鄧 瑤

(西安航空學(xué)院 電氣學(xué)院，陜西 西安 710077)

1 引言

自從萊特兄弟首次飛行以來(lái)，飛機(jī)朝著大型化、高速化、自動(dòng)化方向以驚人的速度發(fā)展。然而，每次新飛機(jī)、新系統(tǒng)的投入使用，都會(huì)出現(xiàn)許多意想不到的新問(wèn)題，特別是人為因素。美國(guó)航空航天局(NASA)對(duì)客機(jī)事故進(jìn)行調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，70%左右的事故涉及人的因素[1]。近年來(lái)的研究結(jié)果也證明，在航空事故中，人的因素高達(dá)90%，這些都表明人是航空安全中的一個(gè)重要因素。

由于航空系統(tǒng)是一個(gè)龐大復(fù)雜的系統(tǒng)，而人又是航空系統(tǒng)中最不穩(wěn)定、最容易受到其他因素干擾的因素，因此，從表面上看，航空安全中人的因素是指那些資質(zhì)合格的運(yùn)行人員的行為效能沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，而從更深的一個(gè)層次上看，人的因素實(shí)際涉及到硬件的設(shè)計(jì)、制造及組織管理等諸多環(huán)節(jié)中人的效能[2]，人只是導(dǎo)致事故發(fā)生的最后環(huán)節(jié)。要預(yù)防事故的發(fā)生，必須從人為因素入手，分析人為因素導(dǎo)致事故發(fā)生的潛在因素和直接因素，才能有效地預(yù)防航空事故的發(fā)生，提高航空安全。

目前，對(duì)于航空人誤事故的分析模型，是從傳統(tǒng)的“人—機(jī)—環(huán)”系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)，比較著名的如SHEL模型[3]，用于描述航空系統(tǒng)中各個(gè)組成部分之間的關(guān)系。張朋鵬等采用SHEL模型對(duì)以人為因素為中心的航空安全進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)[4]，曹海峰采用SHEL模型對(duì)工作場(chǎng)所中的人、硬件、軟件和環(huán)境之間的關(guān)系和界面關(guān)系進(jìn)行了分析[1]，王永剛等采用REASON模型對(duì)基于組織因素的航空安全進(jìn)行了評(píng)價(jià)和分析[5]。本文將從人為因素出發(fā)，綜合考慮人、機(jī)、環(huán)境、軟件等各種因素，建立系統(tǒng)的安全管理體系，采用模糊數(shù)學(xué)的基本原理，運(yùn)用層次分析法確定各指標(biāo)的權(quán)重，建立航空安全評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系并進(jìn)行安全評(píng)價(jià)。

2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)成

SHEL模型概念由Elwyn Edwards于1972年提出，F(xiàn)rank Hawkins于1975年用圖的形式描述了該模型。圖1給出了SHEL模型。

SHEL是由軟件(Software)、硬件(Hardware)、環(huán)境(Environment)和生命件(Liveware)的第一個(gè)英文字母組成的。這里的軟件指各項(xiàng)規(guī)則和預(yù)案，硬件指各種設(shè)備，環(huán)境指所處的內(nèi)、外環(huán)境，生命件指人員。SHEL模型反映了操作人員與其他4個(gè)界面匹配程度的問(wèn)題。SHEL模型強(qiáng)調(diào)同一層次上各個(gè)界面的匹配，認(rèn)為不匹配就有可能造成人為差錯(cuò)，該模型給出了較好的人的因素干預(yù)框架，提示人們從管理、生命件、軟件、硬件和環(huán)境的角度完善系統(tǒng)。

圖1 SHEL模型示意圖

根據(jù)SHEL模型，對(duì)基于人為因素的航空安全綜合評(píng)價(jià)，從“人—人”“人—機(jī)”“人—環(huán)境”“人—軟件”關(guān)系出發(fā)，來(lái)確定航空安全狀態(tài)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。圖2給出了航空安全狀態(tài)評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系。

圖2 航空安全狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

3 模糊綜合評(píng)價(jià)模型

模糊綜合評(píng)價(jià)是運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)知識(shí)，對(duì)系統(tǒng)中多個(gè)相互影響的因素進(jìn)行的綜合評(píng)價(jià)。如果影響評(píng)價(jià)的因素很多，很難合理地定位出權(quán)數(shù)分配，就很難真實(shí)反映各因素在整體系統(tǒng)中的作用。本文采用層次分析法，對(duì)各指標(biāo)體系進(jìn)行分析。

3.1 建立評(píng)價(jià)指標(biāo)的因素集

綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)因素集U是影響評(píng)價(jià)對(duì)象的各個(gè)因素所組成的集合，即U={U1,U2,…,Un}，將其按照某種屬性分成S個(gè)子集，可以得到子集指標(biāo)集Ui={Ui1,Ui2,…,Uim} (i=1,2,…,s)。

