基于层次分析法的军用危险品转运安全风险评估模型*

刁宏伟

(91829部队 大连 116041)

基于层次分析法的军用危险品转运安全风险评估模型*

刁宏伟

(91829部队 大连 116041)

针对军用危险品转运过程中的安全风险问题,采用层次分析法建立了风险评估模型。将转运安全目标分解,建立层次结构模型,构造判断矩阵,通过层次排序和一致性检验,确保结论合理；通过算例分析,说明模型结构合理,具有很好的实际应用价值。

军用危险品; 风险评估模型; 层次分析法

Class Number TP302

1 引言

军用危险品从生产到储存、使用都需要通过转运环节才能实现其战斗力。由于军用危险品具有特殊的理化性质,在平时,军用危险品转运是影响人民生命财产安全以及环境污染的流动危险源之一；在战时,如果发生军运事故,将会导致作战部队由于未能及时补充作战装备物资而影响战斗力[1～2]。故对军用危险品转运进行合理准确的风险评估,采取相应的预警措施,可有效地预防或减少风险事故的发生。

风险分析指应用不同的风险分析技术或手段,将包含不确定因素的过程用定性或定量亦或二者结合的方式进行处理,目的在于有效地评价各种风险事态发生的可能性及其后果。风险评估是指运用层次分析法(AHP)、蒙卡罗特、熵权和模糊数学法等方法进行风险指标权重的分析和研究,以期为风险决策者提供辅助帮助的一种重要手段,故建立合理的风险评价模型和方法是进行风险分析的重要环节[3～4]。

针对影响军用危险品转运的风险因素既有定性指标也有定量指标,具有系统化和多层次的特点,文章建立了军用危险品转运安全指标体系,采用AHP法对指标进行权重计算和排序,根据排序结果进行分析。

2 基于AHP的军用危险品转运风险评估模型

应用AHP法解决飞行安全风险评估问题的基本思路是:首先,把要解决的问题层次化,即根据问题的性质和需要达到的目标,将问题分解为不同的组成因素,然后按照因素之间的相互影响和隶属关系将其分成聚类组合,形成一个递阶的、有序的层次结构模型；其次,对模型中每一层各因素的相对重要性,依据人们对客观现实的判断给予定量表示,再利用数学方法确定每一层全部因素相对重要性的权重值,得到最低层(备选方案层)相对于最高层(总目标)的相对重要性排序的权重值,并以此作为评价和选择方案的依据[5]。

用层次分析法分析决策问题,大体要经过以下四个步骤[6～7]:建立层次结构模型；构造判断矩阵；层次单排序与一致性检验；层次总排序与一致性校验。

2.1 建立层次结构模型

经过调查研究找出与探讨问题牵连的主要因素,将这些因素按目标、准则、子准则、方案等分类,然后分层排列,构造一个反映各因素关联隶属关系的递阶层次结构模型,如图1所示。其中,最高层往往只有一个元素,表示分析问题的预定目标,称为目标层。最低层的元素往往是不同的决策方案,称为方案层(或要素层)。中间层次一般是准则层(或子系统),再下面是子准则层(或项目)。

1) 人的因素。人具有主观能动性和创造性,在军用危险品运输系统中具有重要的作用。人的安全意识、业务水平和作业过程中的安全督导涵盖了指挥员、驾驶员、助理员和作业人员等所有人员的安全职责。

2) 物的因素。由于军用危险品特殊的理化性质,从新品到报废品其内部物理状态都不尽相同,对其所使用的交通工具和包装条件都有明确的规定,要求使用的交通工具技术性能良好,包括其完好性、制动性和可靠性等。军用危险品的装卸载必须有一定的物质技术条件作保障,即装卸载所使用的设施、设备、工具等,要做到专物专用,降低装卸载过程中发生事故的几率。

3) 环境的因素。为了使评估结果尽量准确可靠,在此仅考虑客观环境因素。在军用危险品运输过程中,各种客观因素如:温度、湿度、雷电、风雪天气等气候环境在一定程度上会影响到运输过程的安全性,同时也会影响到运输工作的时效性。如在运输过程中,线路的不平顺和坡道、曲线线路都将产生振动和冲击,进而影响军用危险品的装载状态,这些影响因素可归结为力学环境。

2.2 构造判断矩阵

在明确上层和下层元素间的隶属关系,进而建立起递进的层次结构,然后明确在单一准则支配下的上层元素后,下一层次元素权重的计算方法如下。

假设以顶层元素A为准则,其支配的下一阶层元素为B1,B2,…,Bn。则判断矩阵为

A=(aij)n×n

(1)

式中,aij为元素Bi与Bj相对于A的重要性的1～9标度量化值,由表1量化得出。

表1 1～9标度量化值

由此可得判断矩阵如下:

2.3 层次单排序

层次单排序是指每一个判断矩阵各因素针对其准则的相对权重,其本质是计算权向量,方法通常有特征根法、和积法、方根法和幂法等,其中方根法算法步骤如下:

1) 计算判断矩阵中各行元素的乘积Mi:

(2)

(3)

(4)

由式(2)～(4)可得矩阵A、矩阵B1、矩阵B2和矩阵B3的特征向量分别为

ωA=(0.637,0.258,0.105)T

ωB1=(0.540,0.297,0.163)T

ωB2=(0.540,0.297,0.163)T

ωB3=(0.750,0.250)T

2.4 一致性检验

一致性检验是对判断矩阵的逻辑性进行检验,避免出现逻辑错误的一个过程,具体步骤如下:

1) 一致性指标CI的计算:

CI=(λmax-n)/(n-1)

(5)

其中λmax为判断矩阵的最大特征根,计算方法[8]如式(6):

(6)

(Aω)i表示Aω的第i个分量。

2) 平均随机一致性指标RI的获得,可通过表2查找得到。

表2 平均随机一致性指标

3) 一致性比例CR的计算。

CR=CI/RI

(7)

当CR<0.1时,即要求专家判断的一致性与其他非专业人员随机判断的一致性之比小于10%时,认为一致性判断是可以接受的,反之,当CR≥0.1时,应当对判断矩阵适当修正,以保持一定程度的一致性[9]。

经计算可得:矩阵AλmaxA=3.038,CIA=0.019,CRA=0.037；矩阵B1λmaxB1=3.009,CIB1=0.0046,CRB1=0.0089；矩阵B2λmaxB1=3.009,CIB2=0.0046,CRB2=0.0089；矩阵B3λmaxB3=2,CIB3=0,CRB3=0,因此所有判断矩阵均通过了一致性检验。

2.5 层次总排序

确定某层所有因素对于总目标相对重要性的排序权值过程,称为层次总排序[10]。这一过程是从最高层到最底层依次进行的。对于最高层而言,其层次单排序的结果也就是总排序的结果。

(8)

经过计算可得层次结构模型8个要素的总排序为

(0.34,0.19,0.10,0.14,0.08,0.04,0.08,0.03)

由此可见,安全意识和业务水平对安全风险的影响最大,与实际转运过程中强调的人的安全意识和安全行为完全一致,说明文章建立的安全风险评估模型较好地反映了客观现实,为危险品转运的风险评估提供了决策依据。

3 结语

军用危险品转运过程中的安全风险评估是确保军用危险品安全的重要环节,文章采用层次分析的方法建立了评估模型,仿真结果表明,该方法简单、模型结构合理。

[1] 丁许龙,易云耀,刘俊杰.军用危险品运输风险评估[J].商品与质量,2011,9:175-176.

[2] 代存杰,李引珍,何瑞春等. 危险品运输路径多准则优化模型及求解算法[J]. 交通运输系统工程与信息, 2016, 16(1): 189-195.

[3] 任丽超,栗振锋,邢继星等. 基于改进AHP 算法的桥梁风险评估模型的研究[J].太原科技大学学报,2016,37(1):59-63.

[4] 曲庆龙,宋家文,王翩翩. 基于AHP方法的飞行安全风险评估模型[J]. 计算机与数字工程, 2015, 43(5): 864-866.

[5] Saaty T L. The Analytic Hierarchy Process, Planning, Priority Setting, Resource Allocation[M]. New York: Mc Graw HiII, Lnc. 1980: 287.

[6] Li Zuoyong. A New Method of Eutrophication Assessment-AHP-PCA Trophic Level Index[M]. Hangzhou: ICCML,1990:1-45.

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[8] 叶耀军,王首军,魏磊等.矩阵最大特征值的近似求法[J].河南农业大学学报,2011,35(9):69-71.

[9] 徐沙,张洁.一种基于层次分析法的雷达抗干扰效能评估方法[J].航天电子对抗,2016,32(3):13-15.

[10] 雷远鸣.对AHP层次总排序方法的扩展[J].系统工程理论与实践,1992,50(6):63-65.

Risk Assessment Model for Military Dangerous Goods Transfer Based on AHP Method

DIAO Hongwei

(No. 91829 Troops of PLA, Dalian 116041)

In order to solve the problem of security risk during the process of military dangerous goods transportation, the risk assessment model is established by analytic hierarchy process (AHP). The hierarchical structure model and the judgment matrix are constructed to ensure the conclusion is reasonable. The case study proves that the model has reasonable structure and good practical application value.

military dangerous goods, risk assessment model, AHP

2016年10月9日,

2016年11月28日

刁宏伟,男,高级工程师,研究方向:部队装备管理。

TP302

10.3969/j.issn.1672-9730.2017.04.021