基于风险矩阵+Borda序值法的航母舰载机出动回收风险评估

2021-12-03刘攀龙

兵器装备工程学报 2021年11期

刘攀龙

(中国人民解放军91404部队, 河北秦皇岛 066001)

1 引言

航空母舰作为一个将舰载机的高速机动性和舰船的海上机动能力有机整合的复杂武器系统，是海上的顶级军事力量，而舰载机是航母强大作战威慑力量的根本所在。航母舰载机的出动回收能力是评判航母遂行作战任务能力的重要依据。

航母舰载机的出动回收是一项复杂的大系统联动过程，风险高、难度大。保障舰载机在航母上安全起降，涉及母舰平台总体性能、作战指挥、通信传输、着舰引导、起飞与阻拦回收、舰面保障、调运、航空弹药贮运、导航、气象水文保障等多个关键环节，需飞机止动装置、喷气偏流板、着舰引导系统、阻拦回收装置、舰面油气电液保障系统、航空弹药贮运系统、航母作战指挥系统、通信系统、警戒探测设备、导航设备、气象水文保障等近百项系统设备的协同动作[1]，同时与母舰总体气流场、甲板运动姿态、甲板防滑涂料等母舰总体性能关联密切，如此庞大复杂的多环节联动构成的复杂大系统，任一环节出现问题，都将对安全和任务进度造成影响。因此，开展全面的风险评估必不可少。

2 风险评估方法

ISO31000∶2009《风险管理-原则与实施指南》中定义风险评估包括风险识别、风险分析和风险评价在内的的全过程[2]。常用的风险评估方法有定性与定量等2大类，定性分析方法有专家调查法、流程分析法、事故树分析法等，定量分析方法有因子分析法、马尔可夫过程分析法、贝叶斯概率分析法等。以上评估方法各有利弊，当针对较为复杂的问题时，单一的方法难以有效地解决风险评估中的问题，因此，多方法的综合运用逐渐成为趋势。本文主要采用风险矩阵法与Borda序值法相结合的方式来开展航母舰载机出动回收风险分析。

2.1 风险矩阵法

风险矩阵法将风险分析中最核心的2个因素，即风险概率和风险后果进行综合分析，划分等级并赋予权值，从而计算风险指数R、形成风险矩阵来定量评价风险的大小。因其操作简便、结果直观，应用较为广泛。风险指数R为[3-9]：

R=P×C

(1)

式(1)中：P为风险概率等级；C为风险后果等级。

通常根据制定的风险概率准则(P准则)和风险后果准则(C准则)来确定风险事件的概率等级P和后果等级C，由式(1)获得其风险指数R后，再根据制定的风险等级划分标准进行综合评价风险。

风险概率准则是根据风险事件发生的概率来划分不同级别。将风险概率分为1、2、3、4、5等5个等级，如表1所示。

风险后果准则是根据风险事件导致后果的严重性来划分不同级别。此处分为1、2、3、4、5等5个等级，如表2所示。

对应不同的风险概率等级P和风险后果等级C，风险指数分布如表3所示。根据风险的可接受度，对风险量化分析结果进行综合评价风险等级。此处将风险等级分为高、中、低等3个等级，如表4所示。

表2 风险后果准则

表3 风险指数分布

表4 风险等级划分

风险矩阵法可直观、简洁的呈现风险的大致级别和分布情况。但局限于风险评价等级数量的有限性，部分相同后果值与概率值的不同风险因处于同一风险级别而重叠位于“风险结”中，不便于对各个风险重要性进行精准、细化地排序。

2.2 Borda序值法

Borda序值法由法国数学家Jena-Charles de Borda首先提出，其计算规则能显著地降低风险矩阵中风险等级的模糊性，从风险等级相同的风险集合中将相对重要的风险分离出来，在一定程度上化解了传统风险矩阵产生的“风险结”，减少人为的主观性。因此，常被用来对原始风险矩阵进行风险优化排序。

Borda序值法主要根据多个风险评价准则，通过一定的计算方法得到每个风险的Borda数bi，进而根据风险的Borda数大小得到相应的Borda序数Bi，实现对风险进行跨类别等级的重要性排序。Borda数bi计算公式为[10-13]：

(2)

式(2)中：N为风险总数；bi为第i个风险的Borda数；m为风险准则个数；Rik为在第k个风险准则下，全部N个风险中较第i个风险更为严重的风险个数。

在风险矩阵法中，风险准则只有C准则与P准则2个，因此，Borda数的公式(2)可以变为：

bi=(N-RiC)+(N-RiP)

(3)

式(3)中，RiC、RiP分别表示在风险准则C、P下，较第i个风险发生概率更高、后果更严重的风险个数。

Borda序数Bi表示在全部N个风险中，比第i个风险的Borda数值大的风险个数。因此Borda序数值越小，说明该风险在全部N个风险中越重要，而Borda序数值为0说明该风险为最关键风险。

