1T/GDAQI040—2022無人船質(zhì)量安全風(fēng)險評價指標(biāo)體系及評價方法本文件規(guī)定了無人船質(zhì)量安全風(fēng)險評價指標(biāo)體系框架、評價指標(biāo)和方法。本文件適用于無人船質(zhì)量安全風(fēng)險綜合評價。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。CCS船舶綜合安全評估應(yīng)用指南2015CCS智能船舶規(guī)范20153術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1質(zhì)量安全風(fēng)險評價指標(biāo)體系Indexsystemofsafetyriskassessment對無人船適航性、動力推進、航行控制、通訊、人員及環(huán)境因素進行綜合分析，確定各因素對無人船安全風(fēng)險的評價體系。3.2船舶適航性Seakeeping通常是指船舶的船體、船機在設(shè)計、結(jié)構(gòu)、性能和狀態(tài)等方面能夠抵御航次中通常出現(xiàn)的或能合理預(yù)見的風(fēng)險，但不要求船舶具有抵御航次中出現(xiàn)的任何風(fēng)險。3.3縱向穩(wěn)定性longitudinalstability船舶在縱傾力作用下，繞橫向Y軸的縱向傾斜稱為縱傾，船舶在縱傾時的穩(wěn)性稱為縱向穩(wěn)定性。3.4橫向穩(wěn)定性lateralstability船舶在橫傾力矩的作用下，繞縱向X軸的橫向傾斜稱為橫傾，船舶在橫傾時的穩(wěn)性稱為橫向穩(wěn)定性。3.5回轉(zhuǎn)圈Turningcircle船舶在整個回轉(zhuǎn)過程中，船舶的運動所劃出的軌跡叫回轉(zhuǎn)圈。4無人船質(zhì)量安全風(fēng)險評價指標(biāo)4.1指標(biāo)體系框架無人船質(zhì)量安全風(fēng)險評價指標(biāo)體系由一級評價指標(biāo)和二級評價指標(biāo)組成。一級指標(biāo)包括船舶適航性因素、動力推進因素、航行控制因素、通訊因素、人為因素及環(huán)境因素6項指標(biāo)，二級因素由27個具體評價指標(biāo)所構(gòu)成，具體無人船質(zhì)量安全風(fēng)險評價指標(biāo)體系框架見附錄A。4.2評價指標(biāo)說明4.2.1船舶適航性因素2T/GDAQI040—2022影響船舶適航性因素有縱向穩(wěn)定性、橫向穩(wěn)定性、回轉(zhuǎn)圈/船長以及船體完好程度。4.2.1.1縱向穩(wěn)定性縱向穩(wěn)定性由以下公式判定：式中：L----船舶總長；▽----船的排水量。4.2.1.2橫向穩(wěn)定性橫向穩(wěn)定性由橫搖周期來評價，按如下公式計算： 式中：TΦ----橫搖周期；▽----船的排水量；GM-----初穩(wěn)性高度；IΦΦ----船舶繞縱軸質(zhì)量轉(zhuǎn)動慣性矩；AΦΦ----船舶附連水繞縱軸質(zhì)量轉(zhuǎn)動慣性矩。4.2.1.3回轉(zhuǎn)圈/船長回轉(zhuǎn)圈/船長即回轉(zhuǎn)的軌跡長度與船長的比值。4.2.1.4船體完好程度船體結(jié)構(gòu)力學(xué)性能達標(biāo)，外形完好，保持水密。4.2.2船舶動力推進因素船舶動力推進因素包括動力強度、動力冗余度、動力響應(yīng)加速度、動力急停時間和舵力強度。4.2.2.1動力強度動力強度由P/2/3判定，P為主機功率，▽----船舶的排水量。4.2.2.2動力冗余度動力冗余度僅包含有無兩種情形，分別用1和0來表示。4.2.2.3動力響應(yīng)加速度動力響應(yīng)加速度為測定功率從零增加到額定功率50%～85%的加速時間。4.2.2.4動力急停時間動力急停時間測定從正車85%功率到倒車85%的加速時間。4.2.2.5船舶舵力強度舵力強度由舵機功率/推進功率來測定。4.2.3航行控制因素航行控制因素包括傳感器位置精度、傳感器方向精度、傳感器圖像精度、障礙物感知以及自動避碰系統(tǒng)。4.2.3.1傳感器位置精度3T/GDAQI040—2022傳感器位置精度是指傳感器定位的精確度，用精確數(shù)值大小來衡量。見《CCS智能船舶規(guī)范2015》、《CCS船舶綜合安全評估應(yīng)用指南2015》。4.2.3.2傳感器方向精度傳感器方向精度是指傳感器感知方位的精確度，用精確數(shù)值大小來衡量。