人工影响天气作业站安全分级评价指标体系研究

罗俊颉，贺文彬，刘映宁，赵志强，张小培

(1.陕西省人工影响天气办公室，西安 710014;2.陕西省气象局，西安 710014; 3.中国气象局应急减灾与公共服务司，北京 100081)

近年来，人工影响天气(以下简称人影)工作已经成为防灾减灾和保障粮食、生态、水资源安全的重要手段，也为保障重大活动顺利开展做出积极贡献。随着人影事业的快速发展及其带来的社会经济效益不断显现，人影活动从应急保障任务逐步转变为常态化服务。人影工作外场环境复杂，人员和装备流动性大，安全生产是影响人影事业发展的关键环节。应充分结合人影工作实际，系统、全面开展人影安全管理研究。中国气象局《人工影响天气安全管理行动计划(2016—2017年)》中，明确提出要提升作业科学水平和安全水平，对全部固定和流动作业点进行安全等级评定，推动建立综合安全监管机制。国内外有关专家在政府应急能力评价方法方面做了很多探索和研究，韩传峰等[1]对政府突发事件应急能力进行评价时应用了层次分析法与模糊综合评价法相结合的方法。气象领域相关评价研究中，郭洁等[2]从理论、技术和方法应用的角度介绍了敏感性行业气象服务效益评估研究与业务进展，闫敏慧等[3]在气象服务评价体系中用层次分析法确定气象服务评价指标权重，陈家金等[4]用AHP方法构建了影响福建农业的致灾因子危险性、承灾体脆弱性和防灾减灾能力的风险指标体系，罗慧等[5]应用模糊数学和拟合方法定量分析公众对气象灾害风险的关注程度，罗慧等[6]应用AHP/BCG组合分析方法评估2008年北京奥运气象服务经济社会效益，曾金全等[7]利用综合评价算法建立了雷电灾害易损度区划，马清云等[8]采用模糊综合评价法评估登陆台风灾害影响。但是，目前在日常人影作业站点管理中还没有较完善安全生产能力量化评价方法和标准，本文从以上问题和困难出发，探索适合人影作业站安全生产分级评价的指标体系和方法，并在实践中予以验证。

1 人影作业站安全管理特点和AHP-FCE法简介

1.1 人影作业站安全管理特点

一是涉及环节多样。人影作业安全包括环境、装备、弹药、人员、管理等多个环节，随着地方需求不同，各地对各环节侧重和投入重点存在差异。二是多个指标相互影响。诸如：完善的基础设施建设和工作环境是保障人影作业安全的重要基础，性能稳定的作业装备和质量可靠的弹药是基本条件，过硬的业务素质和稳定的作业队伍是基本保障，完善的流程和严格的监管是坚强后盾。三是指标量化相对模糊。多个指标就其关系随着环境和时间变化而变化，先前制定的站点考核标准随着社会发展和经济条件改善，容易产生建设标准滞后或指标落后情况。因此，人影作业安全管理指标众多且它们之间存在层次性，必须进行多指标的分级，建立指标分级体系，以确保评价模型的科学性和可行性。

1.2 AHP-FCE法简介

1.2.1 AHP-FCE特点 多层次模糊综合评价法(简称AHP-FCE法)是层次分析法(analytic hierarchy process，简称AHP法)与模糊综合评价法(fuzzy comprehensive evaluation，简称FCE)的组合[9]。FCE法是根据模糊数学隶属度理论把定性评价转化为定量评价的方法，能较好地解决模糊的、难以量化的问题, 适合解决各种非确定性问题。FCE计算的前提条件之一是确定各个评价指标的权重，一般情况下由决策者直接指定，但对于复杂问题直接给出各个评价指标的权重比较困难, 而这个问题正是AHP所擅长的。利用该法开展人影作业安全分级评价分析研究，首先分析归类人影安全生产中相互联系的有序层次结构，利用数学方法反映同一层次因素相对重要性次序权重，根据人影工作实际把专家意见和分析者的客观判断有效衔接，最后得出总的评价结果。

