民用飛機技術出版物的源數據影響度綜合評價

陳杰，劉虎 ，彭和平，宋玉起

(1.北京航空航天大學 航空科學與工程學院，北京100191; 2.中國商飛上海飛機客戶服務有限公司 技術出版物部，上海200241)

民用飛機的技術出版物是指保障飛機正常使用和維護所需的各種工程和技術信息文件，其既是飛機運營和人員培訓的主要技術依據，也是飛機運營商能夠正確高效運營和維修飛機的關鍵技術保障之一［1］.對于民用飛機制造商而言，優良的技術出版物編制和維護能力不僅可以提高飛機的使用維護質量，提高用戶的經濟效益，而且可以樹立企業形象，提高市場聲譽［2］.

源數據是飛機產品設計制造過程中所產生的產品數據的總稱，包括項目計劃、技術文檔、圖紙模型、技術規范以及其他各種文檔文件，數量龐大且種類繁多.源數據是飛機設計制造所產生的原始數據資料，也是技術出版物內容的直接來源.技術出版物的編制過程即是對源數據進行加工和合理結構化的過程.

由于民用飛機的設計制造是一個動態過程，需要不斷驗證設計合理性及客戶市場需求，因此對產品的修改是必要的.若產品發生修改，技術出版物內容便會和產品真實數據脫節.技術出版物的維護即是為保證技術出版物與產品真實數據一致性，根據源數據更改通知更新技術出版物的活動.由于源數據間所包含的產品數據不同，在技術出版物業務中的使用能力也不同，因此源數據具有價值差異性，即其對技術出版物的影響(包括數據影響和業務影響)能力存在差異，稱為影響度.若源數據包含飛機運行和維修的關鍵數據，或在技術出版物體系中的使用量大、范圍廣，則該源數據影響度相對較高.此類源數據一旦發生更改，如果不能及時執行維護流程就會使得大量技術出版物部分信息失效，直接影響飛機的正常使用.因此研究源數據的影響度，并判斷對應的維護流程執行優先級是必要的.

目前，國外的大型民用飛機制造企業已建立起較為完備的技術出版物服務體系，業務活動嚴格執行S1000D、ATA 等國際標準，并對技術出版物業務的核心數據庫——公共源信息庫(Common Source Data Base，CSDB)進行數據的存儲和使用優化研究.而在技術出版物維護業務的前端，源數據的更改通知以更改通知包的形式被接受，一個更改通知包中可能包含多個不同源數據的更改信息.更改通知包經相關業務人員進行初步影響度分析后將正式進入維護流程，因此不同源數據是否具有正確的維護流程執行優先級很大程度上取決于業務人員的工作素養和能力，在此基礎上可能出現源數據不具有維護流程執行優先級或優先級錯誤.我國的民用飛機制造企業建設比國外起步晚，而且一部分企業從軍用飛機生產轉型而來，缺少商業服務意識，對標準的解讀和實施還不夠深刻［3］.因此國內的民用飛機制造商在技術出版物服務上，工作重心還在于業務體系的建立完善和業務流程的規范化，并對業務相關數據進行有效存儲、管理和使用，在源數據影響度分析方面使用與國外相同的人工判斷法.

本文提出的源數據影響度分析模型，通過分析源數據和技術出版物的業務關系，定義了描述源數據對技術出版物影響度的評價指標體系，并采用層次分析法(AHP)建立源數據影響度值的計算方法，以此作為對應維護流程執行優先級的判斷依據.與目前使用的人工判斷法相比，使用層次分析法的影響度分析模型將定性的影響度轉化為可衡量的量值，在技術出版物維護中擺脫了維護優先級判斷對業務人員素質和能力的依賴性，減少業務出錯;同時影響度分析模型具有良好的系統化能力，可與技術出版物編制管理系統結合，有效輔助業務活動執行.

1 技術出版物的業務流程

技術出版物業務是根據民用航空標準或客戶需求，在滿足標準業務規則［4］的條件下利用飛機產品設計和制造過程所產生的源數據編制和維護飛機技術出版物的活動，其中最重要的是編制和維護兩大流程.在這兩個主要業務流程中，源數據均為很重要的組成部分，其不僅是業務開展的基礎數據，也是技術出版物內容的主要來源.技術出版物的業務流程分析既能夠了解源數據和技術出版物的組成及使用關系，同時也能夠明確源數據更改對技術出版物的影響過程及影響方式，便于后續源數據的影響度分析.

