船艇訓(xùn)練安全定量評估

劉 偉，劉曰勝，胡瑞平

(1．鎮(zhèn)江船艇學(xué)院 船艇指揮系，江蘇 鎮(zhèn)江 212003； 2.鎮(zhèn)江船艇學(xué)院 訓(xùn)練管理系，江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

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● 裝備保障 Equipment Support

船艇訓(xùn)練安全定量評估

劉 偉1，劉曰勝2，胡瑞平2

(1．鎮(zhèn)江船艇學(xué)院 船艇指揮系，江蘇 鎮(zhèn)江 212003； 2.鎮(zhèn)江船艇學(xué)院 訓(xùn)練管理系，江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

為消除船艇訓(xùn)練安全隱患、預(yù)防和減少事故、提高船艇訓(xùn)練安全水平，結(jié)合船艇部隊實船訓(xùn)練的實際，研究船艇訓(xùn)練安全評估方法。經(jīng)過比較，選擇模糊綜合評價法實現(xiàn)對船艇訓(xùn)練安全的定量評估。給出船艇訓(xùn)練安全評估的方法步驟，從人、船艇、環(huán)境、管理4個方面建立了船艇訓(xùn)練安全評估指標(biāo)體系，構(gòu)建了船艇訓(xùn)練安全的模糊綜合評估模型，并通過算例驗證了船艇訓(xùn)練安全評估理論方法的可行性。

船艇訓(xùn)練；安全評估；模糊綜合評價

近年來，陸空軍船艇部隊建設(shè)持續(xù)快速發(fā)展，訓(xùn)練課目的難度和強度不斷加大，但部隊高度重視的訓(xùn)練安全問題卻困擾著實戰(zhàn)化訓(xùn)練的開展，制約著船艇部隊?wèi)?zhàn)斗力的提升。一些船艇部隊因怕出安全問題，而導(dǎo)致船艇訓(xùn)練不能經(jīng)?；⑷婊?，也直接導(dǎo)致船艇指揮員的素質(zhì)得不到明顯提高。解決這一問題的有效途徑是實行船艇訓(xùn)練安全評估。

安全評價技術(shù)起源于20世紀(jì)30年代，是由于保險業(yè)的需要發(fā)展起來的。隨著1969年美國國防部批準(zhǔn)頒布的最具代表性的系統(tǒng)安全軍事標(biāo)準(zhǔn)MIL-STD-822B《系統(tǒng)安全大綱要點》的實施, 安全評價技術(shù)對世界安全和防火領(lǐng)域產(chǎn)生了巨大影響，迅速為日、英和歐洲其他國家引進使用。此后，系統(tǒng)安全工程方法陸續(xù)推廣到航空、航天、核工業(yè)、石油、化工等領(lǐng)域，并不斷得以完善。20世紀(jì)80年代初，安全系統(tǒng)工程引入我國，受到許多大中型生產(chǎn)經(jīng)營單位和行政管理部門的高度重視。隨著現(xiàn)代科技的迅速發(fā)展，特別是數(shù)學(xué)方法和計算機科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)的安全評價方法得到了開發(fā)和應(yīng)用，計算機專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、計算機模擬技術(shù)也開始用于對生產(chǎn)系統(tǒng)進行實時、動態(tài)的安全評價。

對船艇訓(xùn)練進行事前安全評估，可預(yù)先及早了解訓(xùn)練工作的安全狀況，特別是發(fā)現(xiàn)不足和風(fēng)險，以便對存在問題及時加以解決，從而消除船艇訓(xùn)練安全隱患，最終實現(xiàn)預(yù)防和減少事故的目的。

