《无人船质量安全风险评价指标体系及评价方法》团体标准征求意见稿

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团体标准

T/GDAQIXXXXX—XXXX

无人船质量安全风险评价指标体系

和评价方法

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文稿版次选择

XX-XX-XX发布XX-XX-XX实施

广东省质量检验协会发布

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前言

本标准依据GB/T1.1给出的规则起草。

本标准由广东省标准化研究院提出。

本标准由广东省质量检验协会归口。

本标准起草单位：广东省标准化研究院。

本标准主要起草人：黄继雄、刘璐、王佳胜、王杰、雷静、崔志仙、冷治稷。

本标准为首次制定。

II

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无人船质量安全风险评价指标体系和评价方法

1范围

本标准规定了无人船质量安全风险评价指标体系框架、评价指标和方法。

本标准适用于无人船质量安全风险综合评价。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

CCS船舶综合安全评估应用指南2015

CCS智能船舶规范2015

JT394-1999内河高速客船安全航行技术条件

SC6070-2011渔业船舶船载北斗卫星导航系统终端技术要求

3术语和定义

3.1

质量安全风险评价指标体系Indexsystemofsafetyriskassessment

对无人船适航性、动力推进、航行控制、通讯、人员及环境因素进行综合分析，确定各因素对无人

船安全风险的评价体系。

3.2

船舶适航性Seaworthinessofship

通常是指船舶的船体、船机在设计、结构、性能和状态等方面能够抵御航次中通常出现的或能合理

预见的风险，但不要求船舶具有抵御航次中出现的任何风险。

3.3

纵向稳定性longitudinalstability

船舶在纵倾力作用下，绕横向Y轴的纵向倾斜称为纵倾，船舶在纵倾时的稳性称为纵向稳定性。

3.4

横向稳定性lateralstability

船舶在横倾力矩的作用下，绕纵向X轴的横向倾斜称为横倾，船舶在横倾时的稳性称为横向稳定性。

3.5

回转圈Turningcircle

船舶在整个回转过程中，船舶的运动所划出的轨迹叫回转圈。

1

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4无人船质量安全风险评价指标

4.1指标体系框架

无人船质量安全风险评价指标体系由一级评价指标和二级评价指标组成。一级指标包括船舶适航性

因素、动力推进因素、航行控制因素、通讯因素、人为因素及环境因素6项指标，二级因素由27个具体

评价指标所构成，具体无人船质量安全风险评价指标体系框架见附录A。

4.2评价指标说明

4.2.1船舶适航性因素

影响船舶适航性因素有纵向稳定性、横向稳定性、回转圈/船长以及船体完好程度。

纵向稳定性

纵向稳定性由公式L/▽1/3判定，L----船舶总长；▽----船的排水量。

横向稳定性

横向稳定性由横摇周期来评价，按公式（1）计算：

IφφAφφ

Tφ2π…………（1）

GM

式中：

Tφ----横摇周期；

▽----船的排水量；

GM-----初稳性高度；

Iφφ----船舶绕纵轴质量转动惯性矩；

Aφφ----船舶附连水绕纵轴质量转动惯性矩；

φ----横倾角。

回转圈/船长

回转圈/船长即回转的轨迹长度与船长的比值。

船体完好程度

船体应力学性能达标，外形完好，保持水密。

4.2.2船舶动力推进因素

船舶动力推进因素包括动力强度、动力冗余度、动力响应加速度、动力急停时间和舵力强度。

动力强度

动力强度由P/▽2/3判定，P为主机功率，▽----船的排水量。

动力冗余度

动力冗余度仅包含有无两种情形，分别用1和0来表示。

动力响应加速度

2

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动力响应加速度为测定功率从零增加到额定功率50%～85%的加速时间。

