基于WSR方法論的航空公司安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估*

文 軍 薛天偉 胡海坤 王 睿

（中國(guó)民用航空飛行學(xué)院機(jī)場(chǎng)學(xué)院 廣漢 618303）

1 引言

東航“3.21”事件發(fā)生后，嚴(yán)重破壞了中國(guó)民用航空安全的穩(wěn)定平靜，部分乘客對(duì)航空公司發(fā)生了信任危機(jī)，航空公司作為民用航空生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的重點(diǎn)承擔(dān)者，其安全工作將對(duì)乘客的生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)最直接的威脅。近年來(lái)，航空公司廣泛運(yùn)用安全管理體系（SMS）開展管理，其基礎(chǔ)是安全風(fēng)險(xiǎn)管理，而風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估又是安全風(fēng)險(xiǎn)管理中最關(guān)鍵的部分［1］。所以，通過(guò)對(duì)航空公司安全問(wèn)題的綜合評(píng)估，才能發(fā)現(xiàn)航空公司面臨的安全隱患，采取相應(yīng)的安全措施，對(duì)保障航空公司的安全管理工作具有重要的意義。

通過(guò)關(guān)于航空公司安全問(wèn)題的深入研究，學(xué)者們從各種風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別方法以及不同的數(shù)學(xué)模型展開了深入研究，為航空公司安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法提供了寶貴的理論依據(jù)［2］。不過(guò)，目前的研究成果仍存在幾個(gè)不足，從風(fēng)險(xiǎn)理論的角度看，對(duì)于在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中指標(biāo)權(quán)重的設(shè)定，偏向單一的主觀或者客觀的方式，兩種確定權(quán)重的方法都具有相當(dāng)?shù)木窒扌裕?］；從影響因素的視角看，影響因素具有很高的灰色性，呈現(xiàn)部分確定，部分不確定的情況［4］?；诖耍鶕?jù)航空公司安全風(fēng)險(xiǎn)的特殊性以及現(xiàn)有科學(xué)研究的不足，并結(jié)合了物理-事理-人理（WSR）方法論對(duì)航空公司安全風(fēng)險(xiǎn)的影響因素進(jìn)行劃定，結(jié)合行業(yè)特點(diǎn)構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系。針對(duì)評(píng)估指標(biāo)的灰色性問(wèn)題，結(jié)合灰色聚類法進(jìn)行分析。最后將評(píng)價(jià)模型進(jìn)行實(shí)例分析，驗(yàn)證其有效性。

2 評(píng)估指標(biāo)體系及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)集的建立

航空公司安全問(wèn)題是包括多層次、多方面于一體的安全管理系統(tǒng)，各層次之前相互配合、相互影響，各方面之間緊密銜接。影響航空公司安全風(fēng)險(xiǎn)的因素比較復(fù)雜?？茖W(xué)合理的選取評(píng)價(jià)指標(biāo)，決定著評(píng)價(jià)的科學(xué)性。

物理-事理-人理（縮寫WSR）方法論是由中國(guó)學(xué)者顧基發(fā)將其當(dāng)做一個(gè)方法論提出的，核心是充分考慮物理、事理和人理對(duì)課題的影響，以便體系、整體、分層級(jí)地對(duì)復(fù)雜性問(wèn)題展開深入研究［5］。而基于WSR方法論核心觀點(diǎn)則可得到符合航空公司安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系建立的理論基礎(chǔ)，在這里“物理”就代表了航空公司安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過(guò)程中客觀存在的物質(zhì)基礎(chǔ)；“事理”是在“物理”的基礎(chǔ)上，面對(duì)客觀存在的事故征候可以借助“物理”因素控制風(fēng)險(xiǎn)，快速采取有效措施，爭(zhēng)取用最少的投入、最快的時(shí)間使飛機(jī)運(yùn)行達(dá)到最優(yōu)安全狀態(tài)；“人理”強(qiáng)調(diào)人與人之間的關(guān)系，用人來(lái)協(xié)調(diào)“物”與“事”，盡可能將各個(gè)層次組織起來(lái)，從而減少風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題的產(chǎn)生［6］。

因此在WSR方法論的基礎(chǔ)上，參考現(xiàn)有的航空公司安全風(fēng)險(xiǎn)影響因素的文獻(xiàn)，結(jié)合專家訪談，最后參考《航空公司安全評(píng)估指標(biāo)體系》，對(duì)影響航空公司安全風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行分析，構(gòu)建了物理-事理-人理的航空公司安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系［7］，如圖1所示。

圖1 航空公司安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系

3 指標(biāo)權(quán)重的確定

3.1 基于層次分析法權(quán)重的確定

層次分析法的核心思想是把要分析的系統(tǒng)性問(wèn)題分解成若干個(gè)維度，并采用指標(biāo)模糊量化方式進(jìn)行分層單排序與總排序，從而確定了系統(tǒng)中各個(gè)維度的各種指標(biāo)權(quán)重［8］。步驟如下：

