基于層次分析法和指標(biāo)評分標(biāo)準(zhǔn)的民用飛機(jī)客艙舒適性評價方法研究

(上海飛機(jī)客戶服務(wù)有限公司，上海 200241)

0 引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，乘坐飛機(jī)已經(jīng)成為人們長距離出行的首選。航空公司通過提供不同層次的設(shè)計、服務(wù)和價格，在吸引乘客上開展了激烈的競爭。在乘客舒適性方面的研究顯示，提升乘客在飛行過程中的舒適感，能夠提升乘客未來出行選擇同一航空公司的比例。因此，飛機(jī)的舒適性也越來越成為民機(jī)主制造商、航空公司和乘客關(guān)注的焦點。作為航空飛行器主制造商，必須開展舒適性的設(shè)計和評價工作，以滿足市場日益增長的需求。

在舒適性評價方面，王慶對照明的視覺舒適性進(jìn)行了分析[1]，開展了色溫及照度的照明舒適性研究及模型建立、基于色品坐標(biāo)的照明舒適性研究及模型建立，以及兩類模型驗證相關(guān)的研究工作。薛鐵龍使用計算流體力學(xué)方法對乘員艙內(nèi)環(huán)境進(jìn)行了計算和分析[2]，得到了乘員艙內(nèi)流場詳細(xì)數(shù)據(jù)，對乘員熱舒適性和艙內(nèi)空氣品質(zhì)進(jìn)行了評價，分析了出風(fēng)口溫度和流速的不同對于艙內(nèi)環(huán)境舒適性的影響。薛紅軍等人基于人體測量學(xué)的成果[3]，結(jié)合人在乘坐座椅時受力合理分布，提出了基于人體測量和座壓分布的座椅縱向空間舒適性數(shù)學(xué)模型；利用該模型定量評價客艙座椅布置的舒適性。王海涌對列車的舒適度評價指標(biāo)體系的構(gòu)建、權(quán)重標(biāo)定方法進(jìn)行了研究[4]，建立了基于模糊粗糙集的高速列車多元舒適度評價模型和基于多維粗糙集的高速列車多元舒適度評價模型。陳祥運用因子分析與層次分析方法[5]，構(gòu)建了乘坐舒適度綜合評價模型，系統(tǒng)考察了車廂物理因素、設(shè)施功能因素、旅客乘坐需求、生理、心理和行為等方面的眾多因素。劉敬等人針對民機(jī)客艙舒適性現(xiàn)有評價方法中缺乏數(shù)學(xué)定量評價的問題[6]，提出了基于主客觀綜合賦權(quán)的民機(jī)客艙舒適性定量評價方法。許松林等人從民用支線客機(jī)的設(shè)計參數(shù)及典型的全經(jīng)濟(jì)客艙布局出發(fā)，分析了影響客艙空間舒適性的主要因素并提出了一種基于價值分析法的空間舒適性綜合評價模型[7]。

在上述工作中，針對舒適性的單個因素及其總體舒適性的評價方法、評價指標(biāo)體系等方面開展了部分研究工作。但還存在一些不足：一是在指標(biāo)評價體系構(gòu)建方面，還沒有完整的、合理的，適用于飛機(jī)客艙舒適性評價的指標(biāo)體系；二是在指標(biāo)評估方面，還缺乏合理的評分標(biāo)準(zhǔn)，打分隨意，且不方便開展評價工作。

針對上述問題，本文開展客艙舒適性評價指標(biāo)體系、指標(biāo)評分標(biāo)準(zhǔn)研究，構(gòu)建基于層次分析法的客艙舒適性評價方法。

1 舒適性理論

1.1 舒適定義

在漢語大辭典中，舒適是指給人以安樂舒服的感覺。在牛津詞典(2010版)中定義舒適是一種身體安逸的狀態(tài)，免受痛苦和約束。然而在許多科技文獻(xiàn)中提供了不同的定義，如比諾在他的舒適定義中，包括了生活中一切對于人的幸福感和物質(zhì)方便性有貢獻(xiàn)的元素[8]。斯萊特建議舒適是一種人與周圍環(huán)境之間生理的、心理的和身體上的愉悅狀態(tài)[9]。杜馬等人的定義指出舒適超越了生命的身體層面，還包括心理層面[10]。綜合而言，這些定義突出了舒適應(yīng)被視為與周圍環(huán)境相互作用，受心理、生理和身體因素影響的主觀和個人狀態(tài)結(jié)果。

