舰载机调运作业安全评价研究

杨茂胜，毕玉泉，王云翔，王虹昙，徐 男

(海军航空工程学院青岛校区，山东青岛266041)

0 引言

舰载机是航母战斗力形成的重要组成部分，在实际使用中需要经常在飞行甲板、机库里进行水平转运，以及在飞行甲板和机库之间进行垂直转运作业。由于航母飞行甲板和机库空间有限，同时受海浪等环境因素影响，舰载机调运作业安全事故时有发生，保证舰载机调运作业安全成为航母舰载机日常训练中的一个重要内容。调运保障人员要做到舰载机调运作业过程中不发生安全事故，必须在调运作业的各个环节做好安全评价工作［1］。

安全评价是通过科学的方法，查找出被评价主体存在的危险、有害因素，通过评价判断出发生事故和危害的可能性及严重程度，提出合理可行的安全对策措施及建议［2］。安全评价涉及的层面广，实施过程复杂，常用的安全评价方法有定性安全评价法和定量安全评价法两大类。定性安全评价法操作简单，但需借助专家的经验和知识进行判断，评价结果很大程度上受到个人主观因素的影响;定量评价法评价结果更客观，但需要使用大量的实验结果和充足的事故资料进行统计分析，计算较为复杂［3］。本文在综合这两类方法优点的基础上，运用层次分析法来构建风险评价模型，对舰载机调运作业进行量化评价，从而找出影响风险的关键因素。

1 层次分析法

1.1 层次分析法简介

层次分析法 (Analytic Hierarchy Process，AHP)是一种定性分析与定量分析相结合的系统分析方法，是将人的主观判断用数量形式表达和处理的方法，是美国运筹学家SAATY教授于20世纪70年代初期提出的一种实用的多方案或多目标的决策方法［4］。层次分析法分析思路清晰，可将系统人员的思维过程系统化、数学化、模型化;分析中所需要的信息量较少，决策过程花费的时间较短，具有简洁、系统、可靠等特点。

1.2 层次分析法的基本步骤

1)建立系统的递阶层次结构

层次结构模型一般分为3层:目标层(A)为决策问题所追求的目标;准则层(B)为评价准则或衡量准则;指标层(P)为决策问题的具体方法层。

2)构造两两比较判断矩阵

建立梯阶层次结构以后，上下层评价元素之间的隶属关系即被确定，假设上一层的元素对下一层次元素有支配关系，则目标层是在准则层下按相当重要性对下一层次元素赋予相应的权重。根据SAATY教授提出的9级标度法，对各级指标进行两两比较，即可构建出一个判断矩阵，i与j元素比较结果在矩阵中用Aij表示［5］，比较尺度如表1所示。

表1 比较尺度Tab.1 Comparison scale

3)计算单一准则下元素的相对权重

根据层次分析法的计算步骤，必须对第一个层次各个因素的两两判断矩阵进行层次单排序，这就要计算判断矩阵的最大特征值。最大特征值的计算通常有和积法、方根法，本文采用方根法求解，求解过程如下。

将判断矩阵中每行元素进行连乘，即

计算Mi的n次方根，即

对向量W=(¯W1，¯W2，¯W3，¯W4)T作归一化处理，即

计算判断矩阵最大特征根λmax，有

4)进行一致性检验

判断矩阵A具有以下特征:

判断矩阵中的aij根据资料数据、专家意见和系统分析人员的经验经过反复研究后确定。应用层次分析法保持判断思维的一致性非常重要，只要矩阵中的aij满足上述3条特征，就说明判断矩阵具有完全的一致性。检查判断矩阵是否具有一致性，通常采用一致性指标CI进行判断。

CI值越大，表明判断矩阵偏离完全一致性的程度越大;CI值越小，表明判断矩阵越接近于完全一致性。一般判断矩阵的阶数n越大，人为造成的偏离完全一致性指标CI的值便越大;n越小，人为造成的偏离完全一致性指标CI的值便越小［6－8］。

对于多阶判断矩阵，引入平均随机一致性指标RI，表2给出了1～10阶正互反矩阵计算1 000次得到的平均随机一致性指标。

表2 1～10阶正互反矩阵平均一致性指标Tab.2 1～10 order is reciprocal matrix average consistency index

