艦載機調運作業安全評價研究

楊茂勝，畢玉泉，王云翔，王虹曇，徐 男

(海軍航空工程學院青島校區，山東青島266041)

0 引言

艦載機是航母戰斗力形成的重要組成部分，在實際使用中需要經常在飛行甲板、機庫里進行水平轉運，以及在飛行甲板和機庫之間進行垂直轉運作業。由于航母飛行甲板和機庫空間有限，同時受海浪等環境因素影響，艦載機調運作業安全事故時有發生，保證艦載機調運作業安全成為航母艦載機日常訓練中的一個重要內容。調運保障人員要做到艦載機調運作業過程中不發生安全事故，必須在調運作業的各個環節做好安全評價工作［1］。

安全評價是通過科學的方法，查找出被評價主體存在的危險、有害因素，通過評價判斷出發生事故和危害的可能性及嚴重程度，提出合理可行的安全對策措施及建議［2］。安全評價涉及的層面廣，實施過程復雜，常用的安全評價方法有定性安全評價法和定量安全評價法兩大類。定性安全評價法操作簡單，但需借助專家的經驗和知識進行判斷，評價結果很大程度上受到個人主觀因素的影響;定量評價法評價結果更客觀，但需要使用大量的實驗結果和充足的事故資料進行統計分析，計算較為復雜［3］。本文在綜合這兩類方法優點的基礎上，運用層次分析法來構建風險評價模型，對艦載機調運作業進行量化評價，從而找出影響風險的關鍵因素。

1 層次分析法

1.1 層次分析法簡介

層次分析法 (Analytic Hierarchy Process，AHP)是一種定性分析與定量分析相結合的系統分析方法，是將人的主觀判斷用數量形式表達和處理的方法，是美國運籌學家SAATY教授于20世紀70年代初期提出的一種實用的多方案或多目標的決策方法［4］。層次分析法分析思路清晰，可將系統人員的思維過程系統化、數學化、模型化;分析中所需要的信息量較少，決策過程花費的時間較短，具有簡潔、系統、可靠等特點。

1.2 層次分析法的基本步驟

1)建立系統的遞階層次結構

層次結構模型一般分為3層:目標層(A)為決策問題所追求的目標;準則層(B)為評價準則或衡量準則;指標層(P)為決策問題的具體方法層。

2)構造兩兩比較判斷矩陣

建立梯階層次結構以后，上下層評價元素之間的隸屬關系即被確定，假設上一層的元素對下一層次元素有支配關系，則目標層是在準則層下按相當重要性對下一層次元素賦予相應的權重。根據SAATY教授提出的9級標度法，對各級指標進行兩兩比較，即可構建出一個判斷矩陣，i與j元素比較結果在矩陣中用Aij表示［5］，比較尺度如表1所示。

表1 比較尺度Tab.1 Comparison scale

3)計算單一準則下元素的相對權重

根據層次分析法的計算步驟，必須對第一個層次各個因素的兩兩判斷矩陣進行層次單排序，這就要計算判斷矩陣的最大特征值。最大特征值的計算通常有和積法、方根法，本文采用方根法求解，求解過程如下。

將判斷矩陣中每行元素進行連乘，即

計算Mi的n次方根，即

對向量W=(ˉW1，ˉW2，ˉW3，ˉW4)T作歸一化處理，即

計算判斷矩陣最大特征根λmax，有

4)進行一致性檢驗

判斷矩陣A具有以下特征:

判斷矩陣中的aij根據資料數據、專家意見和系統分析人員的經驗經過反復研究后確定。應用層次分析法保持判斷思維的一致性非常重要，只要矩陣中的aij滿足上述3條特征，就說明判斷矩陣具有完全的一致性。檢查判斷矩陣是否具有一致性，通常采用一致性指標CI進行判斷。

CI值越大，表明判斷矩陣偏離完全一致性的程度越大;CI值越小，表明判斷矩陣越接近于完全一致性。一般判斷矩陣的階數n越大，人為造成的偏離完全一致性指標CI的值便越大;n越小，人為造成的偏離完全一致性指標CI的值便越小［6－8］。

對于多階判斷矩陣，引入平均隨機一致性指標RI，表2給出了1～10階正互反矩陣計算1 000次得到的平均隨機一致性指標。

表2 1～10階正互反矩陣平均一致性指標Tab.2 1～10 order is reciprocal matrix average consistency index

