基于模糊层次分析的机场风险因素评估.pdf

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1、N OV201 0 Vo I _ 2 1 No 6 中 国 民 航 飞 行 学 院 学 报 J o u rna l o f Ci v i l Av i a t i o n F l i g h t Un i v e r s i t y o f Ch i n a 2 l 基 于模糊层 次 分析 的机 场 风险 因素评估 六 李峰杨羽何秋钊(中国民航飞行学院四川广汉6 1 8 3 0 7)摘 要：基于系统工程学关于“人一 机一 环境一 管理”的理论基础，探讨影响机场安全 的主要因素，运用三角模糊数来表征专家判断信息，构造三角模糊数互补判断矩阵；运用模糊 层次分析的方法对影响机场安全的因素进行了初步分

2、析，并用 已 有的三角模糊数排序公式对机 场风险因素进行 了 排序。模糊层次分析法能够更加客观地表征专家判断信息，消除了层次分析 方法中的专家评判矩阵的主观性和不一致性，增加了层次分析结论的准确性。关键词：层次分析机场风险因素 三角模糊数模糊排序 0 引言 风险评估是按照科学的程序和方法，对系统 中的风险因素、发生事故的可能性、可能损失与 伤害程度进行调查研究与分析论证，从而为评价 系统总体 的安全状况 以及为制定基本预防和防护 措施提供科学的依据。我国学者曾采用层次分析法(A HP)，对民用机 场影响飞行安全的各 因素进行 了评估。然而，在层次分析法中，当判 断矩阵不一致性时，需要 调整判断

3、矩阵的元素，使其具有一致性。这不排 除要经过若干次调整、检验、再调整、再检验 的 往复过程才能使判 断矩阵具有一致性；在进行安 全风险管理 时，存在着很多不确定因素困扰着风 险评估，其主要原因是专家 的意见存在着偏差，人为因素难 以进行清晰 明确 的分析，然而这些不 确定因素却是正常和不可避免 的。因此，通过引 入模糊数学思维，从而克服层次分析 的局 限性以 及 人 的思 维 主 观 性，形成 了模 糊层 次分 析法(F u z z y A n a l y t i c a l Hi e r a r c h y P r o c e s s，F A HP)。本文运用模糊层次分析方法对 民航 机场

4、的风 险因素进行了分析，运用基本排序方法，对影响 机场安全水平 的每个因素进行 了单排序，并对方 案层所有因素进行了针对 目标层总排序。1模糊层次分析理论 的主要结论引述以及对 其的修正 在 判 断 矩 阵 R=()(0 1,i=1,2，n；j=1,2，n)中，若满 足+=I，i=1,2，n；j=1,2，则称判断 矩阵R=()，i=1,2，n；j=1,2，为模 糊互补判断矩阵。若在 R=()中所呈现的影 响因子(也可称 为干扰因子或 因素或元素)按层 级还存在可再 细分 的亚因子，我们总可以将模糊 判 断 矩 阵 中 的 元 素 表 述 为 更 多 维，如：=(。，)。在本文中，运用三角模糊

5、数来表专家判断矩阵，其中=(，)，=(，)，若 满 足+=l，+=+=1 ，并 且 r j O，=,2,-n；j=l，2，则所 构成的判断矩阵 称为三角模糊互补判断矩阵。下面我们对上述矩阵进行排序：通过计算三角模糊互补矩阵R=()中国民航局科技基金资助项目(R K X Z Y 0 7 2 3)，中国民航飞行学院学生科技活动基金资助项目(X 2 0 0 8 8 6)中 国 民 航 飞 行 学 院 学 报 J o u rna l o f Ci v i l Av i a t i o n F l i g h t Un i v e r s i t y o f C h i n a N OV2Ol O Vo

6、 1 2l NO 6 =(，r m ，)，=1,2-n；j=1,2，n。的行 了各个因素的排序向量，即：和，并进行归一化，得出如下三 角模糊数权重向 量：=(1，l，2，1，)r，其中，I y I=l 三 ，兰 ，辛，l 然后，利用如下 的公式【3 J 计算权重向量的期 1 r 1 望值，即：，=去【(1 一 )V f+V f+2 v J，其中 取决于决策者的风险态度值：当 0 5时，称决策者是追求风险的：当=0 5 时，称决策者是风险中立的；当 0 5时，称决策者是厌恶风险的。最后，将上述权重 向量进行 归一化，就得到 以，对于某一个特定的指标，其相应 的权重排序 向量为：0=(，o o)。