圖1 乘客舒適性體驗過程

1.2 乘客舒適

乘客舒適受很多飛行過程中的感性刺激物和客艙特征影響。在采用整體分析方法對乘客舒適開展的研究中，通常列出所有能夠影響舒適的飛機(jī)客艙特征信息；但是對于這些輸入信息如何轉(zhuǎn)化為乘客體驗(包括舒適體驗)的機(jī)制知之甚少。

針對上述問題，理查德和同事在乘客舒適概念化工作中做出了最重要的嘗試[11-12]。他們對于1619名乘客的飛行經(jīng)歷進(jìn)行了調(diào)查，歸納總結(jié)后提出了乘客舒適概念理論。

該理論指出乘客體驗受物質(zhì)環(huán)境的、交際的和客艙內(nèi)飾有關(guān)情景的輸入信息影響。

1.3 舒適性體驗過程

乘客舒適性體驗過程如圖1所示。作為輸入激勵的一系列飛機(jī)客艙內(nèi)環(huán)境因素，會與乘客本體發(fā)生交互作用。乘客本身是具有心理、生理、社會經(jīng)濟(jì)地位和期望等特征的，在特定的時間段會產(chǎn)生特定的行為動作。這些輸入實質(zhì)性影響乘客，同時也被乘客主觀感知和察覺。因此，乘客會體驗到一定程度的舒適/不舒適感覺，產(chǎn)生一定的行為動作，進(jìn)而形成總體評價，最終依據(jù)這些總體評價進(jìn)行判斷和選擇。

1.4 乘客舒適性模型

乘客舒適性模型如圖2所示[13]。模型輸入包括人性特征和環(huán)境因素，人性特征包括社會經(jīng)濟(jì)地位、在飛行前形成的期望、乘客身體狀態(tài)和心理狀態(tài)。乘客受飛行過程中的環(huán)境因素影響，并發(fā)生互動，產(chǎn)生一定的行為，進(jìn)而乘客身體會受到影響(如不同的客艙壓力、體感溫度)，最終會產(chǎn)生感知(由前述8個感性因素描述)，使得乘客體驗到某種程度的舒適度。

通過對乘客感知外部環(huán)境因素的概念化解析工作，乘客舒適性模型突出了舒適性的主觀本質(zhì)。在模型中，與乘客感知有關(guān)的8個主題放置在受外部環(huán)境因素顯著影響和關(guān)聯(lián)的位置。此外，模型還描述了“空間”因素(如座椅和腿部空間)對多個主題(如近體空間、審美、心態(tài)平靜)起決定性作用。從模型中可以看出，動態(tài)和空間影響了乘客感知的絕大多數(shù)主題(8個中的7個)。

圖2 乘客舒適性模型

在乘客舒適性體驗?zāi)Ｐ椭袑⑹孢m與模型的輸入用箭頭相連。原因有兩點：首先由于乘機(jī)體驗的動態(tài)變化特性，當(dāng)外部環(huán)境因素變化時，會隨時改變乘客的舒適體驗。其次，在飛行過程中體驗到的舒適會影響乘客的未來飛行期望。

2 舒適性影響因素

影響乘客舒適性的外部因素有很多。不同的研究的區(qū)分的因素不盡相同。綜合而言，共有22個因素影響乘客的舒適性。所有因素劃分如圖3所示。這些因素可分為環(huán)境因素、乘客活動、交際因素三大類。其中環(huán)境因素又分為周圍環(huán)境、動態(tài)因素和空間因素三類。

圖3 影響乘客舒適性的外部因素結(jié)構(gòu)

根據(jù)納西姆等人對857份飛行經(jīng)歷調(diào)查問卷樣本的統(tǒng)計結(jié)果[13]，22個外部因素的排序圖如圖4所示。其中座椅投票人數(shù)最多，余下超過20%的依次是腿部空間、IFE、溫度、活動、噪聲和服務(wù)。

圖4 外部因素排序圖

根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)可以分析出，在影響乘客舒適性的外部因素中最重要的是環(huán)境因素(占89%)，乘客活動和交際因素相對較少，不超過10%。在環(huán)境因素中，空間因素居首(占43.3%)，周圍環(huán)境次之(占28.7%)，動態(tài)因素最少(占17%)。

