鄭玉航 熊 鵬 孫 鵬 夏朝輝

（火箭軍工程大學(xué)，陜西 西安 710025）

1 概述

由于任務(wù)過程的風(fēng)險本身具備不確定性，在進(jìn)行任務(wù)過程風(fēng)險分析評價過程中，往往會遇到風(fēng)險賦值定性不明確的情況，直接導(dǎo)致風(fēng)險中存在灰性和模糊性共存的現(xiàn)象，因此需要考慮灰信息和模糊信息的影響。

灰靶理論是鄧聚龍教授1999 年提出的一種灰模式識別理論，主要思想是在一組模式序列中找出最靠近目標(biāo)的數(shù)據(jù)構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)模式，即靶心，在同一量綱的歐式空間內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)模式和各模式構(gòu)成灰靶[1]。灰靶理論和灰色關(guān)聯(lián)度分析相比最大的區(qū)別是灰靶理論需要構(gòu)造一個標(biāo)準(zhǔn)模式，通過計算標(biāo)準(zhǔn)模式和其他指標(biāo)模式的靶心關(guān)聯(lián)度，匹配劃分的等級進(jìn)行模式識別或狀態(tài)評估[2]。本文將對風(fēng)險影響因素中的灰信息和模糊信息進(jìn)行融合，構(gòu)建改進(jìn)灰靶模型進(jìn)行任務(wù)風(fēng)險評價。

2 任務(wù)風(fēng)險分析

風(fēng)險分析主要是指進(jìn)行風(fēng)險識別、風(fēng)險發(fā)生的可能性及后果的嚴(yán)重性分析、風(fēng)險排序的過程[3,4]。

2.1 風(fēng)險識別

常用的風(fēng)險識別方法主要有德爾菲法、頭腦風(fēng)暴法、情景分析法、假設(shè)條件法、專家調(diào)查法、故障樹法等[5]。在運(yùn)用這些方法進(jìn)行風(fēng)險識別過程中存在人員主觀因素較大、結(jié)果保守、計算復(fù)雜等缺點。

運(yùn)用層次分析法進(jìn)行任務(wù)風(fēng)險識別，可以根據(jù)武器系統(tǒng)使用過程的具體作業(yè)順序逐項進(jìn)行風(fēng)險識別，系統(tǒng)全面的分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，根據(jù)實際作業(yè)過程鑒別系統(tǒng)的每一個風(fēng)險源，并將風(fēng)險來源定位到具體的作業(yè)模塊或者裝備組成單元。

2.2 風(fēng)險發(fā)生的可能性及后果的嚴(yán)重性分析

風(fēng)險發(fā)生的可能性及后果的嚴(yán)重性分析的方法主要包含風(fēng)險評價指數(shù)法、故障樹分析、建模仿真、故障模式影響及危害性分析（FMECA）等方法[6]。

本文所采用的是FMECA 方法，首先確定所有可能發(fā)生的故障，然后根據(jù)對每一個故障影響效果進(jìn)行分析，確定故障的影響，確定故障發(fā)生的嚴(yán)酷度和發(fā)生概率，從而確定故障的危害性。

2.3 任務(wù)風(fēng)險分析方法

根據(jù)任務(wù)特性以及對風(fēng)險分析方法的對比，本文設(shè)計了針對任務(wù)過程風(fēng)險識別和分析的方法，如圖1 所示。

圖1 風(fēng)險分析方法

2.3.1 任務(wù)剖面的層次分析

通過對任務(wù)過程的分析研究，建立任務(wù)的層次化剖面，對任務(wù)中逐項作業(yè)活動進(jìn)行風(fēng)險識別，有風(fēng)險的再進(jìn)一步確定風(fēng)險所在位置，最終完成風(fēng)險識別。

2.3.2 FMECA 分析

對可能產(chǎn)生風(fēng)險的所有作業(yè)活動進(jìn)行FMECA 分析，確立其風(fēng)險分類方式，構(gòu)建的風(fēng)險項目接受準(zhǔn)則如表1 所示。

表1 風(fēng)險綜合評級

其中，綜合等級Ⅰ、ⅠⅠ、ⅠⅠⅠ級可接受，綜合等級ⅠV、V 不可接受。

2.3.3 風(fēng)險影響因素指標(biāo)權(quán)重確定

將風(fēng)險因素對風(fēng)險的影響進(jìn)行比較，按表2 所列的比例標(biāo)度作兩兩比較獲得比較判斷矩陣A。

表2 風(fēng)險相對重要程度關(guān)系

判斷矩陣A 的最大特征值為λmax與特征向量為W的關(guān)系為AW=λmaxW，式中W分量即為n個因素的權(quán)重。

3 基于灰靶理論的任務(wù)風(fēng)險分析

3.1 改進(jìn)灰靶概念

本文提出一個將灰信息和模糊信息有效結(jié)合的方法，即構(gòu)建一個混合靶心，其定義如下。

定義1

其中ri(? ) 和riΔ(? ) 是三區(qū)間灰數(shù)，rj和rjΔ為三角模糊數(shù)；

在上述定義中，混合靶心是最優(yōu)風(fēng)險評價向量，離靶心越近說明風(fēng)險越大。如果同時考慮正負(fù)靶心，有如下定義。

定義2 設(shè)

