[摘要]以航空公司為研究對象，從“人、物、環(huán)、管”四個(gè)方面分析影響危險(xiǎn)貨物航空運(yùn)輸安全的因素，結(jié)合層次分析法，建立危險(xiǎn)貨物航空運(yùn)輸動態(tài)安全評價(jià)指標(biāo)體系。運(yùn)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行危險(xiǎn)貨物航空運(yùn)輸動態(tài)安全評價(jià)模型構(gòu)建。以業(yè)內(nèi)專家對14家航空公司的評價(jià)為原始數(shù)據(jù)，借助mat-lab、VC等計(jì)算機(jī)輔助工具求解動態(tài)安全評價(jià)模型，得出各安全評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。實(shí)際應(yīng)用動態(tài)安全評價(jià)模型對航空公司的危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸情況進(jìn)行評價(jià)，驗(yàn)證了評價(jià)模型的合理性。應(yīng)用該動態(tài)評價(jià)模型能為危險(xiǎn)貨物航空運(yùn)輸?shù)陌踩芾硖峁Q策支持。

[關(guān)鍵詞]危險(xiǎn)貨物；航空運(yùn)輸；BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；動態(tài)安全評價(jià)；指標(biāo)變權(quán)

[中圖分類號]U16；F562；V328 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1005—152X（2017）03—0071—04

1引言

物流業(yè)的快速發(fā)展給人們的生活帶來諸多的便利。隨著人們越來越關(guān)注貨物運(yùn)送的速度，航空運(yùn)輸便成了物流的首選。各種各樣的貨物，尤其危險(xiǎn)貨物，通過航空運(yùn)輸既保證了時(shí)效性，又給航空運(yùn)輸企業(yè)帶來巨大的安全風(fēng)險(xiǎn)。對于高風(fēng)險(xiǎn)高回報(bào)的危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸，航空運(yùn)輸企業(yè)是愛恨交加。隨著危險(xiǎn)貨物航空運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量的逐年增加，如何保證危險(xiǎn)貨物安全航空運(yùn)輸，已成為航空物流業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)。

安全評價(jià)作為安全系統(tǒng)工程的重要內(nèi)容之一。對危險(xiǎn)貨物航空運(yùn)輸進(jìn)行安全評價(jià)，有利于危險(xiǎn)貨物航空運(yùn)輸安全性的提高。目前系統(tǒng)的安全分析一般采用靜態(tài)評價(jià)方法，通常只考慮各安全評價(jià)指標(biāo)的相對權(quán)重，對各安全評價(jià)指標(biāo)的組合狀態(tài)缺乏考慮，不能有效解決系統(tǒng)內(nèi)部的非線性問題且不適應(yīng)于安全評價(jià)指標(biāo)權(quán)重變化的情況。危險(xiǎn)貨物航空運(yùn)輸是一個(gè)復(fù)雜的、模糊的、動態(tài)變化的運(yùn)輸生產(chǎn)系統(tǒng)，在很多方面表現(xiàn)出明顯的非線性關(guān)系。本文擬通過BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法構(gòu)建一個(gè)動態(tài)安全評價(jià)模型，克服危險(xiǎn)貨物航空運(yùn)輸系統(tǒng)內(nèi)部的非線性問題，對危險(xiǎn)貨物航空運(yùn)輸進(jìn)行客觀的安全評價(jià)。

2危險(xiǎn)貨物航空運(yùn)輸安全評價(jià)方法的選擇

危險(xiǎn)貨物航空運(yùn)輸生產(chǎn)系統(tǒng)涉及諸多狀態(tài)變量，其中部分狀態(tài)變量很難確定，各個(gè)狀態(tài)變量間影響關(guān)系非常復(fù)雜，且保持一種動態(tài)關(guān)系，一般的線性方程、微分方程很難求解。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能處理那些不能用簡單公式進(jìn)行描述的系統(tǒng)問題，并且在解決規(guī)律不明確的問題時(shí)具有較大的優(yōu)越性，能避免人為確定指標(biāo)權(quán)重時(shí)主觀因素的影響，也能避免完全依照數(shù)值來確定權(quán)重時(shí)與真實(shí)的情況不相符的情況。王志等人利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法構(gòu)建非煤地下礦山安全評價(jià)模型，對具有復(fù)雜性和非線性特性的非煤地下礦山進(jìn)行安全評價(jià)，構(gòu)建的模型具有較高的準(zhǔn)確性。張力等基于DPSIR和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立安全績效評估模型，對M企業(yè)進(jìn)行安全績效評估，評價(jià)的結(jié)果與真實(shí)情況相符。王起全等將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于大型活動擁擠踩踏事故系統(tǒng)的安全評估，評估結(jié)果直觀易懂，可操作性強(qiáng)。