因此，在開展飛機(jī)客艙舒適性設(shè)計時，應(yīng)重點考慮以下幾點：1)提高座椅舒適性程度；2)盡可能增加腿部空間；3)提供娛樂性好的IFE設(shè)備。

3 客艙舒適性評價方法

3.1 層次分析法

層次分析法(AHP)于20世紀(jì)70年代由美國匹茲堡大學(xué)的運籌學(xué)家T. L. Saaty教授提出。該方法是將決策問題的有關(guān)元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則和方案等層次，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行定量分析和定性分析的一種系統(tǒng)分析方法。該方法在對事物本質(zhì)和相關(guān)影響因素開展深入分析后，構(gòu)建出詳細(xì)的層次結(jié)構(gòu)圖；進(jìn)一步對每個因素建立判斷矩陣，在此基礎(chǔ)上結(jié)合各個層次求出的權(quán)重評價值進(jìn)行層次總排序，最后根據(jù)評價結(jié)果選出最佳方案。層次分析法的步驟如下圖5所示。

圖5 層次分析法流程圖

層次分析法首先把決策問題層次化。即根據(jù)問題的性質(zhì)以及需要達(dá)到的總目標(biāo)，把問題分解成不同的組成因素，并按各因素之間的隸屬關(guān)系和關(guān)聯(lián)程度分組，形成一個不相交的層次。典型的系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 典型層次結(jié)構(gòu)圖

最上層因素是目標(biāo)層，就是問題要達(dá)到的目標(biāo)或理想的結(jié)果。中間是準(zhǔn)則層，層中列出的因素為實現(xiàn)目標(biāo)所采用的措施、政策、準(zhǔn)則等。最下層是方案層，包括了實現(xiàn)目標(biāo)可供選擇的方案。同層次的因素受到上層因素的支配，同時也對下層因素起支配作用。

在遞階層次結(jié)構(gòu)建立后，上下層元素之間的隸屬關(guān)系就被確定了。下一步就是要給出下一層各因素對于上一層次的重要性，即權(quán)重關(guān)系。層次分析法是通過兩兩比較方法給出的。通過兩個因素的比較確定其相互之間的重要性，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建判斷矩陣A=(aij)。兩兩因素間的比較通常使用表1進(jìn)行標(biāo)度。

表1 1～9標(biāo)度表

3.2 客艙舒適評價方法框架

根據(jù)上一節(jié)層次分析法原理，建立飛機(jī)客艙舒適性評價方法的總體框架如下圖7所示。

圖7 客艙舒適性評價方法總體框架

首先需要確定飛機(jī)客艙舒適性評價的指標(biāo)，并構(gòu)建完整的指標(biāo)體系。進(jìn)一步，需要逐個確定舒適性評價指標(biāo)的評分標(biāo)準(zhǔn)。然后運用層次分析法，建立民機(jī)客艙評價的遞階層次結(jié)構(gòu)，構(gòu)造兩兩比較判斷矩陣，逐層計算排序權(quán)重向量，計算總目標(biāo)排序向量。最后結(jié)合總目標(biāo)排序向量，得出整個客艙舒適性評價分值。

4 客艙舒適性評價指標(biāo)體系

在第2節(jié)中，已經(jīng)對舒適性的影響因素進(jìn)行了結(jié)構(gòu)劃分和重要性排序。因此，根據(jù)前述論述結(jié)果，綜合考慮舒適性評價的適用性、便利性、準(zhǔn)確性和實用性。確定舒適性評級指標(biāo)體系如表2所示。

表2 信號調(diào)理電路輸出電壓試驗數(shù)據(jù)

從評價標(biāo)準(zhǔn)的角度，該指標(biāo)體系對指標(biāo)進(jìn)行了主客觀劃分。涉及到較易通過客觀數(shù)據(jù)進(jìn)行評分的客觀性指標(biāo)與和基于使用者復(fù)雜認(rèn)知反映的主觀性指標(biāo)，能夠較為完善地反映客艙呈現(xiàn)在乘客面前的舒適性綜合感受和評價。