当n＜3时，判断矩阵永远具有完全一致性。判断矩阵一致性指标CI与同阶平均随机一致性指标RI之比称为随机一致性比率。

当CR＜0.1时，认为判断矩阵具有可以接受的一致性;当CR＞0.1时，需要调整和修正判断矩阵，使其满足CR＜0.1，从而具有满意的一致性。

5)计算总的权重

求出所有因素相对于总目标而言的重要性程度，对各影响因素进行层次总排序，并进行组合一致性检验，以判断组合权重是否可以作为目标决策的依据。

2 调运作业安全评价模型的建立与求解

2.1 构建调运作业结构模型

结合舰载机调运作业特点，从系统工程的角度，将问卷调查、现场采样观察、案例分析等，分析调运作业的关键因素，以作业人员、安全管理手段、调运装备、作业环境为对象，对调运作业安全的综合指标进行了深入分析和研究，构建了层次分析的评价模型，确立了调运作业安全评价的2个层次和17个评价指标。准则层包括4个因素，即 A={B1，B2，B3，B4}，指标层包括17个因素，即 B1={b11，b12，b13，b14};B2={b21，b22，b23，b24};B3={b31，b32，b33，b34，b35};B4={b41，b42，b43，b44}，如图1所示。

图1 调运作业安全评价层次结构Fig.1 Dispatching operation safety evaluation hierarchy

2.2 构建判断矩阵

为了确定判断矩阵，采用问卷调查的方法，接受问卷调查的对象及回收的有效问卷为调运干部2份，司机15份，引导员12份，操作员30份，机务人员16份，合计75份。

问卷回收后，按照层级分析法进行运算，准则层各因素相对重要性的两两判断矩阵如表3所示。

表3 两两判断矩阵ATab.3 Judgment matrix A

按照同样方法确定准则层各项权重矩阵，即人员因素权重矩阵B1，管理因素权重矩阵B2，装备因素权重矩阵B3，环境因素权重矩阵B4。

2.3 层次单排序及一致性检验

2.3.1 计算单一准则下元素的相对权重

1)将判断矩阵A中每行元素代入式(1)，有

2)将M1～M4值代入式(2)，有

3)将¯W1～¯W4代入式(3)，求得矩阵A的权重:

4)将各权重值代入式(4)求得矩阵A的最大特征根 λmax，有:λmax=4.06。

2.3.2 一致性检验

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

从计算结果看，CR＜0.1，说明判断矩阵A满足一致性检验。按照同样的方法，分别求解矩阵B1，B2，B3，B4对应的 λmax，CI，CR，W 值 (见表4)。

表4 判断矩阵对应的λmax，CI，CR，W值Tab.4 Judgment matrix corresponding value

经计算准则层各判断矩阵B满足一致性检验。

2.4 总权重计算

在层次单排序及一致性检验的基础上，计算得出各指标层的综合权重，并对其大小进行排序，如表5所示。

表5 各因素权重Tab.5 Factors weights

2.5 影响因素分析

从表5可看出，在准则层4个主因素中，人员因素的权重最大为0.502，其次是管理因素和装备因素，环境因素的权重只有0.063。由此可见，在舰载机调运作业中，人是影响作业安全的最主要方面，尤其是对作业者的经验和能力要求最为突出，工作时间越长，经验越丰富，知识能力越强，调运作业越安全;另外，调运人员在作业中的团结协作精神，以及认真负责、严谨求实的工作作风，也是调运作业人员所应具备的必要素质。

在管理因素方面，调运指挥水平权重为0.465，其次是调运作业规章制度的建立，说明调运作业不仅仅是个人对装备的简单操作，而是需要指挥人员对整个调运作业任务有全局把握，同时还要求管理人员在考虑全面性、系统性和可操作性的基础上，制定出所有作业人员必须遵守的调运作业规章制度，以保证作业安全。

装备因素的权重为0.109，其中牵引车是舰载机调运作业中使用最频繁的装备，也是整个调运装置中与舰载机联系最紧密的装备，因此其在装备因素中的权重也最大，达到了0.422，其次是飞机升降为0.369，而机库大门和调向转盘在调运作业中虽然也会使用，但一般不会对作业安全带来较严重的后果，因此其权重较小。

环境因素的权重虽然最小，只有0.063，但也是调运作业中不可忽视的一个环节，尤其是指挥人员在进行调度时必须掌握飞行甲板以及机库舰载机的布列情况，同时还须考虑天气和海浪等因素，掌控好全局。

3 结语

本文采用层次分析的方法，构建了舰载机调运作业安全评价模型，并计算了人员因素、管理因素、装备因素和环境因素等4个影响指标的重要性程度，得到了各影响因素所占权重。通过研究，得到如下结论:

1)层次分析法可有效的应用于舰载机调运作业安全评价分析中，可为部队进行安全训练提供理论参考。

2)在舰载机调运作业安全的4个主因素中，人员因素最重要，其次是管理因素和装备因素，环境因素影响最小。

3)在进行日常训练时，在每个调运小组中应尽量安排1～2名有经验的作业人员，以老带新，同时须加强管理和教育，严格落实各种规章制度，以保证作业安全。

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