鑒于危險(xiǎn)貨物航空運(yùn)輸系統(tǒng)動態(tài)、模糊、隨機(jī)性的特點(diǎn)，采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建危險(xiǎn)貨物航空運(yùn)輸動態(tài)安全評價(jià)模型，對安全評價(jià)指標(biāo)的變權(quán)進(jìn)行分析，解決各安全影響因素之間的非線性關(guān)系。

3危險(xiǎn)貨物航空運(yùn)輸動態(tài)安全評價(jià)模型

3.1評價(jià)指標(biāo)體系

安全評價(jià)指標(biāo)的選取是安全評價(jià)的核心問題，不同的評價(jià)指標(biāo)會得到不同的評價(jià)結(jié)果。從安全系統(tǒng)工程的原理出發(fā)，運(yùn)用層次分析方法，從“人、物、環(huán)、管”四個(gè)角度分析并構(gòu)建航空公司的安全評價(jià)指標(biāo)體系。

“人的因素”主要包括：工作人員的技能素質(zhì)，是否受過相關(guān)的培訓(xùn)和是否掌握危險(xiǎn)貨物航空運(yùn)輸?shù)膶I(yè)知識；工作人員的安全意識，是否能意識到工作過程中有違章行為，是否能意識到差錯(cuò)對危險(xiǎn)貨物航空運(yùn)輸?shù)陌踩a(chǎn)生影響；工作人員的責(zé)任心，直接關(guān)系到安全管理的執(zhí)行情況；工作人員流動比率，人員的流失與變更勢必會對危險(xiǎn)貨物航空運(yùn)輸?shù)陌踩斐捎绊憽?/p>

“物料因素”主要包括以下幾個(gè)方面：首先，危險(xiǎn)貨物的理化特l生，危險(xiǎn)貨物的不安全狀態(tài)是影響危險(xiǎn)貨物航空運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)基礎(chǔ)。危險(xiǎn)貨物共分為9大類。當(dāng)危險(xiǎn)貨物的不安全狀態(tài)達(dá)到一定條件就會發(fā)生事故。其次，如果危險(xiǎn)貨物不能被正確識別，很容易被當(dāng)成普通貨物進(jìn)行處理，為其航空運(yùn)輸埋下安全隱患。最后，危險(xiǎn)貨物包裝是否正確，在危險(xiǎn)貨物航空運(yùn)輸過程中起到舉足輕重的作用，危險(xiǎn)貨物包裝不合理往往導(dǎo)致不安全事件發(fā)生。

“運(yùn)輸環(huán)境”主要包括：危險(xiǎn)貨物包裝件所處特殊運(yùn)輸環(huán)境的壓力、溫濕度等。飛機(jī)在空中飛行環(huán)境的壓力、溫度要低于地面，會影響到危險(xiǎn)貨物的穩(wěn)定狀態(tài)。由于氣流的影響，飛機(jī)在空中飛行時(shí)往往會遇到顛簸的情況，飛機(jī)的顛簸勢必會對危險(xiǎn)貨物造成影響，比如鋰電池受到振動可能會發(fā)生內(nèi)部短路，進(jìn)而發(fā)生冒煙起火。

“管理的因素”主要包括：航空公司的規(guī)章制度是否完善，包括安全培訓(xùn)制度、安全自查制度、安全宣傳制度等；危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸操作規(guī)程是否科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)；公司是否備案培訓(xùn)大綱；業(yè)務(wù)培訓(xùn)情況等。管理上的不足是事故的間接原因。

危險(xiǎn)貨物航空運(yùn)輸安全評價(jià)中并非選取的指標(biāo)越多越好，選取關(guān)鍵指標(biāo)對評價(jià)具有重大意義。分析國內(nèi)外發(fā)生的危險(xiǎn)貨物事故征候及不安全事件，并結(jié)合上述討論得出危險(xiǎn)貨物航空運(yùn)輸安全評價(jià)指標(biāo)體系如圖1所示。