4.2.3.3傳感器圖像精度傳感器圖像精度是指傳感器感知圖像的精確度，用分辨率來衡量。4.2.3.4障礙物感知障礙物感知針對自主航行模式，測定移動和固定的標(biāo)準(zhǔn)障礙物的最遠識別距離。見《CCS智能船舶規(guī)范2015》、《CCS船舶綜合安全評估應(yīng)用指南2015》。4.2.3.5自動避碰系統(tǒng)自動避碰系統(tǒng)為驗證軟件功能，進行模擬測試，測試成功率。見《CCS智能船舶規(guī)范2015》、《CCS船舶綜合安全評估應(yīng)用指南2015》。4.2.4船舶通訊因素4.2.4.1通訊速率通訊速率可由帶寬及其效率乘積來衡量。4.2.4.2通訊通道通訊通道可分為單通道和雙通道，分別用0和1表示。4.2.4.3通訊距離應(yīng)根據(jù)距離的遠近選擇不同頻率的無線電磁波進行通訊。如在船到岸和岸到船方向通信中，可使用高頻（HF）來進行遠距離通信。4.2.4.4誤碼率誤碼率指錯誤接收到的碼元數(shù)占所傳輸?shù)目偞a元數(shù)的百分比。4.2.4.5數(shù)據(jù)加密對通訊數(shù)據(jù)是否加密分別用1和0來表示。4.2.5船舶人為因素人為因素包括操作無人船經(jīng)驗、團隊能力、團隊人數(shù)以及人員身體狀況。4.2.5.1操作無人船經(jīng)驗操作無人船經(jīng)驗有3個等級：無基礎(chǔ)、僅經(jīng)過培訓(xùn)以及有實際操縱經(jīng)驗，分別用0、1和2表示。4.2.5.2團隊協(xié)作能力團隊協(xié)作能力有3個等級：無配合、作業(yè)經(jīng)驗有新人參與以及全員配合作業(yè)10次以上，分別用0、1和2表示。4.2.5.3團隊人數(shù)團隊人數(shù)應(yīng)根據(jù)需要配備。4.2.5.4人員身體狀況人員身體狀況可根據(jù)健康度分為1～5級，應(yīng)滿足必要時船舶操作基本要求。4.2.6船舶環(huán)境因素4T/GDAQI040—2022環(huán)境因素包括操作測試場船舶密度、風(fēng)速、浪高和能見度。4.2.6.1測試場船舶密度測試場船舶密度由實測得到。4.2.6.2風(fēng)速風(fēng)速由實測得到。4.2.6.3浪高浪高由實測得到。4.2.6.4能見度能見度可由目測或儀器測得。5無人船質(zhì)量安全風(fēng)險評價方法對于影響無人船質(zhì)量安全的因素，采用灰色關(guān)聯(lián)分析模型進行評價，詳見附錄B。5T/GDAQI040—2022無人船質(zhì)量安全風(fēng)險評價指標(biāo)體系框架圖A.1無人船質(zhì)量安全風(fēng)險評價指標(biāo)體系框架圖6T/GDAQI040—2022無人船質(zhì)量安全風(fēng)險灰色關(guān)聯(lián)分析評價B.1無人船質(zhì)量安全風(fēng)險灰色關(guān)聯(lián)分析評價原理對于n個無人船安全風(fēng)險影響因素指標(biāo)，m個船型的評價，影響因素指標(biāo)值組成矩陣，表示為：無人船安全風(fēng)險影響因素指標(biāo)一般有兩種類型：越小越好型和越大越好型，越大越好的指標(biāo)，規(guī)范化采用以下公式：越小越好的指標(biāo)，規(guī)范化采取以下公式：………………規(guī)范化變換后B-1式變?yōu)椋?……設(shè)x0=[x0(1),x0(2),…,x0(n)]為參照船型影響因素指標(biāo)值序列，xi=[xi(1),xi(2),…,xi(n)]為第x=[x(1),x(2),…,x(n)]的累減產(chǎn)生序列，其中x’(1)=x(1)，x’(k)=x(k)-x(k-1),k=2,…,n。關(guān)聯(lián)性實質(zhì)上是曲線間幾何形狀的差別，因此可以將曲線間差值的大小，作為關(guān)聯(lián)程度的衡量尺度。因此，可以定義以下點關(guān)聯(lián)系數(shù)的計算公式：ξ.maxmaxx0(k)-xi(k)ζi(k)=…(B.5)式中ξ為分辨系數(shù)，取值在0到1之間，一般取0.5；λ1為位移加權(quán)系數(shù)，λ2為唯一變化率加權(quán)系數(shù)，且0<λ1,λ2<1，λ1+λ2=1，其取值可根據(jù)具體問題的側(cè)重適當(dāng)調(diào)節(jié)。