（轮机工程专业论文）基于熵权的客滚船机舱安全综合评价.pdf

中文摘要 摘要 客滚船作为大型海上运输设备，本身建造费用高，运输人员多、货物数量和 价值大；加上海上运输环境限制，一旦出现大的危险，造成损失和社会影响大。 因此，加强船舶安全评价工作十分必要。 鉴于船舶整体安全评价工作已有大量研究，而对机舱安全等具体对象研究不 深入。本文立足机舱安全，通过实际调查和研究分析，确定影响机舱安全的因素。 同时利用层次分析法和熵权理论确定各因素权重，以期能给出符合实际的评价结 果，并明确指出安全隐患所在和相应处理方法。 本文所做的工作如下： 第一、通过大量实际调查和文献研究工作，认识并分析目前船舶综合安全评 价现状及存在的问题。 第二、通过对船舶实际调研，专家问卷和理论分析，确定影响机舱安全的评 价因素。 第三、通过熵权理论和层次分析法结合，合理给出各影响因素的权重。对信 息熵理论做必要补充，从而使得熵权更能体现评价对象的问题所在。 第四、使用m a t h e m a t i c a 7 软件进行计算和公式编写，使评价程序具有实用 性。 第五、根据熵权和层次分析确定权重过程的特点，分析导致事故的主要因素， 并提出相应解决方案。 第六、采用模糊综合评判模型，对机舱进行整体评估，并对课题的进一步研 究和后期目标进行展望。 关键词：客滚船机舱；熵权；安全评价；模糊综合评判 英文摘要 a b s t r a c t a sm a j o rm a r i t i m et r a n s p o r te q u i p m e n t , r o r op a s s e n g e rs h i ph a sv e r yh i g h b u i l d i n gc o s t ，h u g ep a s s e n g e ra n dg o o d sc a p a c i t y ；a n di ss u b j e c tt om a r i t i m et r a n s p o r t c o n s t r a i n t s o n c es h ei si na c c i d e n t ，i tw i l lc a u s eg r e a tl o s s e sa n dn e g a t i v es o c i a li m p a c t t h e r e f o r e ，i ti sv e r yi m p o r t a n tt oe n h a n c es h i ps a f e t ya s s e s s m e n t t h e r ea r ea l r e a d yal a r g en u m b e ro fs t u d i e si nt h eo v e r a l ls h i ps a f e t ye v a l u a t i o n b u tr e s e a r c hh a sn o tb e e nd o n et h o r o u g h l yi ns p e c i f i ca r e a s ，s u c ha se n g i n er o o ms a f e t y f o c u s i n go nt h i ss u b j e c t ，t h i sp a p e rd e t e r m i n e st h es a f e t ye l e m e n t st oe n g i n er o o mb y p r a c t i c a li n v e s t i g a t i o na n dr e s e a r c h i ta l s od e t e r m i n e st h ew e i g h t so fa l lf a c t o r sb y a n a l y t i ch i e r a r c h ya n de n t r o p yt h e o r yi no r d e r t og i v ear e a l i s t i ce v a l u a t i o nr e s u l ta n dt o c l e a r l yp o i n to u tw h e r er i s kf a c t o r sa r el o c a t e da n dt h ec o r r e s p o n d i n gt r e a t m e n t s t h em a i nw o r ki nt h i sp a p e ri sa sf o l l o w ： f i r s t l y ，t oa n a l y z et h ec u r r e n ts t a t u so ft h ei n t e g r a t e ds a f e t ya s s e s s m e n tt ot h es h i p a n dt h ee x i s t i n gp r o b l e m sb yal a r g en u m b e ro fe m p i r i c a ls t u d i e sa n dl i t e r a t u r er e s e a r c h ； s e c o n d l y ，t