構(gòu)建判斷矩陣A，其中aij為指標(biāo)i相對(duì)于指標(biāo)j的比較值，采用方根法求解權(quán)重矩陣，判斷矩陣對(duì)于后續(xù)的計(jì)算非常重要，對(duì)其進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。

查看現(xiàn)有的RI表，可找到矩陣對(duì)應(yīng)的指標(biāo)值。計(jì)算一致性比例CR：

當(dāng)CR小于x時(shí)，可說(shuō)明建立的判斷矩陣一致性較好，若大于或等于x時(shí)，需要將矩陣進(jìn)行修正重新計(jì)算，直至小于x時(shí)，一般x取值為0.1。

3.2 基于熵權(quán)法客觀權(quán)重的確定

熵值法是一個(gè)客觀賦權(quán)方式，其核心是運(yùn)用熵的概念，確定目標(biāo)的熵權(quán)重。熵和信息量成反比：熵值越小，該指標(biāo)權(quán)重就越大，反之越?。?］。利用熵值法對(duì)專家自身權(quán)重進(jìn)行計(jì)算具有很高的客觀性，有效補(bǔ)充了專家自身主觀帶來(lái)的權(quán)重的差異性。步驟如下：

1）計(jì)算專家的評(píng)價(jià)水平向量

以專家甲對(duì)物理因素C1的評(píng)價(jià)水平e甲I為例：

其中c甲I表示專家甲賦予C1的權(quán)重；表示所有專家賦予C1權(quán)重的平均值；maxcI表示所有專家賦予C1權(quán)重的最大值。同理計(jì)算e甲Ⅱ、e甲Ⅲ，得到專家甲的評(píng)價(jià)水平向量E甲。

2）計(jì)算專家的自身權(quán)重向量

以專家甲賦予物理因素C1的權(quán)值的熵h甲Ⅰ為例：

其中e甲I為上一步中求出的專家甲對(duì)物理因素C1的評(píng)價(jià)水平，n為評(píng)價(jià)指標(biāo)的個(gè)數(shù)。同理求出h甲Ⅱ、h甲Ⅲ，求和得到專家甲的評(píng)價(jià)水平熵：h甲=h甲Ⅰ+h甲Ⅱ+h甲Ⅲ

同理可得其他專家的評(píng)價(jià)水平熵，從上文可知可信度與熵值負(fù)相關(guān)，從而對(duì)專家的熵值取倒數(shù)得到可信度向量H，對(duì)H進(jìn)行歸一化即可得到專家自身權(quán)值向量I。

3.3 綜合權(quán)重

航空公司安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重需要相關(guān)專家進(jìn)行評(píng)定，具有較大的主觀性，不利于評(píng)價(jià)的進(jìn)行，因此結(jié)合熵值法確定專家本身的權(quán)重，將兩者組合起來(lái)得到指標(biāo)綜合權(quán)重，可使權(quán)重更加客觀、精確，有利于后續(xù)評(píng)價(jià)過(guò)程的進(jìn)行。

4 航空公司安全風(fēng)險(xiǎn)灰色聚類模型

灰色聚類分析法是通過(guò)灰色關(guān)聯(lián)矩陣和灰色白化權(quán)函數(shù)，把要分析的指標(biāo)和對(duì)象區(qū)分為若干個(gè)可定義類別的方法［10］。航空公司安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的指標(biāo)體系中存在著灰色性且相互聯(lián)系較復(fù)雜，一般采用專家經(jīng)驗(yàn)來(lái)評(píng)估指標(biāo)對(duì)飛機(jī)影響的重要程度，因?yàn)椴煌瑢＜艺J(rèn)識(shí)水平的不同，所以得出信息存在著不確定性，所以其安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)也可以視為一種灰色系統(tǒng)。

4.1 確定中心點(diǎn)三角白化權(quán)函數(shù)

在已形成的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系內(nèi)，將評(píng)估指標(biāo)的級(jí)別分為了5類：最低、較低、一般、較高和高，對(duì)應(yīng)的五個(gè)評(píng)價(jià)灰類分別是t=1，2，3，4，5；對(duì)應(yīng)區(qū)間為（0，2］，（2，4］，（4，6］，（6，8］，（8，10］。取λ1=1，λ2=3，λ3=5，λ4=7，λ5=9分別表示5個(gè)灰類的中心值。構(gòu)建航空公司安全風(fēng)險(xiǎn)灰色聚類的白化權(quán)函數(shù)［11］，由于篇幅所限，不列出具體的白化權(quán)函數(shù)。

4.2 灰色聚類的步驟

構(gòu)建評(píng)價(jià)樣本矩陣：邀請(qǐng)相關(guān)專家對(duì)圖1的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行打分，得到樣本矩陣Bi。

對(duì)于圖1所建立的評(píng)估指標(biāo)C，其中的評(píng)估指標(biāo)Cij屬于第t個(gè)評(píng)價(jià)灰類的聚類系數(shù)為［12］

