基于解释结构模型的飞机失事原因分析.doc

经济管理系统建模摘要 飞机失事是航空上的一大难题。关联矩阵法是常用的系统综合评价法，它主要是用矩阵形式来表示每个替代方案有关评价指标及其重要度和方案关于具体指标的价值评定量之间的关系。首先，本文从飞机失事的几个原因来确定它们之间的关联性。其次，生成可达矩阵，并按照解释结构模型方法对飞机失事的影响因素进行级间划分，这样就把各因素之间的关系确定了，找到了飞机失事不同原因之间的联系。最后，通过主要因素的关系结构分析来比较各因素之间的重要程度以及造成各因素发生的直接原因。这种方法它使人们容易接受对飞机失事复杂系统问题的评价思维过程数学化，通过将多因素分解为不同指标的重要度对比，使对飞机失事评价过程简化、清晰。关键词：飞机失事；解释结构模型 ；关联矩阵；评价指标目录1.飞机失事的界定52.主要影响因素52.1确定关联性52.2生成可达矩阵62.3划分各级因素的关系62.4主要因素的关系结构分析72.4.1第一级与第二级因素的关系分析72.4.2第二级与第三级因素分析82.4.3第三级因素与第四级因素分析93.结论9引言随着马来西亚航空公司飞机失联不知去向，人们对飞机的安全以及飞机的失事越来越重视，尤其是飞机失事后，对原因的调查是重中之重。 人们生活水平的提高和空中交通的不断便利试众多人都喜欢选择快速舒适的飞机出行，飞机虽然失事概率低，但是失事后存活率低、造成的损失大，后果不堪设想。只有搞清飞机失事的原因，才能尽可能降低飞机失事的概率。 目前，飞机失事的原因主要有三大类：自然因素、人为原因、硬件故障。自然因素中主要是天气因素，如2010年发生的伊春空难、巴基斯坦空难以及波兰总统坠机事件，均伴随浓雾天气。而雷击造成的空难则在夏季时有发生，2010年8月的哥伦比亚空难，就是由于飞机在着陆时被雷电击中后断成三截，造成1 人死亡，5人重伤。可以说有时候自然因素是不可预测的，需要及时了解自然状况才能最大程度避免灾难的发生。人为因素主要包括飞行员操作/通信失误、地勤人员检修/通信错误以及飞机相撞造成的。这种事故屡见不鲜，毕竟飞行员、地勤人员也是人，即使是受过专业训练，也不能保证绝不犯错;在政治军事因素的影像下,人的心理和生理会产生不一样的方式去面对突发状况,如1988年伊朗飞往阿拉伯联合酋长国的民航客机,遭到美国导弹袭击,直接导致飞机粉碎性解体,298人全部遇难。类似于这种失误非同小可，死亡率可以说是百分之百。硬件故障就是飞机性能等自身的故障造成的，如2009年英国米德兰航空092航班空难的飞行员误把好的发动机关掉引发悲剧，或者两个以上发动机同时坏掉等几率极小的事情发生，都只能说回天乏力了。1 飞机失事的界定飞机失事的界定包括飞机飞行状态的改变;飞机是继续飞行还是确认坠毁;飞机信号的出现与消失;是否还能被地表人所指挥控制;是否能被观测和取得联系；是否能确认飞机事故等。2 主要影响因素分析（1）硬件故障S1飞机性能、S2飞机型号、S3事故率等飞机自身因素；（2）人为原因S4疲劳驾驶、S5恐怖袭击、S6操作经验不足、S7、战争失误、S8瞒报误报等人为因素；（3）自然因素S9天气因素、S10外星人袭击、S11飞机失事等非常规因素2.1确定因素关联性为了分析这些因素对飞机失事的影响，建立解释结构模型，首先要弄清这些影响因素两两之间的逻辑关系。结合飞机实际特征和飞行业内相关专家的观点，确定各因素间的逻辑关系，并进一步得出各因素的关联矩阵A:S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11S1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1S2 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1S3 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1A= S4 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1S5 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1S6 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1S7 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1S8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1S9 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1S10 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1S11 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 02.2生成可达矩阵对矩阵(A+I)进行幂运算及观察法得可达矩阵M如下： S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11S1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1S2 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1S3 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1M= S4 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1S5 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1S6 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1S7 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1S8 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1S9 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1S10 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1S11 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 12.3因素层级划分根据可达矩阵M，按照解释结构模型方法对飞机失事的影响因素进行级间划分。