查事故產(chǎn)生機(jī)理，從人員、環(huán)境、軟件、硬件4 個方面影響因素構(gòu)建安全風(fēng)險評估指標(biāo)體系，其中一級指標(biāo)4 個，二級指標(biāo)18 個，技術(shù)檢查安全風(fēng)險評估指標(biāo)體系如圖1 所示。

圖1 彈藥技術(shù)檢查安全風(fēng)險評估體系結(jié)構(gòu)圖

2 風(fēng)險因素權(quán)重確定

2.1 引入標(biāo)度法構(gòu)造判斷矩陣

建立風(fēng)險評估指標(biāo)體系，采用專家打分法對本層次相關(guān)因素的相對重要性進(jìn)行兩兩比較，構(gòu)造判斷矩陣P，其元素的值反映了對各風(fēng)險因素相對重要性的認(rèn)識。一般采用“1-9”比較標(biāo)度法，比較標(biāo)度及其含義見表1。

表1 比較標(biāo)度及其含義

2.2 判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)

判斷矩陣是根據(jù)個人知識和經(jīng)驗(yàn)建立起來的，難免會存在誤差。為了使判斷結(jié)果更加符合實(shí)際，需要對判斷矩陣U 進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。其步驟如下：

計(jì)算一致性指標(biāo)CI：

式中，n為判斷矩陣的階數(shù)，λmax為判斷矩陣P最大特征值。

根據(jù)表2 確定平均一致性指標(biāo)RI，計(jì)算隨機(jī)一致性比例CR = CI/RI，當(dāng)CR≤0.1，認(rèn)為判斷矩陣有滿意的一致性；當(dāng)CR＞0.1 時，認(rèn)為判斷矩陣的一致性偏差較大，需要對判斷矩陣進(jìn)行調(diào)整。

表2 平均一致性指標(biāo)

2.3 權(quán)重計(jì)算

通過對判斷矩陣P對應(yīng)的分量值進(jìn)行歸一化處理，得到本層風(fēng)險因素針對上一層評價對象的相對重要度。綜合利用層次單排序結(jié)果，可以計(jì)算指標(biāo)體系中各層因素對指標(biāo)體系頂層事件相對重要性的排序權(quán)值[9-11]。

3 模糊綜合評估模型構(gòu)建

3.1 因素集建立

因素集是指影響上一層評價對象的下一層所有風(fēng)險因素的集合。在一個復(fù)雜系統(tǒng)中，設(shè)U為指標(biāo)評價體系中最頂層評價對象，由m類影響因素的因素子集Ui（i= 1，2，…，m）組成，每個影響因素Ui包含k（k= 1，2，…）個因素。

式中：Ui（i= 1，2，…，m）表示影響頂層評價對象的第i類影響因素；Uik（k= 1，2，…）表示第i類影響因素中第k個因素。

3.2 評判集建立

因素集中因素所處的狀態(tài)可以用高低、大小、長短及優(yōu)劣等語言來模糊描述[12]，評判集是對風(fēng)險因素狀態(tài)可能做出各種判斷結(jié)果所組成的集合[13-14]，通常用大寫字母V表示：

式中：vj（j= 1，2，…，n）表示因素狀態(tài)處于第j種評判等級。

3.3 模糊綜合評價

（1）初級模糊評價。以本層風(fēng)險因素為基礎(chǔ)，確定本層各風(fēng)險因素對上一層評價對象的隸屬度[15-16]。對第i類影響因素中第k個因素Uik（k= 1，2，…）做單因素評價，專家根據(jù)評判集評判可以得到因素Uik對評判集中評判等級vj（j= 1，2，…，n）的隸屬度為rikj：

式中：wikj表示第i類影響因素中第k個因素在評判等級vj上的個數(shù)，Σwikj表示參與評價的總?cè)藬?shù)。

第i類影響因素中第k個因素Uik的評判集可表示為：

Rik稱為Uik的單因素評價集，它是隸屬于評判集V上的模糊子集。將第i類影響因素Ui的下一層k個因素的評價集構(gòu)造成一個矩陣Ri：

式中：Ri表示評價對象Ui隸屬于評判集V 的評價矩陣。

根據(jù)上述層次分析法可以得到第i類影響因素Ui對下一層k個因素的權(quán)重向量Ai=（ai1，ai2，…，aik）。第i類影響因素Ui的模糊評價集可表示為：

（2）綜合模糊評價。初級模糊評價是綜合最底層各因素，對其上一層評價對象進(jìn)行評價，按照初級評價方法，把初級模糊綜合評價的評價集Bi（i=1，2，…，m）作為綜合模糊評價的單因素評判集對指標(biāo)體系U 進(jìn)行評價，由此可得指標(biāo)體系頂層評價對象U的評價矩陣R為：

指標(biāo)體系頂層評價對象U相對于m類影響因素權(quán)重向量A=（a1，a2，…，am）。指標(biāo)體系U的模糊綜合評價集可表示為：

（3）參數(shù)評價。為了使風(fēng)險評價體系的評估值更加直觀，采用百分制評判等級，設(shè)模糊評判集V中各評判等級vj的參數(shù)向量為C=（c1，c2，…，cn），則最終評價對象的參數(shù)模糊綜合評估結(jié)果為：