技術出版物的編制是一個消耗較多資源并且業務時間集中的過程，其需要嚴格按照國際通用標準從數量巨大的源數據中尋找、分析和獲取技術出版物必要的輸入數據，并采用結構化語言［5］(SGML 或XML)將源數據信息處理為最小獨立信息單元——數據模塊(Data Module，DM)［6］，對數據模塊進行結構編排后最終形成可用的技術出版物.技術出版物的編制流程包括:

1)接受技術出版物編制任務并進行源數據分析，明確技術出版物的數據模塊需求.

2)根據源數據分析結果，采用結構化語言編寫數據模塊，并建立數據模塊與源數據的使用關聯.

3)對數據模塊進行結構編排后輸出和發布技術出版物［7］.

相較而言，技術出版物的維護流程則在飛機產品全壽命周期內開展.飛機產品的復雜性和客戶需求的修正更新等因素使得在飛機產品的全壽命周期內都有可能出現產品更改需求.一旦飛機產品發生更改，相應的源數據將不再適用，已發布的技術出版物其正確性和有效性都將受到影響.因此，技術出版物的維護流程是接受產品更改需求并更新技術出版物相應內容，以保證技術出版物與飛機產品真實數據一致性的活動.技術出版物的維護流程包括:

1)下發源數據更改通知，查找分析和變更源數據具有使用關聯關系的數據模塊.

2)下發數據模塊更改通知，相應數據模塊主編完成對受影響數據模塊的內容更新.

3)提交更新后的數據模塊，對受影響技術出版物整理并重新發布.

依據以上分析結果，可以得出源數據、數據模塊和技術出版物的結構關系圖，如圖1 所示.

圖1 源數據、數據模塊、技術出版物結構關系Fig.1 Structural relationship of source data，data module and technical publication

技術出版物業務流程分析的目的是通過分析業務開展過程中源數據和技術出版物的作用關系，提出并指標化能夠全面描述源數據對技術出版物影響度的關鍵因素集，包括源數據與技術出版物的使用關聯強度、源數據引起的業務工作量等.在該原則下，本文提出并定義了4 個描述源數據影響度的評價指標.

定義1 源數據更改頻率定義為單位時間內源數據的更改頻數.源數據的更改頻率決定由其響應的技術出版物維護流程數量，是對源數據引起的業務工作量的描述，標記為C.

定義2 關聯數據模塊數量定義為與該源數據具有使用關聯關系的數據模塊數量.該指標是對源數據使用重要度和更改維護工作量的綜合描述，標記為M.

定義3 關聯技術出版物數量定義為與該源數據具有使用關聯關系的技術出版物數量.其在技術出版物層次上宏觀地反映出源數據使用重要度和影響范圍，標記為T.

定義4 技術出版物平均價值定義為該源數據所影響的技術出版物平均價值.不同技術出版物因其使用對象和范圍不同［8］，其編寫質量和使用價值將存在差異.該指標是對源數據關聯的技術出版物重要程度的綜合描述，標記為V.

某源數據的技術出版物平均價值定義為

式中:v 為該技術出版物平均價值;n 為技術出版物體系根據使用價值差異劃分的子類型數量;vi為第i 個子類中技術出版物的單位價值;xi為與該源數據關聯的第i 個子類中技術出版物的數量.

源數據影響度評價指標確定后，按照層次分析法的使用要求，需根據各指標間的邏輯關系建立層次化的指標體系結構，為源數據影響度的層次分析做好準備.

2 源數據影響度模型

層次分析法是美國運籌學家Saaty 于20 世紀70 年代中期提出的一種系統分析方法，它是一種將定性與定量分析方法相結合的多目標決策分析方法［9］.該方法的主要思想是通過將復雜問題分解為若干層次和若干因素，并通過判斷矩陣計算不同指標的相對權重，最終得到目標的綜合評價結果.由于可以將人的經驗判斷轉化為定量的數值參與分析計算，因此層次分析法對解決多目標、多指標或無結構形態的復雜決策問題具有極大優勢［10-11］.

基于層次分析法的源數據影響度模型通過建立全面描述源數據對技術出版物影響性的評價指標體系并合理分配權重系數，采用源數據歷史統計數據，計算得到量化的源數據影響度值.由源數據影響度值即可在源數據維護流程中判定更改優先級，避免因源數據的無優先級處理導致技術出版物重要數據的延滯維護;隨著影響度值的不斷更新，還可從數據變化趨勢分析源數據影響度穩定性及源數據編制是否合理等;同時源數據的影響度值可供查詢，優化技術出版物業務流程，提高企業的技術出版物服務能力.

源數據影響度模型建立的具體步驟［12］如下.

