面向任務(wù)影響航材需求的人員因素量化方法

宋傳洲，王瑞奇

（1.海軍航空大學(xué)，煙臺(tái) 265400； 2.煙臺(tái)警備區(qū)，煙臺(tái) 264000）

引言

據(jù)波音公司調(diào)查統(tǒng)計(jì)，世界噴氣式飛機(jī)的事故70 %是由人員因素導(dǎo)致[1]。對(duì)人員因素的研究中多集中在其對(duì)飛行安全方面的影響和量化研究。國內(nèi)外有許多研究項(xiàng)目被設(shè)立和模型被相繼提出。主要有SHEL 模型[2]、Reason提出的Reason 模型[3]、HFACS模型[4]以及中國礦業(yè)大學(xué)（北京）安全管理研究所提出的24model模型[5]。崔文建[6]對(duì)機(jī)務(wù)維修人員可靠性與飛機(jī)安全問題進(jìn)行了研究，通過構(gòu)建維修人員的故障辨識(shí)、決策、計(jì)劃、執(zhí)行的IDPA模型研究績(jī)效影響因子PIF，從而量化維修人員的可靠性。類似的，王霞[7]利用多層回歸統(tǒng)計(jì)法對(duì)維修人員心理資本與安全感知進(jìn)行了研究，得到年齡、性別、期望、氛圍等對(duì)安全意識(shí)影響顯著，整體兩者之間存在正相關(guān)等結(jié)論。文獻(xiàn)[8]采用模糊TOPSIS方法對(duì)航空維修任務(wù)中的潛在人為誤差進(jìn)行分析并提出有效改進(jìn)策略。武耀罡等[9]使用改進(jìn)的HFACS（人為因素分析和分類系統(tǒng)）模型對(duì)不安全因素和誘發(fā)因素進(jìn)行了研究。事實(shí)上，人員因素對(duì)飛行器的影響貫穿了飛機(jī)使用的全過程，包括飛行員、維修員、管理員、服務(wù)員等，甚至包括飛機(jī)所承載人員，囊括了心理壓力、技術(shù)等級(jí)、環(huán)境氛圍、資金投入、安全意識(shí)、身體條件等很多方面，不僅影響著最重要的飛行安全[10]，還對(duì)飛機(jī)維修[7]、航材消耗[11]、資金管理、飛行效率、甚至軍用飛機(jī)的戰(zhàn)斗力生成都產(chǎn)生重要影響。本文就軍用飛機(jī)執(zhí)行任務(wù)過程中的航材需求影響因素之一人為因素展開分析，采用實(shí)用模糊綜合評(píng)價(jià)法[12]對(duì)人為因素進(jìn)行量化評(píng)分，為后續(xù)航材品種分類和消耗預(yù)測(cè)提供量化參考。

表1 人員因素特征指標(biāo)體系

1 人為因素分析[13,14]

通過查閱文獻(xiàn)和問卷調(diào)查，總結(jié)出人員因素特征指標(biāo)體系，如表1所示，包含飛行員能力、維修人員能力、管理因素、保障資源等四部分，主要分析如下：

1）飛行員能力[15]

飛行員是航空兵最重要的戰(zhàn)斗力之一，飛行員的能力對(duì)航材消耗有很大的影響，包含參與任務(wù)飛行時(shí)間和次數(shù)、人為失誤次數(shù)、技術(shù)等級(jí)、心理素質(zhì)、身體素質(zhì)等特征量。這里參與任務(wù)飛行時(shí)間和次數(shù)是指參與相同等級(jí)任務(wù)的飛行總時(shí)間和總次數(shù)。比如遇到繁重而艱巨甚至危險(xiǎn)系數(shù)很高的任務(wù)，低級(jí)飛行員的操作經(jīng)驗(yàn)和能力都有所不足，心理壓力也會(huì)增大，人為錯(cuò)誤增多，航材需求量會(huì)增多。

2）維修人員能力[7]

