基于ANP-云模型的艦艇演訓(xùn)活動(dòng)安全風(fēng)險(xiǎn)評估

朱貴華，孫續(xù)文

(海軍大連艦艇學(xué)院,遼寧 大連 116018)

海上訓(xùn)練是使艦艇在近似實(shí)戰(zhàn)條件下全面提高海上整體作戰(zhàn)和執(zhí)行任務(wù)的能力的根本途徑，而隨著實(shí)戰(zhàn)化軍事訓(xùn)練改革的持續(xù)推進(jìn)，艦艇演訓(xùn)活動(dòng)呈現(xiàn)科目多、強(qiáng)度高、要求嚴(yán)的特點(diǎn)，艦艇備戰(zhàn)訓(xùn)練面臨的不確定性風(fēng)險(xiǎn)更加復(fù)雜、難以評估。艦艇訓(xùn)練安全是艦艇訓(xùn)練中不可忽略的重要方面，直接影響艦艇生命力和艦艇訓(xùn)練質(zhì)量效益。因此，詳細(xì)分析艦艇演訓(xùn)活動(dòng)中存在的風(fēng)險(xiǎn)因素，合理評估總體風(fēng)險(xiǎn)等級，進(jìn)而采取有效的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防和控制措施，以避免事故發(fā)生并加速戰(zhàn)斗力生成，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 思路及研究對策

目前，關(guān)于艦艇訓(xùn)練安全風(fēng)險(xiǎn)評估的研究較少，且主要是從定性的角度分析風(fēng)險(xiǎn)因素、開展風(fēng)險(xiǎn)評估，缺乏定量的風(fēng)險(xiǎn)評估實(shí)踐和應(yīng)用。訓(xùn)練安全風(fēng)險(xiǎn)評估包含諸多定量和定性指標(biāo)，是一個(gè)多指標(biāo)系統(tǒng)決策問題。學(xué)者們一般從評價(jià)指標(biāo)賦權(quán)和評價(jià)信息處理方法兩個(gè)方面進(jìn)行研究，主要采用層次分析法、熵權(quán)法、模糊綜合評價(jià)法等方法，缺點(diǎn)是難以解決評價(jià)指標(biāo)間的相互關(guān)聯(lián)和信息重疊等問題。訓(xùn)練安全風(fēng)險(xiǎn)因素多樣且復(fù)雜，評估指標(biāo)集內(nèi)外部存在關(guān)聯(lián)反饋關(guān)系，風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)難以精確建模為遞歸層次結(jié)構(gòu)，采用Saaty提出的網(wǎng)絡(luò)層次分析法(Analytic Network Process，ANP)可以有效解決此問題。同時(shí)，訓(xùn)練安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)因素的復(fù)雜性決定了不同專家評估值向評語映射的過程中會(huì)出現(xiàn)不確定性，李德毅提出的正態(tài)云模型有效解決了評價(jià)定量化過程中存在的模糊性和隨機(jī)性問題，李佳坤對此方法進(jìn)行了應(yīng)用研究，為訓(xùn)練風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)工作提供了借鑒。本文提出基于ANP-云模型的艦艇演訓(xùn)活動(dòng)安全風(fēng)險(xiǎn)評估方法：首先，通過分析艦艇演訓(xùn)活動(dòng)流程構(gòu)建評估指標(biāo)體系；其次，采用DEMATEL-ANP法計(jì)算指標(biāo)權(quán)重；然后，建立基于云模型的艦艇演訓(xùn)活動(dòng)安全風(fēng)險(xiǎn)評估模型，準(zhǔn)確計(jì)算評估指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)值，讓風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠。

2 艦艇演訓(xùn)活動(dòng)安全風(fēng)險(xiǎn)分析

2.1 艦艇演訓(xùn)活動(dòng)安全風(fēng)險(xiǎn)因素界定

艦艇參加演訓(xùn)活動(dòng)可以分為航渡、實(shí)施、返航三個(gè)階段，每個(gè)階段的主要風(fēng)險(xiǎn)來源不盡相同。航渡和返航階段主要面臨航行安全風(fēng)險(xiǎn)，受海洋環(huán)境影響較大；實(shí)施階段主要面臨演訓(xùn)任務(wù)完成過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)，受到訓(xùn)練課目設(shè)置、裝備保障等因素影響較大。整個(gè)過程均需要艦員的高度參與，包括艦員操作和管理協(xié)調(diào)，因而也受到人員和管理因素的影響。根據(jù)系統(tǒng)論原則，作者參考安全管理?xiàng)l例并結(jié)合有關(guān)專家的意見，確定演訓(xùn)活動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，主要包括人員、任務(wù)、裝備、環(huán)境、管理協(xié)調(diào)五種類型。