动力急停时间

动力急停时间测定从正车85%功率到到车85%的加速时间。

船舶舵力强度

舵力强度由舵机功率/推进功率来测定。

4.2.3航行控制因素

航行控制因素包括传感器位置精度、传感器方向精度、传感器图像精度、障碍物感知以及自动避碰

系统。

传感器位置精度

传感器位置精度是指传感器定位的精确度，用精确数值大小来衡量。

传感器方向精度

传感器方向精度是指传感器感知方位的精确度，用精确数值大小来衡量。

传感器图像精度

传感器图像精度是指传感器感知图像的精确度，用分辨率来衡量。

障碍物感知

障碍物感知针对自主航行模式，测定移动和固定的标准障碍物的最远识别距离。

自动避碰系统

自动避碰系统为验证软件功能，进行模拟测试，测试成功率。

4.2.4船舶通讯因素

通讯速率

通讯速率可由带宽及其效率乘积来衡量。

通讯通道

通讯通道可分为单通道和双通道，分别用0和1表示。

通讯距离

应根据距离的远近选择不同频率的无线电磁波进行通讯。如在船到岸和岸到船方向通信中，可使用

高频（HF）来进行远距离通信。

误码率

误码率指错误接收到的码元数占所传输的总码元数的百分比。

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数据加密

对通讯数据是否加密分别用1和0来表示。

4.2.5船舶人为因素

人为因素包括操作无人船经验、团队能力、团队人数以及人员身体状况。

操作无人船经验

操作无人船经验有3个等级：无基础、仅经过培训以及有实际操纵经验，分别用0、1和2表示。

团队协作能力

团队协作能力有3个等级：无配合、作业经验有新人参与以及全员配合作业10次以上，分别用0、1

和2表示。

团队人数

团队人数应根据需要配备。

人员身体状况

人员身体状况可根据健康度分为1～5级，应满足必要时船舶操作基本要求。

4.2.6船舶环境因素

环境因素包括操作测试场船舶密度、风速、浪高和能见度。

测试场船舶密度

测试场船舶密度由实测得到。

风速

风速由实测得到。

浪高

浪高由实测得到。

能见度

能见度可由目测或仪器测得。

5无人船质量安全风险评价方法

对于影响无人船质量安全的因素，采用灰色关联分析模型进行评价，详见附录B。

4

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附录A

（资料性附录）

无人船质量安全风险评价指标体系框架

图A.1

5

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附录B

（资料性附录）

无人船质量安全风险灰色关联分析评价

B.1无人船质量安全风险灰色关联分析评价原理

对于个无人船安全风险影响因素指标，m个船型的评价，影响因素指标值组成矩阵，表示为：

(0)(0)(0)

x11(1)xxn(2)L1()

x(0)(1)xxn(0)(2)L(0)()

X(0)222……（B.1）

mnMMOM

(0)(0)(0)

xmm(1)xxn(2)Lm()

无人船安全风险影响因素指标一般有两种类型：越小越好型和越大越好型，越大越好的指标，规范

化采用以下公式：

(0)(0)

xkii()minxk()

im…………（）

xi()kim(0)(0),(1,2,,L)B.2

maxxkii()minxk()

imim

越小越好的指标，规范化采取以下公式：

(0)(0)

maxxkxkii()()

im……………（）

xi()kim(0)(0),(1,2,,L)B.3

maxxkii()minxk()

imim

规范化变换后B.1式变为：

x11(1)xxn(2)L1()

x(1)xxn(2)L()

X222……………（B.4）

mnMMOM

x(1)xxn(2)L()

mmm

设为参照船型影响因素指标值序列，为第个比较船型影响因素指标

xii[(1),(2),,()]xxiLxni

值序列：im1,2,L,。设x[(1),(2),,()]xxLxn为序列x[(1),(2),,()]xxLxn的累减产生序

列，其中x(1)x(1)，x()kxkxkk()(1),2,,Ln。关联性实质上是曲线间几何形状的差别，

因此可以将曲线间差值的大小，作为关联程度的衡量尺度。因此，可以定义以下点关联系数的计算公式：

maxmaxxk0()xki()

imkn

i()k……………（B.5）

10x()kxkii()20xkxk()()maxmaxxkxk0()i()

imkn

式中为分辨系数，取值在到之间，一般取；为位移加权系数，为唯一变化率加权系数，

010.512

且，，其取值可根据具体问题的侧重适当调节。如果所分析的因素与各个影

0,112121

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响因素的相对位移关系不大，而与整体变化趋势关系大时，则适当减小，增大；如果所分析的因

12

素与影响因素间的变化趋势关系不大时，可适当增大，减小。一般情况下，可取。式

121=2=0.5

中为第个船型的第个影响因素对于参考船型的相对差值，这种形式的相对差值称为对于

i()kikx0xi

在影响因素的关联系数。为了得到船型与的灰色关联度，则需要将各影响因素的灰色关联系

x0kxix0

数进行加权求和，如式B.6所示：

n

…………（）

ii(x0,xwkk)[()i()]B.6

k1

式中为对于的灰色关联度，为影响因素指标的权重系数：

ixix0wk()k

wk()(1)w()kw()k……………（B.7）

WD

式中wkW()和wkD()分别为白化权函数法和专家打分法得到的权重，为主观系数，01，

如果权重需要更加符合主观偏好则增大，反之如果希望系数尽量避免主观影响，则应降低，通常

取0.5。

采用客观的计算方法白化权函数法和带主观性的计算方法专家打分法对无人船安全风险影响因素

指标权重进行计算，分别得到WW和WD。

设权重函数（白化权函数）为：

………（）

f()xxxlnB.8

则归一化权重的计算如下

wkW():

对于n个影响因素指标，m个船型，影响因素指标值组成矩阵，矩阵的值均根据公式B.2和B.3

规范化：

首先，求各船型的影响因素的总和：

m

………………（）

Dxkknki(),1,2,,LB.9

i1

然后，求影响因素的熵值：

7

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1mxk()

efkn[],1,2,,iL…………………（B.10）

klnmD

i1k

xk()xk()