od e t e r m i n et h es a f e t yf a c t o r si ne n g i n er o o mt h r o u g ht h ea c t u a ls u r v e y o nt h es h i p ，t h ee x p e r tq u e s t i o n n a i r ea n dt h e o r e t i c a la n a l y s i s t h i r d l y ，t og i v er e a s o n a b l ew e i g h to fa l lf a c t o r sb yt h ec o m b i n a t i o no fa n a l y t i c h i e r a r c h yp r o c e s sa n de n t r o p yw e i g h tt h e o r y i t i sas u p p l e m e n tt ot h ee n t r o p y e v a l u a t i o na n dm a k e si tm o r ec l e a r l yt or e f l e c tt h ep r o b l e mo ft h eo b j e c t f o u r t h l y ，t om a k et h e e v a l u a t i o np r o c e d u r e sm o r em a n e u v e r a b l et h r o u g h m a t h e m a t i c a 7c o m p u t i n ga n dp r o g r a m m i n g f i f t h l y ，t oa n a l y z et h em a i nf a c t o r so fa c c i d e n ta n dt h ec o r r e s p o n d i n gs o l u t i o n s b a s e do nt h et r a i to fe n t r o p yw e i g h ta n da n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s ， s i x t h l y ，t oc o n d u c ta s s e s s m e n tt ot h ee n g i n er o o mt h r o u g hf u z z yc o m p r e h e n s i v e e v a l u a t i o nm o d e la n dg i v ep r o s p e c tt of u r t h e rs t u d ya n dr e s e a r c ht a r g e t s k e yw o r d s ：e n g i n er o o mo fr o - r op a s s e n g e rs h i p ；e n t r o p yw e i g h t ；s a f e t y a s s e s s m e n t ；f u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n 大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果， 撰写成博硕士学位论文= = 基王埴拯鳇窒邃墼扭丝室全绽金透纶：。除论文中已 经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以 明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发 表或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学 位论文的规定，即：大连海事大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论 文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本 学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编学位论文。同意将本学位论文收录到中国优秀博硕士 学位论文全文数据库( 中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社) 、中国学位论 文全文数据库( 中国科学技术信息研究所) 等数据库中，并以电子出版物形式 出版发行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定。 本学位论文属于：保密口在年解密后适用本授权书。 不保密面( 请在以上方框内打“ ) 论文作者签名，扫矾导师龋离蜱 日期：呻) 月j 1 基于熵权的客滚船机舱安全综合评价 第1 章绪论 1 1 客滚船机舱安全评价的作用和意义 客滚船是在滚装船和客船的基础上演变派生出的一种新型船舶，它综合了滚 装船和客船两者的优点，特点是汽车直接开上开下，实现客、车( 货) 同船运输， 使货物周转方便迅速。