維修人員能力的特征量與飛行員的類似，包括參與任務(wù)的次數(shù)、人為失誤次數(shù)、技術(shù)等級(jí)、心理素質(zhì)、身體素質(zhì)等，維修過程中人為錯(cuò)誤操作所造成的損耗與用來說明損壞敏感性的“事故率”有密切的聯(lián)系，包括在搬運(yùn)、裝配、維修以及使用過程中零部件非正常受損的可能。

3）管理因素

管理因素主要是指貫穿于整個(gè)任務(wù)前后的管理工作情況和管理員的能力，一方面包括在封裝、運(yùn)輸、保養(yǎng)等流程中出現(xiàn)航材損傷和因指揮調(diào)度不當(dāng)造成的航材供應(yīng)延誤，另一方面就是管理員的能力所涵蓋的失誤次數(shù)、技術(shù)等級(jí)、心理素質(zhì)、身體素質(zhì)等。

4）保障資源

保障資源包括所能調(diào)動(dòng)的各類保障資源，這里主要指維修資源，比如維修方案、設(shè)備、工具和參考資料等，而維修方案規(guī)定了航材攜行維修保障工作全部?jī)?nèi)容，包括預(yù)防性和修復(fù)性維修、維修間隔期、維修級(jí)別及修理策略等，這些都會(huì)不同程度的影響航材的消耗。

人員因素中特別是飛行員能力和維修人員因素對(duì)航材消耗影響較大，其他因素也對(duì)航材消耗產(chǎn)生不同程度的影響。

2 算法基本原理

本文主要采用模糊層次分析法[12]（FAHP）是對(duì)層次分析法（AHP）和模糊綜合評(píng)價(jià)法（FCE）的聯(lián)用，先用AHP確定因素集和權(quán)重，然后用FCE進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)取值。

2.1 層次分析法

AHP是一種非常簡(jiǎn)潔實(shí)用的評(píng)價(jià)方法，常被運(yùn)用于多目標(biāo)、多準(zhǔn)則、多要素、多層次的非結(jié)構(gòu)化的復(fù)雜決策問題，其原理和公式如下：

Step1.層次結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建

建立目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和方案層，按相互關(guān)系區(qū)分層級(jí)，列表并繪出層次結(jié)構(gòu)圖。

Step2.判斷矩陣的構(gòu)造

采用一致矩陣法確定各層次因素間的權(quán)重，即：采用相對(duì)值進(jìn)行因素間的兩兩比較，本文采用常用的1～9標(biāo)度法，得到判斷矩陣A，用aij表示第i個(gè)因素相比較第j個(gè)因素的比值。

Step3. 計(jì)算權(quán)重和一致性檢驗(yàn)

將矩陣A的各行aij方根法和歸一化計(jì)算，得到各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重和特征向量w，并計(jì)算邏輯一致性，即一致性檢驗(yàn)，得到最大特征根，計(jì)算一致性指標(biāo)CI、隨機(jī)一致性指標(biāo)RI和一致性比例CR，一般情況下，當(dāng)CR＜0.1時(shí)，認(rèn)為矩陣具有一致性，否則需調(diào)整。

Step4. 層次排序

單層排序：對(duì)上一層某個(gè)因素，本層各因素的重要性的權(quán)值排序。

總體排序：依次從最高到最底層確定某層所有因素對(duì)于總目標(biāo)相對(duì)重要性的權(quán)值排序。

2.2 模糊綜合評(píng)價(jià)法

FCE是以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，是模糊關(guān)系合成原理的應(yīng)用，可將邊界不明、不易量化的因素定量，從而進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，其原理和公式如下：

Step1. 建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

設(shè)第一級(jí)評(píng)價(jià)對(duì)象X= {X1,X2,… ,Xm}有m種評(píng)價(jià)指標(biāo)。根據(jù)第一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)X定第二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，設(shè)，依次類推可定第三級(jí)、第四級(jí)。

Step2. 確定評(píng)語等級(jí)

