基于多級物元分析法的彈藥維修安全評價

姜欣明，羅興柏，張玉令，許凱

（1.軍械工程學院，石家莊 050003；2.廣元彈藥倉庫，四川 廣元 628000）

彈藥維修是我軍軍械維修工作的重要組成部分，這項工作對保證彈藥質量、延長彈藥存儲壽命、確保彈藥儲運和使用安全起著十分重要的作用[1]。由于彈藥具有燃燒和爆炸特征，且在修理的過程中涉及到人員、場地、物資、設施設備等一系列因素，如果任意因素呈現(xiàn)不安全狀態(tài)，都可能會導致彈藥意外發(fā)火，輕則財產(chǎn)受損，重則威脅人員生命，造成重大事故，因此，對彈藥維修系統(tǒng)的安全評價顯得尤為重要。目前，有關彈藥維修安全性評價方法主要有灰色層次分析法和模糊決策法[2－3]?；疑珜哟畏治龇ㄟm用于評價對象不太多的情況，否則工作量太大，且沒有結合多方面的經(jīng)驗數(shù)據(jù)；而模糊決策法主觀性太強，評價精度不高。由于彈藥維修系統(tǒng)是一個復雜的多因素系統(tǒng)，其安全評價內容是多方面的，采用多級物元分析模型對其進行評價，可以將眾多因素進行分類、比較，利用關聯(lián)度進行分析，可使評價結果更加客觀準確。

1 多級物元模型分析過程[4—7]

1.1 建立評價指標體系

1.1.1 評級指標建立

彈藥維修工廠的安全體系是一個復雜多因素系統(tǒng)，且是一個動態(tài)過程，涉及到的評價指標較多。為了更有效地對其安全體系進行評價，根據(jù)相關法規(guī)制度，結合工廠安全生產(chǎn)的實際，按照系統(tǒng)性、科學性、可測性、可操作性的原則，建立了彈藥維修安全評價指標體系，見表1。這些指標是保障彈藥維修安全的重要基礎，是完成彈藥維修的必要條件。一級指標用 V=（V1，V2，V3，V4）表示；二級指標用Vij表示，其含義為第i類中的第j個評價因子。

1.1.2 指標權重的確定

在彈藥維修安全評價指標體系中，各個指標的權重值將直接影響評價結果的準確性。文中采用模糊層次法確定各個指標的權重值，模糊層次分析法能夠克服層次分析法中存在的諸如檢驗判斷矩陣是否具有一致性的困難、檢驗判斷矩陣是否缺乏科學依據(jù)等不足之處，從而大大提高判斷的可靠性，具體計算過程這里不再贅述，最終各指標的權重結果見表1。

1.2 一級評價

一級評價是指對指標體系中的每一類別的Vi進行評價，評價步驟如下。

1）確定經(jīng)典域（即給出Vi關于各等級特征的取值范圍）：

式中：Roj為彈藥維修的第j級安全狀況的物元模型；Noj表示為研究對象Voj的第j 個安全水平的等級（j=1，2，…，m）；xoji表示Noj關于特征的量值范圍，即各個等級關于對應特征Voj的經(jīng)典域〈aoji，boji〉。

2）確定節(jié)域，節(jié)域是指安全指標體系Vo各特征值等級的值域，用式（2）表示。

表1 彈藥維修安全指標體系（N）權重及得分Table 1 The weight and score of the safety index system for ammunition maintenance

式中：Rop為彈藥修理安全評價物元模型的節(jié)域；Nop是彈藥修理安全等級的全體；xopi為Nop關于特征Vop的量值范圍，即〈aopi，bopi〉。

3）確定待評物元，待評對象為Vo，將對其分析得到的數(shù)據(jù)用物元表示為：

式中：Ro是彈藥維修安全的待評物元；No為待評對象；yo1為待評對象No關于特征Voi的量值，即待評對象No經(jīng)分析得到的具體值。

4）確定關聯(lián)函數(shù)。根據(jù)文獻[4]可知，點x0與有限實區(qū)間X=〈a，b〉的距ρ（x0，X）的表達式：ρ（x0，則待評對象的特征Voi關于第j等級的關聯(lián)度為：

