空中機(jī)械師模擬訓(xùn)練中模糊綜合評(píng)判方法研究

（海軍航空工程學(xué)院青島校區(qū)航空機(jī)械系，山東 青島 266041）

空中機(jī)械師模擬訓(xùn)練中模糊綜合評(píng)判方法研究

于德會(huì)，李合，孫敬，鄭宇

（海軍航空工程學(xué)院青島校區(qū)航空機(jī)械系，山東 青島 266041）

成績(jī)?cè)u(píng)定是模擬訓(xùn)練的重要環(huán)節(jié)，也是模擬器研制的一個(gè)難題，本文以空中機(jī)械師模擬訓(xùn)練的考核工作為背景，探討了模糊評(píng)估在訓(xùn)練成績(jī)?cè)u(píng)判中的應(yīng)用問題，給出了評(píng)測(cè)模型和方法。

模糊評(píng)判；模擬訓(xùn)練；機(jī)務(wù)工程

模擬訓(xùn)練是提高空中機(jī)械師操作技能的重要途徑。在模擬訓(xùn)練中成績(jī)?cè)u(píng)定是衡量受訓(xùn)人員操作技能的重要途徑，評(píng)定的準(zhǔn)確程度直接影響到受訓(xùn)人員對(duì)模擬器的信賴程度和訓(xùn)練熱情，也是模擬器研制的重點(diǎn)和難點(diǎn)。訓(xùn)練成績(jī)的評(píng)判是一個(gè)比較復(fù)雜的過程，因?yàn)樗婕懊鎻V，綜合性強(qiáng)，有些評(píng)判點(diǎn)是多因素、多變量、界限模糊的，所以定量分析較為困難。本文基于模糊數(shù)學(xué)的方法，建立了空中機(jī)械師模擬訓(xùn)練成績(jī)?cè)u(píng)判的模擬數(shù)學(xué)模型，綜合考慮多種因素，對(duì)這一復(fù)雜的多因素問題進(jìn)行綜合評(píng)判。本模型在某型飛機(jī)空中機(jī)械師訓(xùn)練模擬器訓(xùn)練成績(jī)?cè)u(píng)判子系統(tǒng)中應(yīng)用，訓(xùn)練使用表明該方法評(píng)價(jià)能較為準(zhǔn)確地反映訓(xùn)練結(jié)果。

1 模糊綜合評(píng)判的原理

模糊綜合評(píng)判利用了模糊數(shù)學(xué)的基本原理，將評(píng)判對(duì)象分解處理，形成多個(gè)帶有模糊特性的評(píng)價(jià)因素，確定評(píng)價(jià)因素的模糊向量，再利用數(shù)學(xué)變換計(jì)算評(píng)價(jià)對(duì)象的綜合評(píng)定數(shù)值。具體過程如下。

向量A與矩陣R的合成，就得到綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，即評(píng)價(jià)模型為：

向量B中的每一個(gè)元素都是對(duì)單一對(duì)象綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果，然后采用最大隸屬度原則或綜合得分法等方法對(duì)個(gè)對(duì)象進(jìn)行比較，形成最終結(jié)論。

2 訓(xùn)練評(píng)判的指標(biāo)體系建立

2.1 選擇評(píng)判因素集

在空中機(jī)械師模擬訓(xùn)練中，反映操作品質(zhì)主要的指標(biāo)是嚴(yán)格按照規(guī)程操作、對(duì)突發(fā)故障能夠正確處置、操作熟練具有較高的效率，此外，受訓(xùn)者操作的動(dòng)作、精神狀態(tài)和對(duì)環(huán)境的敏感性等因素也在評(píng)價(jià)的范疇。因此，在空中機(jī)械師模擬訓(xùn)練的評(píng)價(jià)體系中設(shè)置操作質(zhì)量、操作效率和主觀評(píng)價(jià)三個(gè)評(píng)價(jià)因素。