1 船艇訓(xùn)練安全評估方法

1.1 常見安全評估方法的比較與選擇

對船艇訓(xùn)練安全進行評估是通過安全評價方法實現(xiàn)的。安全評價方法是對項目或系統(tǒng)的危險、危害因素及其危害程度進行分析評價的方法，是進行定性、定量安全評價的工具。目前國內(nèi)外已研究開發(fā)出許多具有不同特點、適用不同對象和范圍、要求不同應(yīng)用條件的評價方法。常見的方法有概率風(fēng)險評價法、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)綜合評價法和模糊綜合評價法，3種方法的對比見表1。

表1 常見安全評估方法比較

在安全評價中，選擇合適的評價方法十分重要。選擇安全評價方法應(yīng)遵循充分性、適應(yīng)性、系統(tǒng)性、針對性和合理性的原則。船艇訓(xùn)練工作項目復(fù)雜，人員、船艇、環(huán)境等方面對整個訓(xùn)練都有較大的影響。

簡單判斷船艇訓(xùn)練工作安不安全并不困難，但結(jié)論的可靠度難以保證。只有將船艇訓(xùn)練工作中的每一個因素、每一個變量、每一個層次都納入系統(tǒng)，將評估指標(biāo)量化，最終得到的綜合評價結(jié)果才能真正反映船艇訓(xùn)練工作的安全狀況。船艇訓(xùn)練工作中各種情況復(fù)雜多變，并且伴隨的突發(fā)因素較多，很難給出導(dǎo)致事故發(fā)生因素的概率，所以對于概率風(fēng)險評價法來說并不好實現(xiàn)，如果使用概率風(fēng)險評價法來對船艇訓(xùn)練工作進行安全評估，很有可能導(dǎo)致最后的結(jié)果失真；使用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)綜合評價法對船艇訓(xùn)練工作進行評估得出的結(jié)果會很準(zhǔn)確，但其過程過于復(fù)雜，計算量巨大，不符合船艇訓(xùn)練安全評估要求的適用性；而模糊綜合評價法數(shù)學(xué)模型簡單，在專家給出評定分值數(shù)據(jù)的條件下，既具有權(quán)威性又同時能將整個船艇訓(xùn)練工作的安全狀況分出危險等級，使評價結(jié)果能夠準(zhǔn)確、清晰地反映出船艇訓(xùn)練的具體安全狀況。因此，針對船艇訓(xùn)練工作的特點，基于對近年來船艇訓(xùn)練中出現(xiàn)的一些事故和問題的分析，切合船艇部隊的實際需求，選擇模糊綜合評價法作為船艇訓(xùn)練安全評估方法。

1.2 船艇訓(xùn)練安全模糊綜合評價法

依據(jù)模糊綜合評價法，給出船艇訓(xùn)練安全模糊綜合評價法的步驟：首先建立船艇訓(xùn)練安全評估指標(biāo)體系，接著對最低層指標(biāo)進行模糊綜合評價，再對中間層指標(biāo)進行綜合模糊評價，最后對最高層指標(biāo)進行綜合評價，通過加權(quán)平均得到最終定量評價結(jié)果。

1.2.1 船艇訓(xùn)練安全評估指標(biāo)體系

首先利用對以往船艇訓(xùn)練中出現(xiàn)問題、事故的情況分析，結(jié)合船艇指揮專業(yè)知識，歸納出影響船艇訓(xùn)練安全的主要因素。同時，通過征求專家和船艇部隊船艇長的意見，找出影響船艇訓(xùn)練安全的潛在因素。

從船艇指揮員、船艇、環(huán)境和管理4個方面建立船艇訓(xùn)練安全評估指標(biāo)體系A(chǔ)(見表2)。其中一級指標(biāo)記為B，包括船艇指揮員B1、船艇B2、環(huán)境B3、管理B4；二級指標(biāo)記為C(C1,C2,…,C17)，共17個；三級指標(biāo)記為C11，C12，…，C173，共43個。

