船艇训练安全定量评估

刘 伟，刘曰胜，胡瑞平

(1．镇江船艇学院 船艇指挥系，江苏 镇江 212003； 2.镇江船艇学院 训练管理系，江苏 镇江 212003)



● 装备保障 Equipment Support

船艇训练安全定量评估

刘 伟1，刘曰胜2，胡瑞平2

(1．镇江船艇学院 船艇指挥系，江苏 镇江 212003； 2.镇江船艇学院 训练管理系，江苏 镇江 212003)

为消除船艇训练安全隐患、预防和减少事故、提高船艇训练安全水平，结合船艇部队实船训练的实际，研究船艇训练安全评估方法。经过比较，选择模糊综合评价法实现对船艇训练安全的定量评估。给出船艇训练安全评估的方法步骤，从人、船艇、环境、管理4个方面建立了船艇训练安全评估指标体系，构建了船艇训练安全的模糊综合评估模型，并通过算例验证了船艇训练安全评估理论方法的可行性。

船艇训练；安全评估；模糊综合评价

近年来，陆空军船艇部队建设持续快速发展，训练课目的难度和强度不断加大，但部队高度重视的训练安全问题却困扰着实战化训练的开展，制约着船艇部队战斗力的提升。一些船艇部队因怕出安全问题，而导致船艇训练不能经常化、全面化，也直接导致船艇指挥员的素质得不到明显提高。解决这一问题的有效途径是实行船艇训练安全评估。

安全评价技术起源于20世纪30年代，是由于保险业的需要发展起来的。随着1969年美国国防部批准颁布的最具代表性的系统安全军事标准MIL-STD-822B《系统安全大纲要点》的实施, 安全评价技术对世界安全和防火领域产生了巨大影响，迅速为日、英和欧洲其他国家引进使用。此后，系统安全工程方法陆续推广到航空、航天、核工业、石油、化工等领域，并不断得以完善。20世纪80年代初，安全系统工程引入我国，受到许多大中型生产经营单位和行政管理部门的高度重视。随着现代科技的迅速发展，特别是数学方法和计算机科学技术的发展，以模糊数学为基础的安全评价方法得到了开发和应用，计算机专家系统、人工神经网络、计算机模拟技术也开始用于对生产系统进行实时、动态的安全评价。

对船艇训练进行事前安全评估，可预先及早了解训练工作的安全状况，特别是发现不足和风险，以便对存在问题及时加以解决，从而消除船艇训练安全隐患，最终实现预防和减少事故的目的。

1 船艇训练安全评估方法

1.1 常见安全评估方法的比较与选择

对船艇训练安全进行评估是通过安全评价方法实现的。安全评价方法是对项目或系统的危险、危害因素及其危害程度进行分析评价的方法，是进行定性、定量安全评价的工具。目前国内外已研究开发出许多具有不同特点、适用不同对象和范围、要求不同应用条件的评价方法。常见的方法有概率风险评价法、BP神经网络综合评价法和模糊综合评价法，3种方法的对比见表1。

表1 常见安全评估方法比较

在安全评价中，选择合适的评价方法十分重要。选择安全评价方法应遵循充分性、适应性、系统性、针对性和合理性的原则。船艇训练工作项目复杂，人员、船艇、环境等方面对整个训练都有较大的影响。

简单判断船艇训练工作安不安全并不困难，但结论的可靠度难以保证。只有将船艇训练工作中的每一个因素、每一个变量、每一个层次都纳入系统，将评估指标量化，最终得到的综合评价结果才能真正反映船艇训练工作的安全状况。船艇训练工作中各种情况复杂多变，并且伴随的突发因素较多，很难给出导致事故发生因素的概率，所以对于概率风险评价法来说并不好实现，如果使用概率风险评价法来对船艇训练工作进行安全评估，很有可能导致最后的结果失真；使用BP神经网络综合评价法对船艇训练工作进行评估得出的结果会很准确，但其过程过于复杂，计算量巨大，不符合船艇训练安全评估要求的适用性；而模糊综合评价法数学模型简单，在专家给出评定分值数据的条件下，既具有权威性又同时能将整个船艇训练工作的安全状况分出危险等级，使评价结果能够准确、清晰地反映出船艇训练的具体安全状况。因此，针对船艇训练工作的特点，基于对近年来船艇训练中出现的一些事故和问题的分析，切合船艇部队的实际需求，选择模糊综合评价法作为船艇训练安全评估方法。

1.2 船艇训练安全模糊综合评价法

依据模糊综合评价法，给出船艇训练安全模糊综合评价法的步骤：首先建立船艇训练安全评估指标体系，接着对最低层指标进行模糊综合评价，再对中间层指标进行综合模糊评价，最后对最高层指标进行综合评价，通过加权平均得到最终定量评价结果。

1.2.1 船艇训练安全评估指标体系

首先利用对以往船艇训练中出现问题、事故的情况分析，结合船艇指挥专业知识，归纳出影响船艇训练安全的主要因素。同时，通过征求专家和船艇部队船艇长的意见，找出影响船艇训练安全的潜在因素。