依據(jù)3.1節(jié)層次分析法原理，可建立客艙舒適性評價的層次結(jié)構(gòu)圖如圖9所示。目標(biāo)層A 是客艙舒適性評價的總體目標(biāo)。B層準(zhǔn)則層包括5個因素：座椅、IFE設(shè)備、環(huán)境、乘客活動和主觀感受。C層子準(zhǔn)則層，共細(xì)分為21個因素。

圖8 客艙舒適性評價層次結(jié)構(gòu)圖

5 客艙舒適性指標(biāo)評分標(biāo)準(zhǔn)

5.1 舒適性指標(biāo)評分標(biāo)準(zhǔn)的確定原則

舒適性指標(biāo)的評分根據(jù)是否能夠進(jìn)行參數(shù)量化，可分為主觀和客觀兩類。主觀評分通常是無法進(jìn)行參數(shù)量化，只能通過受訪者的主觀感受進(jìn)行分值估計，或根據(jù)狀態(tài)描述進(jìn)行主觀判斷等；對于這類指標(biāo)，在綜合研究相應(yīng)的研究文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，結(jié)合實際乘客調(diào)研數(shù)據(jù)，給出對應(yīng)評分值的判斷描述，給參評人員一個參考?？陀^類評價則根據(jù)量化的參數(shù)如肌電水平、人椅界面壓力分布等，參照確定國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，確定評分標(biāo)準(zhǔn)。

為便于進(jìn)行舒適性評價，對于舒適性指標(biāo)的評分結(jié)果采用0～9分的5級評分標(biāo)準(zhǔn)，分別對應(yīng)于1、3、5、7、9分的分值。

5.2 舒適性指標(biāo)評分標(biāo)準(zhǔn)

在文獻(xiàn)14中列出了所有指標(biāo)評分的標(biāo)準(zhǔn)。限于篇幅，本文僅列出部分5個主客觀指標(biāo)的評分標(biāo)準(zhǔn)。

1)座椅排距(腿部空間):座椅排距參照目前多個航空公司現(xiàn)在設(shè)置的情況，根據(jù)文獻(xiàn)8提供數(shù)據(jù)確定如表3所示。

表3 座椅排距評分表

2)椅背傾角:座椅椅背傾角考慮經(jīng)濟(jì)艙、商務(wù)艙和頭等艙座椅椅背的角度調(diào)整情況，設(shè)置評價標(biāo)準(zhǔn)如表4所示。

表4 椅背傾角評分標(biāo)準(zhǔn)

3)座椅寬度:參考文獻(xiàn)8提供的數(shù)據(jù)，評分標(biāo)準(zhǔn)確定如表5所示。

4)坐墊材質(zhì)與曲面設(shè)計:坐墊材質(zhì)與曲面設(shè)計比較復(fù)雜，難以使用定量的方法去客觀描述和比較。因此，運用主觀評分方法，其評分標(biāo)準(zhǔn)如表5所示。

表5 座椅寬度評分標(biāo)準(zhǔn)

5)空間美感:空間美感也是非常典型的主觀指標(biāo)，其評分標(biāo)準(zhǔn)如表6所示。

表6 坐墊評分標(biāo)準(zhǔn)

表7 空間美感評分標(biāo)準(zhǔn)

6 某型客艙舒適性評價應(yīng)用

6.1 舒適性評價方案

為進(jìn)一步驗證基于層次分析法的客艙舒適性評價方法，在試制的客艙段模型上進(jìn)行了舒適性評價試驗工作。選用多人動態(tài)測試方法進(jìn)行舒適性評價試驗，在實際操作中，3人為一組，模擬乘機(jī)的流程。受試者先后拿著符合登機(jī)大小的行李進(jìn)入客艙，按照劇本提示，完成放置行李——入座(坐滿一側(cè)整排經(jīng)濟(jì)艙座椅)——放倒椅背————拿取雜志——打開閱讀燈——送餐——靠窗受試者飛行中離座(洗手間)——收起小桌板——離座——取行李——下機(jī)等一系列動。試驗過程照片如圖9所示。

圖9 試驗過程照片示意圖

根據(jù)客艙段實體模型的條件限制，選取部分指標(biāo)(共計14個)進(jìn)行舒適性評價方面的試驗驗證。其層次結(jié)構(gòu)圖如圖10所示。

