基于主成分分析的機務人員維修保障能力評價*

李勇祥，曹澤陽，楊志瑋

(1.空軍工程大學，陜西 西安 710051；2.中國人民解放軍95261部隊，廣西 柳州 545000)

0 引言

航空機務保障能力是衡量機務部隊建設發展狀況的重要指標，是航空兵旅(團)戰斗力生成的有效保證，是影響現代空戰勝利與否的關鍵因素[1]。航空裝備維修體系是一個復雜的網絡系統，其維修保障流程是一個嚴密的組織程序，隨著航空裝備的進一步發展和更新，維修保障隨之日趨復雜和多樣化[2]。機務人員在裝備維修實踐活動處于主體地位，其能力深刻影響著裝備維修效率和質量[3]。提升機務人員維修保障能力作為航空機務系統建設的核心內容，對確保飛行安全、完成訓練任務具有重要意義。現階段對我軍機務人員維修保障能力深入研究，評價當前航空兵旅(團)機務人員能力現狀，是促進當前航空兵部隊裝備保障體系建設發展，適應未來高技術、信息化、網絡化戰爭的需要[4]。通過構建科學合理的評價體系，對全面提升機務全體官兵維修保障能力具有一定的指導意義和參考價值。

為深入貫徹落實習主席“能打仗、打勝仗”強軍之要，進一步提升航空機務維修保障效益，持續推進機務維修保障人才隊伍建設，需要以實戰化維修保障訓練標準對機務人員的能力進行考量，既要綜合評價，又要從中窺探機務人員維修保障能力存在的薄弱環節。當前對于機務人員維修保障能力的評價，大都采用模糊綜合評價法、層次分析法等，評價方面較為單一。運用主成分分析法進行維修保障人員的能力評估，一方面可通過降維避免評價模型中多個指標在評估問題上所帶來的復雜性和指標關聯性，另一方面評價結果較為全面。

1 機務人員維修保障能力評價模型

機務人員維修保障能力是機務人員進行裝備維修過程中各種能力要素的綜合體現[5]。機務維修保障任務重，強度大，時間緊，裝備能否修的好、修的快、上的去，最終體現在人員的維修保障能力。機務人員維修保障能力影響要素眾多，需建立統一的客觀的衡量尺度，建立客觀合理的指標體系[6]。

1.1 機務人員維修保障能力指標要素分析

在機務維修保障系統中，機務維修保障人員作為維修實踐活動的主體，其能力要素主要體現在日常保障工作及個人軍事修養的方方面面。本文根據航空兵部隊實際情況及查閱相關文獻的基礎上建立了機務人員維修保障能力評價模型，主要考慮了影響機務人員維修保障能力的四大因素，即操作技能、理論水平、思想認識、軍事素質。

(1) 操作技能

航空機務維修保障人員操作技能，是指保障人員現場維修操作能力及其故障分析能力[7]。操作技能的掌握度直接影響著裝備維修質量，是保證飛行安全的基礎。操作技能要素包括維修操作熟練度、故障快速定位能力、檢測裝備操作能力、戰場防護能力、戰時搶修能力、武器裝備掛載能力6個指標。

(2) 理論水平

航空機務維修保障人員理論水平，是指保障人員對于所從事專業知識、機務安全法規及其他相關知識的掌握程度。堅實的理論功底對指導機務維修保障實踐活動有著深刻意義，良好的維修保障理論水平是提升機務維修質量的基礎。理論水平主要包括專業知識水平、機務法規知曉度、跨專業跨機型知識量3個指標。

(3) 思想認識

航空機務維修保障人員思想認識，是機務部隊政治思想教育成效及個人職業修養的集中體現。思想認識作為實踐活動的先導，對于能否高效完成任務及進一步提升維修保障能力有著重要引領作用[8]。機務人員熱愛崗位、獻身崗位及質量安全和團隊協作意識是維修保障效益和維修質量安全的重要保證和衡量依據[9]。思想認識要素主要包括履職盡責意識、質量安全意識和團隊協作意識3個指標。