1.2.2 AHP-FCE综合评价流程 AHP-FCE综合评价流程分为7步：

①确定评价目标；②对评价目标进行分解, 形成准则及评价指标，并最终构造层次模型；③使用这个层次模型生成AHP调查问卷, 邀请专家参与调查；④收集专家AHP调查问卷, 得到各个评价指标对评价目标的排序权重；⑤以层次模型的评价要素作为评价指标，生成FCE问卷；⑥根据评价对象，寻找专家/评测人填写FCE问卷；⑦收集FCE问卷，根据专家数据及AHP获得的各个评价指标排序权重(作为FCE的权向量)，计算得到评价对象的综合评价结果。

其中第1～4步为AHP过程,第5～7步是FCE 过程。

1.2.3 权重计算及检验方法

(1)指标权重计算

利用矩阵法[11]，对每一层次中各因素的重要性做两两比较，由此形成判断矩阵：

A=(aij)n×naij>0；

(1)

因为aji=1/aij(i,j=1,2, …,n)，所以A是n阶正互反矩阵。

计算权重系数的方法有和积法、方根法[11]等。其中，和积法计算步骤如下：将判断矩阵的每一列元素做归一化处理：

(2)

将归一化的判断矩阵按行相加，

(3)

(4)

所得的w=(w1，w2，…，wn)T即为所求得特征向量，亦即判断矩阵权重系数。

(2)一致性检验

定义层次单排序一致性指标IC=(λmax-n)/(n-1)，其中，λmax为最大特征值。

(5)

引入一致性比率指标[12]：RC=IC/IR，IR为层次单排序随机一致性指标。

设B层B1,B2，…，Bn对上层(A层)中因素Aj(j=1,2，…，m)的层次单排序一致性指标为ICj，随机一致性指标为IRj，则层次总排序的一致性比率为：

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

(6)

当RC<0.1 时，认为层次总排序通过一致性检验。层次总排序具有满意的一致性，否则需要重新调整那些一致性比率高的判断矩阵的元素取值。

2 人影作业站安全分级管理实例分析

结合以上方法和人影作业站安全评价需求，以陕西省某县人影作业站为例，应用AHP-FCE法对其安全等级进行分析和评价。

2.1 评价模型构建

根据人影作业站安全管理要求，通过调查问卷、专家咨询等形式，确定以人影作业站安全管理能力为评价目标，将人影作业站点管理环节中站场环境、装备性能、弹药储运、人员和信息等5个要素作为评价准则，共提出32个相对独立的评价指标(见图1)。

图1 人影作业安全管理指标体系层次图

2.2 评价指标权重计算

利用1.2.2方法和1.2.3计算步骤，以环境安全管理B1为例：

准则层环境安全管理B1对应选择指标有供电B11、土建设施B12、交通设施B13、射击平台B14、防雷工程B15、通信设施B16、选址条件B17等7个指标，根据各因素的重要性做两两比较建立判断矩阵，判断矩阵A的元素aij用santy[10]的1～9标度方法给出，并作列向量归一化处理：

将归一化的判断矩阵按行相加，得到特征向量：

进行一致性检验，根据式(5)求最大特征根λmax=7.05，然后计算一致性指标IC=0.0009；因n=7，查表1得出随机一致性指标IR=1.32。

表1 平均随机一致性指标[11]

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

利用以上步骤，得出表2中指标层WB2、WB3、WB4和WB5二级权重，通过一致性检验，结果可接受；再利用类似步骤，得出准则层一级指标权重，经检验结果均可接受。

根据准则层和指标层权重乘积，计算各指标层总权重(见表2)。

2.3 建立评价集和模糊隶属度矩阵

将人影作业站安全管理能力评价集分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和无级别四个等级。组织属地政府办公、公安、法治、人武和各级气象主管机构，以及人影作业安全检查组等10人成立专家组，通过现场进行问卷调查，受访人依据评价集对32个指标进行独立评价，根据其频率统计得出隶属估计值，建立模糊隶属度矩阵Ri=(rikj)n×m(见表2)。

