基于改進(jìn)灰靶理論的任務(wù)風(fēng)險(xiǎn)分析與評(píng)價(jià)

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(guò)程的風(fēng)險(xiǎn)本身具備不確定性，在進(jìn)行任務(wù)過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)分析評(píng)價(jià)過(guò)程中，往往會(huì)遇到風(fēng)險(xiǎn)賦值定性不明確的情況，直接導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)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(shí)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]?；野欣碚摵突疑P(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(gè)標(biāo)準(zhǔn)模式，通過(guò)計(jì)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(jí)進(jìn)行模式識(shí)別或狀態(tài)評(píng)估[2]。本文將對(duì)風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)評(píng)價(jià)。

2 任務(wù)風(fēng)險(xiǎn)分析

風(fēng)險(xiǎn)分析主要是指進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的可能性及后果的嚴(yán)重性分析、風(fēng)險(xiǎn)排序的過(guò)程[3,4]。

2.1 風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別

常用的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別方法主要有德?tīng)柗品ā㈩^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(shù)法等[5]。在運(yùn)用這些方法進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別過(guò)程中存在人員主觀因素較大、結(jié)果保守、計(jì)算復(fù)雜等缺點(diǎn)。

運(yùn)用層次分析法進(jìn)行任務(wù)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，可以根據(jù)武器系統(tǒng)使用過(guò)程的具體作業(yè)順序逐項(xiàng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，系統(tǒng)全面的分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，根據(jù)實(shí)際作業(yè)過(guò)程鑒別系統(tǒng)的每一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)源，并將風(fēng)險(xiǎn)來(lái)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(xiǎn)發(fā)生的可能性及后果的嚴(yán)重性分析

風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)評(píng)價(jià)指數(shù)法、故障樹(shù)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(duì)每一個(gè)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(xiǎn)分析方法

根據(jù)任務(wù)特性以及對(duì)風(fēng)險(xiǎn)分析方法的對(duì)比，本文設(shè)計(jì)了針對(duì)任務(wù)過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和分析的方法，如圖1 所示。

圖1 風(fēng)險(xiǎn)分析方法

2.3.1 任務(wù)剖面的層次分析

通過(guò)對(duì)任務(wù)過(guò)程的分析研究，建立任務(wù)的層次化剖面，對(duì)任務(wù)中逐項(xiàng)作業(yè)活動(dòng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，有風(fēng)險(xiǎn)的再進(jìn)一步確定風(fēng)險(xiǎn)所在位置，最終完成風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別。

2.3.2 FMECA 分析

對(duì)可能產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)的所有作業(yè)活動(dòng)進(jìn)行FMECA 分析，確立其風(fēng)險(xiǎn)分類方式，構(gòu)建的風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)目接受準(zhǔn)則如表1 所示。

表1 風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)級(jí)

其中，綜合等級(jí)Ⅰ、ⅠⅠ、ⅠⅠⅠ級(jí)可接受，綜合等級(jí)ⅠV、V 不可接受。

2.3.3 風(fēng)險(xiǎn)影響因素指標(biāo)權(quán)重確定

將風(fēng)險(xiǎn)因素對(duì)風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)相對(duì)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(gè)因素的權(quán)重。

3 基于灰靶理論的任務(wù)風(fēng)險(xiǎn)分析

3.1 改進(jìn)灰靶概念

本文提出一個(gè)將灰信息和模糊信息有效結(jié)合的方法，即構(gòu)建一個(gè)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(xiǎn)評(píng)價(jià)向量，離靶心越近說(shuō)明風(fēng)險(xiǎn)越大。如果同時(shí)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(xiǎn)評(píng)價(jià)模型

建立改進(jìn)正負(fù)靶心評(píng)價(jià)模型，首先根據(jù)嚴(yán)酷度水平對(duì)應(yīng)的三角模糊函數(shù)，將風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)者給出的嚴(yán)酷度評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)換為與之對(duì)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(duì)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(jì)算各風(fēng)險(xiǎn)的正負(fù)靶心距和綜合靶心距。

綜合靶心距Di越小，對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)越大。

4 實(shí)例分析

4.1 任務(wù)剖面層次分析

通過(guò)對(duì)某任務(wù)風(fēng)險(xiǎn)逐步逐層進(jìn)行識(shí)別，找到具有風(fēng)險(xiǎn)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(shí)別的風(fēng)險(xiǎn)

4.2 FMECA 分析

考慮風(fēng)險(xiǎn)對(duì)人員、裝備、任務(wù)的影響，考慮產(chǎn)品可靠性對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的影響。對(duì)人員影響主要考慮是否會(huì)對(duì)操作人員產(chǎn)生危害以及危害程度，裝備影響是考慮對(duì)裝備的危害程度，對(duì)任務(wù)過(guò)程的影響是考慮是否可修復(fù)和修復(fù)過(guò)程對(duì)整個(gè)任務(wù)過(guò)程的影響；產(chǎn)品可靠性和人員可靠性是一個(gè)與風(fēng)險(xiǎn)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(jì)算各風(fēng)險(xiǎn)影響因素權(quán)重

4.3.1 首先構(gòu)造判斷矩陣：

4.3.2 計(jì)算A 的最大特征值和對(duì)應(yīng)的特征向量分別為：

4.3.3 進(jìn)行一致性檢驗(yàn)

一致性指標(biāo)：

經(jīng)查表可知，當(dāng)n=5 時(shí)，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(xiǎn)的危害性權(quán)重

4.4 基于改進(jìn)灰靶理論的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)級(jí)

4.4.1 根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)綜合等級(jí)與三角模糊數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，用三角模糊數(shù)表示風(fēng)險(xiǎn)決策矩陣中的定性指標(biāo)，得到定量的混合風(fēng)險(xiǎn)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(duì)風(fēng)險(xiǎn)決策矩陣U 進(jìn)行規(guī)范化處理得到混合風(fēng)險(xiǎn)決策矩陣R。

4.4.3 根據(jù)定義3，分別確定混合風(fēng)險(xiǎn)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(jì)算正負(fù)靶心距及綜合靶心距，如表4 所示。

表4 風(fēng)險(xiǎn)正負(fù)靶心距及綜合靶心距風(fēng)險(xiǎn)

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

結(jié)束語(yǔ)

本文首先對(duì)任務(wù)中風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別，通過(guò)FMECA 對(duì)風(fēng)險(xiǎn)水平進(jìn)行定性描述，利用層次分析法對(duì)各風(fēng)險(xiǎn)影響因素進(jìn)行賦權(quán)。其次在考慮任務(wù)過(guò)程中各定性風(fēng)險(xiǎn)因素和與產(chǎn)品可靠性有關(guān)的定量風(fēng)險(xiǎn)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(duì)風(fēng)險(xiǎn)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(guò)計(jì)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(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行排序。最后通過(guò)對(duì)某任務(wù)過(guò)程進(jìn)行實(shí)例，驗(yàn)證了本文研究方法的正確性和可行性，分析評(píng)價(jià)結(jié)果直觀清晰，有利于后續(xù)風(fēng)險(xiǎn)管理中對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行控制。