基于層次分析法的維修性評價指標權重分析

韓遠馨，劉鎮(zhèn)承，陳潔華

(中國商用飛機有限責任公司上海飛機設計研究院，上海 201210)

維修性是指產品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內，按規(guī)定的程序和方法進行維修時，保持或恢復到規(guī)定狀態(tài)的能力。維修性是保證飛機滿足適航要求的重要方面，可保證飛機初始適航和持續(xù)適航的有效銜接。良好的維修性可以提高飛機的簽派可靠度，減少對維修人力及其他資源的需求，降低運營成本，從而使得飛機具有良好的經濟性和市場競爭力[1]。

進行優(yōu)化設計從而提高飛機的維修性是民機設計師關注的問題之一。不同的設計方案將會產生不同的維修方案。對維修方案進行優(yōu)劣評判，建立維修性評價體系可以幫助設計師在設計過程中優(yōu)化方案，從根本上提高飛機的維修性。

本文根據飛機運營期間用戶的直觀體驗和易于評價的原則選取了5個維修性評價指標，通過問卷調查及分析的方式，從用戶的角度出發(fā)，分析這5個指標對維修性評價的重要程度。

1 層次分析法原理

層次分析法(AHP)是一種非常實用的多因素決策方法。該方法以其具有定性與定量相結合處理各種決策因素的特點以及靈活、簡潔的優(yōu)點，在各個領域中得到廣泛應用。AHP首先通過建立清晰的層次結構來簡化復雜問題，然后引入測度理論，通過兩兩比較將決策者的主觀判斷與政策經驗導入模型，加以量化處理，建立判斷矩陣，求解各判斷矩陣的權重，最后計算方案的綜合權重并排序[2]。

2 基于層次分析法的維修性評價指標調查

2.1 調查對象

對于民機來說，只有提高產品的維修性使適航審定、運營過程更加順暢，才能使用戶滿意，獲得更大的市場，從而獲得較好的經濟效益。根據行業(yè)特點，以相關的從業(yè)人員作為調查對象，為避免因個人喜好或專業(yè)知識局限性造成的調查結果不準確，確保調查問卷的主觀性，選取了在航空公司、審定中心、維修公司等不同單位任不同職務的20名專家進行調研，以保證調研結果的全面性和權威性。

2.2 評價指標

針對飛機維修提出了5個用戶在運營、維修過程中有直觀體驗且易于評價的指標。

1)可達性A。維修人員及維修工具能夠接觸目標件，維修人員目視檢查及維修時能夠看到目標件和自己的操作動作且有足夠的操作空間。

2)防差錯措施B。防誤安裝、防誤操作，并且有明確的維修指示標識。

3)維修安全C。維護工作中不直接接觸毒性、腐蝕性液體和氣體，且具有防機械傷害設計和靜電保護措施等。

4)維修人為因素D。避免維修人員在維修時長時間處于肢體困難的姿勢，避免產生超過一定標準的噪聲振動和光照，避免產生操作困難的情況。

5)維修便利性E。維護口蓋的尺寸、位置應便于觀察和操作。維修/維護工作盡量不依賴于特殊的設備和工藝。重要的系統(tǒng)、設備應具有故障顯示、機內自測功能，便于快速定位故障[3]。

3 基于層次分析法的維修評價指標分析

3.1 根據調查結果構造判斷矩陣

根據問卷調查結果得出20位專家對于5個指標的判斷矩陣，分別為A1～A20，其中An中的aij代表第i個因素相較于第j個因素的重要程度(n=1,2,…,20；i=1,2,…,5；j=1,2,…,5)。判斷標度準則見表1。

表1 判斷標度及意義

3.2 根據判斷矩陣計算指標權重

根據判斷矩陣計算出表示影響程度的值，也就是各個維修指標的權重。層次單排序實質上也就是計算判斷矩陣的特征根和特征向量，具體如下：

AnW=λmaxW

(1)

式中：λmax為判斷矩陣A的最大特征根；W為λmax對應的歸一化特征向量。則有：

∑Wi=1

(2)

