基于AHP和熵權法的航空維修安全模糊綜合評價

周長春 蔣瀾 趙新宇

摘 要：航空維修是航空運輸安全的重要基礎，因此準確合理地評價航空維修安全水平對航空維修具有很深遠的現實意義。在構建航空維修安全狀況指標體系的基礎之上，結合AHP、熵權法以及模糊綜合評價法，構建了航空維修安全綜合評價模型。以某維修基地為例，得到了該維修基地航空維修安全評價值，并通過進一步分析，查找影響該維修基地維修安全狀況的薄弱環節。

關鍵詞：航空維修；AHP；熵權法；模糊綜合評價

中圖分類號：V267 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）23-0001-04

Abstract： The aviation maintenance is the important foundation of the aviation transportation safety， therefore the accurate and reasonable evaluation of the aviation maintenance safety level has the very profound practical significance to the aviation maintenance. Based on the construction of aviation maintenance safety index system， combined with AHP， entropy weight method and fuzzy comprehensive evaluation method， a comprehensive evaluation model of aviation maintenance safety is constructed. Taking a maintenance base as an example， the aviation maintenance safety evaluation value of the maintenance base is obtained， and through further analysis， the weak links affecting the maintenance safety condition of the maintenance base are discovered.

Keywords： aeronautical maintenance； AHP； entropy weight method； fuzzy comprehensive evaluation

引言

航空維修安全是為保持或恢復航空器的可靠性，它是由人、機、環境、能量、信息與管理等要素構成的開發的復雜系統。雖然體現為維修階段的安全問題，但其安全性的生成卻貫穿于航空裝備全壽命的整個過程，反映在人員、裝備、設備、信息等多種主體中，涵蓋了指揮、管理和技術等多個領域。因此準確合理地評價航空維修安全水平有助于提升航空維修業務的安全管理水平以及保持航空裝備較好的技術狀態。為了充分認識航空維修過程中存在的危險性和不安全因素，需要運用系統的分析方法對維修過程進行細致深入的分析[1]，只有準確地分析才能給予維修安全管理決策人員以價值判斷，確定有效的決策，也才能在安全評價中得到正確的答案。航空維修安全評價就是對航空維修存在的危險性進行定性和定量分析，并對維修的安全性做出正確的評價，提出必要的措施。

航空維修工作具有復雜性、隨機性、相對性、經濟型、潛隱性、周期波動性和局部穩定性等特點，是一種技術含量高、安全風險大的技術密集型工作[2]。對航空維修安全系統來說，航空維修安全評價必須考慮到維修事故的人為失誤、裝備故障、環境擾動和組織失效。航空維修安全評估是應用安全系統工程的方法，以有關法規、標準、規程等安全要求為依據，對維修人員、設備及工具、維修環境以及管理進行的全面綜合評價。因此航空維修安全評價是一個復雜系統的評價，其涉及的內容較多，考慮的因素較廣泛。單一評價模型的結論可能會帶來較大的隨機誤差和系統誤差。近年來，一些學者提出，應用一定的方法將綜合評價方法的評價結果組合成統一的結果，用這種組合評價方法來提高評價結果的可信度，以此來解決這一問題[3]，以提高評價結果的可信度。

層次分析法和模糊評價法主觀性強，評價結果的準確度與專家判斷正確與否有很大的關系。而熵權法相對那些主觀賦值法，精度較高，客觀性更強，能夠更好地解釋所得到的結果并且其適應性很強[4]。綜合上述對三種方法的分析，筆者將具有互補性的層次分析法和熵權法對航空維修安全進行模糊綜合評價。

