基于多级物元分析法的弹药维修安全评价

姜欣明，罗兴柏，张玉令，许凯

（1.军械工程学院，石家庄 050003；2.广元弹药仓库，四川 广元 628000）

弹药维修是我军军械维修工作的重要组成部分，这项工作对保证弹药质量、延长弹药存储寿命、确保弹药储运和使用安全起着十分重要的作用[1]。由于弹药具有燃烧和爆炸特征，且在修理的过程中涉及到人员、场地、物资、设施设备等一系列因素，如果任意因素呈现不安全状态，都可能会导致弹药意外发火，轻则财产受损，重则威胁人员生命，造成重大事故，因此，对弹药维修系统的安全评价显得尤为重要。目前，有关弹药维修安全性评价方法主要有灰色层次分析法和模糊决策法[2－3]。灰色层次分析法适用于评价对象不太多的情况，否则工作量太大，且没有结合多方面的经验数据；而模糊决策法主观性太强，评价精度不高。由于弹药维修系统是一个复杂的多因素系统，其安全评价内容是多方面的，采用多级物元分析模型对其进行评价，可以将众多因素进行分类、比较，利用关联度进行分析，可使评价结果更加客观准确。

1 多级物元模型分析过程[4—7]

1.1 建立评价指标体系

1.1.1 评级指标建立

弹药维修工厂的安全体系是一个复杂多因素系统，且是一个动态过程，涉及到的评价指标较多。为了更有效地对其安全体系进行评价，根据相关法规制度，结合工厂安全生产的实际，按照系统性、科学性、可测性、可操作性的原则，建立了弹药维修安全评价指标体系，见表1。这些指标是保障弹药维修安全的重要基础，是完成弹药维修的必要条件。一级指标用 V=（V1，V2，V3，V4）表示；二级指标用Vij表示，其含义为第i类中的第j个评价因子。

1.1.2 指标权重的确定

在弹药维修安全评价指标体系中，各个指标的权重值将直接影响评价结果的准确性。文中采用模糊层次法确定各个指标的权重值，模糊层次分析法能够克服层次分析法中存在的诸如检验判断矩阵是否具有一致性的困难、检验判断矩阵是否缺乏科学依据等不足之处，从而大大提高判断的可靠性，具体计算过程这里不再赘述，最终各指标的权重结果见表1。

1.2 一级评价

一级评价是指对指标体系中的每一类别的Vi进行评价，评价步骤如下。

1）确定经典域（即给出Vi关于各等级特征的取值范围）：

式中：Roj为弹药维修的第j级安全状况的物元模型；Noj表示为研究对象Voj的第j 个安全水平的等级（j=1，2，…，m）；xoji表示Noj关于特征的量值范围，即各个等级关于对应特征Voj的经典域〈aoji，boji〉。

2）确定节域，节域是指安全指标体系Vo各特征值等级的值域，用式（2）表示。

表1 弹药维修安全指标体系（N）权重及得分Table 1 The weight and score of the safety index system for ammunition maintenance

式中：Rop为弹药修理安全评价物元模型的节域；Nop是弹药修理安全等级的全体；xopi为Nop关于特征Vop的量值范围，即〈aopi，bopi〉。

3）确定待评物元，待评对象为Vo，将对其分析得到的数据用物元表示为：

式中：Ro是弹药维修安全的待评物元；No为待评对象；yo1为待评对象No关于特征Voi的量值，即待评对象No经分析得到的具体值。

4）确定关联函数。根据文献[4]可知，点x0与有限实区间X=〈a，b〉的距ρ（x0，X）的表达式：ρ（x0，则待评对象的特征Voi关于第j等级的关联度为：

式中：ρ（yoi，xoji）表示No与Noj（j=1，2，…，m）关于特征Voi的距；ρ（yoi，xopi）表示No与Nop关于特征Voi的距，其算法如下：

5）计算待评对象No关于等级j的关联度：

式中：ωoi为 Voi的权重。

1.3 二级评价

所谓的二级评级是指计算待评事物N关于等级j的关联度Kj（N），其计算公式为：

式中：ωo为 Voi的权重。

1.4 评定等级

关联度的大小表示对象符合标准对象等级的程度，其值越大，符合度越高。由最大隶属度原则Kjo=max Kj（N）可知，N 属于jo级别。如果对于所有的j 都有Kj（N）≤0，则说明N 的等级已经不在所划分的各个等级范围内，应该按照下述方法进行确定。

式中：j*为N 所述等级的特征值，它表示待评对象属于等级jo的程度。

综上所述，可以得到基于多级物元法的弹药维修安全评价的基本程序，如图1所示。

图1 弹药维修安全评价的基本程序Fig.1 Basic process of the safety risk assessment for ammunition maintenance

2 应用实例

以某弹药维修工厂进行某典型炮弹维修为例，进行验证。

1）确定安全等级及各指标得分。将该弹药维修工厂的安全等级划分为4 个，分别为：“很安全”、“安全”、“较为安全”、“不安全”。其安全性取值分别为[90，100]，[80，90]，[70，80]，[60，70]。各指标的实际得分见表1。

2）确定经典域。以基础条件建设为例，根据上述所分安全级别，可用以下4 个矩阵表示弹药维修经典域：

3）确定节域。根据定义可知，该体系的节域为：

4）确定待评物元，以基础条件建设为例，可得待评物元为：

余下类推。

5）将有关数据代入式（4）中，得到各个评价因子对于各等级的关联度，具体计算过程不再赘述。

6）将得到的值代入式（7）进行一级评价，可得：

7）将数据代入式（8）进行二级评价，求得各类等级的关联度，如式（12）。很显然，0.208最大，故由最大隶属的原则可知，该弹药维修工厂的安全等级应该评为“安全”。

3 结语

建立了弹药维修安全评价的多级物元分析模型，并且运用该模型对某弹药维修工厂的某典型炮弹维修的实际情况进行等级评估。结果表明，由该模型能够得到客观合理的结论，能够全面、直观地反映出该厂安全综合水平。相对其他方法，多级物元分析模型的计算量小，对于多指标复杂问题，可以通过编程实现。多级物元分析模型，能够较好地将事物的质和量有机结合起来，并且考虑了相关性对安全等级的影响，使得分析更全面，精度更高。将多级物元分析模型引入弹药修理安全评价中，从而为解决类似问题提供了一种新方法，可以为进一步完善弹药安全管理体系提供理论支撑。

[1]麻全士.弹药修理技术[M].石家庄：军械工程学院，1997.

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