Step3. 建立模糊矩陣R

確定評(píng)價(jià)等級(jí)后，判斷X中各因素對(duì)應(yīng)評(píng)語等級(jí)的隸屬度，得到模糊關(guān)系矩陣R

Step4. 確定指標(biāo)權(quán)重W

設(shè)W= (w1,w2,… ,wm)，權(quán)重采用上述AHP方法獲得。

Step5. 綜合模糊評(píng)價(jià)B

Step6. 評(píng)價(jià)取值

采用最大隸屬度原則來判斷，得到最后取值。

3 算例分析

Step1. 根據(jù)人員特征指標(biāo)體系構(gòu)造層次結(jié)構(gòu)分析模型，如圖1所示。

圖1 人員因素綜合評(píng)估指標(biāo)體系

Step2. 層次分析法計(jì)算權(quán)重

計(jì)算各個(gè)層級(jí)的權(quán)重如表2～7所示，表7中得到整體權(quán)重W。

Step3. 模糊綜合評(píng)判

將A1飛行員能力、A2維修員能力、A3管理員能力所有影響因素區(qū)分四個(gè)等級(jí){一等、二等、三等、四等}；參與任務(wù)時(shí)間、任務(wù)飛行次數(shù)、維修資料區(qū)分四個(gè)等級(jí){較多、多、中、少}；失誤次數(shù){高、中、低、較低}；技術(shù)等級(jí)區(qū)分四個(gè)等級(jí){高級(jí)、中級(jí)、初級(jí)、合格}；心理素質(zhì)、身體素質(zhì)、將維修設(shè)備、維修工具、維修場(chǎng)地統(tǒng)一稱作維修條件區(qū)分四個(gè)等級(jí){優(yōu)、良、合格、差}。

表2 能力層判斷矩陣和權(quán)重

表3 維修員能力判斷矩陣和權(quán)重

表4 管理員能力判斷矩陣和權(quán)重

表5 維修資源判斷矩陣和權(quán)重

通過保障記錄和飛行記錄選出10名專家，15名維修和管理人員、5名飛行員，共計(jì)30人對(duì)某次任務(wù)進(jìn)行單因素評(píng)價(jià)，將調(diào)查表收集整理后，建立如表8和表9統(tǒng)計(jì)表，并計(jì)算其單因素指標(biāo)統(tǒng)計(jì)權(quán)重R，最后計(jì)算最終評(píng)判得分v。

Step4. 模糊綜合評(píng)判結(jié)論B

表6 飛行員能力判斷矩陣和權(quán)重

表7 底層特征對(duì)整體和同級(jí)的權(quán)重

隸屬度矩陣B=W·R={優(yōu)、良、一般、差}={0.591 5 0.291 5 0.1161 0.000 9}

Step5. 模糊綜合得分v

經(jīng)過模糊層次分析法得到該任務(wù)人員因素的量化得分為92。

表8 評(píng)測(cè)分?jǐn)?shù)

表9 單因素指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

4 結(jié)束語

本文對(duì)任務(wù)中影響航材需求的人員因素進(jìn)行了分析，并使用模糊層次分析法對(duì)其量化，得到綜合分?jǐn)?shù)，既對(duì)不同任務(wù)的人員因素有了直觀的比較，又為下一步航材的品種確定和消耗預(yù)測(cè)研究中人員因素的提取和量化做好了基礎(chǔ)工作。盡管如此，本文對(duì)人員因素的挖掘還不夠深入，比如人員的工作狀態(tài)這一因素，包括作風(fēng)問題、工資狀況、家庭情況等；對(duì)下一等級(jí)的因素還可以深入挖掘，比如評(píng)定飛行員心理因素，下一級(jí)可包括應(yīng)變心理、抗壓心理等，從而擴(kuò)大特征系統(tǒng)中特征數(shù)量和層級(jí)，使量化的人員因素更加全面科學(xué)。此外，量化方法也可以嘗試使用其他更高效的方法。

表10 單因素指標(biāo)統(tǒng)計(jì)權(quán)重R