0 引　言

近年来，随着我国“海洋强国”战略的不断深入推进^[1]，海洋船舶运输、渔业生产及海洋资源开发等海上活动日趋频繁，开展系统性的海上救助作业风险评估研究，对海上救助作业风险管控工作具有重要现实意义。当前国内外针对海上救助作业风险评估的研究较少，国外方面，主要为一些海上救助权威实践或技术支撑机构出台的风险评估与管理方面的指导性手册。如美国海岸警卫队出台的《风险评估程序》^[2]《标准作业程序》^[3]，国际航标协会发布的《风险管理指南》等^[4-5]。国内方面，一些来自海上救助打捞单位的科研人员就海上典型作业开展了风险评估方法研究，如姚亮等^[6]对拖带作业开展了风险分析。综合目前国内外研究，海上救助作业风险评估存在以下三方面问题：1）风险评估体系缺乏系统性，往往聚焦在人员和环境方面，没有充分考虑人员、设备、管理和环境方面存在的安全风险；2）权重赋值缺乏兼顾性，要么基于专家经验要么基于历史数据，导致最终评价结果缺乏科学性支撑；3）评估结果缺乏前瞻性，往往聚焦在现状评估，无法满足当前水上救助行业快速发展的需求。

1 风险评估模型

首先在充分考虑海上救助作业的特点上，从“人员-设备-管理-环境”的全域维度构建风险评估体系，设计组合赋权模型；构建同异反风险评价矩阵确定各风险等级现状，基于多元联系数分析进行风险势态分析，为风险评估和管控提供科学的依据。

2 理论基础 2.1 主客观组合赋权方法 2.1.1 粗糙集优化的层次分析法

粗糙集理论与层次分析法耦合后，指标的相对重要性采用影响程度表示，如下式 ：

$ {\sigma _{DE}}(B) = {\gamma _D}(E) - {\gamma _{D - B}}(E)。$

(1)

将式(1)得到的各指标的影响程度两两相除，就可以得到指标的相对重要程度 $ \Delta {\sigma _{xy}} $ ，计算公式如下式：

$ \Delta {\sigma }_{xy}=\frac{{\sigma }_{DE}({D}_{x})}{{\sigma }_{DE}({D}_{y})}，\; x,y=1,2,3,\cdots ,{n} 。$

(2)

2.1.2 熵值法

熵值法^[7]中的信息熵为 $ Q_h $ 计算公式如下：

$ {Q_h} = - T\sum\limits_{i = 1}^m {{p_{ih}}\ln {p_{ih}}}。$

(3)

式中： $T=\dfrac{1}{1{{\;nm}}}$ ，且T为常数。设第h个指标的熵权为 $ \beta_h $ ，则

$ {\beta _h} = \dfrac{{{g_h}}}{{\displaystyle\sum\nolimits_{h = 1}^v {gh} }}。$

(4)

式中：gh为指标h的差异系数， $ gh = 1 - Qh $ 。

2.1.3 主客观组合赋权

主客观组合权重 $ w_h$ 计算公式如下：

$ {w_h} = \mu {\alpha _h} + \phi {\beta _h} ，$

(5)

$ d({\alpha _h}{\beta _h}) = {\left[{\sum\limits_{h = 1}^v {({\alpha _h} - {\beta _h})} ^2}\right]^{\frac{1}{2}}}，$

(6)

$ d{({\alpha _h}{\beta _h})^2} = {(\mu - \phi )^2}，$

(7)

$ \mu + \phi = 1 。$

(8)

2.2 基于五元联系数的风险态势评估方法 2.2.1 同异反评价矩阵判断风险程度

由 $ u_{hs}=z_{hs}/z$ 得到评价矩阵，z表示评估专家人数， $ z_{hs}$ 表示认为指标h为s级风险的人数，评价人对因素u _i的评价可以构建同异反模型。