利用優(yōu)劣原則，構(gòu)造綜合靶心距為

3.2 改進(jìn)正負(fù)靶心風(fēng)險評價模型

建立改進(jìn)正負(fù)靶心評價模型，首先根據(jù)嚴(yán)酷度水平對應(yīng)的三角模糊函數(shù)，將風(fēng)險評價者給出的嚴(yán)酷度評價轉(zhuǎn)換為與之對應(yīng)的三角模糊數(shù)，定性矩陣W2=(sij)n×(m-p)轉(zhuǎn)化為定量決策矩陣U2=(uij)n×(m-p)。

其次要對各矩陣進(jìn)行規(guī)范化處理，以消除不同屬性在量綱上的差異性，增加可比性。

然后確定正負(fù)靶心，計算各風(fēng)險的正負(fù)靶心距和綜合靶心距。

綜合靶心距Di越小，對應(yīng)的風(fēng)險越大。

4 實例分析

4.1 任務(wù)剖面層次分析

通過對某任務(wù)風(fēng)險逐步逐層進(jìn)行識別，找到具有風(fēng)險較大的任務(wù)，任務(wù)剖面分析如圖2 所示。

圖2 任務(wù)剖面層次分析所識別的風(fēng)險

4.2 FMECA 分析

考慮風(fēng)險對人員、裝備、任務(wù)的影響，考慮產(chǎn)品可靠性對風(fēng)險的影響。對人員影響主要考慮是否會對操作人員產(chǎn)生危害以及危害程度，裝備影響是考慮對裝備的危害程度，對任務(wù)過程的影響是考慮是否可修復(fù)和修復(fù)過程對整個任務(wù)過程的影響；產(chǎn)品可靠性和人員可靠性是一個與風(fēng)險成反比的影響數(shù)據(jù)。如表3 所示。

表3 FMECA 分析

4.3 層次分析計算各風(fēng)險影響因素權(quán)重

4.3.1 首先構(gòu)造判斷矩陣：

4.3.2 計算A 的最大特征值和對應(yīng)的特征向量分別為：

4.3.3 進(jìn)行一致性檢驗

一致性指標(biāo)：

經(jīng)查表可知，當(dāng)n=5 時，RⅠ=1.12；則一致性比例CR=0.0596，即CR＜0.10，判斷矩陣是可以接受的。

因此，各風(fēng)險的危害性權(quán)重

4.4 基于改進(jìn)灰靶理論的風(fēng)險評級

4.4.1 根據(jù)風(fēng)險綜合等級與三角模糊數(shù)之間的對應(yīng)關(guān)系，用三角模糊數(shù)表示風(fēng)險決策矩陣中的定性指標(biāo)，得到定量的混合風(fēng)險決策矩陣。

4.4.2 利用三區(qū)間灰數(shù)效益型規(guī)范化方法和三角模糊數(shù)效益型規(guī)范化方法，對風(fēng)險決策矩陣U 進(jìn)行規(guī)范化處理得到混合風(fēng)險決策矩陣R。

4.4.3 根據(jù)定義3，分別確定混合風(fēng)險決策矩陣的正負(fù)靶心：

正靶心：

負(fù)靶心：

4.4.4 根據(jù)定義4 分別計算正負(fù)靶心距及綜合靶心距，如表4 所示。

表4 風(fēng)險正負(fù)靶心距及綜合靶心距風(fēng)險

由表5 發(fā)現(xiàn)風(fēng)險的排序結(jié)果為：A1＜A2＜A3＜A4＜A5，即從風(fēng)險的總體危害程度和發(fā)生概率上來評價，風(fēng)險Al 在某任務(wù)風(fēng)險中最大。

結(jié)束語

本文首先對任務(wù)中風(fēng)險進(jìn)行識別，通過FMECA 對風(fēng)險水平進(jìn)行定性描述，利用層次分析法對各風(fēng)險影響因素進(jìn)行賦權(quán)。其次在考慮任務(wù)過程中各定性風(fēng)險因素和與產(chǎn)品可靠性有關(guān)的定量風(fēng)險因素的基礎(chǔ)上，利用三角模糊數(shù)和三區(qū)間灰數(shù)分別對風(fēng)險影響因素中的定量因素和定性因素進(jìn)行描述，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了改進(jìn)灰靶模型，將模糊信息和灰信息進(jìn)行融合，構(gòu)建正負(fù)靶心，通過計算正負(fù)靶心距得到綜合靶心距，比較綜合靶心距的大小，對風(fēng)險進(jìn)行排序。最后通過對某任務(wù)過程進(jìn)行實例，驗證了本文研究方法的正確性和可行性，分析評價結(jié)果直觀清晰，有利于后續(xù)風(fēng)險管理中對風(fēng)險進(jìn)行控制。