灰色層次分析模型在核動(dòng)力船舶應(yīng)急決策中的應(yīng)用

朱利文　陸古兵　葉博書　王飛

摘 要：為了幫助進(jìn)行核動(dòng)力船舶海上核事故應(yīng)急決策，探索性地建立了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)系統(tǒng)灰色層次分析模型，在系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)中全面考慮了決策的各項(xiàng)指標(biāo)。通過案例研究，灰色層次分析模型實(shí)現(xiàn)了影響核事故應(yīng)急行動(dòng)主要因素的排序，為核事故應(yīng)急決策提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：灰色層次分析法 核事故應(yīng)急決策 核動(dòng)力船舶

中圖分類號(hào)：U698 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）11（c）-0104-02

核事故應(yīng)急是個(gè)復(fù)雜的過程，具有多任務(wù)性、實(shí)時(shí)性與不確定性等特點(diǎn)。多方面不確定因素使得海上核事故應(yīng)急決策風(fēng)險(xiǎn)以及相關(guān)信息的認(rèn)知處于灰色狀態(tài)。在核動(dòng)力船舶核事故應(yīng)急決策風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中運(yùn)用灰色層次分析方法，對(duì)存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定量分析，綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)論，使灰色信息透明，有利于決策者進(jìn)行海上核事故應(yīng)急風(fēng)險(xiǎn)管理，確定主要影響因素，最終為決策方案的制定與實(shí)施，提供合理、科學(xué)的依據(jù)。

1 灰色層次分析方法

傳統(tǒng)的層次分析方法主要依賴于專家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)和主觀判斷，當(dāng)決策信息不完整時(shí)會(huì)造成專家判斷的不確定性?；疑珜哟畏治龇椒ň褪窃跇?gòu)建的層次模型基礎(chǔ)上，采用灰色系統(tǒng)理論知識(shí)，根據(jù)專家對(duì)信息的已有認(rèn)知水平，對(duì)因素做出判斷，給出區(qū)間灰數(shù)，構(gòu)成灰色判斷矩陣，然后再進(jìn)行白化處理，最后運(yùn)用層次分析法對(duì)決策進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)?；疑珜哟畏治龇芸朔鹘y(tǒng)層次分析法在模型評(píng)價(jià)上主觀性較強(qiáng)的缺點(diǎn)，使評(píng)價(jià)更合理，符合人對(duì)事物認(rèn)知的客觀規(guī)律，在實(shí)際工程應(yīng)用中可行性更強(qiáng)。

2 基于灰色層次分析模型的應(yīng)急決策風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)系統(tǒng)

2.1 建立應(yīng)急風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)模型

由于海洋環(huán)境惡劣，海上應(yīng)急資源受限，相比于核電站事故應(yīng)急，核動(dòng)力船舶海上核事故應(yīng)急處置過程更為復(fù)雜、特殊，應(yīng)急決策影響因素多，風(fēng)險(xiǎn)大。在早期核事故應(yīng)急中，影響決策方案的屬性因素主要有：預(yù)期個(gè)人劑量、個(gè)人可避免劑量、集體可避免劑量、健康影響、經(jīng)濟(jì)代價(jià)、社會(huì)因素和公眾心理等7個(gè)方面。這種分類方法簡(jiǎn)單，但不夠全面，通過對(duì)影響事故應(yīng)急的有關(guān)因素深入分析，并結(jié)合專家意見與核電站事故應(yīng)急相關(guān)資料，將影響決策風(fēng)險(xiǎn)的因素分類，根據(jù)不同屬性劃分為不同層次，進(jìn)而建立了遞階層次結(jié)構(gòu)模型，如圖1所示。此方法能做到囊括各個(gè)方面，將各因素進(jìn)行細(xì)分。

核事故應(yīng)急風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)應(yīng)遵循導(dǎo)向性、客觀性、系統(tǒng)性、互補(bǔ)性和可操作性原則，根據(jù)核動(dòng)力艦船的實(shí)際情況，對(duì)應(yīng)急風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分類，其內(nèi)容主要包括健康風(fēng)險(xiǎn)、環(huán)境代價(jià)、經(jīng)濟(jì)代價(jià)、社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)和其他風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)各項(xiàng)一級(jí)指標(biāo)進(jìn)行細(xì)化，便可以得到相應(yīng)的二級(jí)指標(biāo)。

2.2 確定灰色判斷矩陣及指標(biāo)因素的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)上一節(jié)構(gòu)建的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)層次模型，請(qǐng)位專家對(duì)某一層次因素進(jìn)行兩兩比較，得到相對(duì)權(quán)重值。根據(jù)各位專家的判斷矩陣，計(jì)算出綜合灰色判斷矩陣。由白化后的判斷矩陣可計(jì)算各層次因素間的相對(duì)權(quán)重以及綜合權(quán)重值，最終確定各因素對(duì)決策目標(biāo)的影響程度。