1)人員風(fēng)險(xiǎn)

艦艇崗位復(fù)雜，人員較多，包括普通艦員、指揮員等。參加任務(wù)前，人員要具備合格的崗位履職能力和較強(qiáng)的海上環(huán)境適應(yīng)能力。人員的業(yè)務(wù)能力水平、身心素質(zhì)、思想狀況、安全意識(shí)以及應(yīng)急處置能力都是影響演訓(xùn)活動(dòng)能否安全實(shí)施的因素。

2)任務(wù)風(fēng)險(xiǎn)

任務(wù)的強(qiáng)度和難度會(huì)影響演訓(xùn)活動(dòng)的安全實(shí)施，影響因素包括時(shí)間跨度、課目內(nèi)容數(shù)量和轉(zhuǎn)換節(jié)奏、兵力協(xié)同需求、課目難度和危險(xiǎn)程度、任務(wù)保障等。

3)裝備風(fēng)險(xiǎn)

艦艇裝備在復(fù)雜條件下能否發(fā)揮應(yīng)有的效能，決定了演訓(xùn)任務(wù)能否安全順利完成。影響因素包括裝備性能及狀態(tài)、操作使用、維護(hù)保養(yǎng)等。

4)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)

艦艇海上航行和訓(xùn)練時(shí)，環(huán)境因素對艦艇安全影響至關(guān)重要。影響因素包括水文氣象、地理環(huán)境、海區(qū)艦船活動(dòng)、地域政治因素等。

5)管理協(xié)調(diào)風(fēng)險(xiǎn)

演訓(xùn)活動(dòng)中能否有效監(jiān)控風(fēng)險(xiǎn)隱患、及時(shí)采取措施轉(zhuǎn)移或化解安全風(fēng)險(xiǎn)，其影響因素包括安全組織、安全預(yù)案及措施、安全警戒、信息通聯(lián)等。

2.2 艦艇演訓(xùn)活動(dòng)安全風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系

本文以風(fēng)險(xiǎn)類型為一級指標(biāo)，風(fēng)險(xiǎn)類型之下的風(fēng)險(xiǎn)因素為二級指標(biāo)，構(gòu)建艦艇演訓(xùn)活動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)評估層次指標(biāo)體系模型，如圖1所示。

圖1 風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)體系圖

3 基于ANP和云模型的艦艇演訓(xùn)活動(dòng)安全風(fēng)險(xiǎn)評估模型

艦艇演訓(xùn)活動(dòng)安全風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)復(fù)雜，評估結(jié)果存在不確定性，因此，艦艇演訓(xùn)活動(dòng)安全風(fēng)險(xiǎn)評估采用基于DEMATEL-ANP和云模型的風(fēng)險(xiǎn)評估方法，其實(shí)施流程如圖2所示。

圖2 風(fēng)險(xiǎn)評估流程圖

具體流程為：一是根據(jù)相關(guān)資料和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)劃分艦艇演訓(xùn)活動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)等級，并計(jì)算各風(fēng)險(xiǎn)等級的標(biāo)準(zhǔn)云，建立風(fēng)險(xiǎn)評估標(biāo)準(zhǔn)云模型；二是在建立多層次的風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，采用DEMATEL-ANP法計(jì)算評估指標(biāo)權(quán)重；三是評估專家依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行評分得到評估數(shù)據(jù)，建立評語集，通過云發(fā)生器運(yùn)算得到評價(jià)云；最后，結(jié)合評價(jià)云和風(fēng)險(xiǎn)因素權(quán)重得到風(fēng)險(xiǎn)綜合云，與標(biāo)準(zhǔn)云進(jìn)行比對分析后得到評估結(jié)論。