同时由于客船本身干舷高的特点，船舶重心高，抗倾覆能 力差，加上车辆舱的存在，使得客滚船发生事故几率相对要高。 我国横渡海峡的沿海客滚船运输，在水上客运市场全面开放后发展迅速，至 今已在全国范围内形成了南海、东海和渤、黄海三大客滚船运输市场。其中横跨 渤海海峡和琼州海峡的客滚船运输航线，已成为我国公路两纵两横建设中从同江 到三亚这条主干线的重要组成部分，被称为“蓝色高速公路 ；航行于舟山群岛 海域的客滚船，已成为我国东海接通陆岛运输的骨干运输工具。渤海湾水道是连 接华东、华南地区与东北三省的最便捷的运输路线，通过渤海海峡运输比汽车绕 行渤海湾运输缩短了1 8 0 0 多公里，素有“黄金水道之称。由于地理位置的特殊， 渤海湾的航运市场异常的繁荣。据统计，每天在渤海海域往返于山东半岛和辽东 半岛之间的客滚船高峰时达7 0 艘次，烟台方面年出口载运旅客7 4 0 万人次，年货运 量超过1 8 0 0 万吨，车辆8 2 万辆次。而大连方面仅中海客轮有限公司0 7 年载运旅客 就达至u 2 9 0 万人次，车辆2 1 万5 千辆次，2 0 0 8 年“十一期间运送旅客9 0 8 3 8 人次， 车辆6 1 9 2 辆次。客滚船运输对东北、华北等环渤海地区的经济发展，物资流通， 人员往来起到了积极的促进作用，取得了良好的经济效益和社会效益【1 群，6 5 1 。 由于客滚船的大型化、自动化发展，使造价大幅提高，从运营经济性考虑， 每停航一天就会损失大量钱财，如在航行时出现故障还有可能造成人员伤亡。所。 以对设备运行的可靠性和安全性也提出了更高要求。1 9 9 9 年中国的“1 1 2 4 特大 海难造成“大舜 号沉没，2 8 2 人死亡，直接经济损失9 0 0 0 多万元；2 0 0 6 年2 月 3 日，一艘载客1 4 0 0 多人的埃及籍客船“萨拉姆9 8 轮发生沉没事故，只有4 0 0 多人获救，近1 0 0 0 人丧生，全世界为之震惊；2 0 0 7 年3 月1 日深夜，尼日利亚南 部巴耶尔萨州境内一艘客船沉没造成至少5 0 人死亡，另有多人受伤。2 0 0 9 年5 月 第1 章绪论 2 日，。银河公主号”客滚船在从山东烟台开往辽宁大连的途中机舱发生火灾，全 部旅客被安全转移，未造成人员伤亡。客滚船事故给了我们深刻的教训，其安全 问题必须加以重视。 客滚船机舱安全是一个复杂体系，包括主推进装置、发电柴油机，发电机设 备等设各，以及人员等众多影响因素。由于机舱设备设菇较多，并不是每个设备 都会对船舶安全起到决定性作用，也不是单独某个设备具有这种决定性的影响。 目前对于客滚船安全评价多数是整体性的研究，全面而不够深入。而对客滚船机 舱安全进行系统评价，把工作重点放在机舱。能比较细致的研究机舱对客滚船安 全的影响，对机器设备做正确合理的安全评估，对装置故障发生的原因和后果有 所了解，就可以针对具体的不能接受的安全事故，做好预防工作。减少并防止事 故发生。这样就可以使其可靠性和安全性能得到有效保证和控制，因此进行客滚 船机舱安全评价具有现实的意义。 图1 1 客滚船图片 f i g l1p i c t u r e o f r o - r o p i g 日s h i p 12 国内外客滚船安全评价研究现状 评价技术在2 0 世纪3 0 年代源于保险业，7 0 年代初，日本、欧美等国家开始将 安全评价应用于航运业。上世纪8 0 年代末，安全评价技术才逐渐推广到我国的航 运业。目前，航运业的安全评价方法主要有：事故树分析法刚、模糊综合评价法、 灰色系统理论评价方法口 目、以及国际海事组织( i m o ) 接受并倡导的，由英国海运 基于熵权的客滚船机舱安全综合评价 界提出的综合安全评价( f s a ) 方法【1 ，鲫，1 2 】等。 我国安全评价工作开展较晚，无论是安全评价方法，还是安全评价基础数据， 与一些工业化国家都有很大差距。如我国还没有建立系统的风险标准，在欧洲、 美国等普遍采用的量化定量风险评价法，由于没有基础数据库还很少采用。我国 目前的安全评价还停留在对生产过程的危险有害因素的识别与分析，查找生产过 程中的事故隐患，按照安全生产法律法规和标准提出安全对策措施的阶段。 大连海事大学的杨鸥鹏在客滚船综合安全评价的研究一文中，以渤海湾 航行的客滚船为评价对象，从客滚船整体的角度出发，在综合分析影响客滚船航 行安全的内部因素和自然环境因素的基础上，结合其他学者的相关研究成果确定 评价指标体系，制定各评价因素的指标量化标准、确定各因素的指标隶属度，建 立多层次的综合评价数学模型，并以模型为基础开发了安全评价应用软件i l 】。 王鹏在中铁轮渡安全评价及专家系统的研究中，针对铁路轮渡的特殊结 构以及特殊设备来进行安全评价，从人机环境管理几方面分析影响铁路轮渡安 全的诸多因素，以综合安全评估方法为工具，通过层次分析法( a h p ) 确定各评 价指标对综合评价的影响程度，并以模糊数学原理建立了多级综合评判模型【9 】。 大连理工大学的任刚在船舶航运管理中人为因素与风险分析研究一文中， 应用c c s 综合安全评估应用指南的理论框架，对“海桥客滚船航运管理中由 于人为因素人为失误，给该船安全带来的风险进行了综合评判。评估当中既有强 度和稳性计算风险的定量分析，又有对该轮碰撞后危险的定性分析。