7、2基于模糊层次分析的机场风险因素评估 2 1机场风险因素结构 从民航机场的风险管理体系中可 以看 出，机 场的正常营运涉及到机场设施、天气状况、管理 制度、法 律法 规等【4】。这些 因素可 以划分 为 四 类：人员、机器、环境和管理，这四类 因素中的 一个或多个因素出现非正常状况 以及它们之间的 相互作用都有可能对机场的正常运营构成威胁，人员因素、机器 因素、环境因素相互独立又相互 影响，管理因素则贯穿于整个过程当中【5 J。国内 外研 究表 明，机场 的风险因素可以归纳为如图 l 所示的主要因素。图 1 风险因素结构模型图 2 2三角模糊数互补判断矩阵 根据 以上的层次分析模型和 已经确立

8、 的层次 隶属关系，运用层次分 析的专家判断信息，构造 各个层次的模糊判 断矩阵。在判断过程 中，运用 以下的标度方法来将专家的判断信息量化【1。N O V 2 0l O VO1 2l N0 6 中 国 民 航 飞 行 学 院 学 报 Ci v i l Av i a t i o n F l i g h t Un i v e r s i t y o f C h i n a 2 3 表 1 标度数据表 标度数据 说明 0 9 两元素比较，一元素比另一元素极端重要 0 8 两元素比较，一元素比另一元素重要的多 0 7 两元素比较，一元素比另一元素明显重要 0 6 两元素比较，一元素比另一元素稍微重要

9、 0 5 两元素比较，一元素比另一元素同等重要 0 1，0 2，0 _ 3，0 4 反比较 表 2 模糊判断矩阵(B 1-B 4)A Bl B2 B3 B4 Bl (0 5，0 5，0 5)(O 2，0 6，0 8)(O 1,0 4，0 7)(O 5，0 5，0 5)B 2 (0 2，0 4，0 8)(0 5，0 5，0 5)(O 4，0 6，0 8)(O 5，0 6，0 7)B3 (O 3，0 6，0 9)(0 2，0 4，0 6)(O 5，0 5，0 5)(0 5，0 5，0 5)B 4 (0 2，0 5，0 5)(0 3，0 4，0 5)(0 5，0 5，0 5)(O 5，0 5，0 5

10、)表 3 模糊判断矩阵(0 1-6 4)Bl Cl C2 C3 C4 Cl (0 5，0 5，0 5)(0 4，0 5，0 6)(0 4，0 6，0 7)(0 5，0 7，0 8)C 2 (0 4，0 5，0 6)(0 5，0 5，0 5)(O 6，0 8，0 8)(0 4，0 6，0 7)C 3 (0 3，0 4，0 6)(0 2，0 2，0 4)(0 5，0 5，0 5)(0 3，0 7，0 8)C 4 (0 2，0 3，0 5)(O 3，0 4，0 6)(O 2，0 3，0 7)(0 5，0 5，0 5)表 4 模糊判断矩阵(0 5-0 7)B2 C5 C6 C7 C 5 (0 5，0

11、5，0 5)(O 5，0 6，0 8)(0 5，0 5，0 6)C 6 (0 2，0 4，0 6)(O 5，0 5，0 5)(O 2，0 3，0 4)C 7 (0 4，0 5，0 5)(0 6，0 7，0 8)(0 5，0 5，0 5)表 5 模糊判断矩阵(0 8-0 9)B3 C8 C9 C 8 (0 5，0 5，0 5)(O 5，0 6，0 7)C 9 (O 3，0 4，0 5)(O 5，0 5，0 5)表 6 模糊判断矩阵(0 1 0一 C 1 2)B4 Cl 0 Cl l Cl 2 C l O (0 5，0 5，0 5)(0 5，0 6，0 7)(0 4，0 5，0 6)C l l (

12、O 3，0 4，0 5)(0 5，0 5，0 5)(O 4，0 5，0 7)CI 2 (0 4，0 5，0 6)(O 3，0 5，0 6)(O 5，0 5，0 5)2 3 排序 2 3 1单排序 我们用如前所述 的方法对 以上三角模糊判断 矩阵进行单排序，取其结果如下：对于飞行安全 目标 A，管理、人、机、环境 的权重为：=(0 2 5 3 3，0 2 7 0 8，0 2 5 0 7，0 2 2 5 O)即对于影响飞行安全 的机场风险因素 中，按 重要程度排列分别为：人、管理、机、环境。对 于管理因素 B1，机场所制定 的指 导思想(工作 目标)、规章制度、安全教育和工作记录 的权重为：o 2