1 航空維修安全評價模型建立的步驟

1.1 評價指標體系的構建

在設計維修安全評價指標時，務必要遵循科學性原則。目標或被評價對象的性質和特點是要在設計的每一個指標的概念時能客觀合理地反映，同時影響維修安全狀況的主要因素或潛在因素更應該全面地反映。因為維修安全水平是不可直接測量的，要使其具有可測性，就只有將其進行逐級分解。高級指標一般用末級指標來反映，每一個末級指標在評價體系中都應該被盡可能的分析測定，以此幫助量化指標。維修安全管理是一個較為復雜的系統，它是由多個要素組成的，因此必須從多個角度分析，才能對維修安全管理有一個更好的認識，同時維修安全評價體系中的指標首先要滿足全面性，其次彼此之間還要盡量滿足相對的獨立性和不可取代性，相互之間不能重疊。為了客觀、全面、科學地衡量航空公司管理建設和實施水平，[5]本文結合科學性、可測性、全面性、獨立性以及導向性，從維修人員、裝備狀況、維修環境、組織管理4個方面確立航空維修安全管理評價指標體系。

圖1 航空安全維修綜合評價指標體系

1.2 指標權重的確定

1.2.1 主觀權重確定-層次分析法

層次分析法（AHP）是美國著名數學家托馬斯·賽蒂于20世紀70年代中期正式提出的。它是一種多層次權重系數解析法，這種以定性與定量相結合來處理各種復雜的決策因素的方法，以數量形式表達人的主觀判斷，系統性強、使用靈活簡便，是一種定性分析和定量分析相結合的系統分析方法[6]。

1.2.2 客觀權重-熵權法

“熵”（Entropy）是一個熱力學概念，1948年克勞德·香農把熵引入信息論，用信息熵來度量系統狀態混亂或無序程度[8]。熵權法是一種客觀賦權方法。在具體使用過程中，熵權法根據各指標的變異程度計算各指標的熵權，然后用熵權對各指標進行修正，從而得到更為客觀的指標權重。

1.2.3 確定綜合權重

層次分析法主觀隨意性較大，但是系統性和解釋性強。熵權法有時得到的權重可能與實際重要程度不符甚至相悖，但是權重客觀性強不易受到主觀因素的影響。因此通過使用組合方法將主觀和客觀權重進行有效的組合賦權，實現主觀判斷與客觀數據相結合，從而使得評價結果更切合實際[7]。

采用AHP-熵權法確定評價指標的綜合權重為

？棕i=？琢？棕■■+（1-？琢）？棕■■ （1）

式中，？琢為層次分析法求得權重所占組合權重比例， ？棕■■為層次分析法計算的各項權重；（1-？琢）為熵權法求得權重所占組合權重比例，？棕■■為熵權計算的各項權重[8]。結合相關專家意見及經驗后選取系數？琢為0.4。

2 基于AHP-熵權法的航空維修安全模糊綜合評價

2.1 模糊綜合評價原理

模糊綜合評價是在分析多種因素影響的前提下，應用模糊變換原理和模糊數學的基本理論-隸屬度或隸屬函數來描述中介過渡的模糊信息量，盡可能全面地考慮評估對象相關的各種因素，考慮到影響因素權重，應用隸屬度把定性問題轉化為定量問題，再通過模糊合成關系得出科學的評估結論。本文在基于AHP-熵權法確定指標綜合權重的前提下，運用模糊綜合評價方法建立綜合評價模型，評價出航空維修安全等級。

2.2 基本步驟

建立因素集。根據前面建立的航空維修安全評價指標體系，可知航空維修安全評價因素集為U={u1，u2，u3，u4}，其中維修人員u1={u11，u12，u13，u14，u15}，設備狀況u2={u21，u22，u23，u24}，維修環境u3={u31，u32，u33，u34}，組織管理u4={u41，u42，u43}并設定備擇集V={？自1優，？自2良，？自3一般，？自4差}。

