基于模糊綜合法的彈藥技術檢查風險評估

胡利青，宣兆龍，李天鵬，徐國星

（陸軍工程大學石家莊校區，河北 石家莊 050000）

0 引言

彈藥是國家重要的軍事戰略物資，是毀傷敵方目標的一次性使用的特殊裝備，平時長期處于儲存狀態[1]。彈藥在長期存儲過程中，存在翻堆倒垛和儲存技術檢查兩個動態作業環節，相較于存放保管靜止狀態的風險高，因此研究彈藥技術檢查作業的風險評估具有很大的必要性。目前我軍彈藥技術檢查安全風險評估，主要是采用傳統的安全檢查表法，該方法一定程度上能定性反映彈藥技術檢查過程中存在的問題，但這種方法很大程度上受檢查人員的知識水平、工作經驗、思維慣性等主觀因素影響，并且不能對技術檢查的風險因素指標進行定量分析，使得評價結果的可靠性和可信度大大降低[2]。AHP 通過分析復雜系統所包含的因素及相關關系，將問題條理化、層次化，構造一個層次分析結構模型[3]，通過構造判斷矩陣對彈藥技術檢查風險因素進行相對重要性比較，能夠有效降低人員主觀因素的影響；由于風險因素具有不同程度的模糊性，各風險因素難以用數字進行定量表示，建立基于模糊綜合法的彈藥技術檢查風險評估模型，對風險因素進行定量分析，可使得評估結果更加客觀、合理、準確。

1 指標體系構建

1.1 影響因素分析

彈藥或其元件在缺乏必要的防護下受到過大的外界能量作用，會意外著火甚至發生燃爆事故。圍繞外界能量的產生和防護措施的失效來分析，尋找彈藥技術檢查作業過程中潛在風險因素。根據彈藥燃爆發生機理，外界能量的來源主要有人體靜電放電、設施設備靜電放電、設備靜電積聚、雷電、電氣設備過載產生電熱、電路短路、人員違規使用明火、靜電火花、彈藥跌落、底火受到撞擊等。防護措施失效包括設施設備未有效接地、人員未穿防靜電服裝、電發火彈藥裸漏、避雷裝置失效、接地電阻過大、電氣設備老化、電路未裝過載保護裝置、線路接觸不良、技術檢查場所防爆裝置失效、存有配備非保險型引信彈藥、彈藥未水平放置等[4-5]。下面基于SHEL 模型[6]從人員、環境、軟件、硬件4 個方面對引發彈藥技術檢查事故的因素進行分析。

（1）人員因素。人是預防彈藥技術檢查作業事故發生的決定性因素，也是最活躍、最復雜的因素。在彈藥技術檢查作業中，人員從類別上可以劃分為管理人員、技術人員、警戒人員、外來人員。影響事故發生的因素有：管理人員的工作態度、安全意識、業務管理能力、安全檢查落實等綜合素質；技術人員的學歷、專業知識、操作技能、培訓情況等業務素質水平；警戒人員履職盡責、應急處置等安全防范能力以及外來人員管控水平[7-8]。

（2）環境因素。在彈藥技術檢查作業中，環境因素包括技術檢查場所總體環境、自然環境、氣候環境和社會環境。影響事故發生的因素有：技術檢查場所距離庫房間距、周圍落石滑坡、場地設置等總體布局；雷電、暴雨、高溫等自然環境狀況；技術檢查場所所處地區的氣候環境及周圍社會環境。

（3）軟件因素。軟件因素包括各類規章制度、管理因素及操作技術程序。安全法規的建立健全，安全訓練的開展，安全教育、規章制度的落實，安全檢查、評估、分析是否經常，問題隱患的有效解決，操作規程、方案計劃是否符合規定等都可能影響到事故的發生。

（4）硬件因素。硬件因素包括彈藥及其元部件、各類設施設備、防護裝置。彈藥技術檢查事故的發生，除了需要受到外界過大的能量外，彈藥的引信、底火、裝藥、彈體安全性，設施設備損壞、不符合規定、維護檢修不及時，防護措施設置不符合要求、防護能力不足、裝置損壞等都是引發彈藥技術檢查作業的重要因素。