通过评估， 对该船风险的主要因素提出了控制方案和决策建议【l o l 。 目前来看，对于客滚船安全评价多注重整体性能的研究，因为考虑的因素较 多，使得评价结论的指导性不强。又由于在权重计算方面使用专家打分和层次分 析的方法，使得各因素的权重主观性较大。同时模糊综合评判采用加权平均的合 成方法，使得主要因素的突出作用表现不明显。 第1 章绪论 1 3 本文的主要工作 本文的主要工作：本文通过文献研究和实际调研，在综合安全评价法f s a 理论 框架下，通过专家问卷和因素层次分析，尽量全面确定影响机舱安全的评价因素。 通过熵权理论和层次分析法结合，给出各影响因素的合理权重。利用模糊综合评 判模型，对影响机舱安全因素进行建模，并利用m a t h e m a t i c a 7 软件编写公式计算， 实现评价的可操作性。 通过分析各影响因素的熵权和专家意见，确定出主要的故障因素，并提出合 理的整改建议。通过计算机舱的模糊综合评价结果，给出机舱的整体状态，使管 理者对其有清楚的认识，从而正确合理安排机舱主要工作，减少事故的发生。 本文从横向和纵向两方面对客滚船机舱安全进行分析评价。横向评价通过分 析熵权直观的比较出不同客滚船机舱之间的安全性差异，找到多发故障和薄弱环 节- 纵向评价针对客滚船机舱事故，通过f s a 分析和模糊综合评估，给出船舶整体 状态评分，同时分析各因素的综合权重，识别导致故障的隐患，真正的从源头上 提高客滚船机舱安全性。 基于熵权的客滚船机舱安全综合评价 第2 章客滚船机舱安全评价方法的概述与确定 2 1 安全评价概述 2 - 8 , 1 1 , 5 2 】 安全是人类最重要和最基本的需求，是人民生命与健康的基本保障。一切生 产、生活活动都源于生命的存在。如果人们失去了生命，生产也就无从谈起，生 活也就失去了意义。为了准确识别和有效控制危险有害因素，保障人们的安全和 健康，减少事故损失，人们在不断总结事故灾难防治的成功经验和失败教训的基 础上，开发了安全评价技术。安全评价不仅是企业、生产经营单位实现科学化、 系统化安全管理的基础，也是政府安全监督管理的需要。 安全评价是以实现工程、系统安全为目的的。应用安全系统工程原理和方法， 对工程、系统中存在的危险、有害因素进行识别与分析，判断工程、系统发生事 故和急性职业危害的可能性及其严重程度，提出安全对策建议，从而为工程、系 统制定防范措施和管理决策提供科学依据。安全评价是采用系统科学的方法，辨 识和分析系统存在的安全隐患，并根据其形成事故的风险大小，采取相应的安全 措施，以达到系统安全的过程。 安全评价的作用是：使系统有效降低事故发生率；实现系统、科学的安全管 理；最少的投入达到最佳安全效果；促进各项安全标准制定和可行性数据积累； 提高安全技术人员业务水平。 安全评价的一般过程是：辨识危险性、评价风险、采取措施、直至达到安全 指标。 安全评价的方法有：如果怎么样；检查表；如果怎么样检查表；预 先危险分析；危险及可操作性研究；故障类型及影响分析；故障树分析；事件树 分析；美国道化学公司及英国蒙德分部的危险指数评价方法；原因、后果分析； 人员失误分析；荷兰的单元或工厂设备分类快速排序法；苏黎世安全评价方法； 日本劳动省六阶段安全评价方法以及我国国家标准光气生产三阶段评价方法 等。 第2 章客滚船机舱安全评价方法的概述与确定 为了规范安全评价行为，确保安全评价的科学性、公正性和严肃性，国家安 全生产监督管理局、国家煤矿安全监察局编制了安全评价通则，通则规 定了项目( 工程) 或系统安全评价的目的。 在现代生产系统中，安全评价作为企业管理的重要组成部分，无论是从降低 企业的经济损失、提高企业的生产效率，还是从提高企业的诚信度和全体员工的 素质等方面，都具有十分重要的意义。 2 2 评价方法介绍 在安全评价过程中，选择合适的评价方法是安全评价人员所关心的主要问题 之一，而熟练掌握各种安全评价方法的内容、适用条件和范围则是做好安全评价 工作的基础。下面介绍一些在实际中常用的安全评价方法。 2 2 1 安全检查法 安全检查方法( s a f e t yr e v i e w ，s r ) 是常用的安全评价方法之一，有时也称 为“工艺安全审查 、“设计审查 或“损失预防审查该方法可以用于建设项 目的任何阶段。对现有装置进行评价时，传统的安全检查主要包括巡视检查、日 常安全检查或定期安全检查。在设计阶段应用时，可以针对一个工艺或一项要求 进行专门审查，如当工艺处于设计阶段，设计项目小组可以对一套图纸进行审查。 安全检查方法的目的是辨识可能导致事故、引起伤害、重要财产损失或对公 共环境产生重大影响的装置状态或操作规程。一般安全检查人员应包括与装置有 关的主要人员，即操作人员、维修人员、工程师、管理人员、安全员等，具体视 安全检查项目和内容的情况而定。 安全检查目的是为了提高整个装置( 系统) 的安全可靠程度，而不是干扰正 常操作或对发现的问题进行处罚，完成了安全检查后，评价人员对需要改进的事 项应提出具体的整改对策建议。 2 2 2 安全检查表法 为了查找工程、系统中各种设备设施、物料、工件、操作、管理和组织措施 基于熵权的客滚船机舱安全综合评价 中的危险有害因素，事先把检查对象加以分解，将大系统分割成若干小的子系统， 以提问或打分的形式，将检查项目列表逐项检查，避免遗漏，这种表称为安全检 查表( s a f e t yc h e c k l i s ta n a l y s i s ，s c a ) 。 