灰色层次分析模型在核动力船舶应急决策中的应用

朱利文　陆古兵　叶博书　王飞

摘 要：为了帮助进行核动力船舶海上核事故应急决策，探索性地建立了风险评价系统灰色层次分析模型，在系统层次结构中全面考虑了决策的各项指标。通过案例研究，灰色层次分析模型实现了影响核事故应急行动主要因素的排序，为核事故应急决策提供了依据。

关键词：灰色层次分析法 核事故应急决策 核动力船舶

中图分类号：U698 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）11（c）-0104-02

核事故应急是个复杂的过程，具有多任务性、实时性与不确定性等特点。多方面不确定因素使得海上核事故应急决策风险以及相关信息的认知处于灰色状态。在核动力船舶核事故应急决策风险评价中运用灰色层次分析方法，对存在的风险进行定量分析，综合风险评价结论，使灰色信息透明，有利于决策者进行海上核事故应急风险管理，确定主要影响因素，最终为决策方案的制定与实施，提供合理、科学的依据。

1 灰色层次分析方法

传统的层次分析方法主要依赖于专家经验知识和主观判断，当决策信息不完整时会造成专家判断的不确定性。灰色层次分析方法就是在构建的层次模型基础上，采用灰色系统理论知识，根据专家对信息的已有认知水平，对因素做出判断，给出区间灰数，构成灰色判断矩阵，然后再进行白化处理，最后运用层次分析法对决策进行综合评价。灰色层次分析法能克服传统层次分析法在模型评价上主观性较强的缺点，使评价更合理，符合人对事物认知的客观规律，在实际工程应用中可行性更强。

2 基于灰色层次分析模型的应急决策风险评价系统

2.1 建立应急风险评价系统层次结构模型

由于海洋环境恶劣，海上应急资源受限，相比于核电站事故应急，核动力船舶海上核事故应急处置过程更为复杂、特殊，应急决策影响因素多，风险大。在早期核事故应急中，影响决策方案的属性因素主要有：预期个人剂量、个人可避免剂量、集体可避免剂量、健康影响、经济代价、社会因素和公众心理等7个方面。这种分类方法简单，但不够全面，通过对影响事故應急的有关因素深入分析，并结合专家意见与核电站事故应急相关资料，将影响决策风险的因素分类，根据不同属性划分为不同层次，进而建立了递阶层次结构模型，如图1所示。此方法能做到囊括各个方面，将各因素进行细分。

核事故应急风险评价应遵循导向性、客观性、系统性、互补性和可操作性原则，根据核动力舰船的实际情况，对应急风险评价指标进行分类，其内容主要包括健康风险、环境代价、经济代价、社会风险和其他风险。对各项一级指标进行细化，便可以得到相应的二级指标。

2.2 确定灰色判断矩阵及指标因素的评价标准

根据上一节构建的风险评价层次模型，请位专家对某一层次因素进行两两比较，得到相对权重值。根据各位专家的判断矩阵，计算出综合灰色判断矩阵。由白化后的判断矩阵可计算各层次因素间的相对权重以及综合权重值，最终确定各因素对决策目标的影响程度。

通过制定各因素的风险评价标准，来实现对各指标因素的定量分析。将各风险因素划分为5个标准（灰类等级），如高风险、较高风险、中等风险、较低风险、低风险；并对不同的标准赋予相应的分值进行定量表示，可分别赋值为5、4、3、2、1分，若评价等级介于两者之间的可设为4.5、3.5、2.5、1.5分。根据所设定的评价标注，组织位专家对各指标因素进行评价并打分，如第位专家对指标因素评分，记结果为；可得评价矩阵；综合各位专家的评价结果，可以得到综合评估样本矩阵。

计算指标因素的灰色评价系数。设为属于第种评价灰类的灰色评价系数；为各个评价灰类的总灰色评价数，则有：；，。

2.3 计算综合评估值

记为所有专家就指标因素属于第个灰类的灰色评价权，则有：，考虑到核事故应急风险评价中存在5个评价灰类，故指标因素对于各个灰类的灰色评价权向量，由此综合各个灰类的灰色评价权向量，便可得到第个受评对象所属指标因素的灰色评价权矩阵。记为中权重最大的元素，，即：，那么该指标因素属于第个评价灰类。对由指标因素组成的指标层向量做综合评价，记评价结果为；则有可得到指标层对于各评价灰类的灰色评价权矩阵。

记综合评价结果为，有：，由此可以得到综合评价值：（其中为各灰类等级设定的向量），最后可根据综合值对受评系统进行综合评价。

3 实例分析

以某核动力船舶在远海航行过程中发生事故为例，建立图1所示的层次结构模型，按照层次分析中的1-9标度法，由5位长期从事船舶核动力装置研究的专家对指标进行评价，得到灰色判断矩阵，确定专家总体判断的权重（限于篇幅，5位专家权重指标赋值略）；计算专家作出判断后各指标的综合权重上、下限值。由上、下限值构成判断区间，由区间组成的矩阵即为灰色判断矩阵。

综合评价为：

由灰色层次分析法得到核事故应急风险的综合评价值为3.2440，按照设定的评价标准及最大隶属度原则可知，该项目风险程度偏向于中等风险。核事故应急的风险评价结果显示，在健康风险和经济代价方面存在较大的风险，因此要着重制定这两方面的风险应对策略。

4 结语

该文创造性地将影响核事故应急决策的各项指标较为全面地考虑在系统层次结构中，并以在远海航行为例，对各级评价指标及综合评价值进行计算，说明了灰色层次分许模型的实施步骤，为核动力船舶核事故应急决策风险评价提供了一种有效的定量分析方法，对海上核事故应急决策有一定的参考价值。

参考文献

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