操作質(zhì)量評(píng)價(jià)根據(jù)受訓(xùn)者完成模擬訓(xùn)練時(shí)出現(xiàn)的誤操作的情況來進(jìn)行評(píng)定。基于空中機(jī)械師模擬訓(xùn)練的特殊性和具體要求，本文進(jìn)一步對(duì)考核評(píng)估過程中可能出現(xiàn)的誤操作進(jìn)行分類及簡(jiǎn)化處理，根據(jù)《X型飛機(jī)飛行手冊(cè)》、《X型飛機(jī)空中機(jī)械師特情處置手冊(cè)》和《X型飛機(jī)空中機(jī)械師訓(xùn)練與考核大綱》分類如下：

嚴(yán)重事故類。嚴(yán)重事故類誤操作是指在《飛行手冊(cè)》和《特情處置手冊(cè)》中的強(qiáng)制規(guī)則，這些規(guī)定的操作直接關(guān)系飛行安全，如果不按照規(guī)定進(jìn)行操作，必然會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重事故的發(fā)生，因此這類誤操作定義為嚴(yán)重事故類。

亞嚴(yán)重事故類。此類誤操作是指一旦誤操作發(fā)生，雖然不會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的飛行安全方面事故發(fā)生，但可能產(chǎn)生使飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)部件損壞等次嚴(yán)重事故發(fā)生的一類誤操作。

非標(biāo)準(zhǔn)操作類。非標(biāo)準(zhǔn)操作類是指受訓(xùn)人員操作不熟練，以致在操作時(shí)動(dòng)作遲緩、操作不規(guī)范。

一般誤操作。此類誤操作一般不會(huì)給相關(guān)設(shè)備或系統(tǒng)造成較大的損害，但會(huì)造成一定的影響，如減少設(shè)備的使用壽命，降低有關(guān)參數(shù)的控制品質(zhì)等。在實(shí)際進(jìn)行模擬訓(xùn)練過程中，多數(shù)誤操作屬于這一類型。

輔助操作類。在飛行過程中，此類誤操作不會(huì)給相關(guān)設(shè)備和系統(tǒng)帶領(lǐng)較大的損害，甚至沒什么影響，只是操作順序不規(guī)范或有多余操作動(dòng)作等。但在飛行過程中的操作應(yīng)該是規(guī)范和完美的，應(yīng)該嚴(yán)格按照既定的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行，只要出現(xiàn)誤操作，就會(huì)分散機(jī)組人員的注意力，影響操作人員的信心，增加其它誤操作產(chǎn)生的概率。

操作效率評(píng)價(jià)是根據(jù)受訓(xùn)者完成訓(xùn)練項(xiàng)目的時(shí)間來評(píng)定。以完成該項(xiàng)目訓(xùn)練的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間為基準(zhǔn)，實(shí)際操作用時(shí)與基準(zhǔn)時(shí)間比較得到操作效率評(píng)價(jià)分值。

這兩項(xiàng)評(píng)價(jià)因素是可以從操作記錄數(shù)據(jù)得到并進(jìn)行自動(dòng)分析評(píng)價(jià)的，除此之外，實(shí)際訓(xùn)練中受訓(xùn)者的操作還受身體條件、精神狀態(tài)、經(jīng)驗(yàn)多少等很多無法客觀測(cè)量因素的影響，因此在評(píng)價(jià)因素中特別加入教員的主觀評(píng)價(jià)因素。主觀評(píng)價(jià)是指教員對(duì)受訓(xùn)者在操作過程中對(duì)事件的反應(yīng)，對(duì)設(shè)備狀態(tài)的敏感程度、操作的熟練情況，以及在整個(gè)訓(xùn)練過程中對(duì)受訓(xùn)人員的緊張程度、精神狀態(tài)等所給出的評(píng)分。