步驟1 建立指標層次結構.層次結構一般分為目標層、準則層和指標層.本文建立的源數據影響度指標層次結構如圖2 所示.

圖2 源數據影響度指標層次結構Fig.2 Hierarchy structure of influence degree of source data index

步驟2 通過采集專家數據構造指標體系各層次判斷矩陣.

步驟3 計算各指標權重系數并進行矩陣一致性檢驗.

步驟4 遵循符合人的認知規律和習慣、滿足技術出版物業務現狀和便于影響度分析模型的建立3 個原則定義出源數據影響度最大值，并根據權重系數分配各指標影響度最大值.

設源數據影響度最大值為Imax，權重系數矩陣W=［wC，wM，wT，wV］，各指標影響度最大值矩陣B=［Cmax，Mmax，Tmax，Vmax］，則

步驟5 定義各指標原始數值到影響度數值的轉換函數.各指標的原始數值度量方法和量綱均不同，因此需定義計算方法將指標的原始采集數據處理為影響度值.設各指標原始采集數值構成矩陣s=［c*，m*，t*，v*］，各指標最終影響度值構成矩陣E=［c，m，t，v］，定義一個轉換函數F使得

矩陣E 中各元素需滿足條件:

c ≤Cmax，m ≤Mmax，t ≤Tmax，v ≤Vmax

步驟6 計算源數據影響度值并等級化.源數據影響度值為各指標影響度值之和.定義源數據影響度值為i，則有

i 滿足條件i≤Imax.

可以根據業務經驗將影響度值劃分為若干區域，對各區域分別定義影響度等級，并采用適合判斷的色塊作為標志.

源數據影響度模型構建流程如圖3 所示.

圖3 源數據影響度模型構建流程Fig.3 Establishing procedures for influence degree model of source data

3 實例分析

以某民用飛機制造企業所承擔的某型號民用飛機技術出版物業務為分析對象，其基本業務流程滿足本文的分析結果.根據源數據影響度的層次分析法，建立評價指標體系的層次結構:

1)目標層.

源數據影響度L.

2)準則層及指標層.

L={源數據更改頻率L1，關聯度L2，技術出版物平均價值L3}

L2={關聯數據模塊數量L21，關聯技術出版物數量L22}

通過采集該技術出版物業務部門專業工作人員判斷數據，使用常用的1 ～9 標度法［13］，構造評價指標體系各層次判斷矩陣，如表1 和表2 所示.

表1 L 層判斷矩陣Table 1 Judgment matrix of level L

表2 L2 層判斷矩陣Table 2 Judgment matrix of level L2

通過計算判斷矩陣的最大特征值和對應特征向量可以確定各層評價指標間的相對權重系數.定義矩陣最大特征值為λmax，其對應的特征向量為φ，得到:λmax(L)=3.054，φL=［0.528，0.839，0.133］T，λmax(L2)=2，φL2=［0.981，0.196］T.進行矩陣一致性檢驗，得到:一致性指標CI(L)=0.027，隨機一致性指標CR(L)=0.047 ＜0.10;CI(L2)=0，CR(L2)不需計算.由此證明各層評價指標間的相對重要性判斷是合理的.

對各層判斷矩陣的特征向量進行處理，得到源數據影響度評價指標體系權重系數，見表3.

表3 源數據影響度評價指標體系權重系數Table 3 Weight coefficients of evaluation index system of source data influence degree

由表3 可以得出結論:源數據影響度的主要指標為關聯數據模塊數量，次要指標為源數據更改頻率，而關聯技術出版物數量和技術出版物平均價值對源數據影響度的貢獻很小.

定義源數據影響度最大值Imax為100，則各評價指標的影響度最大值可由權重系數進行分配，如表4 所示.

表4 指標影響度最大值分配Table 4 Distribution of the maximum of influence degree of indexes

定義各指標原始數據到影響度值的轉換函數時，可采用較簡單的方法:對各指標的原始數據定義閾值，若原始數據超過閾值，則該指標影響度取最大值;若原始數據在閾值以下，則定義正比例函數計算影響度值.對4 個評價指標的轉換函數定義如下.

1)源數據更改頻率.

源數據更改頻率規定為根據歷史數據計算的年平均更改次數，定義其閾值為10，則轉換函數定義為

2)關聯數據模塊數量.

定義關聯數據模塊數量指標的閾值為100，其轉換函數定義為

3)關聯技術出版物數量.

定義關聯技術出版物數量指標的閾值為20，其轉換函數定義為

4)技術出版物平均價值.