2 2 3 危险指数方法 危险指数方法( r i s kr a n k ，r r ) 是通过评价人员对几种工艺现状及运行的固 有属性( 以作业现场危险度、事故概率和事故严重度为基础，对不同作业现场的 危险性进行鉴别) 进行比较计算，确定工艺危险特性。重要性大小，并根据评价 结果，确定进一步评价的对象或进行危险性的排序。危险指数方法可以运用在工 程项目的可行性研究、设计、运行、报废等各个阶段，作为确定工艺及操作危险 性的依据。 2 2 4 预先危险分析方法 预先危险分析方法( p r e l i m i n a r yh a z a r da n a l y s i s ，p h a ) 是源于美国军用标准 安全计划的方法。主要用于对危险物质和重要装置的主要区域等进行分析，包括 设计、施工和生产前对系统中存在的危险类别、出现条件、导致事故的后果进行 分析，其目的是识别系统中的潜在危险，确定其危险等级，防止危险发展成事故。 2 2 5 故障假设分析检查表方法 故障假设分析检查表分析方法( w h a t i f c h e c k l i s ta n a l y s i s ，w i c a ) 是由 具有创造性的假设分析方法与安全检查表法组合而成的，它弥补了单独使用时各 自的不足。故障假设分析检查表方法可用于项目的任何阶段。与其他大多数的评 价方法相类似，这种方法同样需要具有熟悉工艺的人员完成，常用于分析工艺中 存在的最普遍的危险。虽然它也能够用来评价所有层次的事故隐患，但该方法一 般主要用于对生产过程危险进行初步分析，然后可用其他方法进行更详细的评价。 2 2 6 危险与可操作性研究 危险与可操作性研究( h a z a r da n do p e r a b i l i t ys t u d y ，h a z o p ) 是一种定性的 安全评价方法，其基本过程是按照引导词，找出过程中工艺状态的变化，即可能 出现的偏差，然后分析找出偏差的原因、后果及应该采取的安全对策措施。 第2 章客滚船机舱安全评价方法的概述与确定 危险与可操作性研究是基于这样一种原理，即背景各异的专家们若在一起工 作，就能够在创造性、系统性和风格上相互影响和启发，能够发现和鉴别更多的 问题，要比他们独立工作并分别提供工作结果更为有效。虽然危险与可操作性研 究起初是专门为评价新设计和新工艺而开发的，但是该方法同样可以用于整个工 程、系统项目生命周期的各个阶段。另外，危险与可操作性分析与其他安全评价 方法的明显不同之处是，其他方法可由某人单独去做，而危险与可操作性研究则 必须由一个多方面的、专业的、熟练的人员组成的小组来完成。 2 2 7 故障类型和影响分析 故障类型和影响分析( f a i l u r em o d ee f f e c t sa n a l y s i s ，f m e a ) 是系统安全工 程的一种方法，根据系统可以划分为子系统、设备和元件的特点，按实际需要将 系统进行分割，然后分析各自可能发生的故障类型及产生的影响，以便采取相应 的对策，提高系统的安全可靠性。 2 2 8 人员可靠性分析 人员可靠性行为是人机系统成功的必要条件，人的行为受很多因素影响。这 些“行为成因要素 ( p e r f o r m a n c es h a p i n gf a c t o r s ，雕风) 与人的内在属性有关， 也与外在因素有关。内在属性如紧张、情绪、修养和经验等。外在因素如工作空 间和时间、环境、监督者的举动、工艺规程和硬件界面等，影响人员行为的雕风 数不胜数。尽管有些p s f s 是不能控制的，许多却是可以控制的，可以对一个过程 或一项操作的成功或失败产生明显的影响。 2 2 9 作业条件危险性评价法 美国的k j 格雷厄姆( k e n e t h j g r a h a m ) 和g f 金尼( g i l b e r t f k i n n e y ) 研究了人们在具有潜在危险环境中作业的危险性，提出了以所评价的环境与某些 作为参考环境的对比为基础的作业条件危险性评价法( j o br i s ka n a l y s i s ，l e c ) 。 该方法是将作业条件的危险性( d ) 作因变量，事故或危险事件发生的可能性( l ) 暴露于危险环境的频率( e ) 及危险严重程度( c ) 为自变量，确定它们之间的函 数式，根据实际经验，他们给出了三个自变量在各种不同情况的分数值，采取对 8 基于熵权的客滚船机舱安全综合评价 所评价的对象根据情况进行“打分 ，的办法，然后根据公式计算出其危险性分 数值，再在按经验将危险性分数值划分的危险程度等级表或图上，查出其危险程 度的一种评价方法。该方法是简单易行的评价作业条件危险性的方法。 2 2 1 0 故障树法 故障树是一种描述事故因果关系的有方向的“树”，故障树分析( f a u l tt r e e a n a l y s i s ，f t a ) 是系统安全工程中的重要分析方法之一。该方法能对各种系统的 危险性进行识别评价，既适用于定性分析，又能进行定量分析。