当i0时，令f[]0i。

DkDk

接着，求各个影响因素熵值的总和：

n

……………（）

EekB.11

k1

然后，求影响因素间的相对权重：

1ek

k……………（B.12）

nE

最后，对相对权重进行归一化，即得到各影响因素指标的权重系数：

wkW()

k…………………（）

wkW()nB.13

k

k1

熵是系统无序程度的度量，可以用于度量已知数据所包含的有效信息量和确定权重。当各项评价对

象的某项指标值相差较大时，熵值较小，说明该指标提供的有效信息量较大，其权重也应较大；反之，

若某项指标值相差较小，熵值较大，说明该指标提供的信息量较小，其权重也应较小。

专家打分法（DelphiMethod）主要思想是把需要回答的问题制成征询表单独发放给专家，要求专

家依据自己的相关专业知识和工作经验对表单进行回答，研究者将专家的意见进行统计处理，对意见的

一致性进行分析。专家打分法的步骤主要分为：建立判断矩阵、计算权重、一致性检验。

（1）判断矩阵

判断矩阵表征本层次各影响因素之间的两两相对重要性程度，设有n个因素BB12,,,LBn，因此可

以构造判断矩阵：

uu1112Lu1n

uuLu

A21222n

MMOM……………（B.14）

uuLu

nn12nn

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判断矩阵中的相对重要性构建采用Saaty的1~9标度法，通过设计打分表单，由专家对于各因素的

重要性进行相对重要性打分。它符合人们进行比较判断时的心理习惯。实验心理学表明，普通人在对一

组事物的某种属性同时比较，并保持判断基本一致时，所能够正确辨别的事物最大个数在5-9个之间。

其具体含义如下表：

表B.1判断矩阵中两两元素的标度值及其含义

uij定义

1ui与uj相比，同样重要

3ui与uj相比，稍微重要

5ui与uj相比，明显重要

7ui与uj相比，强烈重要

9ui与uj相比，极端重要

偶数重要程度介于相邻两奇数之间

1/nui与uj相比，且重要程度为n

（2）计算权重

权重计算法采用和积法，首先，将判断矩阵按列归一化：

uij

uijn……………（B.15）

uij

i1

然后按行求和：

n

………………（）

wuiijB.16

j1

对向量Wwww[,12,,Ln]进行归一化：

w

i……………（）

wiD()nB.17

wi

i1

向量WwwDD[(1),D(2),L,wD(n)]即为所求的指标权重。

（3）一致性检验

得到权重之后还需对之前的判断矩阵的一致性进行检验，首先需要计算最大特根max，公式如下：

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1n()AW

Di………（B-18）

maxnwi()

i1D

计算一致性指标CI：

n

CImax………………（B.19）

n1

然后计算一致性比例：

CI

CR………（B.20）

RI

式中RI为评价一致性指标，通过查表得到，见表B.2，一般情况下CR<0.1时，判断矩阵具有的一致

性可接受，否则需要再次征询专家意见。

表B.2RI平均一致性指标

n123456789

RI000.580.91.121.241.321.411.45

B.2无人船质量安全风险灰色关联分析评价应用

无人船质量安全风险灰色关联分析评价分为两个步骤。第一步为对影响无人船质量安全的每一个二

级指标分别进行灰色关联分析，计算灰色关联度。第二步为将不同二级指标的灰色关联度组成数据再次

进行灰色关联分析，计算出无人船整体灰色关联度。

_________________________________

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目次

前言................................................................................II

1范围..............................................................................1

2规范性引用文件....................................................................1

3术语和定义........................................................................1

4无人船质量安全风险评价指标........................................................2

4.1指标体系框架..................................................................2

4.2评价指标说明..................................................................2

5无人船质量安全风险评价方法........................................................4

附录A（资料性附录）无人船质量安全风险评价指标体系框架..............................5

附录B（资料性附录）无人船质量安全风险灰色关联分析评价..............................6

I

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无人船质量安全风险评价指标体系和评价方法

1范围

本标准规定了无人船质量安全风险评价指标体系框架、评价指标和方法。

本标准适用于无人船质量安全风险综合评价。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

CCS船舶综合安全评估应用指南2015

CCS智能船舶规范2015

JT394-1999内河高速客船安全航行技术条件

SC6070-2011渔业船舶船载北斗卫星导航系统终端技术要求

3术语和定义

3.1

质量安全风险评价指标体系Indexsystemofsafetyriskassessment

对无人船适航性、动力推进、航行控制、通讯、人员及环境因素进行综合分析，确定各因素对无人

船安全风险的评价体系。

3.2

船舶适航性Seaworthinessofship

通常是指船舶的船体、船机在设计、结构、性能和状态等方面能够抵御航次中通常出现的或能合理

预见的风险，但不要求船舶具有抵御航次中出现的任何风险。

3.3

纵向稳定性longitudinalstability

船舶在纵倾力作用下，绕横向Y轴的纵向倾斜称为纵倾，船舶在纵倾时的稳性称为纵向稳定性。

3.4

横向稳定性lateralstability

船舶在横倾力矩的作用下，绕纵向X轴的横向倾斜称为横倾，船舶在横倾时的稳性称为横向稳定性。

3.5

回转圈Turningcircle

船舶在整个回转过程中，船舶的运动所划出的轨迹叫回转圈。