基于未确知测度的防暴弹生产安全性评估

王 统 谢矿生 吕 超

武警工程大学装备工程学院

改革开放新时期国内各方面利益、矛盾冲突加剧，群体性事件时有发生，社会治安面临严峻挑战，非致命武器在处置大规模骚暴乱事件和驱散闹事人群过程中发挥着不可替代的作用。防暴弹是最常用的非致命武器之一，其种类多样，构造简单，常见的防暴弹有手投式、枪发式和车载式三种。防暴弹发射后需要通过炸药的燃烧爆炸将催泪剂、染色剂、动能弹等扩散、推射，炸药的使用使防暴弹生产过程存在一定的安全隐患，对防暴弹生产的安全性进行评估，可以为生产车间及工作台周围加装沙土挡墙、混凝土刚性挡墙、水体防爆墙、预制混凝土薄板挡墙等保护措施提供理论参考[1-2]，具有一定的现实意义。

目前国内有多种关于武器弹药生产使用方面的评估方法，其理论模型也比较成熟。由于防暴弹生产过程中各因素指标的不确定性，本文将未知测度数学模型应用到防暴弹生产的安全性评估中，用熵权法理论确定各指标权重，用置信度识别准则评价研究结果的可信性程度，对具有不确定性因素的指标进行了很好的处理和表达。

1 建立指标体系

影响防暴弹生产安全性的因素有很多，总的来讲，可以分为三个大的方面，分别是黑火药的可靠性因素、生产设备因素和生产环境因素。通过对生产车间进行调研，结合相关专家的指导意见，在充分考虑影响防暴弹生产安全性的各方面因素后，科学合理的选择评价指标，本文共选取了9个评价指标进行安全评估，建立了相应的评价指标体系，如下图。

1.1 黑火药的可靠性因素

黑火药的可靠性因素主要包括热感度、机械感度、静电感度三个方面，是对黑火药进行评价的特性依据。

1.2 生产设备因素

生产设备是完成防暴弹生产的操作平台，其上安装有压力容器设备，用来完成药柱的挤压成型和防暴弹壳体的制作。压力容器的使用对生产的影响重大，在压力容器的使用过程中会出现各种问题，测量并安全评估、进而解决难题才能确保生产的安全[3]。设备的质量对生产的安全性具有直接影响，本文选取故障率、老化程度、抗静电能力三个方面作为评价生产设备可靠性的指标。

1.3 生产环境因素

生产环境因素有很多，这里只选取对防暴弹生产影响最大的三个，即环境温度、空气湿度、热源。

2 综合评价

2.1 综合评价系统

为了既确定待评价对象安全评估准确性的综合值，又降低评估值确定时的不确定性, 本文采用基于信息熵[4]的未确知测度评估模型[5]。

设Uij为待评价对象的单指标测度评价矩阵：

各指标权重的计算，令

根据各项指标的未确知测度与相应的权重值的计算结果，就能得到待评价对象的综合评价结果。令cj为待评价对象综合评价结果在第j级评价等级的未确知程度，则有

C=（c1，c2，c3，…，cj）为待评价对象综合评价测度向量，它的意义在于表示出了评价对象在各个评价等级上的不确定程度。为了得到确定性程度，需要进行置信度识别，因为评语等级的划分是有序的，第j级评价等级cj优于第j+1级评价等级c(j+1),因此不能使用最大测度识别准则。在这里改用置信度识别准则[6]，设置信度为λ（λ≥0.5）,通常取0.6或0.7，置信度识别准则的计算模型为：

取j值直至满足公式（5），则待评价对象的综合评价结果为第j0级评价等级cj。

2.2 防暴弹生产安全性综合评估

前面已经建立了评价指标体系，现将每个评价指标分为很好、好、中等、一般、差五个评价等级，经过专家打分，结果统计，见下表。

表 专家打分结果

由以上打分结果，得到单个指标未确知测度评价矩阵：

由公式（1）（2）（3）计算各指标的权重可得：

由公式（4）计算得到综合评价向量为：

取置信度λ=0.7，由置信度识别准则公式（5）计算得到当j=2时，满足

即防暴弹生产的安全评估结果为第2等级，记为“好”。该评价方法综合考虑到了有序性和层次性，且权重根据计算得到，具有客观性。应用置信度识别准则对综合评价结果进行等级评定，评价结果与实际情况一致，具有评价的合理性和计算的简便性。以上特点是灰色关联度评估法、模糊数熵权法及层次分析评估法所不具有的。

3 结论

（1）本文根据防暴弹自身组成，生产加工设备和生产环境等影响防暴弹安全生产的制约性条件，提出了火药的热感度、机械感度、静电感度，生产设备的故障率、老化程度、抗静电能力，生产环境的温度、空气湿度和热源等9项评价指标，指标的选取经过了综合考虑，具有的一定的代表性。

（2）由于各评价指标的不确定性，运用熵权法理论确定各指标的权重，各指标的权重可由对象关于指标的观测值提供的分类信息通过计算得到，避免了模糊数学层次分析评估法及灰色关联度评估法存在的不足，并用置信度识别准则确定综合评价结果，使评价结果更具客观性，避免了主观臆断带来的影响。

（3）采用未确知测度数学模型对防暴弹生产的安全性进行综合评估，该模型评价过程简单，评定结果与实际相符，对防暴弹生产加工过程的安全性评价具有一定的参考意义，方法具有代表性，可为其他非致命弹药的生产过程评估提供一种新的思路，此外，为生产车间安装防护墙等保护措施提供一定的理论依据。

[1]Bogosian D,Piepenburg D.Effectiveness of Frangible Barriers for Blast Shielding[C].Proceedings of the 17th International Symposium on the Military Aspects of Blast and Shock,Las Vegas,Nevada,2002

[2]Bowles P K.Barrier Assessment for Safe Standoff(BASS)Test Series[C]//Proceedings of the 11th International Symposium on Interaction of the Effects of Munitions with Structures,Germany,2003

[3]马兴超,宋文远,王闯,等.压力容器的安全使用[J].安全,2013,34(4):48-49

[4]徐海峰,李相民,王磊.基于AHP与熵权的舰艇编队信息作战能力模糊综合评估[J].火力指挥与控制,2013,38（6）:93-96

[5]陶铁军,汪艮忠.基于未确知测度模型的爆破效果综合评价研究[J].工程爆破,2012,18（2）:22-25

[6]何虎军,苏生瑞,王孝健,等.基于未确知测度的崩塌危险性综合评价模型研究及应用[J].中南大学学报（自然科学版）,2013,44（4）:1564-1570