式中：Wi為W的分量，是各指標因素相對重要性的排序權重。

由于人們認識的多樣性和客觀事物的復雜性，專家給出的判斷矩陣并不總能滿足一致性要求，因此需要對判斷矩陣做一致性檢查。計算一致性指標CI和平均隨機變量指標RI，當隨機一致性比例CR=CI/RI≤0.1時，則認為所得到的層次分析排序的結果符合一致性要求，即權重的分配是合理的。當一致性比例CR>0.1時，說明該位專家給出的5個指標的判斷矩陣不一致，該份問卷存在前后判斷矛盾的情況，應該聯系專家重新填寫調查問卷或是舍棄該份問卷[4]。

通過計算得到A1～A20的最大特征值、特征向量和一致性比例，符合一致性要求的判斷矩陣計算結果見表2。

表2 符合一致性的判斷矩陣計算結果

根據上述符合一致性要求的10份問卷，統(tǒng)計出5個指標的權重排序，如圖1所示。

圖1 部分問卷指標權重排序

3.3 利用群決策分析調查結果

從圖1可以看出，由于每個調查對象的崗位不同，對5個指標的理解不同，考慮問題的出發(fā)點和角度不盡相同，對于5個指標的權重判斷也不同，因此需要集合群體智慧來消除因個人因素而產生的判斷偏差。

在各個專家判斷矩陣已知的情況下，有兩種方法進行決策分析：第一種是根據各個專家的判斷矩陣得出綜合判斷矩陣，利用綜合判斷矩陣進行排序；第二種是對每個專家的判斷矩陣進行計算，對不同專家的權值進行綜合排序，最后得到綜合的權值排序。由于第一種方法可能會嚴重影響綜合后判斷矩陣的一致性，因此采用第二種方法對各個專家的結論進行綜合研究。

3.3.1對符合一致性要求問卷的分析

由表2可知，有10份問卷的調查結果符合一致性要求，可以直接采用并分析。對這10份問卷的數據進行匯總，一般采用的方法有加權幾何平均法和加權算術平均法，計算得到各個指標的權重分別如圖2和圖3所示。從圖2,3可以看出，利用這兩種方法得到的5項指標的重要性程度排序結果相同，均為維修安全>防差錯措施>維修人為因素>可達性>維修便利性。

圖2 加權幾何平均法權重計算結果(滿足一致性)

圖3 加權算術平均法權重計算結果(滿足一致性)

3.3.2針對所有問卷的分析

由于樣本數量過少，在不重新進行調查的情況下，除了分析上述符合一致性要求的問卷以外，用層次分析相關軟件對不符合一致性要求的判斷矩陣進行一定的調整，使其在不背離被調查對象真實想法的情況下滿足一致性要求，并對其進行計算，計算結果見表3。結合表2中的權重信息，用加權幾何平均法和加權算術平均法計算各個指標的權重，結果分別如圖4和圖5所示。

表3 判斷矩陣計算結果

圖4 加權幾何平均法權重計算結果

圖5 加權算術平均法權重計算結果

利用加權幾何平均法和加權算術平均法得到的排序結果相同，5個指標的重要性程度排序為維修安全>防差錯措施>可達性>維修人為因素>維修便利性，與根據符合一致性要求的問卷得出的結論有一些差別。

4 結束語

本文選取了5個用戶有直觀體驗且易于評價的維修性評價指標，采用層次分析法進行分析計算，符合一致性要求的問卷調查結果為維修安全>防差錯措施>維修人為因素>可達性>維修便利性；對不符合一致性要求的10份調查問卷的判斷矩陣進行一致性調整，計算分析后結果為維修安全>防差錯措施>可達性>維修人為因素>維修便利性。

雖然調查樣本較少，但是大體可以看出維修安全和防差錯措施等與飛行安全息息相關的指標受到了用戶的重視，設計人員在設計過程中對這兩個指標應重點考慮。另外，維修人為因素和可達性指標直接影響到用戶的感受，需要在設計過程中持續(xù)關注。在設計過程中，可以通過對不同設計方案的這5個指標進行打分，再結合各指標的權重來確定維修性較優(yōu)的設計方案。