圖10 層次結(jié)構(gòu)圖

邀請6位專家對舒適性評價各因素的重要性進(jìn)行評分，詳細(xì)評分?jǐn)?shù)據(jù)見文獻(xiàn)[15]。

根據(jù)專家對各因素的權(quán)重評分，計算出各因素權(quán)重如下：

B層準(zhǔn)則層各因素權(quán)重向量為:B={0.535, 0.2949,0.1701}；

C層子準(zhǔn)則層各因素權(quán)重向量為：C1={0.2222, 0.1693, 0.191, 0.151, 0.1399, 0.1265}，

C2={0.2411, 0.1636, 0.144, 0.2326, 0.2186}，

C3={0.433, 0.3484, 0.2185}。

所以C層各因素對于A層的綜合權(quán)重向量為：

W={0.1189, 0.0906, 0.1022, 0.0808, 0.0749, 0.0677, 0.0711, 0.0482, 0.0425, 0.0686, 0.0645, 0.0737, 0.0593, 0.0372 }。

6.2 評價數(shù)據(jù)分析

6.2.1 評價指標(biāo)分值數(shù)據(jù)分析

根據(jù)測試人打分計算均值，可以看出座椅排距、過道和空間壓抑感評分排列最高。驗證結(jié)果符合測試場景的安排。在測試前，將座椅排距設(shè)置的相對較大。因此，被測試者感覺到舒適性，給予最高的評分；客艙是模擬C919客艙段，過道寬度比目前現(xiàn)有飛機(jī)略寬。因此讓被測試者感到舒適。在空間方面，由于設(shè)置了情景照明系統(tǒng)，壓抑感減到最小，也讓被測試者感到舒適。

6.2.2 客艙舒適性整體評分分值分析

根據(jù)受試者的舒適性指標(biāo)打分?jǐn)?shù)據(jù)，結(jié)合前一節(jié)的權(quán)重向量，可以計算出此艙段舒適性的總評分為6.4。舒適性滿分以10分為標(biāo)準(zhǔn)，因此此客艙段的舒適性還有待提高。這與當(dāng)前艙段的現(xiàn)狀是非常吻合。該艙段僅僅是簡單模擬了C919艙段，在制作細(xì)節(jié)和真實性方面與實際仍然有差距。

6.2.3 評價過程分析

通過應(yīng)用基于層次分析法的客艙舒適性評價方法，開展評價工作有了具體的評價標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)，便于被測試者使用和打分。同時，整個過程也較為方便。

7 結(jié)論

1)開展了舒適性理論分析。舒適是與周圍環(huán)境相互作用，受心理、生理和身體因素影響的主觀和個人狀態(tài)結(jié)果。共有22個因素影響乘客的舒適性。座椅、腿部空間、IFE、溫度、活動、噪聲和服務(wù)是最重要的因素。

2)提出了基于層次分析法和指標(biāo)評分標(biāo)準(zhǔn)的飛機(jī)客艙舒適性評價方法。首先需要確定飛機(jī)客艙舒適性評價的指標(biāo)，并構(gòu)建完整的指標(biāo)體系。進(jìn)一步，逐個確定舒適性評價指標(biāo)的評分標(biāo)準(zhǔn)。然后運用層次分析法，建立民機(jī)客艙評價的遞階層次結(jié)構(gòu)，構(gòu)造兩兩比較判斷矩陣，逐層計算排序權(quán)重向量，計算總目標(biāo)排序向量。最后結(jié)合總目標(biāo)排序向量，得出整個客艙舒適性評價分值。

3)構(gòu)建了完整的民機(jī)客艙舒適性評價指標(biāo)體系，并建立客艙舒適性評價的層次結(jié)構(gòu)圖。準(zhǔn)則層包括5個方面因素：座椅、IFE設(shè)備、環(huán)境、乘客活動和主觀感受。C層子準(zhǔn)則層(指標(biāo)層)，共細(xì)分為21個指標(biāo)因素。

4)制定了具體舒適性指標(biāo)的具體評分標(biāo)準(zhǔn)。對于舒適性指標(biāo)的評分結(jié)果采用0～9分的5級評分標(biāo)準(zhǔn)，分別對應(yīng)于1、3、5、7、9分的分值。簡便易行，一定程度上降低了打分過程中的主觀隨意程度。