1.2 安全風險評估指標體系構建

根據彈藥技術檢查事故產生機理，從人員、環境、軟件、硬件4 個方面影響因素構建安全風險評估指標體系，其中一級指標4 個，二級指標18 個，技術檢查安全風險評估指標體系如圖1 所示。

圖1 彈藥技術檢查安全風險評估體系結構圖

2 風險因素權重確定

2.1 引入標度法構造判斷矩陣

建立風險評估指標體系，采用專家打分法對本層次相關因素的相對重要性進行兩兩比較，構造判斷矩陣P，其元素的值反映了對各風險因素相對重要性的認識。一般采用“1-9”比較標度法，比較標度及其含義見表1。

表1 比較標度及其含義

2.2 判斷矩陣的一致性檢驗

判斷矩陣是根據個人知識和經驗建立起來的，難免會存在誤差。為了使判斷結果更加符合實際，需要對判斷矩陣U 進行一致性檢驗。其步驟如下：

計算一致性指標CI：

式中，n為判斷矩陣的階數，λmax為判斷矩陣P最大特征值。

根據表2 確定平均一致性指標RI，計算隨機一致性比例CR = CI/RI，當CR≤0.1，認為判斷矩陣有滿意的一致性；當CR＞0.1 時，認為判斷矩陣的一致性偏差較大，需要對判斷矩陣進行調整。

表2 平均一致性指標

2.3 權重計算

通過對判斷矩陣P對應的分量值進行歸一化處理，得到本層風險因素針對上一層評價對象的相對重要度。綜合利用層次單排序結果，可以計算指標體系中各層因素對指標體系頂層事件相對重要性的排序權值[9-11]。

3 模糊綜合評估模型構建

3.1 因素集建立

因素集是指影響上一層評價對象的下一層所有風險因素的集合。在一個復雜系統中，設U為指標評價體系中最頂層評價對象，由m類影響因素的因素子集Ui（i= 1，2，…，m）組成，每個影響因素Ui包含k（k= 1，2，…）個因素。

式中：Ui（i= 1，2，…，m）表示影響頂層評價對象的第i類影響因素；Uik（k= 1，2，…）表示第i類影響因素中第k個因素。

3.2 評判集建立

因素集中因素所處的狀態可以用高低、大小、長短及優劣等語言來模糊描述[12]，評判集是對風險因素狀態可能做出各種判斷結果所組成的集合[13-14]，通常用大寫字母V表示：

式中：vj（j= 1，2，…，n）表示因素狀態處于第j種評判等級。

3.3 模糊綜合評價

（1）初級模糊評價。以本層風險因素為基礎，確定本層各風險因素對上一層評價對象的隸屬度[15-16]。對第i類影響因素中第k個因素Uik（k= 1，2，…）做單因素評價，專家根據評判集評判可以得到因素Uik對評判集中評判等級vj（j= 1，2，…，n）的隸屬度為rikj：

式中：wikj表示第i類影響因素中第k個因素在評判等級vj上的個數，Σwikj表示參與評價的總人數。

第i類影響因素中第k個因素Uik的評判集可表示為：

Rik稱為Uik的單因素評價集，它是隸屬于評判集V上的模糊子集。將第i類影響因素Ui的下一層k個因素的評價集構造成一個矩陣Ri：

式中：Ri表示評價對象Ui隸屬于評判集V 的評價矩陣。

根據上述層次分析法可以得到第i類影響因素Ui對下一層k個因素的權重向量Ai=（ai1，ai2，…，aik）。第i類影響因素Ui的模糊評價集可表示為：

（2）綜合模糊評價。初級模糊評價是綜合最底層各因素，對其上一層評價對象進行評價，按照初級評價方法，把初級模糊綜合評價的評價集Bi（i=1，2，…，m）作為綜合模糊評價的單因素評判集對指標體系U 進行評價，由此可得指標體系頂層評價對象U的評價矩陣R為：