將Cij單個(gè)灰類的聚類系數(shù)相加得到總的聚類系數(shù)Xij，進(jìn)而可以計(jì)算出影響因素的聚類權(quán)向量：

最終能夠得到樣本矩陣的聚類權(quán)矩陣Ri。

將得到各二級(jí)指標(biāo)的綜合權(quán)重與聚類權(quán)矩陣相乘，從而對(duì)二級(jí)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

把各個(gè)二級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)的結(jié)果綜合到一起形成一級(jí)指標(biāo)的評(píng)價(jià)矩陣。

進(jìn)一步，對(duì)一級(jí)評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行聚類評(píng)價(jià)。

5 實(shí)例分析

影響航空公司安全風(fēng)險(xiǎn)的各種因素眾多，為合理化解因素之間的不確定性，本文構(gòu)建基于WSR理論的灰色聚類評(píng)估模型，以國(guó)內(nèi)的某一家航空公司為例，對(duì)其安全風(fēng)險(xiǎn)加以綜合評(píng)估，從而檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷目煽啃浴?/p>

5.1 AHP-熵權(quán)的綜合權(quán)重的確定

選取5位航空公司安全風(fēng)險(xiǎn)管理方面的專家，通過(guò)問(wèn)卷的方式對(duì)指標(biāo)進(jìn)行打分，以一級(jí)指標(biāo)為例確定綜合權(quán)重，由Matlab可得對(duì)應(yīng)的主觀權(quán)重為

得一級(jí)指標(biāo)的綜合權(quán)重為：W0=(0.2499，0.1842，0.5659)

同理可得各二級(jí)指標(biāo)的綜合權(quán)重為

將上式帶入式（3）～（4）可得到專家對(duì)于一級(jí)指標(biāo)的自身權(quán)重I：

5.2 灰色聚類評(píng)價(jià)

邀請(qǐng)了中國(guó)民航安全相關(guān)方面的五名專家，按照?qǐng)D1安全風(fēng)險(xiǎn)分類的等級(jí)，對(duì)中國(guó)某航空公司的實(shí)際情況進(jìn)行了評(píng)分，并得出航空公司安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估樣本矩Bi。

由Bi根據(jù)式（5）～（6）計(jì)算聚類權(quán)矩陣 Ri：

通過(guò)公式Z=Wi·Ri計(jì)算了二級(jí)指標(biāo)的評(píng)價(jià)矩陣，并組合得到了國(guó)內(nèi)某航空公司安全風(fēng)險(xiǎn)的灰色聚類評(píng)價(jià)矩陣：

進(jìn)一步計(jì)算總體評(píng)價(jià)指標(biāo)的綜合聚類：

根據(jù)隸屬度最大準(zhǔn)則，總評(píng)價(jià)M的最大值是0.473，屬于第三灰類，則可以認(rèn)為該航空公司安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為“一般”。這和實(shí)際情況基本一致，表明了該模型的適用性和有效性。

進(jìn)而對(duì)二級(jí)指標(biāo)進(jìn)行了分析，通過(guò)灰色聚類評(píng)價(jià)矩陣Z0可知，Z1中的最大值為0.543，屬于第二灰度，風(fēng)險(xiǎn)度“較低”；Z2中的最大值為0.467，隸屬于第三灰類，風(fēng)險(xiǎn)度“一般”；Z3中的最大值為0.532，隸屬于第三灰類，風(fēng)險(xiǎn)度“一般”。即可知該航空公司安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，“物理”是“較低”，“事理”和“人理”評(píng)估為“一般”，結(jié)合兩者的權(quán)重，可得知“人理”為影響航空公司安全風(fēng)險(xiǎn)的主要因素。對(duì)于航空公司而言，隨著科技的進(jìn)步和對(duì)飛機(jī)各方面投入加大，使得“物理”因素對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的影響較低，隨著航班增多，對(duì)于機(jī)組人員和工作人員的壓力越來(lái)越大，使得“人理”因素對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的影響相對(duì)較高。

6 結(jié)語(yǔ)

1）東航的“3.21”事件已為全國(guó)人敲醒了警鐘，我國(guó)民航依舊面臨著很大安全風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，因此篩選并總結(jié)近十年危害航空公司安全風(fēng)險(xiǎn)的各種因素，基于WSR方法論，從物理-事理-人理三個(gè)層次對(duì)影響因素進(jìn)行分類，建立了評(píng)估指標(biāo)體系，保證了評(píng)估的系統(tǒng)完整性。

2）從影響因素中具有較高的灰色性出發(fā)，把灰色系統(tǒng)理論運(yùn)用到安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分析中，利用灰色聚類構(gòu)建航空公司安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，能夠有效克服影響因素中存在“部分確定，部分不確定”的模糊性。

3）通過(guò)實(shí)例對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)，證實(shí)了本文中基于WSR理論的指標(biāo)選取和評(píng)估模型的科學(xué)性與有效性，并經(jīng)過(guò)分析計(jì)算得出了航空公司的安全狀況處于一般風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而分析了影響因素中對(duì)安全問(wèn)題最關(guān)鍵的影響因素，為航空公司進(jìn)一步完善安全管理體系，提供了一定的參考。