(4) 軍事素質

航空機務維修保障人員軍事素質，是航空機務保障人員軍事化管理和戰備意識的集中體現[10]。個人臨戰狀態及環境適應能力是軍事素質的綜合體現。在機務維修保障實踐活動中，軍事素質要素主要包括戰備拉動反應能力、機動轉場保障能力、指令執行力度、高強度持續保障能力、惡劣環境適應能力5個指標。

1.2 評價指標體系的建立

在建立機務維修保障能力的評價指標體系時，首先把目標分解到這些因素上來，然后考察這些因素對維修保障能力的影響，進而建立起科學合理的評價指標體系[11]。基于上述研究思路，在對航空兵旅(團)機務維修保障現狀進行全面分析的基礎上，通過對國內外相關資料綜合歸納整理，結合航空機務保障的實際工作情況及其發展趨勢，并廣泛征求專家意見，本文構建了航空兵旅(團)機務人員維修保障能力評價指標體系(如圖1所示)。

2 主成分分析法用于能力評價計算流程[12-15]

2.1 基本思想

影響機務維修保障能力的評估指標變量具有多樣性和復雜性，其重要程度也不相同，給能力評估帶來很大困難。主成分分析法是一種降維分析的多元統計方法，一是通過選取一組少數的線性不相關的幾個主成分對原始的指標信息進行綜合概括，這些綜合變量能夠最大程度地涵蓋原始變量的信息量，進一步簡化評估問題；二是在確定指標權重時，運用主成分分析法自身特性，能夠有效克服人為主觀因素帶來的影響。

2.2 主成分分析評價方法計算步驟

步驟1： 進行數據采集，選取n個評價對象、p個指標，則可構成大小為n×p的樣本矩陣x:

(1)

步驟2： 當指標量綱不一致時，對數據進行標準化處理，建立相關系數矩陣R。

以此得到樣本矩陣對應的相關系數矩陣

(2)

式中：

相關系數矩陣表明p個指標間的相關程度。

步驟3： 計算R的特征值和特征向量。

特征向量：

圖1 機務人員維修保障能力評價指標體系Fig.1 Maintenance support capability evaluation index system of aircraft crew

步驟4： 計算相應于特征值的各特征向量的方差貢獻率bi以及累計貢獻率b(k)。

(3)

(4)

步驟5： 確定主成分個數，計算各主成分得分。一般取數值大于等于1且累計貢獻率超過85%的特征值所對應特征向量個數作為主成分個數。其中各主成分得分根據其相應特征向量與各指標組成的線性表達式進行計算，第i個主成分得分計算公式為

Fi=a1iX1+a2iX2+…+apiXp,i=1,2,…,m.

根據系數分析主成分代表的意義，對于某個主成分而言，指標前面的系數越大，代表該指標對于該主成分的影響越大。

步驟6： 利用主成分的結果進行能力評估。根據所提取主成分得分以及各主成分方差貢獻率在所有主成分方差貢獻率之和中的比值為權重，計算得到的分數即為個人能力的綜合評分，即

F=u1F1+u2F2+u3F3…+uiFi,

(5)

3 實例分析

3.1 數據采集

在數據來源方面，依據航空兵旅(團)鍛造航空機務尖兵比武競賽等實踐活動，通過訪談、調研等方式對機務維修保障人員能力需求進行了整理歸納。采取機務大隊、中隊主官對機務官兵日常維修保障工作表現情況，結合專家現場考評、打分等形式，對機務官兵各方面能力進行打分(百分制)，各項指標最終得分取平均值，以此獲取本文所需的數據支持。如表1所示，隨機抽取10名機務人員成績作為計算數據。

3.2 建立相關系數矩陣

運用SPSS軟件對10個機務人員評分成績進行分析計算，其中X11～X45一一對應上述的17個具體評價指標。首先對17個原始指標建立相關系數矩陣。具體如表2所示。

從SPSS軟件輸出的相關系數矩陣可知，評價體系中許多指標兩兩之間的相關系數在0.5以上，可知這些指標之間相關性較大。

表1 機務人員評分成績

表2 相關系數矩陣

3.3 提取主成分

在SPSS中進行數據分析，得出各個成分的特征值和方差貢獻率。根據提取主成分個數的原則是特征值大于等于1，且累積貢獻率大于等于85%，以此提取所要的主成分。如表3所示，前3個成分的特征值分別是12.260,1.979,1.239;根據方差貢獻率可以看出第1主成分涵蓋了原始指標72.119%的信息量，第2主成分涵蓋了原始指標11.641%的信息量，第3主成分涵蓋了原始指標7.286%的信息量，前三者的累積貢獻率為91.046%。說明前3個成分涵蓋了原始數據充足的信息，故選取前3個主成分即可。