指標體系頂層評價對象U相對于m類影響因素權重向量A=（a1，a2，…，am）。指標體系U的模糊綜合評價集可表示為：

（3）參數評價。為了使風險評價體系的評估值更加直觀，采用百分制評判等級，設模糊評判集V中各評判等級vj的參數向量為C=（c1，c2，…，cn），則最終評價對象的參數模糊綜合評估結果為：

3.4 風險等級評定

依據《軍隊安全管理條例》，結合彈藥安全管理的特點，將風險評估結果劃分為一般風險、較大風險、重大風險、特大風險4 個等級。通過組織安全風險評估，將評估結果作為改進安全工作的依據，及時對安全工作進行改進和加強，有效規避安全風險，從而達到防患于未然的目的。具體評分方法見表3。

表3 安全風險等級評定表

4 實例應用

4.1 實例計算

以某倉庫為例，該倉庫需要組織對18 個彈種（含有電發火彈藥2 種，非保險型引信彈藥1 種）720 發庫存彈藥進行年度技術檢查工作，為科學、準確、有效地對此次彈藥技術檢查作業進行安全風險評估，現組織5 名專家根據前文彈藥技術檢查安全風險評估模型、步驟，通過現場調研、資料收集、調查問卷、現場考核、現地檢查等方式進行檢查評估。本例中評判等級采用6 級制，即{優秀、良好、一般、較差、很差、極差}，評判等級參數向量設為C=（95，85，75，60，40，20）。具體評價指標層次、權重及各項取值見表4。

表4 安全風險評估指標體系數據統計表

由表4 可知，彈藥技術檢查安全風險評估指標各因素權重集為：

A=（a1，a2，a3，a4）=（0.426，0.125，0.146，0.303）A1=（a11，a12，a13，a14）=（0.326，0.425，0.140，0.109）A2=（a21，a22，a23，a24）=（0.380，0.202，0.260，0.158）A3=（a31，a32，a33，a34，a35，a36）=（0.065，0.114，0.233，0.210，0.252，0.126）

A4=（a41，a42，a43，a44）=（0.240，0.385，0.226，0.149）

人員、環境、軟件、硬件因素隸屬于評判集V的評價矩陣分別為：

人員、環境、軟件、硬件因素的初級模糊評價集分別為：

B1=A1× R1=（0.744，0.228，0.028，0，0，0）

B2=A2× R2=（0.6144，0.354，0.0316，0，0，0）

B3=A3× R3=（0.5758，0.3534，0.0708，0，0，0）

B4=A4× R4=（0.5926，0.2634，0.144，0，0，0）

把以上初級模糊評價集綜合起來，得到彈藥技術檢查指標體系U隸屬于評價集V的評價矩陣為：

彈藥技術檢查安全風險評估體系參數模糊綜合評價結果為：

4.2 結果分析

（1）該彈藥技術檢查安全風險評估體系中，一級指標中人員因素所占指標權重為0.426，居于核心地位，說明人的因素是導致彈藥技術檢查事故的主要因素；其次硬件因素所占指標為0.303，相對于人員因素的重要度次之，但同樣對彈藥技術檢查作業事故有著很大的影響。綜合二級指標權重值，技術人員業務素質權重占比0.181 最大，其次是管理人員綜合素質權重0.1389、硬件防護措施水平0.1167，因此提高技術人員業務素質、管理人員的綜合素質及硬件設施防護措施水平對于降低彈藥技術檢查作業事故具有重要作用。

（2）該倉庫基于模糊綜合法的彈藥技術檢查安全風險評估的最終結果為90.8752，根據所制定的安全風險等級評定可知，評估結果Z≥90 時，為一般風險，可以接受，該倉庫的彈藥技術檢查作業可以組織實施。

5 結論

在構建彈藥技術檢查指標體系的基礎上，利用層次分析法構造判斷矩陣計算指標權重，然后采用模糊綜合法進行定量分析，相對于傳統的風險評估方法，可以在一定程度上降低檢查人員主觀因素的影響，能夠較好地解決模糊風險因素的不確定性，使得評估結果更加直觀。通過對某倉庫彈藥技術檢查作業進行綜合評估，評估結果與實際相符，說明模糊綜合法用于彈藥技術檢查安全風險評估的可行性，可為彈藥壽命周期內其他階段的安全評價提供參考。