从船艇指挥员、船艇、环境和管理4个方面建立船艇训练安全评估指标体系A(见表2)。其中一级指标记为B，包括船艇指挥员B1、船艇B2、环境B3、管理B4；二级指标记为C(C1,C2,…,C17)，共17个；三级指标记为C11，C12，…，C173，共43个。

1.2.2 船艇训练安全模糊综合评估数学模型

(1)建立评估指标因素集。依托安全评估指标体系建立综合评估指标因素集C，即C=(C1,C2,…,C17) 。根据指标体系的层次，可知子指标因素集，即Cim=( C11，C12，…，C173)(i=1,2,…,17；对应不同的i，m分别从1到4取值)。

(2)建立评估集。根据船艇训练的特点，并咨询相关专家意见，将评估集分为5个等级(记为“V”)：很好、好、中等、较差、差。最终评估结果也相应地分为这5个等级。按百分制对5个安全级别赋分，5个安全级别对应的分数区间见表3。

(3)确定指标体系权重。针对船艇训练安全评估指标体系，采用层次分析法来获取各指标的权重。首先由专家根据1～9标度方法，针对上一层指标，本层次指标与其有关指标之间的相对重要性进行比较，根据比较结果构造判断矩阵。由于每个专家对指标相对重要性的比较可能不一致，那么得到的判断矩阵也就不一致，对于这一问题采用德尔菲法解决，即专家之间不得相互讨论，不发生横向联系，只能与调查人员有联系。采取匿名的方式发表意见，发调查问卷到专家手中，由专家独立打分，通过多轮次调查专家对指标相对重要性的比较、归纳、修改，最后汇总成一致的指标相对重要性的判断矩阵。

表2 船艇训练安全评估指标体系A

表3 评估等级及相应分值

采用方根法计算出判断矩阵的最大特征值λmax和特征向量W(wi)，得到评估指标重要性排序，并利用最大特征值λmax进行一致性检验。

(4)建立评估矩阵。根据船艇训练安全评估的实际，采用专家评估法建立评估矩阵R(rij)。由专家综合判断各指标所属安全等级或者给各指标具体打分，再按照评估集分值区间判断各指标所属安全等级。根据专家对各指标的评估结果计算出各指标在各个评估等级所占比重，从而得到该指标在评估集中的隶属度。由同属一个上层指标的所有下层指标所在评估集的隶属度组成评估矩阵R。

(5)模糊综合评估。采用综合评价模型M(·,+)对各指标进行综合评估。M(·,+)的具体算法可表示为

(1)

式中：pj为综合评价向量因子；wi为权重向量因子；rij为评估矩阵因子。

根据指标权重矩阵W和评价矩阵R进行综合评估，得到综合评估向量P(pj)，即

P=W·R

(2)

式中：P为综合评价向量；W为权重向量；R为评估矩阵。

根据加权平均原则和等级得分，对综合评估向量P的分量进行处理，得出指标的定量值，即可判断最终评估结果所属安全等级。此外，在综合评估中，除最低层指标的评估矩阵由专家打分获得外，每一上层指标的评估矩阵由其下层指标的综合评估向量组成。

(6)评估向量的处理。为使最终的评估结果(最终评估向量)P=(p1,p2，p3，p4,p5)(pj为向量P中的第j个值)数字化，分别对5个向量等级赋以最能代表其特性的分数值95、80、60、50和35，由具体公式

P=95p1+80p2+60p3+50p4+35p5

(3)

计算得出最终评估结果。

2 船艇训练安全评估示例

以对某船艇大队的某271型登陆艇的一次保障物资输送训练进行安全评估为例，说明船艇训练安全评估方法的使用。

2.1 数据

依据构建的船艇训练安全评估指标体系，由专家组根据1～9标度法对指标进行相对重要性比较，从而构造出判断矩阵。同样由专家针对此次训练，对指标体系的最低层指标打分。

2.2 权重系数矩阵

根据专家对各层指标的相对重要性比较结果构造的判断矩阵，以方根法求取评估指标权重向量的近似值W，其中：

式中:wi为权重向量因子；aij为判断矩阵中第i行第j列元素。

对于指标A，有

W=(w1,w2，w3，w4)= (1.565 1，1.565 1，0.485 5，0.840 9)

归一化处理得到评估指标权重向量

WA=(0.350 9,0.350 9,0.109 1,0.198 1)

计算指标A的判断矩阵最大特征值λmax，得λmax=4.010 4。一致性指标CI=0.003 5，通过查一致性指标RI值表，得RI=0.9，则一致性比率CR=CI/RI=0.003 9<0.1，满足一致性要求。

同理，通过计算得出指标B1和其下属各指标的权重向量为(其余指标的权重略)

WB1=(0.308 6,0.073 6,0.326 9,0.131 3,0.159 6)

WC1=(0.5,0.5)

WC2=(0.833 3,0.166 7)