當n＜3時，判斷矩陣永遠具有完全一致性。判斷矩陣一致性指標CI與同階平均隨機一致性指標RI之比稱為隨機一致性比率。

當CR＜0.1時，認為判斷矩陣具有可以接受的一致性;當CR＞0.1時，需要調整和修正判斷矩陣，使其滿足CR＜0.1，從而具有滿意的一致性。

5)計算總的權重

求出所有因素相對于總目標而言的重要性程度，對各影響因素進行層次總排序，并進行組合一致性檢驗，以判斷組合權重是否可以作為目標決策的依據。

2 調運作業安全評價模型的建立與求解

2.1 構建調運作業結構模型

結合艦載機調運作業特點，從系統工程的角度，將問卷調查、現場采樣觀察、案例分析等，分析調運作業的關鍵因素，以作業人員、安全管理手段、調運裝備、作業環境為對象，對調運作業安全的綜合指標進行了深入分析和研究，構建了層次分析的評價模型，確立了調運作業安全評價的2個層次和17個評價指標。準則層包括4個因素，即 A={B1，B2，B3，B4}，指標層包括17個因素，即 B1={b11，b12，b13，b14};B2={b21，b22，b23，b24};B3={b31，b32，b33，b34，b35};B4={b41，b42，b43，b44}，如圖1所示。

圖1 調運作業安全評價層次結構Fig.1 Dispatching operation safety evaluation hierarchy

2.2 構建判斷矩陣

為了確定判斷矩陣，采用問卷調查的方法，接受問卷調查的對象及回收的有效問卷為調運干部2份，司機15份，引導員12份，操作員30份，機務人員16份，合計75份。

問卷回收后，按照層級分析法進行運算，準則層各因素相對重要性的兩兩判斷矩陣如表3所示。

表3 兩兩判斷矩陣ATab.3 Judgment matrix A

按照同樣方法確定準則層各項權重矩陣，即人員因素權重矩陣B1，管理因素權重矩陣B2，裝備因素權重矩陣B3，環境因素權重矩陣B4。

2.3 層次單排序及一致性檢驗

2.3.1 計算單一準則下元素的相對權重

1)將判斷矩陣A中每行元素代入式(1)，有

2)將M1～M4值代入式(2)，有

3)將ˉW1～ˉW4代入式(3)，求得矩陣A的權重:

4)將各權重值代入式(4)求得矩陣A的最大特征根 λmax，有:λmax=4.06。

2.3.2 一致性檢驗

將λmax=4.06，n=4代入式(6)和式(7)，可求得矩陣A中的一致性指標CI和一致性比率CR。

從計算結果看，CR＜0.1，說明判斷矩陣A滿足一致性檢驗。按照同樣的方法，分別求解矩陣B1，B2，B3，B4對應的 λmax，CI，CR，W 值 (見表4)。

表4 判斷矩陣對應的λmax，CI，CR，W值Tab.4 Judgment matrix corresponding value

經計算準則層各判斷矩陣B滿足一致性檢驗。

2.4 總權重計算

在層次單排序及一致性檢驗的基礎上，計算得出各指標層的綜合權重，并對其大小進行排序，如表5所示。

表5 各因素權重Tab.5 Factors weights

2.5 影響因素分析

從表5可看出，在準則層4個主因素中，人員因素的權重最大為0.502，其次是管理因素和裝備因素，環境因素的權重只有0.063。由此可見，在艦載機調運作業中，人是影響作業安全的最主要方面，尤其是對作業者的經驗和能力要求最為突出，工作時間越長，經驗越豐富，知識能力越強，調運作業越安全;另外，調運人員在作業中的團結協作精神，以及認真負責、嚴謹求實的工作作風，也是調運作業人員所應具備的必要素質。

在管理因素方面，調運指揮水平權重為0.465，其次是調運作業規章制度的建立，說明調運作業不僅僅是個人對裝備的簡單操作，而是需要指揮人員對整個調運作業任務有全局把握，同時還要求管理人員在考慮全面性、系統性和可操作性的基礎上，制定出所有作業人員必須遵守的調運作業規章制度，以保證作業安全。

裝備因素的權重為0.109，其中牽引車是艦載機調運作業中使用最頻繁的裝備，也是整個調運裝置中與艦載機聯系最緊密的裝備，因此其在裝備因素中的權重也最大，達到了0.422，其次是飛機升降為0.369，而機庫大門和調向轉盤在調運作業中雖然也會使用，但一般不會對作業安全帶來較嚴重的后果，因此其權重較小。

環境因素的權重雖然最小，只有0.063，但也是調運作業中不可忽視的一個環節，尤其是指揮人員在進行調度時必須掌握飛行甲板以及機庫艦載機的布列情況，同時還須考慮天氣和海浪等因素，掌控好全局。

3 結語

本文采用層次分析的方法，構建了艦載機調運作業安全評價模型，并計算了人員因素、管理因素、裝備因素和環境因素等4個影響指標的重要性程度，得到了各影響因素所占權重。通過研究，得到如下結論:

1)層次分析法可有效的應用于艦載機調運作業安全評價分析中，可為部隊進行安全訓練提供理論參考。

2)在艦載機調運作業安全的4個主因素中，人員因素最重要，其次是管理因素和裝備因素，環境因素影響最小。

3)在進行日常訓練時，在每個調運小組中應盡量安排1～2名有經驗的作業人員，以老帶新，同時須加強管理和教育，嚴格落實各種規章制度，以保證作業安全。

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