定性分析是仅按 事故树的组成结构对危险的因果关系进行分析，而不计各事件的发生概率，或认 为各事件的发生概率均相等；定量分析就是按照已知的基本事件发生概率，对故 障树进行数值分析。若基本事件的发生概率数据比较齐全而且可靠，则定量分析 的结果将比定性分析更准确，更有效。该方法具体简明、形象化的特点，体现了 以系统工程方法研究安全问题的系统性、准确性和预测性。故障树分析作为安全 评价和事故预测的一种先进的科学方法，已得到国内外的公认，并被广泛采用。 2 2 事件树分析 事件树分析( e v e n tt r e ea n a l y s i s ，e t a ) 是用来分析普通设备故障或过程波 动导致事故发生的可能性的安全评价方法，设备故障和过程波动称为初始事件。 事故是设备故障或工艺异常引发的结果。与故障树分析不同，事件树分析是使用 归纳法，而不是演绎法，事件树分析可提供记录事故后果的系统性方法，并能确 定导致事故后果事件与初始事件的关系。 事件树分析适用于分析那些产生不同后果的初始事件，强调的是事故可能发 生的初始原因以及初始事件对事件后果的影响，事件树的每一个分支都表示个 独立的事故序列，对一个初始事件而言，每一独立事故序列都清楚地界定了安全 功能之间的功能关系。 2 2 1 2 模糊综合评判 在现实生活中，同一事物或现象往往具有多种属性，因此在对事物进行评价 时，就要兼顾各个方面。特别是在生产规划、管理调度、社会经济等复杂系统中， 第2 章客滚船机舱安全评价方法的概述与确定 作出任何一个决策，都必须对多个相关因素作综合考虑，这就是所谓的综合评价 问题。综合评价问题是多因素、多层次决策过程中所遇到的一个带有普遍意义的 问题，它是系统工程的基本环节。 模糊综合评判就是应用模糊变换原理和最大隶属度原则，考虑与被评价事物 相关各因素，对其所作的综合评价。这一应用方法深受广大科技工作者的欢迎和 重视，并在多个领域得到广泛应用。其优点是：数学模型简单，容易掌握，对多 因素，多层次的复杂问题评价效果好，是其他的数学分支和模型难以代替的方法。 2 2 13 灰色系统理论 灰色系统理论是由我国著名学者邓聚龙教授原创的横断学科中的一个新兴理 论，主要研究部分信息己知、部分信息未知的系统，通过对已知数据进行灰色生 成，寻找系统中蕴含的内在规律，然后通过灰色关联度分析、灰色建模、灰色预 测等以确定其系统中未知的部分，进而实现对数据的管理和控制等。 “信息不完全 是灰的基本含义，一个系统中元素信息不完全、结构信息不 完全、边界信息不完全或运行行为信息不完全都是灰的特征。灰色系统理论以灰 色系统为主要研究对象，其主要内容包括：以灰色朦胧集为基础的理论体系，以 灰色关联空间为依托的分析体系，以灰色序列为基础的方法体系，以灰色模型为 核心的模型体系，以系统分析、评估、建模、预测、决策、控制、优化为主体的 技术体系。灰色系统理论的精华在于数据分析技术、数据生成技术、数据建模技 术等。灰色系统理论通过灰色生成或序列算子作用弱化随机性，挖掘潜在规律， 经过灰色差分方程与灰色微分方程之间的互换实现利用离散的数据序列建立连续 的动态微分方程，从而为构造信息不完全的研究对象模型提供了一条可行的途径。 2 2 1 4f s a 方法 综合安全评价【1 ，9 ，1 2 - 1 7 1 ( f o r m a ls a f e t ya s s e s s m e n t ，f s a ) 是国际海事组织( 1 m o ) 制定，以提高船舶安全为目的的，新的公约规则所采用的一种系统化、结构化的 方法，所以f s a 方法是一种结构化、系统化的综合安全评价方法，该方法强调系 统地从整体出发全面考虑影响被评价对象安全的各方面。并且，该方法具有事先 基于熵权的客滚船机舱安全综合评价 预防性。f s a 不仅能用于事故发生后的事后性分析，更能在事故发生前预测事故 发生的可能性，并系统地分析潜在危险发生的可能性和一旦事故发生其后果的严 重性，从而采取必要的措施防止事故的发生或使已发生事故的后果降到最小，实 现预见性的风险控制，而不只是事后被动的吸取教训。通过这种方法得到的评价 结果更为正确可信，并可在较长时间内加以引用。在使用这种方法进行安全评价 时，既可以进行定性分析，又可以进行定量分析，也可以两种分析同时进行。 f s a 包括下述5 个步骤： ( 1 ) 危险识别； ( 2 ) 风险评估； ( 3 ) 提出降低风险的措施； ( 4 ) 降低风险措施的费用效益评估； ( 5 ) 提出降低风险措施的决策建议。 图2 1f s a 方法流程图 f i g 2 1f l o wc h a r to f t h ef s am e t h o d o l o g y 由图2 1 可以看出，f s a 评估的流程方案可以有多种： l 、危险识别一风险评估一风险与控制方案一成本与效益评估一提供决策建议 2 、危险识别一风险评估一风险与控制方案一提供决策建议 3 、危险识别一风险评估一提供决策建议 第2 章客滚船机舱安全评价方法的概述与确定 至于采用哪种流程方案来对评价目标进行评估，可以根据实际情况进行选择。 2 3 安全评价方法的选择 目前评级方法很多，每种评价方法都有其适用范围和应用条件，有其自身的 优缺点，对具体的评价对象，必须选用合适的方法才能取得良好的评价结果。如 果使用了不当的安全评价方法，不仅浪费工作时间，影响评价工作正常开展，而 且可能导致评价结果严重失真，使安全评价失败。