WC3=(1)

WC4=(0.401 3,0.337 5,0.163 8,0.097 4)

WC5=(0.457 9,0.416 1,0.126 0)

2.3 评估矩阵

由12名专家对最低层指标根据评估等级分值区间具体打分。例如，12名专家对该船艇指挥员的船艇操纵理论知识分别打分81、80、85、82、83、90、87、87、80、81、90和83，对该船艇指挥员的操纵技能水平打分为85、80、83、83、82、88、83、85、90、90、85和87。其中去掉一个最高分去掉一个最低分后，专家们认为该船艇指挥员的船艇操纵理论知识为好、较好、中等、较差和差的比重分别占0.4、0.6、0、0和0，而认为船艇指挥员操纵技能水平好、较好、中等、较差和差的比重分别为0.6、0.4、0、0和0。所以得到C1的评估矩阵

同理，通过专家评分得到B1各下属指标的评估矩阵RC2、RC3、RC4、RC5(其余的评估矩阵略)。

2.4 船艇训练安全系统的模糊综合评估

根据船艇训练安全评估指标体系各指标的权重系数矩阵W和评估矩阵R，求取模糊综合评估向量P，其中P=W·R。

计算B1综合评估向量，得

PC1=WC1·RC1=(0.5,0.5,0,0,0)

同理

PC2=(0.77,0.22,0.01,0,0)

PC3=(0.8,0.1,0.1,0,0)

PC4=(0.61,0.28,0.11,0,0)

PC5=(0.72,0.26,0.02,0,0)

则B1综合评估向量为

PB1=WB1·RB1=(PC1PC2PC3PC4PC5)-1= (0.67,0.28,0.05,0,0)

同理可得PB2、PB3、PB4。从而计算出船艇训练安全系统的综合评估向量为

PA=WA·RA=WA·(PB1PB2PB3PB4)-1= (0.62,0.29,0.09,0,0)

2.5 结果处理

根据评估向量的处理公式(3)可得到指标B1、B2、B3、B4的综合评估结果依次为P1=89.05分、P2=87.65分、P3=85.65分和P4=86.10分，而该船艇此次训练的综合评估结果为PA=87.5分。根据评估等级的分值区间划分，可知此次船艇训练工作在船艇指挥员、船艇、环境以及管理4个方面的安全等级都为“好”，整体安全等级也为“好”。评估说明，此次训练的安全状况可以保证船艇训练的安全正常进行。而针对指标B3分数相对较低的情况，我们可以从指标B3的下层指标着手改进，可以对港湾码头的设施设备进行更新或者加强维护，以及完善港湾码头的应急救援措施和设备，以进一步提高本次训练的安全性

3 结 语

船艇训练安全评估是对船艇训练工作的安全状况在训练之前作一次全面的考察。通过对船艇训练工作整体以及各个方面安全评估结果的分析，能及早发现船艇在训练时可能出现的问题和导致问题的不安全因素，并有针对性地采取整改措施，从而提高船艇训练的安全水平，增强船艇部队战斗力。算例表明了船艇训练安全评估理论方法的可行性。

随着船艇部队的发展，许多新装备开始投入使用，部队面临的任务更加多样化，导致船艇训练安全需要考虑的因素增多，问题变复杂。下一步的研究工作主要是解决如何使船艇训练安全评估工作能更好地满足船艇部队新发展的需要，并着重在完善评估指标体系、优化评估软件界面和功能、提高评估的效率上下功夫。

[1] 总后军交运输部.陆军船艇管理学[M].北京:解放军出版社,2003：136-140.

[2] 邓琼.安全系统工程[M].西安:西北工业大学出版社,2009：32-34.

[3] 年浩.基于模糊算法的军事飞行训练安全评价模型研究[J].科技资讯,2011(11):201-202.

[4] 保松,曹殿立.模糊数学及其应用[M].北京:科学出版社,2007：99-101.

(编辑：关立哲)

Quantitative Evaluation of Safety in Boat Training

LIU Wei1, LIU Yuesheng2， HU Ruiping2

(1. Watercraft Command Department, Zhenjiang Watercraft College, Zhenjiang 212003, China; 2. Training and Management Department, Zhenjiang Watercraft College, Zhenjiang 212003, China)

To eliminate security risks in boat training, prevent and reduce accidents, and improve safety level of boat training, the paper studies safety evaluation method of boat training according to its reality, and selects fuzzy comprehensive evaluation method to evaluate boat training safety by comparison. It shows evaluation method and procedures, and establishes boat training safety evaluation index system from human, boats, environment and management. Finally, it sets up a fuzzy comprehensive evaluation model, and proves its feasibility in boat training safety evaluation through an example.

boat training; safety evaluation; fuzzy comprehensive

2015-10-12；

2015-12-28． 作者简介： 刘 伟(1979—)，男，硕士，讲师．

10．16807/j.cnki.12-1372/e.2016.03.007

E277

A

1674-2192(2016)03- 0028- 05