3.4 主成分分析

利用樣本數據進一步計算前3個特征值對應的特征向量，可得3個主成分的數學表達式分別為

F1=0.078X11+0.077X12+0.080X13+0.077X14+0.072X15+0.074X16+0.062X21+0.062X22+0.062X23+0.048X31+0.054X32+0.059X33+0.071X41+0.072X42+0.076X43+0.071X44+0.071X45,

(6)

表3 樣本特征值、方差貢獻率及累計貢獻率Table 3 Sample characteristic value,variance contribution rate and cumulative contribution rate

F2=-0.012X11+0.036X12+0.018X13+

0.081X14+0.046X15+0.052X16-

0.275X21-0.293X22-0.238X23+

0.239X31+0.343X32+0.250X33+

0.053X41+0.067X42-0.540X43-

0.081X44-0.141X45,

(7)

F3=-0.072X11+0.026X12+0.033X13+

0.085X14+0.224X15+0.262X16+

0.255X21+0.189X22+0.145X23+

0.396X31+0.024X32+0.013X33-

0.319X41-0.348X42-0.234X43-

0.300X44-0.165X45.

(8)

從各個指標對應的系數來看，第1主成分的計算式中操作技能及軍事素質各指標系數較大，說明第1主成分充分反映了操作技能及軍事素質在機務人員維修保障能力中的重要性。第2主成分的計算式中機務人員思想認識所屬的指標系數相對比較大，則反映了思想認識在機務人員維修保障能力中的重要性。相似地，第3主成分反映了理論水平在機務人員維修保障能力中的重要性。

3.5 維修保障能力評價

根據3個主成分按方差貢獻率加權構成的綜合評價函數，計算評價對象個人能力的綜合評分：

F=0.792F1+0.127 9F2+0.08F3.

(9)

通過計算個體最終綜合得分對其機務維修保障能力綜合評價。另外，為更加客觀全面反映出機務人員的各方面能力，需要計算個人在這3個主成分中的得分，作為評價依據。以前文10位被調查對象為例，進行綜合得分的計算和分析。具體數據如表4。

表4 得分表Table 4 Score table

通過上述機務人員維修保障能力評價結果，可以十分清晰地看出10位機務人員的機務維修保障能力，其中5號機務人員綜合能力最強，排名第一，而4號機務人員綜合能力最弱，排在第10名。與此同時，還可以看出5號機務人員雖然綜合排名第一，但是在主成分3(思想認識)方面上稍有不足。9號機務人員在主成分1排名第一，但在主成分2和主成分3分別排名第9和第7，說明操作技能及軍事素質較好，但其他方面的能力有所欠缺。因此，根據此計算結果，可以針對性對每名機務人員各個方面的維修保障能力進行評價，指出其存在的能力弱勢。

4 結束語

與傳統的幾類評估方法相比，運用主成分分析法對維修保障指標體系進行評估，有效避免了確定指標權重時的人為主觀性和各個指標間的相關性問題，提高了評估結果的準確性和科學性。機務人員維修保障能力指標因素眾多，評估其能力的突出難點在于評估指標體系的確立。本文對機務人員維修保障能力進行了系統分析，給出了一套評估指標體系，并運用主成分分析法進行分析評估，不僅可以從綜合角度反映機務人員維修保障能力，還可以對機務人員各方面能力加以評價，找出機務人員在維修保障工作中的能力弱勢，可為機務人員的日常訓練工作提供科學合理的指導依據。今后，對機務人員維修保障能力評估的研究，應繼續細化和完善評估指標體系，使評價結果更具科學性。