通過制定各因素的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，來實(shí)現(xiàn)對(duì)各指標(biāo)因素的定量分析。將各風(fēng)險(xiǎn)因素劃分為5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)（灰類等級(jí)），如高風(fēng)險(xiǎn)、較高風(fēng)險(xiǎn)、中等風(fēng)險(xiǎn)、較低風(fēng)險(xiǎn)、低風(fēng)險(xiǎn)；并對(duì)不同的標(biāo)準(zhǔn)賦予相應(yīng)的分值進(jìn)行定量表示，可分別賦值為5、4、3、2、1分，若評(píng)價(jià)等級(jí)介于兩者之間的可設(shè)為4.5、3.5、2.5、1.5分。根據(jù)所設(shè)定的評(píng)價(jià)標(biāo)注，組織位專家對(duì)各指標(biāo)因素進(jìn)行評(píng)價(jià)并打分，如第位專家對(duì)指標(biāo)因素評(píng)分，記結(jié)果為；可得評(píng)價(jià)矩陣；綜合各位專家的評(píng)價(jià)結(jié)果，可以得到綜合評(píng)估樣本矩陣。

計(jì)算指標(biāo)因素的灰色評(píng)價(jià)系數(shù)。設(shè)為屬于第種評(píng)價(jià)灰類的灰色評(píng)價(jià)系數(shù)；為各個(gè)評(píng)價(jià)灰類的總灰色評(píng)價(jià)數(shù)，則有：；，。

2.3 計(jì)算綜合評(píng)估值

記為所有專家就指標(biāo)因素屬于第個(gè)灰類的灰色評(píng)價(jià)權(quán)，則有：，考慮到核事故應(yīng)急風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中存在5個(gè)評(píng)價(jià)灰類，故指標(biāo)因素對(duì)于各個(gè)灰類的灰色評(píng)價(jià)權(quán)向量，由此綜合各個(gè)灰類的灰色評(píng)價(jià)權(quán)向量，便可得到第個(gè)受評(píng)對(duì)象所屬指標(biāo)因素的灰色評(píng)價(jià)權(quán)矩陣。記為中權(quán)重最大的元素，，即：，那么該指標(biāo)因素屬于第個(gè)評(píng)價(jià)灰類。對(duì)由指標(biāo)因素組成的指標(biāo)層向量做綜合評(píng)價(jià)，記評(píng)價(jià)結(jié)果為；則有可得到指標(biāo)層對(duì)于各評(píng)價(jià)灰類的灰色評(píng)價(jià)權(quán)矩陣。

記綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為，有：，由此可以得到綜合評(píng)價(jià)值：（其中為各灰類等級(jí)設(shè)定的向量），最后可根據(jù)綜合值對(duì)受評(píng)系統(tǒng)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

3 實(shí)例分析

以某核動(dòng)力船舶在遠(yuǎn)海航行過程中發(fā)生事故為例，建立圖1所示的層次結(jié)構(gòu)模型，按照層次分析中的1-9標(biāo)度法，由5位長(zhǎng)期從事船舶核動(dòng)力裝置研究的專家對(duì)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，得到灰色判斷矩陣，確定專家總體判斷的權(quán)重（限于篇幅，5位專家權(quán)重指標(biāo)賦值略）；計(jì)算專家作出判斷后各指標(biāo)的綜合權(quán)重上、下限值。由上、下限值構(gòu)成判斷區(qū)間，由區(qū)間組成的矩陣即為灰色判斷矩陣。

綜合評(píng)價(jià)為：

由灰色層次分析法得到核事故應(yīng)急風(fēng)險(xiǎn)的綜合評(píng)價(jià)值為3.2440，按照設(shè)定的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及最大隸屬度原則可知，該項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)程度偏向于中等風(fēng)險(xiǎn)。核事故應(yīng)急的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，在健康風(fēng)險(xiǎn)和經(jīng)濟(jì)代價(jià)方面存在較大的風(fēng)險(xiǎn)，因此要著重制定這兩方面的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)策略。

4 結(jié)語

該文創(chuàng)造性地將影響核事故應(yīng)急決策的各項(xiàng)指標(biāo)較為全面地考慮在系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)中，并以在遠(yuǎn)海航行為例，對(duì)各級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)及綜合評(píng)價(jià)值進(jìn)行計(jì)算，說明了灰色層次分許模型的實(shí)施步驟，為核動(dòng)力船舶核事故應(yīng)急決策風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)提供了一種有效的定量分析方法，對(duì)海上核事故應(yīng)急決策有一定的參考價(jià)值。

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