灰色層次分析模型在核動力船舶應急決策中的應用

朱利文　陸古兵　葉博書　王飛

摘 要：為了幫助進行核動力船舶海上核事故應急決策，探索性地建立了風險評價系統灰色層次分析模型，在系統層次結構中全面考慮了決策的各項指標。通過案例研究，灰色層次分析模型實現了影響核事故應急行動主要因素的排序，為核事故應急決策提供了依據。

關鍵詞：灰色層次分析法 核事故應急決策 核動力船舶

中圖分類號：U698 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）11（c）-0104-02

核事故應急是個復雜的過程，具有多任務性、實時性與不確定性等特點。多方面不確定因素使得海上核事故應急決策風險以及相關信息的認知處于灰色狀態。在核動力船舶核事故應急決策風險評價中運用灰色層次分析方法，對存在的風險進行定量分析，綜合風險評價結論，使灰色信息透明，有利于決策者進行海上核事故應急風險管理，確定主要影響因素，最終為決策方案的制定與實施，提供合理、科學的依據。

1 灰色層次分析方法

傳統的層次分析方法主要依賴于專家經驗知識和主觀判斷，當決策信息不完整時會造成專家判斷的不確定性。灰色層次分析方法就是在構建的層次模型基礎上，采用灰色系統理論知識，根據專家對信息的已有認知水平，對因素做出判斷，給出區間灰數，構成灰色判斷矩陣，然后再進行白化處理，最后運用層次分析法對決策進行綜合評價。灰色層次分析法能克服傳統層次分析法在模型評價上主觀性較強的缺點，使評價更合理，符合人對事物認知的客觀規律，在實際工程應用中可行性更強。

2 基于灰色層次分析模型的應急決策風險評價系統

2.1 建立應急風險評價系統層次結構模型

由于海洋環境惡劣，海上應急資源受限，相比于核電站事故應急，核動力船舶海上核事故應急處置過程更為復雜、特殊，應急決策影響因素多，風險大。在早期核事故應急中，影響決策方案的屬性因素主要有：預期個人劑量、個人可避免劑量、集體可避免劑量、健康影響、經濟代價、社會因素和公眾心理等7個方面。這種分類方法簡單，但不夠全面，通過對影響事故應急的有關因素深入分析，并結合專家意見與核電站事故應急相關資料，將影響決策風險的因素分類，根據不同屬性劃分為不同層次，進而建立了遞階層次結構模型，如圖1所示。此方法能做到囊括各個方面，將各因素進行細分。

核事故應急風險評價應遵循導向性、客觀性、系統性、互補性和可操作性原則，根據核動力艦船的實際情況，對應急風險評價指標進行分類，其內容主要包括健康風險、環境代價、經濟代價、社會風險和其他風險。對各項一級指標進行細化，便可以得到相應的二級指標。

2.2 確定灰色判斷矩陣及指標因素的評價標準

根據上一節構建的風險評價層次模型，請位專家對某一層次因素進行兩兩比較，得到相對權重值。根據各位專家的判斷矩陣，計算出綜合灰色判斷矩陣。由白化后的判斷矩陣可計算各層次因素間的相對權重以及綜合權重值，最終確定各因素對決策目標的影響程度。

通過制定各因素的風險評價標準，來實現對各指標因素的定量分析。將各風險因素劃分為5個標準（灰類等級），如高風險、較高風險、中等風險、較低風險、低風險；并對不同的標準賦予相應的分值進行定量表示，可分別賦值為5、4、3、2、1分，若評價等級介于兩者之間的可設為4.5、3.5、2.5、1.5分。根據所設定的評價標注，組織位專家對各指標因素進行評價并打分，如第位專家對指標因素評分，記結果為；可得評價矩陣；綜合各位專家的評價結果，可以得到綜合評估樣本矩陣。

計算指標因素的灰色評價系數。設為屬于第種評價灰類的灰色評價系數；為各個評價灰類的總灰色評價數，則有：；，。

2.3 計算綜合評估值

記為所有專家就指標因素屬于第個灰類的灰色評價權，則有：，考慮到核事故應急風險評價中存在5個評價灰類，故指標因素對于各個灰類的灰色評價權向量，由此綜合各個灰類的灰色評價權向量，便可得到第個受評對象所屬指標因素的灰色評價權矩陣。記為中權重最大的元素，，即：，那么該指標因素屬于第個評價灰類。對由指標因素組成的指標層向量做綜合評價，記評價結果為；則有可得到指標層對于各評價灰類的灰色評價權矩陣。

記綜合評價結果為，有：，由此可以得到綜合評價值：（其中為各灰類等級設定的向量），最后可根據綜合值對受評系統進行綜合評價。

3 實例分析

以某核動力船舶在遠海航行過程中發生事故為例，建立圖1所示的層次結構模型，按照層次分析中的1-9標度法，由5位長期從事船舶核動力裝置研究的專家對指標進行評價，得到灰色判斷矩陣，確定專家總體判斷的權重（限于篇幅，5位專家權重指標賦值略）；計算專家作出判斷后各指標的綜合權重上、下限值。由上、下限值構成判斷區間，由區間組成的矩陣即為灰色判斷矩陣。

綜合評價為：

由灰色層次分析法得到核事故應急風險的綜合評價值為3.2440，按照設定的評價標準及最大隸屬度原則可知，該項目風險程度偏向于中等風險。核事故應急的風險評價結果顯示，在健康風險和經濟代價方面存在較大的風險，因此要著重制定這兩方面的風險應對策略。

4 結語

該文創造性地將影響核事故應急決策的各項指標較為全面地考慮在系統層次結構中，并以在遠海航行為例，對各級評價指標及綜合評價值進行計算，說明了灰色層次分許模型的實施步驟，為核動力船舶核事故應急決策風險評價提供了一種有效的定量分析方法，對海上核事故應急決策有一定的參考價值。

參考文獻

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