式中：ρ（yoi，xoji）表示No與Noj（j=1，2，…，m）關于特征Voi的距；ρ（yoi，xopi）表示No與Nop關于特征Voi的距，其算法如下：

5）計算待評對象No關于等級j的關聯(lián)度：

式中：ωoi為 Voi的權重。

1.3 二級評價

所謂的二級評級是指計算待評事物N關于等級j的關聯(lián)度Kj（N），其計算公式為：

式中：ωo為 Voi的權重。

1.4 評定等級

關聯(lián)度的大小表示對象符合標準對象等級的程度，其值越大，符合度越高。由最大隸屬度原則Kjo=max Kj（N）可知，N 屬于jo級別。如果對于所有的j 都有Kj（N）≤0，則說明N 的等級已經(jīng)不在所劃分的各個等級范圍內，應該按照下述方法進行確定。

式中：j*為N 所述等級的特征值，它表示待評對象屬于等級jo的程度。

綜上所述，可以得到基于多級物元法的彈藥維修安全評價的基本程序，如圖1所示。

圖1 彈藥維修安全評價的基本程序Fig.1 Basic process of the safety risk assessment for ammunition maintenance

2 應用實例

以某彈藥維修工廠進行某典型炮彈維修為例，進行驗證。

1）確定安全等級及各指標得分。將該彈藥維修工廠的安全等級劃分為4 個，分別為：“很安全”、“安全”、“較為安全”、“不安全”。其安全性取值分別為[90，100]，[80，90]，[70，80]，[60，70]。各指標的實際得分見表1。

2）確定經(jīng)典域。以基礎條件建設為例，根據(jù)上述所分安全級別，可用以下4 個矩陣表示彈藥維修經(jīng)典域：

3）確定節(jié)域。根據(jù)定義可知，該體系的節(jié)域為：

4）確定待評物元，以基礎條件建設為例，可得待評物元為：

余下類推。

5）將有關數(shù)據(jù)代入式（4）中，得到各個評價因子對于各等級的關聯(lián)度，具體計算過程不再贅述。

6）將得到的值代入式（7）進行一級評價，可得：

7）將數(shù)據(jù)代入式（8）進行二級評價，求得各類等級的關聯(lián)度，如式（12）。很顯然，0.208最大，故由最大隸屬的原則可知，該彈藥維修工廠的安全等級應該評為“安全”。

3 結語

建立了彈藥維修安全評價的多級物元分析模型，并且運用該模型對某彈藥維修工廠的某典型炮彈維修的實際情況進行等級評估。結果表明，由該模型能夠得到客觀合理的結論，能夠全面、直觀地反映出該廠安全綜合水平。相對其他方法，多級物元分析模型的計算量小，對于多指標復雜問題，可以通過編程實現(xiàn)。多級物元分析模型，能夠較好地將事物的質和量有機結合起來，并且考慮了相關性對安全等級的影響，使得分析更全面，精度更高。將多級物元分析模型引入彈藥修理安全評價中，從而為解決類似問題提供了一種新方法，可以為進一步完善彈藥安全管理體系提供理論支撐。

[1]麻全士.彈藥修理技術[M].石家莊：軍械工程學院，1997.

[2]梁波，易建政，蔡俊鋒，等.基于AHP 的野戰(zhàn)彈藥防護效果評價[J].裝備環(huán)境工程，2007，4（2）：151—155.

[3]宣兆龍，易建政，吳建華.灰色模糊綜合理論在彈藥安全管理系統(tǒng)評價中的應用[J].軍械工程學院院報，2005，17（2）：4—6.

[4]高揚，吳建多.基于多級物元分析的機場安全評價[J].中國安全生產(chǎn)科學技術，2009，5（6）：79—84.

[5]蔡文，楊春燕，林偉初.可拓工程方法[M].北京：科學出版社，l997.

[6]郭瑞林，張進忠，張愛芹.作物品種多維物元分析法[J].數(shù)學的實踐與認識，2006，36（1）：115—120.

[7]張吉軍.模糊層次分析法[J].模糊系統(tǒng)與數(shù)學，2000，14（2）：80—88.