$ \begin{split}{\boldsymbol{u}}=\;&({w}_{1},{w}_{2},\cdots,{w}_{v})\left(\begin{array}{cccc}{u}_{11}& {u}_{12}& \cdots & {u}_{15}\\ {u}_{21}& {u}_{22}& \cdots & ⋮\\ ⋮& ⋮& \ddots & ⋮\\ {u}_{v1}& {u}_{22}& \cdots & {u}_{25}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}1\\ i\\ j\\ k\\ l\end{array}\right)=\\ &{\displaystyle \sum _{h=1}^{v}{w}_{1}{u}_{h1}+}{\displaystyle \sum _{h=1}^{v}{w}_{1}{u}_{h2}i+}{\displaystyle \sum _{h=1}^{v}{w}_{1}{u}_{h3}j+}\\ &{\displaystyle \sum _{h=1}^{v}{w}_{1}{u}_{h4}k+}{\displaystyle \sum _{h=1}^{v}{w}_{1}{u}_{h5}l}。\end{split} $

(9)

式中： $ \{ {u_1},{u_2}, \cdots ,{u_v}\} $ 为风险因素集； $ \{ {w_1},{w_2}, \cdots ,{w_v}\} $ 为风险指标权重向量； $ {(1,i,j,k,l)^{\rm{T}}} $ 为同异反系数矩阵。

2.2.2 五元联系数分析风险发展趋势

一阶偏联系数为：

$ \partial u = \partial a + i\partial b + j\partial c + k\partial d。$

(10)

式中： $ \partial {u^ + } $ 为一阶偏联系数，且 $\partial a = \dfrac{a}{{(a + b)}}$ ； $\partial b = \dfrac{b}{{(b + c)}} $ ； $\partial c = \dfrac{c}{{(c + d)}}$ ； $\partial d = \dfrac{d}{{(d + e)}}$ 。

二阶偏联系数为:

$ {\partial ^2}{u^ + } = \partial (\partial {u^ + }) = {\partial ^2}a + i{\partial ^2}b + j{\partial ^2}c 。$

(11)

式中： ${\partial ^2}{u^ + }$ 为二阶偏联系数，且 ${\partial ^2}a = \dfrac{{\partial a}}{{\partial a + \partial b}}$ ； ${\partial ^2}b = \dfrac{{\partial b}}{{\partial b + \partial c}}$ ； ${\partial ^2}c = \dfrac{{\partial c}}{{\partial c + \partial d}}$ 。

三阶偏联系数为:

$ {\partial ^3}{u^ + } = \partial ({\partial ^2}{u^ + }) = {\partial ^3}a + i{\partial ^3}b 。$

(12)

式中： ${\partial ^3}{u^ + }$ 为三阶偏联系数，且 ${\partial ^3}a = \dfrac{{{\partial ^2}a}}{{{\partial ^2}a + {\partial ^2}b}}$ ； ${\partial ^3}b = \dfrac{{{\partial ^2}b}}{{{\partial ^2}b + {\partial ^2}c}}$ 。

四阶偏联系数为:

$ {\partial ^4}{u^ + } = \partial ({\partial ^3}{u^ + }) = {\partial ^4}a。$

(13)

式中： $ {\partial ^4}{u^ + } $ 为四阶偏联系数，且 ${\partial ^4}a = \dfrac{{{\partial ^2}a}}{{{\partial ^2}a + {\partial ^2}b}}$ 。

在势 $shi = \dfrac{a}{e}$ 中， $ a $ 表示风险极低的数值，若 $\dfrac{a}{e} \gt 1$ ，表示所讨论的两集合为集对同势；若 $\dfrac{a}{e} = 1$ ，表示所讨论的两集合为集对均势；若 $\dfrac{a}{e} \lt 1$ ，表示所讨论的两集合为集对反势。

3 实例分析 3.1 建立海上扫测作业风险评估指标体系

根据海上扫测作业环境特点及作业难点^[8]，以人员、设备、环境、管理作为风险评估指标体系的层次维度，参考交通运输部南海救助局、烟台打捞局2011～2020年我国深海安全事故统计分析资料及与深海扫测相关的国家法律法规和行业技术规范标准^[9-10]，表1为对海上扫测作业风险评估指标进行层次划分及释义。

3.2 组合赋权法确定各评估指标权重

采用五点李克特量表制作调查问卷，向50位深海扫测方面的专家与救援人员（其中32位来自作业单位，具有大专或本科学历，且在深海扫测或海上应急救援方面有3年以上工作经验；12位来自主管单位与监理单位，均参与过多次海上应急救援深海扫测的救援或演练工作；6位来自科研院校，具有博士及以上学历，拥有5年以上安全类教学工作经历，且参与过至少2个深远海项目）发放，最终各指标权重结果见表1。