1.2.2 船艇訓(xùn)練安全模糊綜合評估數(shù)學(xué)模型

(1)建立評估指標(biāo)因素集。依托安全評估指標(biāo)體系建立綜合評估指標(biāo)因素集C，即C=(C1,C2,…,C17) 。根據(jù)指標(biāo)體系的層次，可知子指標(biāo)因素集，即Cim=( C11，C12，…，C173)(i=1,2,…,17；對應(yīng)不同的i，m分別從1到4取值)。

(2)建立評估集。根據(jù)船艇訓(xùn)練的特點，并咨詢相關(guān)專家意見，將評估集分為5個等級(記為“V”)：很好、好、中等、較差、差。最終評估結(jié)果也相應(yīng)地分為這5個等級。按百分制對5個安全級別賦分，5個安全級別對應(yīng)的分數(shù)區(qū)間見表3。

(3)確定指標(biāo)體系權(quán)重。針對船艇訓(xùn)練安全評估指標(biāo)體系，采用層次分析法來獲取各指標(biāo)的權(quán)重。首先由專家根據(jù)1～9標(biāo)度方法，針對上一層指標(biāo)，本層次指標(biāo)與其有關(guān)指標(biāo)之間的相對重要性進行比較，根據(jù)比較結(jié)果構(gòu)造判斷矩陣。由于每個專家對指標(biāo)相對重要性的比較可能不一致，那么得到的判斷矩陣也就不一致，對于這一問題采用德爾菲法解決，即專家之間不得相互討論，不發(fā)生橫向聯(lián)系，只能與調(diào)查人員有聯(lián)系。采取匿名的方式發(fā)表意見，發(fā)調(diào)查問卷到專家手中，由專家獨立打分，通過多輪次調(diào)查專家對指標(biāo)相對重要性的比較、歸納、修改，最后匯總成一致的指標(biāo)相對重要性的判斷矩陣。

表2 船艇訓(xùn)練安全評估指標(biāo)體系A(chǔ)

表3 評估等級及相應(yīng)分值

采用方根法計算出判斷矩陣的最大特征值λmax和特征向量W(wi)，得到評估指標(biāo)重要性排序，并利用最大特征值λmax進行一致性檢驗。

(4)建立評估矩陣。根據(jù)船艇訓(xùn)練安全評估的實際，采用專家評估法建立評估矩陣R(rij)。由專家綜合判斷各指標(biāo)所屬安全等級或者給各指標(biāo)具體打分，再按照評估集分值區(qū)間判斷各指標(biāo)所屬安全等級。根據(jù)專家對各指標(biāo)的評估結(jié)果計算出各指標(biāo)在各個評估等級所占比重，從而得到該指標(biāo)在評估集中的隸屬度。由同屬一個上層指標(biāo)的所有下層指標(biāo)所在評估集的隸屬度組成評估矩陣R。

(5)模糊綜合評估。采用綜合評價模型M(·,+)對各指標(biāo)進行綜合評估。M(·,+)的具體算法可表示為

(1)

式中：pj為綜合評價向量因子；wi為權(quán)重向量因子；rij為評估矩陣因子。

根據(jù)指標(biāo)權(quán)重矩陣W和評價矩陣R進行綜合評估，得到綜合評估向量P(pj)，即

P=W·R

(2)

式中：P為綜合評價向量；W為權(quán)重向量；R為評估矩陣。

根據(jù)加權(quán)平均原則和等級得分，對綜合評估向量P的分量進行處理，得出指標(biāo)的定量值，即可判斷最終評估結(jié)果所屬安全等級。此外，在綜合評估中，除最低層指標(biāo)的評估矩陣由專家打分獲得外，每一上層指標(biāo)的評估矩陣由其下層指標(biāo)的綜合評估向量組成。

(6)評估向量的處理。為使最終的評估結(jié)果(最終評估向量)P=(p1,p2，p3，p4,p5)(pj為向量P中的第j個值)數(shù)字化，分別對5個向量等級賦以最能代表其特性的分數(shù)值95、80、60、50和35，由具體公式

