人工影響天氣作業站安全分級評價指標體系研究

羅俊頡，賀文彬，劉映寧，趙志強，張小培

(1.陜西省人工影響天氣辦公室，西安 710014;2.陜西省氣象局，西安 710014; 3.中國氣象局應急減災與公共服務司，北京 100081)

近年來，人工影響天氣(以下簡稱人影)工作已經成為防災減災和保障糧食、生態、水資源安全的重要手段，也為保障重大活動順利開展做出積極貢獻。隨著人影事業的快速發展及其帶來的社會經濟效益不斷顯現，人影活動從應急保障任務逐步轉變為常態化服務。人影工作外場環境復雜，人員和裝備流動性大，安全生產是影響人影事業發展的關鍵環節。應充分結合人影工作實際，系統、全面開展人影安全管理研究。中國氣象局《人工影響天氣安全管理行動計劃(2016—2017年)》中，明確提出要提升作業科學水平和安全水平，對全部固定和流動作業點進行安全等級評定，推動建立綜合安全監管機制。國內外有關專家在政府應急能力評價方法方面做了很多探索和研究，韓傳峰等[1]對政府突發事件應急能力進行評價時應用了層次分析法與模糊綜合評價法相結合的方法。氣象領域相關評價研究中，郭潔等[2]從理論、技術和方法應用的角度介紹了敏感性行業氣象服務效益評估研究與業務進展，閆敏慧等[3]在氣象服務評價體系中用層次分析法確定氣象服務評價指標權重，陳家金等[4]用AHP方法構建了影響福建農業的致災因子危險性、承災體脆弱性和防災減災能力的風險指標體系，羅慧等[5]應用模糊數學和擬合方法定量分析公眾對氣象災害風險的關注程度，羅慧等[6]應用AHP/BCG組合分析方法評估2008年北京奧運氣象服務經濟社會效益，曾金全等[7]利用綜合評價算法建立了雷電災害易損度區劃，馬清云等[8]采用模糊綜合評價法評估登陸臺風災害影響。但是，目前在日常人影作業站點管理中還沒有較完善安全生產能力量化評價方法和標準，本文從以上問題和困難出發，探索適合人影作業站安全生產分級評價的指標體系和方法，并在實踐中予以驗證。

1 人影作業站安全管理特點和AHP-FCE法簡介

1.1 人影作業站安全管理特點

一是涉及環節多樣。人影作業安全包括環境、裝備、彈藥、人員、管理等多個環節，隨著地方需求不同，各地對各環節側重和投入重點存在差異。二是多個指標相互影響。諸如：完善的基礎設施建設和工作環境是保障人影作業安全的重要基礎，性能穩定的作業裝備和質量可靠的彈藥是基本條件，過硬的業務素質和穩定的作業隊伍是基本保障，完善的流程和嚴格的監管是堅強后盾。三是指標量化相對模糊。多個指標就其關系隨著環境和時間變化而變化，先前制定的站點考核標準隨著社會發展和經濟條件改善，容易產生建設標準滯后或指標落后情況。因此，人影作業安全管理指標眾多且它們之間存在層次性，必須進行多指標的分級，建立指標分級體系，以確保評價模型的科學性和可行性。

1.2 AHP-FCE法簡介

1.2.1 AHP-FCE特點 多層次模糊綜合評價法(簡稱AHP-FCE法)是層次分析法(analytic hierarchy process，簡稱AHP法)與模糊綜合評價法(fuzzy comprehensive evaluation，簡稱FCE)的組合[9]。FCE法是根據模糊數學隸屬度理論把定性評價轉化為定量評價的方法，能較好地解決模糊的、難以量化的問題, 適合解決各種非確定性問題。FCE計算的前提條件之一是確定各個評價指標的權重，一般情況下由決策者直接指定，但對于復雜問題直接給出各個評價指標的權重比較困難, 而這個問題正是AHP所擅長的。利用該法開展人影作業安全分級評價分析研究，首先分析歸類人影安全生產中相互聯系的有序層次結構，利用數學方法反映同一層次因素相對重要性次序權重，根據人影工作實際把專家意見和分析者的客觀判斷有效銜接，最后得出總的評價結果。