3.1 建立風(fēng)險(xiǎn)評估標(biāo)準(zhǔn)云模型

參考軍隊(duì)法規(guī)條例并結(jié)合安全評估專家意見，本文將艦艇演訓(xùn)活動(dòng)安全風(fēng)險(xiǎn)評估因素的風(fēng)險(xiǎn)等級按照風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生可能性和危害程度劃分為5個(gè)。設(shè)定風(fēng)險(xiǎn)等級的有效論域∈[0,100]，按照分?jǐn)?shù)越大風(fēng)險(xiǎn)越高的原則量化為5個(gè)分值區(qū)間，以便于標(biāo)準(zhǔn)云模型的計(jì)算。見表1。

表1 風(fēng)險(xiǎn)等級劃分

對存在雙邊約束[,]的評語指標(biāo)，可用以下公式來近似計(jì)算云模型數(shù)字特征：

=(+)2

(1)

=(-)6

(2)

=

(3)

表2 標(biāo)準(zhǔn)云數(shù)字特征

圖3 標(biāo)準(zhǔn)云圖形

3.2 計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)權(quán)重

風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系中的各風(fēng)險(xiǎn)因素不是相互獨(dú)立的，而是具有依存或反饋關(guān)系。比如，演訓(xùn)任務(wù)時(shí)間較長時(shí)，人員會(huì)出現(xiàn)思想麻痹松懈、身心素質(zhì)下降的情況；裝備操作使用過程中的風(fēng)險(xiǎn)不僅與裝備本身的性能狀態(tài)有關(guān)，也與人員的業(yè)務(wù)能力水平、海上氣象條件有關(guān)。艦艇演訓(xùn)活動(dòng)安全風(fēng)險(xiǎn)評估各風(fēng)險(xiǎn)因素之間存在交互影響的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)關(guān)系，相比層次分析法(AHP)，采用網(wǎng)絡(luò)分析法(ANP)確定各風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)權(quán)重更為科學(xué)合理。

ANP結(jié)構(gòu)包括控制層和網(wǎng)絡(luò)層，控制層包括問題目標(biāo)及決策準(zhǔn)則，網(wǎng)絡(luò)層為受控制層支配的、互相影響的元素組構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。對艦艇演訓(xùn)活動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)來說，控制層為演訓(xùn)活動(dòng)安全及各項(xiàng)應(yīng)滿足的準(zhǔn)則；網(wǎng)絡(luò)層為較為重要的風(fēng)險(xiǎn)因素，同一類型的風(fēng)險(xiǎn)因素構(gòu)成因素組。本文采用DEMATEL(Decision Making Trial and Evaluation Laboratory)方法，通過因素之間的邏輯關(guān)系構(gòu)造直接影響矩陣，分析和確定各因素之間的交互影響關(guān)系，進(jìn)而建立風(fēng)險(xiǎn)因素的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

根據(jù)以上分析，本文建立了直接影響矩陣、綜合影響矩陣、整體影響矩陣，進(jìn)而建立了艦艇演訓(xùn)活動(dòng)安全風(fēng)險(xiǎn)評估的ANP網(wǎng)絡(luò)模型，在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建未加權(quán)超矩陣，計(jì)算加權(quán)超矩陣和極限超矩陣，最終確定了各評估指標(biāo)權(quán)重。本文采用Super Decision(SD)軟件進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，確定了安全風(fēng)險(xiǎn)評估因素集合{}的權(quán)重集合{}。

3.3 構(gòu)建綜合云模型

作者邀請名風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)專家，根據(jù)劃分的風(fēng)險(xiǎn)等級和標(biāo)準(zhǔn)云，結(jié)合任務(wù)實(shí)際情況，對21項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)因素分別進(jìn)行評分，得到所有風(fēng)險(xiǎn)因素的評語集={}，∈[1,21]，∈[1,]。對進(jìn)行歸一化后運(yùn)用BCG進(jìn)行計(jì)算，建立風(fēng)險(xiǎn)因素評價(jià)云集合及數(shù)字特征=(，，)。

綜合云是由評價(jià)云和指標(biāo)權(quán)重模糊合成得到的云模型，數(shù)字特征依下式計(jì)算：

(4)

(5)

(6)

通過對比分析綜合云與標(biāo)準(zhǔn)云，確定艦艇海上演練風(fēng)險(xiǎn)評估等級結(jié)果，有兩種比對方法：一種是在相同坐標(biāo)系中比對綜合云和標(biāo)準(zhǔn)云的位置和形狀，最接近綜合云的標(biāo)準(zhǔn)云即為評估等級結(jié)果；另一種是根據(jù)相似度公式計(jì)算綜合云與各等級標(biāo)準(zhǔn)云之間的相似度，值越大的風(fēng)險(xiǎn)等級即為評估結(jié)果。