因此，在安全评价中，合理选 择安全评价方法是十分重要的。 2 3 1 安全评价方法的选取应遵循的原则【1 8 a 9 ( 1 ) 充分性原则 充分性就是在对一个工程、系统进行安全评价之前，选择安全评价方法时， 应该充分分析所要评价的系统，掌握足够多的安全评价方法，充分了解各种安全 评价方法的优缺点、适用条件和范围，同时为安全评价工作准备充分的资料。 ( 2 ) 适应性原则 适应性是指选择的安全评价方法应该适应被评价的系统。被评价的系统可能 是由多个子系统构成的复杂系统，各子系统的评价重点可能有所不同，各种评价 方法都有其适应的条件和范围，应根据系统和子系统、工艺的性质和状态，选择 适应的安全评价方法。 ( 3 ) 系统性原则 系统性是指安全评价方法与被评价的系统所能提供的安全评价初值和边值条 件形成一个和谐的整体，也就是说，安全评价方法获得的可信的安全评价结果， 必须是建立在真实、合理和系统的基础数据之上，被评价的系统应该能够提供所 需的系统化数据和资料。 ( 4 ) 针对性原则 针对性是指所选择的安全评价方法应该能够提供所需的结果。由于评价的目 的不同，需要安全评价提供的结果可能是危险有害因素识别、事故发生的原因、 事故发生概率、事故后果、系统的危险性等，安全评价方法必须能够提供所需要 基于熵权的客滚船机舱安全综合评价 的结果才能被选用。 ( 5 ) 合理性原则 在满足安全评价目的、能够提供所需的安全评价结果的前提下，应该选择计 算过程最简单、所需基础数据最少和最容易获取的安全评价方法，使安全评价工 作量和所要获得的评价结果都是合理的，不要使安全评价出现无用的和不必要的 麻烦。 2 3 2 安全评价方法选取应注意的问题 ( 1 ) 充分考虑被评价系统的特点； ( 2 ) 评价的具体目标和要求的最终结果； ( 3 ) 评价资料的占有情况； ( 4 ) 安全评价人员的基本情况； 2 4 本文采用的评价方法 客滚船机舱安全作为一个具体的安全系统，具有系统复杂、影响因素众多的 特点，而且很多因素概念模糊，难以用传统数学模型加以描述。对比以上方法， 本文决定按照f s a 中“危险识别一风险评估一风险与控制方案一提供决策建议 的模式进行评价。采用专家调查法确定影响机舱安全的因素，运用熵权理论和层 次分析法确定因素权重，通过模糊综合评判给出整体评价结果。并针对评价过程 和结果所反映的问题，给出相应的具体的整改方案，以期能给决策和管理者提供 切实可行的建议，起到预防和减少事故发生的作用。 第3 章客滚船机舱安全评价体系的建立 第3 章客滚船机舱风险识别和安全评价因素体系的建立 客滚船机舱安全评价因素体系的建立，是利用系统论的方法对影响机舱安全 的各种因素进行分层次的综合分析。通过对评价对象进行系统认识，确定出反映 评价对象优劣水平的各层次评价指标。在此基础之上，利用定性与定量结合的方 法，对每一层次确定出评价指标的权重，并最终形成合理的评价指标体系。 3 1 客滚船机舱安全评价因素的选取原则 客滚船机舱的安全是人一机一环境一管理构成的有机整体，即由管理者、机 舱设备本身、机舱所处客观环境和管理条件四个要素组成。在整个系统中影响客 滚船安全的因素有很多，其中有些因素是独立的，有些因素是互相制约的，并且 这些因素对机舱安全的影响程度也是各不相同的。因此，应当选取合理的评价角 度，从具体情况出发，对这些因素进行整理、分类和综合，按照科学的因素选取 原则确定出评价的因素体系【1 1 1 。 确定影响客滚船机舱安全的因素体系时应当遵循以下的原则1 ，3 】： ( 1 ) 因素的完备性： 完备性是指评价因素体系要尽可能完整地、全面地反映和度量被评价的对象， 当体系中全部因素取定了值以后，评价结果不会随其他变量改变。 ( 2 ) 因素的独立性： 在设计评价因素体系时，有些因素之间往往具有一定程度的相关性，因而要 采用科学的方法，处理因素体系中彼此相关程度较大的因素，使每一因素在体系 中只出现一次，避免重复，使因素体系科学地、准确地反映评价对象的实际情况。 ( 3 ) 因素的代表性： 在具体对某一对象进行评价时，既要全面分析其相关因素，又要抓住主要矛 盾，选择最能反映评价对象水平的因素，使评价因素具有代表性。 ( 4 ) 因素的可比性： 因素的可比性是因素公正合理的重要体现，因素的可比性较差，就会降低评 基于熵权的客滚船机舱安全综合评价 价的说服力和使用价值。 ( 5 ) 因素的可操作性： 要根据不同的学科及不同的评价要求设计因素体系，使之简明扼要，易于操 作和测量，便于评价的实施。因素体系要力求简练，次要的因素可以略去，建立 的数学模型要易于实际操作。 人一机环境一管理系统是运用系统科学思想和系统工程方法，正确处理人、 。机、环境、管理四大要素的关系，深入研究其系统最优组合的一门新兴学科，其 研究对象就是人一机环境一管理系统。它的最大特点是把人、机、环境、管理 看作是一个系统的四大要素，在深入研究四者各自特性基础上，着重强调从全系 统的总体特性出发，通过四者间的信息传递、加工和控制，形成一个相互关联的 复杂系统，并运用系统工程方法，使系统具有“安全、高效、经济”等综合效斛1 1 ，2 3 】。 