3.4 風(fēng)險等級評定

依據(jù)《軍隊(duì)安全管理?xiàng)l例》，結(jié)合彈藥安全管理的特點(diǎn)，將風(fēng)險評估結(jié)果劃分為一般風(fēng)險、較大風(fēng)險、重大風(fēng)險、特大風(fēng)險4 個等級。通過組織安全風(fēng)險評估，將評估結(jié)果作為改進(jìn)安全工作的依據(jù)，及時對安全工作進(jìn)行改進(jìn)和加強(qiáng)，有效規(guī)避安全風(fēng)險，從而達(dá)到防患于未然的目的。具體評分方法見表3。

表3 安全風(fēng)險等級評定表

4 實(shí)例應(yīng)用

4.1 實(shí)例計(jì)算

以某倉庫為例，該倉庫需要組織對18 個彈種（含有電發(fā)火彈藥2 種，非保險型引信彈藥1 種）720 發(fā)庫存彈藥進(jìn)行年度技術(shù)檢查工作，為科學(xué)、準(zhǔn)確、有效地對此次彈藥技術(shù)檢查作業(yè)進(jìn)行安全風(fēng)險評估，現(xiàn)組織5 名專家根據(jù)前文彈藥技術(shù)檢查安全風(fēng)險評估模型、步驟，通過現(xiàn)場調(diào)研、資料收集、調(diào)查問卷、現(xiàn)場考核、現(xiàn)地檢查等方式進(jìn)行檢查評估。本例中評判等級采用6 級制，即{優(yōu)秀、良好、一般、較差、很差、極差}，評判等級參數(shù)向量設(shè)為C=（95，85，75，60，40，20）。具體評價指標(biāo)層次、權(quán)重及各項(xiàng)取值見表4。

表4 安全風(fēng)險評估指標(biāo)體系數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

由表4 可知，彈藥技術(shù)檢查安全風(fēng)險評估指標(biāo)各因素權(quán)重集為：

A=（a1，a2，a3，a4）=（0.426，0.125，0.146，0.303）A1=（a11，a12，a13，a14）=（0.326，0.425，0.140，0.109）A2=（a21，a22，a23，a24）=（0.380，0.202，0.260，0.158）A3=（a31，a32，a33，a34，a35，a36）=（0.065，0.114，0.233，0.210，0.252，0.126）

A4=（a41，a42，a43，a44）=（0.240，0.385，0.226，0.149）

人員、環(huán)境、軟件、硬件因素隸屬于評判集V的評價矩陣分別為：

人員、環(huán)境、軟件、硬件因素的初級模糊評價集分別為：

B1=A1× R1=（0.744，0.228，0.028，0，0，0）

B2=A2× R2=（0.6144，0.354，0.0316，0，0，0）

B3=A3× R3=（0.5758，0.3534，0.0708，0，0，0）

B4=A4× R4=（0.5926，0.2634，0.144，0，0，0）

把以上初級模糊評價集綜合起來，得到彈藥技術(shù)檢查指標(biāo)體系U隸屬于評價集V的評價矩陣為：

彈藥技術(shù)檢查安全風(fēng)險評估體系參數(shù)模糊綜合評價結(jié)果為：

4.2 結(jié)果分析

（1）該彈藥技術(shù)檢查安全風(fēng)險評估體系中，一級指標(biāo)中人員因素所占指標(biāo)權(quán)重為0.426，居于核心地位，說明人的因素是導(dǎo)致彈藥技術(shù)檢查事故的主要因素；其次硬件因素所占指標(biāo)為0.303，相對于人員因素的重要度次之，但同樣對彈藥技術(shù)檢查作業(yè)事故有著很大的影響。綜合二級指標(biāo)權(quán)重值，技術(shù)人員業(yè)務(wù)素質(zhì)權(quán)重占比0.181 最大，其次是管理人員綜合素質(zhì)權(quán)重0.1389、硬件防護(hù)措施水平0.1167，因此提高技術(shù)人員業(yè)務(wù)素質(zhì)、管理人員的綜合素質(zhì)及硬件設(shè)施防護(hù)措施水平對于降低彈藥技術(shù)檢查作業(yè)事故具有重要作用。

（2）該倉庫基于模糊綜合法的彈藥技術(shù)檢查安全風(fēng)險評估的最終結(jié)果為90.8752，根據(jù)所制定的安全風(fēng)險等級評定可知，評估結(jié)果Z≥90 時，為一般風(fēng)險，可以接受，該倉庫的彈藥技術(shù)檢查作業(yè)可以組織實(shí)施。

5 結(jié)論

在構(gòu)建彈藥技術(shù)檢查指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，利用層次分析法構(gòu)造判斷矩陣計(jì)算指標(biāo)權(quán)重，然后采用模糊綜合法進(jìn)行定量分析，相對于傳統(tǒng)的風(fēng)險評估方法，可以在一定程度上降低檢查人員主觀因素的影響，能夠較好地解決模糊風(fēng)險因素的不確定性，使得評估結(jié)果更加直觀。通過對某倉庫彈藥技術(shù)檢查作業(yè)進(jìn)行綜合評估，評估結(jié)果與實(shí)際相符，說明模糊綜合法用于彈藥技術(shù)檢查安全風(fēng)險評估的可行性，可為彈藥壽命周期內(nèi)其他階段的安全評價提供參考。