4 實(shí)例分析

本文以某驅(qū)逐艦支隊(duì)某次遠(yuǎn)海訓(xùn)練為例，對其進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評估。本次訓(xùn)練海區(qū)為西太平洋一島鏈以東海域，為期9天，參訓(xùn)兵力為1艘驅(qū)逐艦、1艘護(hù)衛(wèi)艦和1艘綜合補(bǔ)給艦，保障兵力包括艦載機(jī)、預(yù)警機(jī)等空中兵力，訓(xùn)練內(nèi)容包括編隊(duì)聯(lián)合反潛、聯(lián)合對海突擊、聯(lián)合搜救、海上補(bǔ)給等課目。

4.1 確定指標(biāo)權(quán)重

本文遴選某驅(qū)逐艦支隊(duì)多次參加演訓(xùn)活動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)評估的軍事領(lǐng)導(dǎo)、業(yè)務(wù)部門專家及艦艇專業(yè)軍士等專業(yè)人員共30名作為調(diào)查對象，組成演訓(xùn)活動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)評估專家組。首先進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估因素影響度調(diào)查，共發(fā)放調(diào)查問卷30份，回收有效問卷27份。采用DEMATEL方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，確定整體影響矩陣如式(7)，最終建立風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的ANP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

1.031000.0230.119000.0880.1310.09400000.0840.1150000.0850.08201.029000.117000.0740.1290.10300000.0580.1020000.0730.0810.03301.0450.1190.129000.0970.1320.11400000.0790.1120000.1200.0910001.0370.106000.0880.1080.07900000.0950.1150000.1120.07300001.017000.0890.1330.09500000.0850.1050000.0890.0830.0250.0260.0930.1160.1131.0120.0870.0960.1180.102000.01400.1050.1140.112000.0820.166000.0760.0980.09501.0410.1100.1190.09400000.0930.0920.091000.0750.17100.017000001.0240.0990.0870000000000.0580.0670.02600.029000.01600.0831.0280.1170000000000.0710.07700000000.0810.1091.0300000000000.0670.084000.0830.0770.08800.0750.0790.1130.0891.02700.06500.0910.0850.06200.0690.0830.098000.0780.0860.08400.0820.1030.1090.08201.0300.06900.0720.1040.05400.0860.1020.199000.0810.0890.098000.0750.1230.096001.02100.0610.0940000.1030.082000.0910.0870.081000.1040.1050.0890001.0330.0540.0670000.1450.29800.078000000.0780.1350.11900001.03600000.0880.07700000000.0660.1190.08500000.0781.0450000.0550.15600000000.0640.0890.08700000.0940.0841.017000.0670.0600000000.0160.1230.0880.06600000001.02100.0760.159000000.00700.0610.1360.075000000001.0160.0750.0820.0310000.011000.1180.0970.10400000.01400001.0080.14300000000.0590.1450.0760000000000.0701.029 (7)

圖4 風(fēng)險(xiǎn)評估ANP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

作者采取調(diào)查問卷的方式，組織風(fēng)險(xiǎn)評估專家組以訓(xùn)練安全為總目標(biāo)，對風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行間接優(yōu)勢度比較。首先，用算術(shù)加權(quán)法對有效調(diào)查問卷的數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)平均，結(jié)果用以構(gòu)造比較判斷矩陣。然后，計(jì)算判斷矩陣的隨機(jī)一致性指標(biāo)，如果某個(gè)判斷矩陣的≥01，則適當(dāng)調(diào)整數(shù)據(jù)或再次組織專家就該因素進(jìn)行重要性比較，直至所有判斷矩陣<01。

本文采用SD軟件對加權(quán)超矩陣和未加權(quán)超矩陣求解，得到演訓(xùn)活動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)權(quán)重結(jié)果，如表3所示。

4.2 計(jì)算單個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素評價(jià)云

再次組織風(fēng)險(xiǎn)評估組的30名專家，結(jié)合本次任務(wù)出航檢查結(jié)果和海區(qū)海況預(yù)測情況，按照表1的風(fēng)險(xiǎn)等級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評分。獲得30組專家評分?jǐn)?shù)據(jù)共630個(gè)，使用逆向云發(fā)生器計(jì)算各風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的數(shù)字特征值，結(jié)果如表4所示。