P=95p1+80p2+60p3+50p4+35p5

(3)

計算得出最終評估結(jié)果。

2 船艇訓(xùn)練安全評估示例

以對某船艇大隊的某271型登陸艇的一次保障物資輸送訓(xùn)練進行安全評估為例，說明船艇訓(xùn)練安全評估方法的使用。

2.1 數(shù)據(jù)

依據(jù)構(gòu)建的船艇訓(xùn)練安全評估指標(biāo)體系，由專家組根據(jù)1～9標(biāo)度法對指標(biāo)進行相對重要性比較，從而構(gòu)造出判斷矩陣。同樣由專家針對此次訓(xùn)練，對指標(biāo)體系的最低層指標(biāo)打分。

2.2 權(quán)重系數(shù)矩陣

根據(jù)專家對各層指標(biāo)的相對重要性比較結(jié)果構(gòu)造的判斷矩陣，以方根法求取評估指標(biāo)權(quán)重向量的近似值W，其中：

式中:wi為權(quán)重向量因子；aij為判斷矩陣中第i行第j列元素。

對于指標(biāo)A，有

W=(w1,w2，w3，w4)= (1.565 1，1.565 1，0.485 5，0.840 9)

歸一化處理得到評估指標(biāo)權(quán)重向量

WA=(0.350 9,0.350 9,0.109 1,0.198 1)

計算指標(biāo)A的判斷矩陣最大特征值λmax，得λmax=4.010 4。一致性指標(biāo)CI=0.003 5，通過查一致性指標(biāo)RI值表，得RI=0.9，則一致性比率CR=CI/RI=0.003 9<0.1，滿足一致性要求。

同理，通過計算得出指標(biāo)B1和其下屬各指標(biāo)的權(quán)重向量為(其余指標(biāo)的權(quán)重略)

WB1=(0.308 6,0.073 6,0.326 9,0.131 3,0.159 6)

WC1=(0.5,0.5)

WC2=(0.833 3,0.166 7)

WC3=(1)

WC4=(0.401 3,0.337 5,0.163 8,0.097 4)

WC5=(0.457 9,0.416 1,0.126 0)

2.3 評估矩陣

由12名專家對最低層指標(biāo)根據(jù)評估等級分值區(qū)間具體打分。例如，12名專家對該船艇指揮員的船艇操縱理論知識分別打分81、80、85、82、83、90、87、87、80、81、90和83，對該船艇指揮員的操縱技能水平打分為85、80、83、83、82、88、83、85、90、90、85和87。其中去掉一個最高分去掉一個最低分后，專家們認為該船艇指揮員的船艇操縱理論知識為好、較好、中等、較差和差的比重分別占0.4、0.6、0、0和0，而認為船艇指揮員操縱技能水平好、較好、中等、較差和差的比重分別為0.6、0.4、0、0和0。所以得到C1的評估矩陣

同理，通過專家評分得到B1各下屬指標(biāo)的評估矩陣RC2、RC3、RC4、RC5(其余的評估矩陣略)。

2.4 船艇訓(xùn)練安全系統(tǒng)的模糊綜合評估

根據(jù)船艇訓(xùn)練安全評估指標(biāo)體系各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)矩陣W和評估矩陣R，求取模糊綜合評估向量P，其中P=W·R。

計算B1綜合評估向量，得

PC1=WC1·RC1=(0.5,0.5,0,0,0)

同理

PC2=(0.77,0.22,0.01,0,0)

PC3=(0.8,0.1,0.1,0,0)

PC4=(0.61,0.28,0.11,0,0)

PC5=(0.72,0.26,0.02,0,0)

則B1綜合評估向量為

PB1=WB1·RB1=(PC1PC2PC3PC4PC5)-1= (0.67,0.28,0.05,0,0)