3.2評價(jià)模型構(gòu)建

構(gòu)建BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)需要確定輸入輸出節(jié)點(diǎn)數(shù)、網(wǎng)絡(luò)層數(shù)、隱含層數(shù)及隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)四個(gè)方面。四個(gè)方面的設(shè)置是否科學(xué)合理對最終評價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性有很大影響。

（1）輸入輸出節(jié)點(diǎn)數(shù)。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入輸出節(jié)點(diǎn)數(shù)是根據(jù)模型要解決的實(shí)際問題決定的?；趯哟畏治龇?，在危險(xiǎn)貨物航空運(yùn)輸安全評價(jià)指標(biāo)體系中包含1個(gè)一級評價(jià)指標(biāo)，4個(gè)二級評價(jià)指標(biāo)和13個(gè)三級評價(jià)指標(biāo)，因此確定BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入層有13個(gè)節(jié)點(diǎn)。本文是對航空公司危險(xiǎn)貨物航空運(yùn)輸?shù)陌踩赃M(jìn)行評價(jià)，輸出的結(jié)果對應(yīng)航空公司危險(xiǎn)貨物航空運(yùn)輸安全表現(xiàn)，故確定BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出層有1個(gè)節(jié)點(diǎn)。

（2）網(wǎng)絡(luò)層數(shù)。對于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)而言，增加隱含層層數(shù)和增加隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)均可以提高訓(xùn)練質(zhì)量，降低訓(xùn)練誤差。3層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相較多層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)而言，訓(xùn)練效果更容易觀察，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更容易調(diào)整，而且3層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已能以任何精度逼近有界區(qū)域上的任意連續(xù)函數(shù)。因此，評價(jià)模型選用含有一個(gè)隱含層的3層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（如圖2）。

（3）隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)。隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)的確定必須滿足以下條件：

①隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)不能大于N-1（N為訓(xùn)練樣本數(shù)），否則會使得網(wǎng)絡(luò)模型的系統(tǒng)誤差由于和訓(xùn)練樣本的特征無關(guān)而無限趨向于零。

②訓(xùn)練樣本數(shù)不能少于模型的連接權(quán)數(shù)，一般設(shè)定為2-10倍；否則樣本必須分成幾部分并采用“輪流訓(xùn)練”的方法才可能得到可靠的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。本文采用試算法確定隱含層的節(jié)點(diǎn)數(shù)。根據(jù)公式計(jì)算出來的隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)作為試算法的初始值。

式中m為隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)，n為輸入層節(jié)點(diǎn)數(shù)，1為輸出層節(jié)點(diǎn)數(shù)，a為1-10之間的常數(shù)。經(jīng)過多次試算，選擇訓(xùn)練誤差最小網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)確定隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)，即隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)目為6。

3.3評價(jià)指標(biāo)權(quán)重確定

建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法的目的是確定評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，而BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練得到的結(jié)果只是各神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)元之間的關(guān)系，要想得到輸入因素相對于輸出因素之間的真實(shí)關(guān)系，也就是輸入因素對輸出因素的決策權(quán)重，還需要對各神經(jīng)元之間的權(quán)重加以分析處理，為此利用以下幾項(xiàng)指標(biāo)來描述輸入因素和輸出因素之間的關(guān)系。

根據(jù)式（2）-式（4）對各神經(jīng)元之間的權(quán)重加以分析處理，便可得到輸入因素對輸出單元的決策權(quán)重，即權(quán)重系數(shù)。

4危險(xiǎn)貨物航空運(yùn)輸動態(tài)安全評價(jià)實(shí)例計(jì)算

4.1原始數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

應(yīng)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)需要原始數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，上述分析的安全評價(jià)指標(biāo)中既有定量指標(biāo)又有定性指標(biāo)。對于定量指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算；對于定性指標(biāo)，邀請來自航空公司和危險(xiǎn)貨物航空運(yùn)輸教學(xué)的老師根據(jù)實(shí)際情況對行業(yè)內(nèi)14家有危險(xiǎn)貨物航空運(yùn)輸資質(zhì)的航空公司進(jìn)行打分。具體的評分標(biāo)準(zhǔn)如下：0-0.25表示此項(xiàng)指標(biāo)“差”，0.26-0.5表示此項(xiàng)指標(biāo)“一般”，0.51-0.75表示此項(xiàng)指標(biāo)“良好”，0.76-1表示此項(xiàng)指標(biāo)“優(yōu)秀”。對各個(gè)老師評分進(jìn)行數(shù)值處理，得到各個(gè)指標(biāo)的得分作為訓(xùn)練樣本值。