1.2.2 AHP-FCE綜合評價流程 AHP-FCE綜合評價流程分為7步：

①確定評價目標；②對評價目標進行分解, 形成準則及評價指標，并最終構造層次模型；③使用這個層次模型生成AHP調查問卷, 邀請專家參與調查；④收集專家AHP調查問卷, 得到各個評價指標對評價目標的排序權重；⑤以層次模型的評價要素作為評價指標，生成FCE問卷；⑥根據評價對象，尋找專家/評測人填寫FCE問卷；⑦收集FCE問卷，根據專家數據及AHP獲得的各個評價指標排序權重(作為FCE的權向量)，計算得到評價對象的綜合評價結果。

其中第1～4步為AHP過程,第5～7步是FCE 過程。

1.2.3 權重計算及檢驗方法

(1)指標權重計算

利用矩陣法[11]，對每一層次中各因素的重要性做兩兩比較，由此形成判斷矩陣：

A=(aij)n×naij>0；

(1)

因為aji=1/aij(i,j=1,2, …,n)，所以A是n階正互反矩陣。

計算權重系數的方法有和積法、方根法[11]等。其中，和積法計算步驟如下：將判斷矩陣的每一列元素做歸一化處理：

(2)

將歸一化的判斷矩陣按行相加，

(3)

(4)

所得的w=(w1，w2，…，wn)T即為所求得特征向量，亦即判斷矩陣權重系數。

(2)一致性檢驗

定義層次單排序一致性指標IC=(λmax-n)/(n-1)，其中，λmax為最大特征值。

(5)

引入一致性比率指標[12]：RC=IC/IR，IR為層次單排序隨機一致性指標。

設B層B1,B2，…，Bn對上層(A層)中因素Aj(j=1,2，…，m)的層次單排序一致性指標為ICj，隨機一致性指標為IRj，則層次總排序的一致性比率為：

RC=(a1IC1+a2IC2+…+amICm)/
(a1IR1+a2IR2+…+amIRm)。

(6)

當RC<0.1 時，認為層次總排序通過一致性檢驗。層次總排序具有滿意的一致性，否則需要重新調整那些一致性比率高的判斷矩陣的元素取值。

2 人影作業站安全分級管理實例分析

結合以上方法和人影作業站安全評價需求，以陜西省某縣人影作業站為例，應用AHP-FCE法對其安全等級進行分析和評價。

2.1 評價模型構建

根據人影作業站安全管理要求，通過調查問卷、專家咨詢等形式，確定以人影作業站安全管理能力為評價目標，將人影作業站點管理環節中站場環境、裝備性能、彈藥儲運、人員和信息等5個要素作為評價準則，共提出32個相對獨立的評價指標(見圖1)。

圖1 人影作業安全管理指標體系層次圖

2.2 評價指標權重計算

利用1.2.2方法和1.2.3計算步驟，以環境安全管理B1為例：

準則層環境安全管理B1對應選擇指標有供電B11、土建設施B12、交通設施B13、射擊平臺B14、防雷工程B15、通信設施B16、選址條件B17等7個指標，根據各因素的重要性做兩兩比較建立判斷矩陣，判斷矩陣A的元素aij用santy[10]的1～9標度方法給出，并作列向量歸一化處理：

將歸一化的判斷矩陣按行相加，得到特征向量：

進行一致性檢驗，根據式(5)求最大特征根λmax=7.05，然后計算一致性指標IC=0.0009；因n=7，查表1得出隨機一致性指標IR=1.32。

表1 平均隨機一致性指標[11]

RC=0.009/1.32=0.006<0.01，可以接受一致性和權重的合理性。

利用以上步驟，得出表2中指標層WB2、WB3、WB4和WB5二級權重，通過一致性檢驗，結果可接受；再利用類似步驟，得出準則層一級指標權重，經檢驗結果均可接受。

根據準則層和指標層權重乘積，計算各指標層總權重(見表2)。

2.3 建立評價集和模糊隸屬度矩陣

將人影作業站安全管理能力評價集分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和無級別四個等級。組織屬地政府辦公、公安、法治、人武和各級氣象主管機構，以及人影作業安全檢查組等10人成立專家組，通過現場進行問卷調查，受訪人依據評價集對32個指標進行獨立評價，根據其頻率統計得出隸屬估計值，建立模糊隸屬度矩陣Ri=(rikj)n×m(見表2)。