根據基于熵權的模糊層次分析理論，按照以下步驟對維修基地的航空維修安全進行評價。

（1）確定指標權重

依據AHP法和熵權法分別求出指標的主觀權重？棕■■與客觀權重？棕■■，再通過式（1）求出各指標的綜合權重？棕i。

（2）構造模糊評判矩陣

為評估航空維修單位的安全狀況，邀請相關領域的12位經驗豐富的技術人員、管理人員和機務專家根據{優、良、一般、差}對圖1中的二級指標進行評分。由于指標中有經濟型指標和收益型指標，因此在計算時需要將指標進行統一。為進行統一，本文將經濟型指標，如使用壽命、破損程度、裝備延誤時間、故障率、惡劣氣候、突發情況等轉換成收益型指標[9]。轉換后得到的專家評估結果統計表如表1所示，然后建立模糊矩陣R。

（3）建立組合模型

通過AHP-熵權法得出的權向量？棕i（i=0，1，2，3，4），將評判矩陣Ri（i=0，1，2，3，4）不同行進行綜合，確定模糊綜合評價結果向量Bi（i=0，1，2，3，4）。且評價模型為

Bi=？棕i·Ri （2）

與上述評價指標體系對應，令相應的一級指標的模糊綜合評價向量為B0，二級指標的模糊綜合評價向量分別為B1、B2、B3、B4，并且R0=（B1 B2 B3 B4）T。

（4）結果分析

結合相關專家建議，對評價集V={？自1優，？自2良，？自3一般，？自4差}相應賦值為4，3，2，1。為了更直觀地描述航空維修安全狀況，通過量化指標模型得出總評價值S0和4個一級指標的評價值S1、S2、S3和S4。指標量化模型如下。

S=Bi·（4，3，2，1）T （3）

3 實例分析

以某維修基地為例，根據本文建立的綜合評價指標體系以及相關領域的12位專家的評價信息，通過AHP-熵權法確定各指標的綜合權重，應用模糊評判最終確定該維修基地的航空維修安全水平狀況。

3.1指標權重的確定

應用AHP和熵權法分別求得航空維修安全指標的主觀和客觀權重，并通過式（1）計算出各指標的綜合權重，如表2所示。

表2 AHP-熵權法的各指標權重

3.2根據專家評估統計表計算模糊矩陣如下所示

3.3運用式（2）計算得到各級的模糊綜合評價向量

B1=（0.5483 0.2879 0.1052 0.0585）

B2=（0.052 0.1177 0.1931 0.6372）

B3=（0.1971 0.1127 0.2185 0.4716）

B4=（0.5865 0.2783 0.0475 0.0872）

B0=（0.3276 0.1951 0.1419 0.3353）

3.4 結果分析

根據模糊評價結果，運用式（3）計算得到該維修基地航空維修安全評價值為S0=2.5148，S1=3.3258，S2=1.5845，S3=2.0351，S4=3.3631。通過計算結果可知，該維修基地航空維修安全等級為良。其中，在維修人員方面安全等級為良，其很大程度上保證了該維修基地的安全水平。相反裝備狀況和維修環境的安全水平較低，有必要定期改善維修工作的硬件條件，使裝備方面的影響率降至最低，其改進措施與維修安全密切相關；盡量降低工作環境中影響維修可靠性的因素，如噪聲、溫度和濕度等，以便維修人員專心工作[10]。

4 結束語

（1）根據維修基地維修活動的實際情況，建立了一種基于AHP-熵權法的航空維修安全模糊綜合評價模型，并對維修安全等級進行了量化，為進一步查找航空維修發展和建設過程中存在的問題和薄弱環節提供了科學的數據支持。

（2）通過實例驗證，該模型有一定的科學性和可操作性，能夠客觀反映航空維修的安全狀況。維修安全性的綜合評估，為維修安全提供了定量的決策依據，可進一步改善維修安全管理的有效性。

（3）從實例計算中可知，維修技能、故障率、惡劣氣候以及組織指揮是影響航空維修安全的主要因素，該維修基地需要加強安全檢查監督、完善安全預案制定、培養維修安全教育意識等一系列對策來提高航空維修安全水平。

參考文獻：

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