2.2 確定評(píng)判指標(biāo)及其隸屬度

評(píng)判集與評(píng)判因素構(gòu)成一種模糊映射，即評(píng)判集是對(duì)各評(píng)判因素的評(píng)語，按一定規(guī)則分成若干等級(jí)，評(píng)判集與評(píng)判因素之間通過隸屬度來建立聯(lián)系。在本系統(tǒng)評(píng)判中確定各個(gè)指標(biāo)為優(yōu)秀、良好、合格和不合格四個(gè)等級(jí)。即：

確定隸屬度的方法很多，如統(tǒng)計(jì)法、對(duì)比平均法、相對(duì)比較法、優(yōu)先關(guān)系定序法、三分法等。考慮各種方法的特點(diǎn)及實(shí)施的便利性，本系統(tǒng)采用三分法確定隸屬度。首先確定評(píng)判因素指標(biāo)在模擬訓(xùn)練中的極大值與最小值（上限與下限），利用三分法確定各指標(biāo)體系屬于優(yōu)秀、良好、合格和不合格的范圍，為保證評(píng)判的精確度，采用模糊三角形分布原則劃分區(qū)間。

2.3 設(shè)置權(quán)重集

在訓(xùn)練過程中不同的因素對(duì)結(jié)果的影響是不同的。為了體系這種影響，需要對(duì)不同的因素分別賦予相應(yīng)的權(quán)重。考慮空中機(jī)械師訓(xùn)練的特殊性，有些操作錯(cuò)誤是顛覆性的，故采用德爾菲法（即專家估計(jì)法）確定每一因素的權(quán)系數(shù)。由專家根據(jù)該型飛機(jī)《空中機(jī)械師訓(xùn)練大綱》中要求，合理確定各指標(biāo)權(quán)系數(shù)的排序，突出指標(biāo)系數(shù)的重要度和合理性。

3 成績(jī)?cè)u(píng)判的綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)訓(xùn)練大綱的要求，結(jié)合模擬訓(xùn)練的實(shí)際情況，我們把空中機(jī)械師的模擬訓(xùn)練劃分為航線飛行、起落航線飛行和特情（故障）識(shí)別與處置訓(xùn)練三個(gè)模塊（如圖1），具體訓(xùn)練訓(xùn)練內(nèi)容都納入三個(gè)模塊之中。針對(duì)一個(gè)具體科目來講，其訓(xùn)練操作是多層次、多因素的，因此，評(píng)判也必須從最底層的基本指標(biāo)開始，逐級(jí)評(píng)價(jià)，層層遞進(jìn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)模擬訓(xùn)練過程的綜合評(píng)價(jià)。本文以起落航線飛行模塊的評(píng)估為例，說明對(duì)模擬訓(xùn)練的評(píng)價(jià)。

圖1 模擬訓(xùn)練模塊劃分

在訓(xùn)練過程中，操作項(xiàng)目由系統(tǒng)預(yù)存的操作專家知識(shí)庫提供，訓(xùn)練模擬器記錄受訓(xùn)者的操作時(shí)間及操作步驟。對(duì)每個(gè)單項(xiàng)操作行為，系統(tǒng)都把操作時(shí)間的長(zhǎng)短、操作錯(cuò)誤的次數(shù)和錯(cuò)誤類別記錄下來。某次起落航線飛行訓(xùn)練的統(tǒng)計(jì)信息如表1所示。

表1 某次起落航線飛行訓(xùn)練統(tǒng)計(jì)信息

于是針對(duì)“操作質(zhì)量”因素的評(píng)價(jià)，其評(píng)價(jià)矩陣如下：

根據(jù)專家評(píng)分法，賦予各因素的權(quán)重系數(shù)如下：

操作時(shí)間因素由基準(zhǔn)時(shí)間比較得出評(píng)價(jià)結(jié)果。具體的每一個(gè)操作項(xiàng)目都定義了標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，由系統(tǒng)自動(dòng)給出評(píng)價(jià)結(jié)果為：

對(duì)于主觀評(píng)價(jià)因素由模糊統(tǒng)計(jì)法得到結(jié)果為：

V216.8

：A

：1671-0711（2017）04（上）-0052-03