2.4 綜合評價

根據前面對各層指標評價得到的模糊關系評價矩陣，可以得到其模糊評價的數學模型。其中：一級模糊綜合評價為

同理得出Y2，Y3，Y4，形成模糊判斷矩陣R。

二級模糊綜合評價為

2.5 人影作業站安全等級分析

利用最大隸屬原則，選取最大值0.333 3作為評價結果，可以認為該人影作業站安全等級為“Ⅱ”級。從結果來看，對人影作業站安全管理能力影響最大的指標是作業環境安全管理，其次是作業人員安全管理、作業裝備和作業彈藥安全管理，該作業站在以上指標評價中作業裝備和作業人員管理“Ⅱ”級得分大于其它等級的得分，結果反映了該指標所表征的該作業站人影安全管理能力處于良好水平。

進一步分析顯示，該作業站環境安全和信息安全管理對應等級是“Ⅰ”級，說明該作業站在站場環境選擇及硬件設施建設條件還是不錯的，制度建設、安全檢查、空域制度執行和科學指揮等信息安全管理的主要方面工作到位，符合標準。但是，該站彈藥安全管理能力對應等級是“Ⅲ”級。其中，作業彈藥存儲條件、日常管理和監控手段二級指標相對薄弱，提升空間較大，人影安全生產可優先提高這3項能力。

總之，該站在人影安全管理能力建設中，還應進一步提高人影安全管理水平，特別要加強作業彈藥存儲、監控等基礎設施建設，加強彈藥供應能力，重視彈藥出入庫記錄完整等細節。另外，還要在作業裝備日常管理和定期維護方面進一步努力，在作業安全公告、事后評估等信息安全方面還有提升空間。

3 結語

(1)運用AHP-FCE方法開展人影作業站安全等級評價，可以實現對轄區內人影作業執行單位安全生產能力的分級管理，進而找出在人影安全生產工作中的薄弱環節，為提高人影安全管理水平提供依據。

(2)所建立的人影作業站安全生產分級評價指標較全面的包含了人影安全生產主要內容，能夠辨識其中存在的安全隱患，有利于決策部門全面掌握轄區內人影作業站安全管理水平，有利于防止人影安全生產事故發生。

(3)該評價指標體系對于人影作業站安全生產分級管理評價問題，具有科學、簡便、實用性強的特點。

表2陜西省某人影作業站安全管理能力分級評價指標體系

目標層準則層指標層一級指標Bi一級權重二級指標Bik二級權重總權重評價值rikjⅠⅡⅢ無人 影 作 業 站 安 全 管 理 能 力環境安全管理B10.25裝備安全管理B20.18彈藥安全管理B30.18人員安全管理B40.23信息安全管理B50.16供電條件B110.050.012 50.20.30.30.2土建設施B120.160.040 00.10.50.30.1交通設施B130.050.012 50.00.30.60.1射擊平臺B140.210.052 50.40.40.20.0防雷工程B150.090.022 50.20.40.40.0通信設施B160.090.022 50.10.60.30.0選址條件B170.360.090 00.80.20.00.0基本情況B210.120.021 60.20.30.20.3日常保養B220.200.036 00.20.20.40.2定期維護B230.140.025 20.20.30.40.1性能指標B240.200.036 00.10.40.20.3儲存條件B250.140.025 20.20.30.30.2監控手段B260.200.036 00.10.40.30.2硬件設施B310.200.036 00.20.30.30.2存儲條件B320.200.036 00.20.30.40.1日常管理B330.140.025 20.20.30.40.1監控手段B340.200.036 00.20.30.40.1運輸條件B350.120.021 60.20.40.30.1彈藥供應B360.140.025 20.10.30.40.2基本條件B410.100.023 00.20.40.30.1職責分工B420.140.032 20.30.50.20.0應急處置B430.180.041 40.30.40.20.1勞動保障B440.100.023 00.50.30.20.0崗位培訓B450.180.041 40.30.40.20.1技能考核B460.180.041 40.30.40.30.0考 勤B470.120.027 60.30.50.20.0制度建設B510.140.022 40.50.30.20.0安全檢查B520.180.028 80.60.30.10.0空域執行B530.180.028 80.50.30.20.0信息收集B540.120.019 20.30.40.30.0科學指揮B550.180.028 80.40.40.20.0事后評估B560.100.016 00.40.50.10.0安全公告B570.100.016 00.20.30.30.2