艦載機調(diào)運作業(yè)安全評價研究

楊茂勝，畢玉泉，王云翔，王虹曇，徐 男

(海軍航空工程學院青島校區(qū)，山東青島266041)

0 引言

艦載機是航母戰(zhàn)斗力形成的重要組成部分，在實際使用中需要經(jīng)常在飛行甲板、機庫里進行水平轉(zhuǎn)運，以及在飛行甲板和機庫之間進行垂直轉(zhuǎn)運作業(yè)。由于航母飛行甲板和機庫空間有限，同時受海浪等環(huán)境因素影響，艦載機調(diào)運作業(yè)安全事故時有發(fā)生，保證艦載機調(diào)運作業(yè)安全成為航母艦載機日常訓練中的一個重要內(nèi)容。調(diào)運保障人員要做到艦載機調(diào)運作業(yè)過程中不發(fā)生安全事故，必須在調(diào)運作業(yè)的各個環(huán)節(jié)做好安全評價工作［1］。

安全評價是通過科學的方法，查找出被評價主體存在的危險、有害因素，通過評價判斷出發(fā)生事故和危害的可能性及嚴重程度，提出合理可行的安全對策措施及建議［2］。安全評價涉及的層面廣，實施過程復(fù)雜，常用的安全評價方法有定性安全評價法和定量安全評價法兩大類。定性安全評價法操作簡單，但需借助專家的經(jīng)驗和知識進行判斷，評價結(jié)果很大程度上受到個人主觀因素的影響;定量評價法評價結(jié)果更客觀，但需要使用大量的實驗結(jié)果和充足的事故資料進行統(tǒng)計分析，計算較為復(fù)雜［3］。本文在綜合這兩類方法優(yōu)點的基礎(chǔ)上，運用層次分析法來構(gòu)建風險評價模型，對艦載機調(diào)運作業(yè)進行量化評價，從而找出影響風險的關(guān)鍵因素。

1 層次分析法

1.1 層次分析法簡介

層次分析法 (Analytic Hierarchy Process，AHP)是一種定性分析與定量分析相結(jié)合的系統(tǒng)分析方法，是將人的主觀判斷用數(shù)量形式表達和處理的方法，是美國運籌學家SAATY教授于20世紀70年代初期提出的一種實用的多方案或多目標的決策方法［4］。層次分析法分析思路清晰，可將系統(tǒng)人員的思維過程系統(tǒng)化、數(shù)學化、模型化;分析中所需要的信息量較少，決策過程花費的時間較短，具有簡潔、系統(tǒng)、可靠等特點。

1.2 層次分析法的基本步驟

1)建立系統(tǒng)的遞階層次結(jié)構(gòu)

層次結(jié)構(gòu)模型一般分為3層:目標層(A)為決策問題所追求的目標;準則層(B)為評價準則或衡量準則;指標層(P)為決策問題的具體方法層。

2)構(gòu)造兩兩比較判斷矩陣

建立梯階層次結(jié)構(gòu)以后，上下層評價元素之間的隸屬關(guān)系即被確定，假設(shè)上一層的元素對下一層次元素有支配關(guān)系，則目標層是在準則層下按相當重要性對下一層次元素賦予相應(yīng)的權(quán)重。根據(jù)SAATY教授提出的9級標度法，對各級指標進行兩兩比較，即可構(gòu)建出一個判斷矩陣，i與j元素比較結(jié)果在矩陣中用Aij表示［5］，比較尺度如表1所示。

表1 比較尺度Tab.1 Comparison scale

3)計算單一準則下元素的相對權(quán)重

根據(jù)層次分析法的計算步驟，必須對第一個層次各個因素的兩兩判斷矩陣進行層次單排序，這就要計算判斷矩陣的最大特征值。最大特征值的計算通常有和積法、方根法，本文采用方根法求解，求解過程如下。

將判斷矩陣中每行元素進行連乘，即

計算Mi的n次方根，即

對向量W=(ˉW1，ˉW2，ˉW3，ˉW4)T作歸一化處理，即

計算判斷矩陣最大特征根λmax，有

4)進行一致性檢驗

判斷矩陣A具有以下特征:

判斷矩陣中的aij根據(jù)資料數(shù)據(jù)、專家意見和系統(tǒng)分析人員的經(jīng)驗經(jīng)過反復(fù)研究后確定。應(yīng)用層次分析法保持判斷思維的一致性非常重要，只要矩陣中的aij滿足上述3條特征，就說明判斷矩陣具有完全的一致性。檢查判斷矩陣是否具有一致性，通常采用一致性指標CI進行判斷。

CI值越大，表明判斷矩陣偏離完全一致性的程度越大;CI值越小，表明判斷矩陣越接近于完全一致性。一般判斷矩陣的階數(shù)n越大，人為造成的偏離完全一致性指標CI的值便越大;n越小，人為造成的偏離完全一致性指標CI的值便越?。?－8］。

對于多階判斷矩陣，引入平均隨機一致性指標RI，表2給出了1～10階正互反矩陣計算1 000次得到的平均隨機一致性指標。

表2 1～10階正互反矩陣平均一致性指標Tab.2 1～10 order is reciprocal matrix average consistency index

當n＜3時，判斷矩陣永遠具有完全一致性。判斷矩陣一致性指標CI與同階平均隨機一致性指標RI之比稱為隨機一致性比率。

當CR＜0.1時，認為判斷矩陣具有可以接受的一致性;當CR＞0.1時，需要調(diào)整和修正判斷矩陣，使其滿足CR＜0.1，從而具有滿意的一致性。

5)計算總的權(quán)重

求出所有因素相對于總目標而言的重要性程度，對各影響因素進行層次總排序，并進行組合一致性檢驗，以判斷組合權(quán)重是否可以作為目標決策的依據(jù)。

2 調(diào)運作業(yè)安全評價模型的建立與求解

2.1 構(gòu)建調(diào)運作業(yè)結(jié)構(gòu)模型

結(jié)合艦載機調(diào)運作業(yè)特點，從系統(tǒng)工程的角度，將問卷調(diào)查、現(xiàn)場采樣觀察、案例分析等，分析調(diào)運作業(yè)的關(guān)鍵因素，以作業(yè)人員、安全管理手段、調(diào)運裝備、作業(yè)環(huán)境為對象，對調(diào)運作業(yè)安全的綜合指標進行了深入分析和研究，構(gòu)建了層次分析的評價模型，確立了調(diào)運作業(yè)安全評價的2個層次和17個評價指標。準則層包括4個因素，即 A={B1，B2，B3，B4}，指標層包括17個因素，即 B1={b11，b12，b13，b14};B2={b21，b22，b23，b24};B3={b31，b32，b33，b34，b35};B4={b41，b42，b43，b44}，如圖1所示。

圖1 調(diào)運作業(yè)安全評價層次結(jié)構(gòu)Fig.1 Dispatching operation safety evaluation hierarchy

2.2 構(gòu)建判斷矩陣

為了確定判斷矩陣，采用問卷調(diào)查的方法，接受問卷調(diào)查的對象及回收的有效問卷為調(diào)運干部2份，司機15份，引導(dǎo)員12份，操作員30份，機務(wù)人員16份，合計75份。

問卷回收后，按照層級分析法進行運算，準則層各因素相對重要性的兩兩判斷矩陣如表3所示。

表3 兩兩判斷矩陣ATab.3 Judgment matrix A

按照同樣方法確定準則層各項權(quán)重矩陣，即人員因素權(quán)重矩陣B1，管理因素權(quán)重矩陣B2，裝備因素權(quán)重矩陣B3，環(huán)境因素權(quán)重矩陣B4。

2.3 層次單排序及一致性檢驗

2.3.1 計算單一準則下元素的相對權(quán)重

1)將判斷矩陣A中每行元素代入式(1)，有

2)將M1～M4值代入式(2)，有

3)將ˉW1～ˉW4代入式(3)，求得矩陣A的權(quán)重:

4)將各權(quán)重值代入式(4)求得矩陣A的最大特征根 λmax，有:λmax=4.06。

2.3.2 一致性檢驗

將λmax=4.06，n=4代入式(6)和式(7)，可求得矩陣A中的一致性指標CI和一致性比率CR。

從計算結(jié)果看，CR＜0.1，說明判斷矩陣A滿足一致性檢驗。按照同樣的方法，分別求解矩陣B1，B2，B3，B4對應(yīng)的 λmax，CI，CR，W 值 (見表4)。

表4 判斷矩陣對應(yīng)的λmax，CI，CR，W值Tab.4 Judgment matrix corresponding value

經(jīng)計算準則層各判斷矩陣B滿足一致性檢驗。

2.4 總權(quán)重計算

在層次單排序及一致性檢驗的基礎(chǔ)上，計算得出各指標層的綜合權(quán)重，并對其大小進行排序，如表5所示。

表5 各因素權(quán)重Tab.5 Factors weights

2.5 影響因素分析

從表5可看出，在準則層4個主因素中，人員因素的權(quán)重最大為0.502，其次是管理因素和裝備因素，環(huán)境因素的權(quán)重只有0.063。由此可見，在艦載機調(diào)運作業(yè)中，人是影響作業(yè)安全的最主要方面，尤其是對作業(yè)者的經(jīng)驗和能力要求最為突出，工作時間越長，經(jīng)驗越豐富，知識能力越強，調(diào)運作業(yè)越安全;另外，調(diào)運人員在作業(yè)中的團結(jié)協(xié)作精神，以及認真負責、嚴謹求實的工作作風，也是調(diào)運作業(yè)人員所應(yīng)具備的必要素質(zhì)。

在管理因素方面，調(diào)運指揮水平權(quán)重為0.465，其次是調(diào)運作業(yè)規(guī)章制度的建立，說明調(diào)運作業(yè)不僅僅是個人對裝備的簡單操作，而是需要指揮人員對整個調(diào)運作業(yè)任務(wù)有全局把握，同時還要求管理人員在考慮全面性、系統(tǒng)性和可操作性的基礎(chǔ)上，制定出所有作業(yè)人員必須遵守的調(diào)運作業(yè)規(guī)章制度，以保證作業(yè)安全。

裝備因素的權(quán)重為0.109，其中牽引車是艦載機調(diào)運作業(yè)中使用最頻繁的裝備，也是整個調(diào)運裝置中與艦載機聯(lián)系最緊密的裝備，因此其在裝備因素中的權(quán)重也最大，達到了0.422，其次是飛機升降為0.369，而機庫大門和調(diào)向轉(zhuǎn)盤在調(diào)運作業(yè)中雖然也會使用，但一般不會對作業(yè)安全帶來較嚴重的后果，因此其權(quán)重較小。

環(huán)境因素的權(quán)重雖然最小，只有0.063，但也是調(diào)運作業(yè)中不可忽視的一個環(huán)節(jié)，尤其是指揮人員在進行調(diào)度時必須掌握飛行甲板以及機庫艦載機的布列情況，同時還須考慮天氣和海浪等因素，掌控好全局。

3 結(jié)語

本文采用層次分析的方法，構(gòu)建了艦載機調(diào)運作業(yè)安全評價模型，并計算了人員因素、管理因素、裝備因素和環(huán)境因素等4個影響指標的重要性程度，得到了各影響因素所占權(quán)重。通過研究，得到如下結(jié)論:

1)層次分析法可有效的應(yīng)用于艦載機調(diào)運作業(yè)安全評價分析中，可為部隊進行安全訓練提供理論參考。

2)在艦載機調(diào)運作業(yè)安全的4個主因素中，人員因素最重要，其次是管理因素和裝備因素，環(huán)境因素影響最小。

3)在進行日常訓練時，在每個調(diào)運小組中應(yīng)盡量安排1～2名有經(jīng)驗的作業(yè)人員，以老帶新，同時須加強管理和教育，嚴格落實各種規(guī)章制度，以保證作業(yè)安全。

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