輸入網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)具有不同的物理意義，需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理使輸入的數(shù)據(jù)在模型中處于同等地位。歸一化處理公式如下：

根據(jù)老師們對以往各個(gè)航空公司運(yùn)輸危險(xiǎn)貨物業(yè)務(wù)水平的了解，對各個(gè)航空公司進(jìn)行綜合評分，所得的綜合評分作為期望輸出，見表2。

4.2模型訓(xùn)練及結(jié)果

構(gòu)建BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，對所有的樣本進(jìn)行訓(xùn)練，當(dāng)訓(xùn)練達(dá)到所需要的精度后結(jié)束，得到輸入層與隱含層的權(quán)值矩陣IW及隱含層與輸出層的權(quán)值矩陣LW。

根據(jù)式（2）-式（4），運(yùn)用C語言編譯器進(jìn)行編程計(jì)算，確定各個(gè)安全評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重見表3。

4.3模型的合理性檢驗(yàn)

選擇國內(nèi)某航空公司進(jìn)行危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸安全評價(jià)，經(jīng)審計(jì)給出的結(jié)論是該航空公司危險(xiǎn)貨物航空運(yùn)輸?shù)恼w水平有待提高，需提高危險(xiǎn)貨物航空運(yùn)輸有關(guān)人員的技能，加強(qiáng)危險(xiǎn)貨物航空運(yùn)輸安全文化建設(shè)。請上述來自航空公司和危險(xiǎn)貨物航空運(yùn)輸教學(xué)的老師對部分指標(biāo)進(jìn)行打分，工作人員技能素質(zhì)為0.84，工作人員安全意識為0.29，工作人員責(zé)任心為0.48，所運(yùn)輸危險(xiǎn)貨物的理化性質(zhì)為0.67，壓力為0.82，振動為0.43，規(guī)章制度完善情況為0.80，操作規(guī)程科學(xué)完善情況為0.91，安全培訓(xùn)情況分值為0.87。而工作人員流動比率、危險(xiǎn)貨物識別率及危險(xiǎn)貨物包裝正確率分別為25%、98%和97%。對上述分值進(jìn)行加權(quán)求和，算得結(jié)果為0.75。該評價(jià)結(jié)果落在置信區(qū)間0.51-0.75中，表明該航空公司危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸安全水平為“良好”。對比發(fā)現(xiàn)，通過動態(tài)安全評價(jià)模型得出的結(jié)論較為合理，能夠較好的反應(yīng)航空公司危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸?shù)陌踩健?/p>

5結(jié)束語

本文對航空公司危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸業(yè)務(wù)進(jìn)行分析，從“人、物、環(huán)、管”四個(gè)角度出發(fā)確定影響危險(xiǎn)貨物航空運(yùn)輸安全的因素，形成危險(xiǎn)貨物航空運(yùn)輸安全評價(jià)指標(biāo)體系。運(yùn)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立危險(xiǎn)貨物航空運(yùn)輸動態(tài)安全評價(jià)模型，根據(jù)航空公司的情況進(jìn)行安全現(xiàn)狀評價(jià)，為危險(xiǎn)貨物航空運(yùn)輸安全評價(jià)提供了新的思路。

雖然運(yùn)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了上述的安全評價(jià)模型，但是訓(xùn)練樣本較少，如果能采集到更多樣本數(shù)據(jù)，動態(tài)評價(jià)模型的精度將會進(jìn)一步提高。同時(shí)隨著航空公司的安全管理水平不斷提高，各個(gè)安全指標(biāo)的權(quán)重也會發(fā)生相應(yīng)的變化，定期對危險(xiǎn)貨物航空運(yùn)輸動態(tài)安全評價(jià)模型進(jìn)行修正，可以使其更符合實(shí)際運(yùn)輸生產(chǎn)的需要，有利于航空公司進(jìn)行有針對性的安全管理，有利于航空物流業(yè)健康發(fā)展。