2.4 综合评价

根据前面对各层指标评价得到的模糊关系评价矩阵，可以得到其模糊评价的数学模型。其中：一级模糊综合评价为

同理得出Y2，Y3，Y4，形成模糊判断矩阵R。

二级模糊综合评价为

2.5 人影作业站安全等级分析

利用最大隶属原则，选取最大值0.333 3作为评价结果，可以认为该人影作业站安全等级为“Ⅱ”级。从结果来看，对人影作业站安全管理能力影响最大的指标是作业环境安全管理，其次是作业人员安全管理、作业装备和作业弹药安全管理，该作业站在以上指标评价中作业装备和作业人员管理“Ⅱ”级得分大于其它等级的得分，结果反映了该指标所表征的该作业站人影安全管理能力处于良好水平。

进一步分析显示，该作业站环境安全和信息安全管理对应等级是“Ⅰ”级，说明该作业站在站场环境选择及硬件设施建设条件还是不错的，制度建设、安全检查、空域制度执行和科学指挥等信息安全管理的主要方面工作到位，符合标准。但是，该站弹药安全管理能力对应等级是“Ⅲ”级。其中，作业弹药存储条件、日常管理和监控手段二级指标相对薄弱，提升空间较大，人影安全生产可优先提高这3项能力。

总之，该站在人影安全管理能力建设中，还应进一步提高人影安全管理水平，特别要加强作业弹药存储、监控等基础设施建设，加强弹药供应能力，重视弹药出入库记录完整等细节。另外，还要在作业装备日常管理和定期维护方面进一步努力，在作业安全公告、事后评估等信息安全方面还有提升空间。

3 结语

(1)运用AHP-FCE方法开展人影作业站安全等级评价，可以实现对辖区内人影作业执行单位安全生产能力的分级管理，进而找出在人影安全生产工作中的薄弱环节，为提高人影安全管理水平提供依据。

(2)所建立的人影作业站安全生产分级评价指标较全面的包含了人影安全生产主要内容，能够辨识其中存在的安全隐患，有利于决策部门全面掌握辖区内人影作业站安全管理水平，有利于防止人影安全生产事故发生。

(3)该评价指标体系对于人影作业站安全生产分级管理评价问题，具有科学、简便、实用性强的特点。

表2陕西省某人影作业站安全管理能力分级评价指标体系

目标层准则层指标层一级指标Bi一级权重二级指标Bik二级权重总权重评价值rikjⅠⅡⅢ无人 影 作 业 站 安 全 管 理 能 力环境安全管理B10.25装备安全管理B20.18弹药安全管理B30.18人员安全管理B40.23信息安全管理B50.16供电条件B110.050.012 50.20.30.30.2土建设施B120.160.040 00.10.50.30.1交通设施B130.050.012 50.00.30.60.1射击平台B140.210.052 50.40.40.20.0防雷工程B150.090.022 50.20.40.40.0通信设施B160.090.022 50.10.60.30.0选址条件B170.360.090 00.80.20.00.0基本情况B210.120.021 60.20.30.20.3日常保养B220.200.036 00.20.20.40.2定期维护B230.140.025 20.20.30.40.1性能指标B240.200.036 00.10.40.20.3储存条件B250.140.025 20.20.30.30.2监控手段B260.200.036 00.10.40.30.2硬件设施B310.200.036 00.20.30.30.2存储条件B320.200.036 00.20.30.40.1日常管理B330.140.025 20.20.30.40.1监控手段B340.200.036 00.20.30.40.1运输条件B350.120.021 60.20.40.30.1弹药供应B360.140.025 20.10.30.40.2基本条件B410.100.023 00.20.40.30.1职责分工B420.140.032 20.30.50.20.0应急处置B430.180.041 40.30.40.20.1劳动保障B440.100.023 00.50.30.20.0岗位培训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制度建设B510.140.022 40.50.30.20.0安全检查B520.180.028 80.60.30.10.0空域执行B530.180.028 80.50.30.20.0信息收集B540.120.019 20.30.40.30.0科学指挥B550.180.028 80.40.40.20.0事后评估B560.100.016 00.40.50.10.0安全公告B570.100.016 00.20.30.30.2