如果所分析的因素與各個影響因素的相對位移關(guān)系不大，而與整體變化趨勢關(guān)系大時，則適當(dāng)減小λ1，增大λ2；如果所分析的因素與影響因素間的變化趨勢關(guān)系不大時，可適當(dāng)增大λ1，減小λ2。一般情況下，可取λ1=λ2=0.5。式中ζi(k)為第i個船型的第k個影響因素對于參考船型x0的相對差值，這種形式的相對差值稱為xi對于x0在k影響因素的關(guān)聯(lián)系數(shù)。為了得到船型xi與x0的灰色關(guān)聯(lián)度，則需要將各影響因素的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)進行加權(quán)求和，如式B-6所示：7T/GDAQI040—2022yi=y……………式中yi為xi對于x0的灰色關(guān)聯(lián)度，w(k)為影響因素指標(biāo)k的權(quán)重系數(shù)：w(k)=(1α)wW(k)+αwD(k)……………(B.7)式中wW(k)和wD(k)分別為白化權(quán)函數(shù)法和專家打分法得到的權(quán)重，α為主觀系數(shù)，0≤α≤1，如果權(quán)重需要更加符合主觀偏好則增大α,反之如果希望系數(shù)盡量避免主觀影響，則應(yīng)降低α,通常取0.5。采用客觀的計算方法白化權(quán)函數(shù)法和帶主觀性的計算方法專家打分法對無人船安全風(fēng)險影響因素指標(biāo)權(quán)重進行計算，分別得到WW和WD。設(shè)權(quán)重函數(shù)（白化權(quán)函數(shù)）為：f(x)=xlnx…………………(B.8)則歸一化權(quán)重wW(k)的計算如下:對于n個影響因素指標(biāo)，m個船型，影響因素指標(biāo)值組成矩陣，矩陣的值均根據(jù)公式B-2和B-3規(guī)范化：首先，求各船型的影響因素的總和：,k=1,2,…,n…………………然后，求影響因素的熵值：=,k=1,2,…,n…………接著，求各個影響因素熵值的總和：ek…………………然后，求影響因素間的相對權(quán)重：…………………最后，對相對權(quán)重進行歸一化，即得到各影響因素指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)wW(k)：…………………熵是系統(tǒng)無序程度的度量，可以用于度量已知數(shù)據(jù)所包含的有效信息量和確定權(quán)重。當(dāng)各項評價對象的某項指標(biāo)值相差較大時，熵值較小，說明該指標(biāo)提供的有效信息量較大，其權(quán)重也應(yīng)較大；反之，若某項指標(biāo)值相差較小，熵值較大，說明該指標(biāo)提供的信息量較小，其權(quán)重也應(yīng)較小。專家打分法（DelphiMethod）主要思想是把需要回答的問題制成征詢表單獨發(fā)放給專家，要求專家依據(jù)自己的相關(guān)專業(yè)知識和工作經(jīng)驗對表單進行回答，研究者將專家的意見進行統(tǒng)計處理，對意見的一致性進行分析。專家打分法的步驟主要分為：建立判斷矩陣、計算權(quán)重、一致性檢驗。（1）判斷矩陣判斷矩陣表征本層次各影響因素之間的兩兩相對重要性程度，設(shè)有n個因素，因此可以構(gòu)造判斷矩8T/GDAQI040—2022………判斷矩陣中的相對重要性構(gòu)建采用Saaty的………判斷矩陣中的相對重要性構(gòu)建采用Saaty的19標(biāo)度法，通過設(shè)計打分表單，由專家對于各因素的重要性進行相對重要性打分。它符合人們進行比較判斷時的心理習(xí)慣。實驗心理學(xué)表明，普通人在對一組事物的某種屬性同時比較，并保持判斷基本一致時，所能夠正確辨別的事物最大個數(shù)在5-9個之間。其具體含義如下表：uij定義1ui與uj相比，同樣重要3ui與uj相比，稍微重要5ui與uj相比，明顯重要7ui與uj相比，強烈重要9ui與uj相比，極端重要偶數(shù)重要程度介于相鄰兩奇數(shù)之間ui與uj相比，且重要程度為n（2）計算權(quán)重權(quán)重計算法采用和積法，首先，將判斷矩陣按列歸一化：然后按行求和：……………………向量WD=[wD(1),wD(2),…,wD(n)]即為（3）一致性檢驗得到權(quán)重之后還需對之前的判斷矩陣的一致性進行檢驗，首先需要計算最大特根λmax，公式如下：……………………9T/GDAQI040—2022計算一致性指標(biāo)CI：……………………然后計算一致性比例：CR=…