同理可得PB2、PB3、PB4。從而計算出船艇訓(xùn)練安全系統(tǒng)的綜合評估向量為

PA=WA·RA=WA·(PB1PB2PB3PB4)-1= (0.62,0.29,0.09,0,0)

2.5 結(jié)果處理

根據(jù)評估向量的處理公式(3)可得到指標(biāo)B1、B2、B3、B4的綜合評估結(jié)果依次為P1=89.05分、P2=87.65分、P3=85.65分和P4=86.10分，而該船艇此次訓(xùn)練的綜合評估結(jié)果為PA=87.5分。根據(jù)評估等級的分值區(qū)間劃分，可知此次船艇訓(xùn)練工作在船艇指揮員、船艇、環(huán)境以及管理4個方面的安全等級都為“好”，整體安全等級也為“好”。評估說明，此次訓(xùn)練的安全狀況可以保證船艇訓(xùn)練的安全正常進行。而針對指標(biāo)B3分數(shù)相對較低的情況，我們可以從指標(biāo)B3的下層指標(biāo)著手改進，可以對港灣碼頭的設(shè)施設(shè)備進行更新或者加強維護，以及完善港灣碼頭的應(yīng)急救援措施和設(shè)備，以進一步提高本次訓(xùn)練的安全性

3 結(jié) 語

船艇訓(xùn)練安全評估是對船艇訓(xùn)練工作的安全狀況在訓(xùn)練之前作一次全面的考察。通過對船艇訓(xùn)練工作整體以及各個方面安全評估結(jié)果的分析，能及早發(fā)現(xiàn)船艇在訓(xùn)練時可能出現(xiàn)的問題和導(dǎo)致問題的不安全因素，并有針對性地采取整改措施，從而提高船艇訓(xùn)練的安全水平，增強船艇部隊?wèi)?zhàn)斗力。算例表明了船艇訓(xùn)練安全評估理論方法的可行性。

隨著船艇部隊的發(fā)展，許多新裝備開始投入使用，部隊面臨的任務(wù)更加多樣化，導(dǎo)致船艇訓(xùn)練安全需要考慮的因素增多，問題變復(fù)雜。下一步的研究工作主要是解決如何使船艇訓(xùn)練安全評估工作能更好地滿足船艇部隊新發(fā)展的需要，并著重在完善評估指標(biāo)體系、優(yōu)化評估軟件界面和功能、提高評估的效率上下功夫。

[1] 總后軍交運輸部.陸軍船艇管理學(xué)[M].北京:解放軍出版社,2003：136-140.

[2] 鄧瓊.安全系統(tǒng)工程[M].西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社,2009：32-34.

[3] 年浩.基于模糊算法的軍事飛行訓(xùn)練安全評價模型研究[J].科技資訊,2011(11):201-202.

[4] 保松,曹殿立.模糊數(shù)學(xué)及其應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社,2007：99-101.

(編輯：關(guān)立哲)

Quantitative Evaluation of Safety in Boat Training

LIU Wei1, LIU Yuesheng2， HU Ruiping2

(1. Watercraft Command Department, Zhenjiang Watercraft College, Zhenjiang 212003, China; 2. Training and Management Department, Zhenjiang Watercraft College, Zhenjiang 212003, China)

To eliminate security risks in boat training, prevent and reduce accidents, and improve safety level of boat training, the paper studies safety evaluation method of boat training according to its reality, and selects fuzzy comprehensive evaluation method to evaluate boat training safety by comparison. It shows evaluation method and procedures, and establishes boat training safety evaluation index system from human, boats, environment and management. Finally, it sets up a fuzzy comprehensive evaluation model, and proves its feasibility in boat training safety evaluation through an example.

boat training; safety evaluation; fuzzy comprehensive

2015-10-12；

2015-12-28． 作者簡介： 劉 偉(1979—)，男，碩士，講師．

10．16807/j.cnki.12-1372/e.2016.03.007

E277

A

1674-2192(2016)03- 0028- 05