3 航母舰载机出动回收风险因素体系框架

影响航母舰载机出动回收的风险因素通常可以分为装备风险、人员风险、环境风险、管理风险等4大类，如图1所示。

图1 航母舰载机出动回收风险分类框图

3.1 装备风险

参与航母舰载机出动回收保障作业的装备数量巨大，装备风险是主要的风险源。具体如下：

1) 舰载机风险。主要包括飞机发动机吸入异物，机体主要结构件损坏，起落架、尾钩无法正常释放，机载任务系统、电子设备等装备故障等。

2) 母舰总体风险。主要包括母舰速度、航向的不稳定，舰体纵横摇、升沉、静倾角过大，姿态不稳定，甲板防滑涂层的在飞机的冲击、摩擦下脱落，驱鸟设备的效果不明显等。

3) 作战指挥装备风险。主要包括警戒探测设备不能及时、准确捕获跟踪目标，指控系统的目标航迹不连续、不准确，目标态势不稳定、实时性差，航空管制指令不及时等。

4) 通信装备风险。主要包括指挥通信不畅通，数据链通信不稳定、不及时、误码率高等。

5) 起飞和阻拦回收设备风险。主要包括飞机止动装置释放不及时、不同步，喷气偏流板异常升起、冷却面板被烧穿、被喷气尾流吹落飞出，阻拦索断裂，阻拦装置无法正常复位等。

6) 着舰引导装备风险。该类装备是舰载机出动回收的核心装备，涉及风险因素较多，主要包括各型助降装置关于飞机下滑道指示不一致、不准确，助降灯调光不稳定，引导雷达的目标指示不准确，电视监控系统受冲击、震动后发生位置偏移、保护罩破裂，内部网络时延或阻塞导致引导信息不同步、不及时等。

7) 舰面保障装备风险。主要包括航空弹药、喷气燃料、制氧设备发生燃爆事故，液压管路渗漏，电源输出不稳定造成机载电子设备的烧穿，飞机牵引车、弹药运挂车失控导致撞人或毁物，飞机、武器升降机失控事故等。

8) 气象水文装备风险。主要包括设备故障导致不能及时、准确地提供所需的甲板风、云底高、能见度等舰载机飞行保障所需气象水文数据。

9) 导航设备风险。主要包括惯导的对准精度下降，传递至各设备的局部基准数据不一致等。

3.2 人员风险

主要有编制结构不合理导致岗位人手不足、工作界面出现漏洞，训练水平不够导致操作人员效率低下、发生误操作，人员生理疾病、心理问题、工作疲劳等原因导致工作失误、伤员减员等。

3.3 环境风险

气象水文环境风险。主要有突发恶劣气象条件、高海况来的作业风险，海域水深、水底礁石导致的触礁搁浅风险等。

电磁环境风险。主要有任务区域复杂电磁环境导致电子装备受干扰、能力下降甚至失效风险等。

国际形势风险。主要有和平时期敌对势力抵近侦察、骚扰的引起的撞机风险，战时高度紧张、快节奏作业情况下的失误风险等。

3.4 管理风险

组织指挥风险。主要有组织结构不合理、指挥关系不顺畅导致的命令下达受阻、终端不落实等风险。

日常管理风险。主要包括传染病防控，舰艇失火，人员坠海，舰面秩序失控引起的碰撞挤压伤人事故等风险。

操作流程风险。主要包括作业流程设置不合理导致事故等风险。

应急处置风险。主要是出现特情时应急处置不及时、不正规导致的事故扩大等风险。

4 应用实例

针对某次航母舰载机多机连续出动回收试验，按照图2所示风险评估流程，开展风险评估。首先按照以上风险因素体系框架，梳理识别出本次试验风险事件87项。然后根据风险矩阵法，邀请专家对照风险后果准则和风险概率准则进行等级评定，分别获得各个风险事件的风险概率P值和风险后果等级C值。应用公式(1)，计算得到各风险事件的风险指数R。部分风险事件实例及其风险矩阵参数值见表5，各风险事件的风险指数总体分布情况见图3。

图2 风险评估流程框图

表5 航母舰载机多机连续出动回收试验风险评估

图3 风险指数分布直方图Fig.3 Risk index distribution

经统计，按照表4风险等级划分，本次试验无高风险(15

采用Borda序值法对“风险结”进行化解，以便对各风险事件进一步优化排序。先根据各风险事件的C、P值大小分别在C、P准则下进行排序，得出其RiC、RiP值,如第j个事件的C值为3，在风险后果准则中C值比3大的风险事件有17个，则RjC=17；然后按照式(3)计算出各风险事件的Borda数bi，其中N取风险事件总个数87；最后根据Borda数值bi大小对各风险事件进行排序，统计得出全部87个风险中，比第i个风险的bi值大的风险个数，即第i个风险事件的Borda序数值Bi，部分风险事件的Borda序数值Bi见表5，各风险事件的Borda序数值Bi总体分布情况见图4。