3.2 建立評(píng)價(jià)集

評(píng)價(jià)集是由評(píng)價(jià)對(duì)象可能做出的評(píng)價(jià)結(jié)果組成的集合，本文根據(jù)所評(píng)價(jià)對(duì)象本身的性質(zhì)和實(shí)際操作，取m=5，即將評(píng)價(jià)結(jié)果分為5個(gè)等級(jí)，分別為好、較好、中等、較差和差。

3.3 確定評(píng)價(jià)因素的權(quán)重

評(píng)價(jià)因素的權(quán)重大小表明各因素在因素集合中的重要程度，本文采用層次分析法來(lái)獲取各指標(biāo)權(quán)重。指標(biāo)權(quán)重通過(guò)構(gòu)造兩兩比較判斷矩陣來(lái)確定，表1給出了兩個(gè)指標(biāo)比較標(biāo)度取值。

表1 兩個(gè)指標(biāo)比較標(biāo)度取值

由表1，可以得到比較判斷矩陣：

采用“和積法”計(jì)算權(quán)重向量，具體方法分為兩步。

(1)對(duì)A按列規(guī)范化，即對(duì)比較判斷矩陣A的每一列正規(guī)化。

(2)再按行相加求得和向量。

進(jìn)行歸一化處理，可以得到各指標(biāo)的權(quán)重值，并得到綜合權(quán)重分配集合A。

A=(0.565，0.122，0.267，0.046)

同理，求出各指標(biāo)層的比較判斷矩陣和權(quán)重分配集合Ai。

采用“和積法”計(jì)算各子系統(tǒng)的權(quán)重向量。

A1=(0.406，0.192，0.192，0.108，0.057，0.045)

A2=(0.403，0.249，0.075，0.075，0.162，0.036)

A3=(0.633，0.261，0.106)

A4=(0.437，0.220，0.153，0.115，0.037，0.038)

3.4 建立評(píng)價(jià)矩陣

請(qǐng)專家對(duì)各子因素狀況進(jìn)行投票，建立各子因素的評(píng)分等級(jí)。表2～表5分別給出了各因素的評(píng)價(jià)表。

表2 人-人關(guān)系的評(píng)價(jià)表

表3 人-機(jī)關(guān)系的評(píng)價(jià)表

表4 人-軟件關(guān)系的評(píng)價(jià)表

表5 人-環(huán)境關(guān)系的評(píng)價(jià)表

由表2～表5，得到各因素的評(píng)價(jià)矩陣為

3.5 求綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)Bi=Ai°Ri，通過(guò)歸一化處理后，可以得到各因素的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。

B1=(0.4，0.3，0.2，0.1，0)

B2=(0.3，0.4，0.2，0.1，0)

B3=(0.2，0.4，0.3，0.1，0)

B4=(0.2，0.4，0.3，0.1，0)

從各子系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果中可知，根據(jù)最大隸屬度原則，人-人關(guān)系最終評(píng)價(jià)結(jié)果為B1=(0.4，0.3，0.2，0.1，0)，安全狀態(tài)等級(jí)為好；人-機(jī)關(guān)系最終評(píng)價(jià)結(jié)果為B2=(0.3，0.4，0.2，0.1，0)，安全狀態(tài)等級(jí)為較好；人-軟件最終評(píng)價(jià)結(jié)果為B3=(0.2，0.4，0.3，0.1，0)，安全狀態(tài)等級(jí)為較好；人-環(huán)境評(píng)價(jià)結(jié)果為(0.2，0.4，0.3，0.1，0)，安全狀態(tài)等級(jí)為較好。

3.6 求系統(tǒng)評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)C=A°B=(0.4，0.3，0.2，0.1，0)

由以上研究可以看出，根據(jù)最大隸屬度原則，對(duì)照航空安全狀態(tài)指標(biāo)等級(jí)劃分，評(píng)價(jià)結(jié)果中最大數(shù)值0.4所對(duì)應(yīng)的等級(jí)為最終評(píng)價(jià)等級(jí)，即可以得到航空安全狀態(tài)等級(jí)為好。

4 結(jié)語(yǔ)

應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)的方法對(duì)基于人為因素的航空安全狀態(tài)進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，把定性指標(biāo)定量化，直觀地用數(shù)字表達(dá)了整個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象及其各個(gè)影響因素的安全性，客觀地反映了評(píng)價(jià)對(duì)象的安全等級(jí)。研究結(jié)果表明，目前，航空安全狀態(tài)良好，可以達(dá)到飛行安全的目的。

[1] 曹海峰. 民用航空器事故中的人為因素分析[J].中國(guó)民用航空，2008(2)：41-43.

[2] 霍志勤. 航空安全中人的因素芻論[J]. 中國(guó)民用航空，2008(2)：33-35.

[3] International Civil Aviation Organization (ICAO). Safety management manual [M]. New York：The U N Secretariat, 2006：168.

[4] 張朋鵬，王永剛. 以人為因素為中心的航空安全多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)[J]. 安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2006，6(S)：147-148.

[5] 王永剛，張朋鵬. 基于組織因素的航空安全評(píng)價(jià)與分析[J]. 安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2007，7(1)：147-149.