图3 1 人一机环境管理系统工程研究范畴示意图 f i g 3 1c a t e g o r i e so f m a n m a c h i n e - e n v i r o n m e n t - m a n a g e m e ms y s t e me n g i n e e r i n g 第3 章客滚船机舱安全评价体系的建立 3 2 客滚船机舱安全评价的风险分析和因素体系2 0 , 2 1 , 2 2 1 在进行客滚船机舱安全评价的研究中，本文按照人一机一环境一管理系统的 理论对客滚船机舱进行安全评价。将机舱工作人员作为安全评价体系中“人 因 素；从整体分析和功能分区的角度将“机部分划分为：船舶主机系统、发电柴 油机系统、机舱整体布局、船舶电力系统、锅炉及其附属系统、消防设备系统、 机舱辅助泵浦系统、自动控制系统等八个部分作为机舱安全本身的因素。同时将 航行海况、机舱温度、恐怖破坏三个方面综合为影响机舱安全的“环境”，将规 章制度、公司领导管理等作为“管理 方面的因素。 根据上面的因素选取原则，如下图3 2 所示为客滚船机舱安全评价因素第一级 的分类情况，共有四个影响因素，按照模糊综合评判的原则进行由下至上的评价， 最后得到客滚船机舱安全的综合评价结果。 客滚船机舱安全评 上 土土土 1 人员因素 机舱因素环境因素管理因素 i 图3 2 客滚船机舱安全评价第一层因素 f i g 3 2 t h ef i r s tl e v e li n d e xo f r o r op a s s e n g e rs h i pe n g i n er o o mc o m p r e h e n s i v ea s s e s s m e n t 3 2 1 人员因素 在人一机一环境一管理系统中，包含着人、机、环境、管理四大要素，他们 相互依存、相互制约、互相补偿。在这四大要素中，人是工作的主体，是主要方 面，起着主导作用。目前发生的海难事故中有8 0 是由于人的因素引起的，只有 2 0 是由于技术缺陷引起的。 本文在对客滚船机舱安全评价中，人员因素是指直接与机舱工作相关的人员， 包括：机舱管理级船员、机舱操作级船员、机舱支持级船员，其他船员四个方面 2 4 1 。 基于熵权的客滚船机舱安全综合评价 在对机舱的日常管理中，机舱工作人员的证书级别、专业技能、身体状况、心理 特性、学历背景、工资标准等都直接影响工作的失误率。一个受过良好教育，具 有丰富海上工作经验，身体和心理状态稳定，同时工资待遇能够与其工作相符的 船员，能够很好的完成机舱的各项工作。相反，如果某一项因素不能达标，则会 影响工作的状态，进而形成机舱安全的潜在危险因素。 ( 1 ) 机舱管理级船员：轮机长和大管轮 轮机长是全船机械、电力、电气设备的技术总负责人。全面负责轮机部的生 产和行政管理工作；监察轮机部各项规章制度的执行，以使各种设备保持良好的 技术状态。 大管轮在轮机长的领导下，参加机舱值班，维护机舱正常的工作秩序；主管 推进装置及附加设备，锅炉以及润滑冷却、燃油、起动空气、超重动力和应急装 置的使用和维护。 作为船舶机舱的最高领导，轮机长和大管轮的工作状况对机舱安全至关重要。 ( 2 ) 机舱操作级船员：二管轮和三管轮 二管轮：履行值班职责，主管辅机及其附属系统、应急发电系统与燃油柜、 驳运泵、分油机、空压机、油水分离设备和污油柜的使用和维护工作。 三管轮：履行值班职责，主管副锅炉及其附属系统、各种水泵、甲板机械、 应急设备和各种管系。 操作级船员负责日常的机舱机器保养和值班工作，时刻关注船舶机械的运行 状态，对船舶机舱安全工作直接负责，具有重要的作用。 ( 3 ) 机舱支持级船员：机工 机工：在轮机员的领导下，执行机炉舱和机械设备的检修、保养工作。 机工是船舶机舱日常工作的执行者，一般具有实践经验，但理论知识不强。 在日常工作中，一般需要轮机员的指导才能合理的处理机舱的各种事故。 ( 4 ) 其他船员：甲板部船员 通常甲板部船员不参与机舱的各项工作，但是特殊情况下也会到机舱进行作 业和操作。作为机舱安全评价的人员因素，应该予以考虑进来。 第3 章客滚船机舱安全评价体系的建立 根据以上分析，客滚船机舱安全评价的人员因素可用图3 3 表示。通过分析比 较各类机舱工作人员的证书级别、业务技能、身体状态、心理状态、学历背景、 工资标准等的情况，采用合理的权重计算，对影响客滚船机舱安全的“人 的因 素进行评价。进而为客滚船机舱安全评价做好准备。 基于熵权的客滚船机舱安全综合评价 证书级别u 川 业务技能u i l 2 身体状况u 1 1 3 图3 3 客滚船机舱人员因素评价框图 f i g 3 3t h ep e r s o n n e lf a c t o r sf r r m ec h a r to f r o r op a s s e n g e rs h i pe n g i n er o o m 1 9 - 第3 章客滚船机越安全评价体系的建立 32 2 机舱因素 在人机环境一管理系统中，人作为系统工作的主体，往往会出现操作失 误。正如莫菲c m m p 姆) 定律所指出：“如果一台机器存在错误操作的可能，那 么就一定会有人错误地操作它”。因此，人的操作失误具有必然性【“】。为此，本 文在评价客滚船机舱。机”部分时。从机舱本质安全入手，将机舱安全划分为： 船舶主机系统、发电柴油机系统、机舱整体布局、船