要定義技術出版物平均價值指標的轉換函數，需首先根據定義4)將飛機技術出版物體系按照重要性劃分子類.某型飛機的技術出版物體系共包含46 份技術出版物，對其劃分并定義單位價值如表5 所示.

表5 某型飛機技術出版物體系分類及價值定義Table 5 Classification and definition of value for technical publications system of certain aircraft

定義技術出版物平均價值的閾值為4.5，則轉換函數定義為

將各指標的原始數據代入轉換函數計算并求和，即可得到該源數據的影響度值.考慮到源數據的影響度值介于0 ～100 之間，可將該區間劃分為4 個等級，每個等級對應不同的影響度值域，實現源數據的影響度等級化，如表6 所示.

表6 源數據影響度等級化定義Table 6 Level definition for influence degree of source data

表7 給出了兩份源數據樣本α 和β 各指標原始數據.

將源數據樣本的原始數據代入影響度模型計算，可得到樣本α 和β 的影響度分析結果，如表8所示.

樣本α 和β 的指標對比雷達圖可以直觀地反映出兩個樣本的各指標值分布情況及相對大小［14］，如圖4 所示.

表7 源數據樣本各指標原始數據Table 7 Raw data of indexes of source data samples

表8 源數據樣本影響度分析結果Table 8 Results of influence degree of source data samples

圖4 樣本α 和β 的指標對比Fig.4 Index comparison between sample α and β

通過源數據的影響度分析可以更加清楚地了解源數據樣本對技術出版物的量化綜合影響度及其主要影響因素，使得業務人員對源數據維護優先級做出正確判斷，優化技術出版物業務流程并提高企業的技術出版物服務能力.從以上分析結果可以得出結論:

1)樣本β 的影響度值遠遠高于樣本α，因此具有較高維護優先級.

2)樣本β 的更改頻率高于樣本α，因此單位時間內β 引起的維護業務數量顯著多于α.

3)樣本β 的關聯數據模塊數量高于樣本α，但關聯技術出版物數量卻少于樣本α，因此樣本β參與編制的技術出版物內容多于樣本α，但在技術出版物體系中的分布范圍較小.

4)樣本α 的技術出版物平均價值高于樣本β，因此α 參與編制的技術出版物在飛機的使用和維修中具有更重要的參考價值.

此外，還可以從源數據的指標值隨時間的變化穩定性及時發現源數據編制和使用存在的問題，減少業務活動漏洞.若源數據的更改頻率波動較大或持續居高，則說明源數據維護頻繁且處于失控狀態，源數據內容結構制定可能不合理，甚至涉及飛機設計制造問題;若源數據關聯數據模塊數量和關聯技術出版物數量不穩定，則說明對該源數據的使用缺乏合理定位和規劃，具有盲目性;若源數據參與編制的技術出版物平均價值具有較大變動，則說明源數據在飛機運營階段的使用價值仍有待分析驗證.

目前民用飛機的技術出版物業務已實現網絡化和系統化［15-16］.在工程實際中，源數據的影響度模型可與技術出版物編制管理系統結合，輔助技術出版物業務展開活動，如圖5 所示.源數據的影響度模型定期從技術出版物編制管理系統獲取各指標原始數據進行計算分析，輸出結果保存入數據庫或對數據庫歷史數據更新;一旦技術出版物業務產生需求，即可從數據庫中調用或查詢源數據影響度信息.

圖5 影響度模型的工作方式Fig.5 Working mode of influence degree model

4 結 論

1)基于層次分析法的源數據影響度模型采用綜合評價方法定量確定了源數據的影響度，為源數據的維護優先級判斷提供了可信依據，避免了技術出版物重要內容維護延遲的問題;對源數據業務信息實現了有效管理和監控，優化了技術出版物業務工作流程;可以從源數據影響度的穩定性發現飛機設計制造階段的隱藏問題，輔助飛機的維修管理.

2)基于層次分析法的源數據影響度模型由于評價指標數據均可由計算機自動獲取，因此避免了人工對數據的處理和維護;同時模型的建立具有一定自由度(如指標轉換函數的定義)，能夠適應不同型號民用飛機的實際狀態，具有良好的推廣性.

3)由于模型的評價指標權重系數通過采集專家數據獲得，因此受制于專家的主觀判斷，同時轉換函數矩陣的定義需結合源數據的使用現狀和技術出版物業務具體要求，因此模型的數據獲取方法仍需進一步研究.

致謝 感謝中航通用飛機有限責任公司提供某型飛機技術出版物編制規范及相關信息.

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