可达矩阵M的各个可达集R(Si)、先行集Q(Si)以及可达集和先行集的交集R(Si)Q(Si)具体数据如表：iR(Si)Q(Si)R(SiQ(Si)11,2,3,111,2,3,4,5,6,9,101,2,3,21,2,3,111,2,3,4,5,6,9,101,2,3,31,2,3,111,2,3,4,5,6,9,101,2,3,41,2,3,4,8,114451,2,3,5,8,115561,2,3,6,7,116677,8,116,7788,114,5,7,8,10891,2,3,9,1199101,2,3,8,10,11101011111,2,3,4,5,6,7,8,9,10,1111表一:可达集与先行集由表1数据可以分析得飞机失踪主要影响因素第一节影响因素L=11，在可达矩阵中划去S11所对应的的行和列，第2级节点:L1=(1,2,3,8);在可达矩阵中划去S1,S2,S3,S8所对应的行和列，分析得飞机失踪的主要影响因素第3级节点:L2= (4,5,7,9,10);继续在可达矩阵中划去S4, S5,S7,S9,S10所对应的的行和列，分析得出飞机失事的主要影响因素第4级节点:L3=（8）。根据以上分析可以建立飞机失事主要影响因素得解释结构模型，如图1所示：图1飞机失事多层解释结构模型图2.4主要因素的结构关系分析由图1可知，安全执行力是一个具有4级的多级递阶结构。第一级是飞机失踪的关键问题:飞机失事S11；第二级影响因素有瞒报误报S8、飞机性能S1、飞机型号S2、飞机事故率S3；三级影响因素有战争失误S7、恐怖袭击S5、疲劳驾驶S4、天气因素S9、外星人S10；第四级影响因素操作经验不足S6。2.4.1第一级与第二级因素的关系分析对飞机失事产生直接影响的因素有瞒报误报、飞机本身性能等因素。根据以往的数据及飞机失事我们可以知道，飞机失事有很大一部分原因来自于其本身的性能，如零件耗损、飞机维护、使用寿命、安全隐患等飞机自身的常规因素；其次，由于人们特殊原因的干预，如政治影响、经济合作、行业竞争等特殊的客观原因，人们会使用特殊的手段来谋求政治、经济上的特殊利益。2.4.2第二级与第三级因素分析引起瞒报误报的因素有:战争失误、恐怖袭击、疲劳驾驶、外星人等因素。战争是人类社会为了国家或地区的利益发动起来的群体性暴力事件，其影响性和破坏性可想而知，飞机作为飞行器的一种，在人为主观意识的驱动下不管有意识还是无意识都有可能造成空难的发生，历史也有很多此类事件，但是某些国家为了维护自身良好的形象或者是企图达到长久的经济政治利益，通常会采取瞒报误报的方式混淆大众视野；恐怖袭击也是瞒报误报的主要影响因素，国际现在任务恐怖袭击是当今社会动乱不安的很大问题根源，因而国际上遇到此类问题会才采取避让或者是隐瞒的态度，来达到稳定国家社会秩序和民众安定心里的目的；疲劳驾驶这类因素会直接导致航空公司的声誉受损，以至于其经济利益受到损失，因而在媒体面前，公司会尽可能的隐瞒是由于其内部人员的管理失误导致的问题，以继续维持长久经营；外星人这类不可确定因素，在历史中也没有一个定论，大家对其也是猜测揣摩不透，因而在某些坚持无神论及崇尚物质论的国家，为了教化子民及坚持科学的文化态度，其政府及军事方面会统一口径一致宣称是客观存在的事实造成飞机失事，而不是某些人类目前为止无法把握的事实。恐怖袭击、疲劳驾驶、外星人、天气等不确定的因素与飞机事故率有着明显关系，很容易理解，恐怖袭击、疲劳驾驶这些人为因素一旦发生，其后果基本是确定的，明显可以使飞机事故率提高；外星人和天气这类不确定因素也同样如此，这些几率较小的事件一旦发生也是人类无法控制的事实，其对飞机事故率影响也是有目共睹的。2.4.3第三级因素与第四级因素分析操作经验不足这类因素会直接导致战争失误和事故率的明显提升。在科技发展史中，人类起到了主导因素，也是最不可限定的因素，因而对于飞机这类多技术融于一体的庞然大物，如果没有熟练的操作技术和稳定的心里素质、应变事故的能力的话，其后果是不难想象的；同样，操作不熟练、缺乏经验和处理能力，会使本来可以避免的事故减少或者避免其发生，每个型号的飞机其性能基本相同，因而在没有主观因素的影响下，起事故率大致应该相同，但是有了人为操作，其事故率就会产生不同的趋势。3.结果对飞机失事的原因进行了深入的了解，从硬件故障、人为原因、自然因素三个方面分析了飞机失事的原因。运用系统工程方法分析各种因素之间的关系，建立了飞机失事原因的模型。 层次分析法适用于对飞机失事原因的分析，探明了影响飞机失事各因素之间的层次关系，为降低飞机失事的可能性提供有用的指导。通过分析，将影响飞机失事的原因归结为引擎故障，人为原因，自然因素，并得到可避免因素和不可避免因素。4.结论 本文将飞机失事分为四个因素，通过分析四个因素之间的关系来确定造成飞机失事的原因，得到飞机失事的可避免影响因素和不可避免影响因素。从分析可以看出对飞机失事产生直接影响的因素有瞒报误报、飞机本身性能等因素，有时候这种因素不可避免。在第二层可以得到飞机性能和飞机型号这都是可以避免造成飞机失事的因素，只要做好飞机的检修以及飞机的及时检查。但是排除不了飞机事故率那些极少发生的可能。在第三层中战争失误、恐怖袭击、外星