13、=(0 2 7 9 6，0 2 8 8 0，0 2 2 6 3，0 2 0 6 1)也就是说，影 响机场管理的各 因素重要程度 为：规章 制度、指 导思想、安全 教育和 工作记 录。对于人员因素 B2，人员所需的知识技能、工 作态度及安全状况的权重为：o 3=(O 3 6 6 5，0 2 6 2 5，0 3 7 1 1)对于机器因素 B3，飞行器和机场设施在影响 飞行安全的权重分别为：=(O 5 4 9 7，0 4 5 O 3)24 中 国 民 航 飞 行 学 院 学 报 J o u rn a l o f Ci v i l Av i a t i o n F l i g h t Un i v e

14、 r s i t y o f Ch in a NO V 2 Ol 0 VO 1 2 l NO 6 也就是飞机对于飞行安全 的影响 比机场设施 更重要。对于环境因素 B 4，自然环境、生产环境、社 会环境所占的权重分别为：=(0 3 5 4 7，0 3 1 7 2，0 3 2 8 1)r ：表 7 即 自然环境、社会环境、生产环境。2 3 2总排序 为了得到指标层所有元素相对于最高层 即飞 行安全 的重要性 比较，我们对有关机场风险的所 有因素进行总的排序 引，其权重比较如表 7：因素与权重 C层因素 B 1 B 2 B 3 B 4 C层总排序权重(相对于 A层)0 2 5 3 3 0 2 7

15、0 8 0 2 5 0 7 0 2 2 5 0 Cl 0 2 7 9 6 0 0 0 0 0 7 0 8 C2 0 2 8 8 0 0 O O 0 0 7 2 9 C3 0 2 2 6 3 O 0 0 0 0 5 7 3 C4 0 2 0 6 l O 0 O 0 0 5 2 2 C5 0 0 3 6 6 5 0 O 0 0 9 9 2 C6 0 0 2 6 2 5 O 0 O O 7 l 1 C7 0 0 3 7l l O 0 0 1 0 0 5 C8 0 0 0 5 4 97 O 0 1 3 7 8 C9 0 O 0 4 5 0 3 O 0 1 1 2 9 C1 0 0 0 0 0 3 5

16、4 7 0 0 7 9 8 Cl l O O 0 0I 31 7 2 0 0 71 4 Cl 2 0 0 O 0 3 28l 0 0 7 3 8 通过 以上计算，我们可以看 出影响民用机场 飞行安全 的重要 因素为飞行器 的完好性(C 8)、机 场服务设施的完备性(C 9)、设备操作人员(飞行 和其他人员)安全状况(C 7)。3 结论 本文运用 了模糊层次分析的方法，和传统的 层次分析法相 比，通过计算判断，一定程度地克 服 了专家判断矩 阵的主观性和不一致性，对影响 飞行安全的“人一 机一 环境一 管理”因素进行 了初步 分析。通过分析，我们得 出了影响机场飞行安全 的主要风险因素依 次排列

17、为：飞行器 的完好性、机场服务设施的完备性、工作人员(飞行员和其 他人员)安全状况三项。基于模糊层次方法 的风险分析，其运用 的范 围还可 以在相同或者相近 的领域应用，但应注意 三角模糊数互补矩阵的排序方法在应用过程中仍 需根据对象做进一步的修正。参考文献【l】卢炳峥民航风险评价模型应用探讨J 沈阳 航空工业学院学报，2 0 0 8，2 5(4)：9 2 9 4 【2】龚艳冰，陈森发三角模糊数互补判断矩阵的 一种排序 方 法 J 模 糊系 统与 数学，2 0 0 8，2 2 (1)：1 2 7 1 31 【3】L i o u T S，Wa n g M J J Ra n k i n g f u

18、 z z y n u mb e r s w i t h i n t e g r a l v a l u e【J】F u z z y S e t s and S y s t e ms，1 9 9 2，5 0：2 4 7 2 5 5 【4】李敬，陈艳秋，何佩中国民航业风险检测与 仿 真研 究【J 中国安全科 学学 报，2 0 0 9，1 9 (7)：21 2 5 【5】郝勇，范君晖 系统工程方法与应用【M】北 京：科学出 版社，2 0 0 7 【6】徐泽水区间数互补判断矩阵排序的一种实用 方法【J 运筹与管理，2 0 0 1，1 0(1 0)：1 6 1 9 【7】徐泽水三角模糊数互补判断矩阵排序方法研 究 J 系统工程学报，2 0 0 4，1 9(1)：8 5 8 8 【8】张吉军区间数多指标决策问题的模糊层次分 析法 J】工业工程与管理，2 0 0 3(6)：2 0-2 3