表3 風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)權(quán)重表

表4 風(fēng)險(xiǎn)評估因素評價(jià)云數(shù)字特征表

4.3 合成綜合評價(jià)云

本文以一級指標(biāo)人員風(fēng)險(xiǎn)為例，在得到該風(fēng)險(xiǎn)類型內(nèi)各風(fēng)險(xiǎn)因素指標(biāo)權(quán)重和評價(jià)云～后，使用式(4)～(6)生成該類型綜合評價(jià)云數(shù)字特征為(29.22，5.941，0.578)。同理可求得各一級指標(biāo)的綜合評價(jià)云數(shù)字特征，并進(jìn)一步求出本次演訓(xùn)活動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)評估綜合云數(shù)字特征。結(jié)果見表5。

表5 風(fēng)險(xiǎn)評估一級指標(biāo)和綜合評價(jià)云數(shù)字特征

4.4 演訓(xùn)活動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)等級確定

把各一級指標(biāo)評價(jià)云模型、綜合評價(jià)云模型同標(biāo)準(zhǔn)云繪制在一起，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)等級結(jié)果分析，可得如圖5和圖6所示的管理協(xié)調(diào)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)云圖和總體風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)云圖。

圖5 管理協(xié)調(diào)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)云圖

圖6 演練風(fēng)險(xiǎn)評估綜合評價(jià)云圖

從圖6可以看出，評價(jià)云圖與風(fēng)險(xiǎn)等級“較低”的云圖匹配度較高，分布在區(qū)間(10，40]的云滴最多且密集，表明本次訓(xùn)練總體風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果為“較低”，且綜合評價(jià)云圖比較集中、云層厚度不大，表明結(jié)果穩(wěn)定、可靠。為保證結(jié)果的可靠性，采用相似度法計(jì)算與標(biāo)準(zhǔn)云各等級的相似度，計(jì)算結(jié)果如表6所示，發(fā)現(xiàn)與“較低”的相似度最大，為0.8236。因此，評估結(jié)果與上述一致，本次訓(xùn)練風(fēng)險(xiǎn)等級評估為“較低”。

表6 評價(jià)結(jié)果相似度

本文進(jìn)一步分析各一級指標(biāo)的評價(jià)云圖，研究不同類型風(fēng)險(xiǎn)對本次訓(xùn)練風(fēng)險(xiǎn)控制的影響：一是從風(fēng)險(xiǎn)期望值來看，管理協(xié)調(diào)>任務(wù)>人員>環(huán)境>裝備，所以，應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注后續(xù)訓(xùn)練過程中出現(xiàn)的管理協(xié)調(diào)風(fēng)險(xiǎn)，而其中安全警戒的權(quán)重最高，說明更要重視實(shí)兵實(shí)裝訓(xùn)練課目中的安全警戒工作，包括完善相關(guān)措施預(yù)案、優(yōu)化安全警戒組織等；二是從熵值和超熵來看，五個(gè)一級指標(biāo)的評價(jià)云云滴較為集中，云層厚度較小，表明評價(jià)結(jié)果比較可靠、穩(wěn)定；三是管理協(xié)調(diào)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)云的熵值最高，表明評估結(jié)果穩(wěn)定性不高，說明后續(xù)更需要重點(diǎn)關(guān)注該類型風(fēng)險(xiǎn)，加強(qiáng)防范措施。

5 結(jié)束語

本文構(gòu)建了艦艇演訓(xùn)活動(dòng)安全風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)體系，針對指標(biāo)之間相互依存、相互影響的特點(diǎn)，使用ANP-DEMATEL方法確定安全風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)的相對權(quán)重，避免了主觀確定評估指標(biāo)權(quán)重的問題，提高了評估的準(zhǔn)確性和可信度。考慮安全風(fēng)險(xiǎn)評估的主觀性和模糊性，本文采用了基于云模型的風(fēng)險(xiǎn)評估方法，實(shí)現(xiàn)了定性到定量的有效轉(zhuǎn)換，準(zhǔn)確、形象、直觀地表達(dá)了評估結(jié)果。實(shí)例結(jié)果表明，該方法在安全風(fēng)險(xiǎn)評估過程中具有較強(qiáng)的實(shí)用性和有效性，為部隊(duì)重大演訓(xùn)活動(dòng)的安全評價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)控制提供了參考。