3.3 基于五元联系数判断作业风险发展态势

根据五元联系数，及其一阶偏联系数、二阶偏联系数、三阶偏联系数和四阶偏联系数，可以判别各风险指标的风险程度及未来发展态势。

1）表征作业整体风险程度的同异反联系数， $ u = 0.31 + 0.24i + 0.23j + 0.11k + 0.11l $ ，联系势 $ shi(H) = a/e = 2.95 $ ，在风险态势分区中位于同势区2级，可以判断其风险程度较低。在环境因素中海底生物干扰为均势94级，高阻力作业、高湿环境、海上交通运输活动繁多、能见度低下均为同势，且分别为同势53，47，21，1级；其余二级评价指标表现全部为同势。

2）综合后的四元趋势联系数为 $\partial u = 0.56 + 0.51i + 0.68j + 0.51k$ ，其 $ shi(H) = 0.56/0.51 \gt 1 $ ，处于同势，表示海上扫测作业风险具有一阶下降趋势。其中，除海底生物干扰风险处于均势外，其余因素风险皆为同势。

3）综合后的三元趋势联系数为 ${\partial ^2}u = 0.52 + 0.43i + 0.57j$ ，联系势 $ shi(H) = 0.52/0.57 \lt 1 $ ，在风险态势分区中位于反势区，表明作业整体的安全程度在未来向好发展。但是，从三元发展趋势来看，4个一级指标均处于反势。

4）综合后的二元趋势联系数为 ${\partial ^3}u = 0.52 + 0.43i$ ，其不确定势 $ shi(H) = 0.52/0.43 \gt 1 $ ，表示该深远海深海扫测作业风险有下降趋势。从四元发展趋势来看，4个一级指标均处于同势。

5）综合后的一元趋势联系数为 $ {\partial ^4}u = 0.564 $ ，表明 $ a/(a + b) \gt 0.5 $ ，即a＞b。因此，该深海扫测作业中风险的同势大于不确定势，表示该深海扫测作业中风险具有四阶层次上的下降趋势。其中4个一级指标均处于同势。

从风险现状来看，虽然作业风险在总体上具有下降趋势，但仍然存在一定数量的反势因素，如高阻力作业等，这表明该作业的安全风险在客观上呈现出一种动态的发展趋势。针对本项目具体的二级评估指标，分区绘制如图2所示的深海扫测作业风险因素态势图，以便观察各项指标未来风险走向。针对位于较高风险及高风险态势区的指标因素，管理人员应该抓主要矛盾以做到有的放矢。

由海上扫测作业态势评估分析可知，布放动作遗漏、工作内容理解不当、布放判断失误和人员触电呈上下起伏态势，即这些指标因素未来的发展态势不稳定，表现时好时坏，可以制定相关管控措施。如：派遣潜水员进行潜水探摸确定水下情况，根据探摸的情况制定布放方案，切勿盲目布放；增设录像设备，精准确定水下情况；为潜水员提供供气系统、通讯系统、绝缘装备、加热系统来克服水下寒冷潮湿、触电等问题；增设多波束扫测设备用以定位装备、定向装备、多波束发射及接收设备；增加水下定位信标，便于后续探测和救助；采用专门的扫测船。

4 结　语

1）根据AHP法，从人机环管四维度，筛选出23个二级指标，建立海上扫测作业风险评估指标体系并对各风险因素进行释义。

2）通过主客观组合赋权，并将同反异矩阵与五元联系数理论引入深远海扫测风险评估，获得静态风险程度的同时，还能从未来时态分析各风险因素的发展趋势，以静态与动态相结合方式分析海上扫测作业风险。

3）根据分析结果得出能见度低下、高湿环境、扫测范围过大、高阻力作业、管辖之权不明确五项因素呈现下降态势。针对这5点关键因素为深海扫测作业提出相应的风险管控措施，有利于精准预防。

4）该作业的整体安全风险在客观上呈现出一种动态的发展趋势，但是上升趋势更为明显。在下降态势中，环境因素影响较为严重，需着重关注作业环境，降低由此导致的不安全状态发生概率。