基于熵權(quán)-層次分析法和優(yōu)劣解距離法的飛行員勝任力評價

郭 超， 尤建新， 彭博達(dá)， 許華捷

（1.同濟(jì)大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，上海 200092；2.中國商用飛機(jī)有限責(zé)任公司 民用飛機(jī)試飛中心，上海 200092）

隨著現(xiàn)代飛機(jī)的高度自動化和集成化，飛行員越來越難以預(yù)測飛機(jī)系統(tǒng)故障和應(yīng)對外部環(huán)境威脅以及兩者相互耦合而產(chǎn)生的風(fēng)險，以往事故經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)所生成的訓(xùn)練科目也已經(jīng)難以全面反映當(dāng)下的運(yùn)行風(fēng)險。國際民航組織（ICAO）和國際航協(xié)（IATA）提出了對飛行員采用循證訓(xùn)練來提升其勝任力［1-3］，以應(yīng)對影響飛行安全且難以預(yù)測的“黑天鵝”事件。因此，準(zhǔn)確評價飛行員勝任力，發(fā)現(xiàn)不足并有針對性地增加訓(xùn)練，對于保證飛行安全具有重要意義。

勝任力的相關(guān)研究來源已久，數(shù)量較多［4-8］，并且關(guān)于勝任力評價方法的研究也已經(jīng)比較成熟，其中最為常見的和典型的是多準(zhǔn)則決策（multiple criteria decision making， MCDM）方法。MCDM 在比較和選擇不同方案時會根據(jù)所設(shè)定的屬性或目標(biāo)來進(jìn)行評價，屬現(xiàn)代決策理論的重要內(nèi)容。MCDM面臨的最大挑戰(zhàn)之一是確定要評估的最佳標(biāo)準(zhǔn)以及為該標(biāo)準(zhǔn)分配準(zhǔn)確的權(quán)重［9］。這一挑戰(zhàn)在群體決策過程中更加復(fù)雜，決策者之間往往難以達(dá)成共識［10-11］。用于確定最佳方案的標(biāo)準(zhǔn)越多，決策就越復(fù)雜，收集決策者的偏好和屬性值就越復(fù)雜。在評價過程中，很難選擇適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)并確定標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重。決策者可能會因個人偏好和對被評價人的不同意見而難以就標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重達(dá)成共識。而且，對于不同的標(biāo)準(zhǔn)采用適當(dāng)?shù)臋?quán)重確定方法也是需要技巧的。以往對飛行員評價通常是根據(jù)以前的經(jīng)驗(yàn)（例如，飛行時間、經(jīng)驗(yàn)?zāi)晗藓婉{駛資質(zhì)）和科目考核（例如，檢查駕駛表現(xiàn)）來完成的［12］。勝任力評價技術(shù)未在飛行員評價中得到廣泛應(yīng)用，基于對已有研究成果［13-15］的分析可以看出，飛行員勝任力的相關(guān)文獻(xiàn)十分缺乏。目前，中國民航局結(jié)合國際研究成果和行業(yè)管理經(jīng)驗(yàn)提出了飛行員三大勝任力框架［16-17］，即核心勝任力、心理勝任力和作風(fēng)勝任力，其推行的以勝任力為基礎(chǔ)的培訓(xùn)試點(diǎn)工作剛剛啟動，各個航空公司和訓(xùn)練機(jī)構(gòu)尚未以勝任力作為制定訓(xùn)練政策的基礎(chǔ)。在上述背景之下，本文對飛行員勝任力評價模型進(jìn)行研究，以用于飛行員基于勝任力的培訓(xùn)工作，從而提高飛行員的訓(xùn)練質(zhì)量和效率，進(jìn)一步推動飛行機(jī)組的高效建設(shè)和發(fā)展，保障飛行安全。

基于對已有相關(guān)局方文件的分析與總結(jié)，從核心勝任力、心理勝任力和作風(fēng)勝任力3 個方面共選取17個評價指標(biāo)，構(gòu)建了飛行員崗位勝任力評價決策階層結(jié)構(gòu)模型，建立了飛行員崗位勝任力評價指標(biāo)體系，并針對指標(biāo)的成熟度和顆粒度等特點(diǎn)綜合使用熵權(quán)法和層次分析法（analytic hierarchy process， AHP）確定了各指標(biāo)的權(quán)重，結(jié)合改進(jìn)的優(yōu)劣解距離法（technique for order preference by similarity to ideal solution， TOPSIS）建立分析模型，計(jì)算得出飛行員崗位勝任力評價得分和排序。

1 模型構(gòu)建

結(jié)合熵權(quán)法、AHP、TOPSIS 等方法，提出一種用于評估飛行員勝任力的MCDM 框架。該框架主要包括構(gòu)建指標(biāo)體系、確定指標(biāo)權(quán)重、專家打分評價以及評價結(jié)果排序等步驟。由于飛行員勝任力評價指標(biāo)研發(fā)成熟度和顆粒度定義不同，在確定指標(biāo)權(quán)重時，對成熟開發(fā)的指標(biāo)采用熵權(quán)方法，該方法根據(jù)專家打分直接確定權(quán)重，可減少專家的評價偏頗，評價數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確［18-19］；對尚在研究且顆粒度較粗的指標(biāo)采用AHP 主觀評價并將其與熵權(quán)法結(jié)合構(gòu)建指標(biāo)權(quán)重體系［20-21］。在勝任力排序時，引入TOPSIS方法評估每個飛行員勝任力與最優(yōu)目標(biāo)和最劣目標(biāo)的相對位置距離來進(jìn)行排序［22-23］。

1.1 構(gòu)建飛行員勝任力評價指標(biāo)體系

構(gòu)建評價指標(biāo)是對飛行員勝任力進(jìn)行評價的關(guān)鍵步驟。但不同于其他工作，飛行員從事的飛行活動具有環(huán)境類型雜、任務(wù)場景多、能力需求廣等特點(diǎn)，不同場景、不同任務(wù)對飛行員勝任力的要求各不相同，飛行員勝任力評價指標(biāo)的定義和開發(fā)在國內(nèi)外業(yè)界也存在成熟度和認(rèn)知有差異的問題。因此，飛行員勝任力評價指標(biāo)的確定應(yīng)分類定義并開展研究，根據(jù)國際民航組織（ICAO）專家達(dá)成的共識以及中國民航局發(fā)布的官方文件，將飛行員崗位勝任力指標(biāo)分為核心勝任力、心理勝任力和作風(fēng)勝任力。其中國際上對核心勝任力指標(biāo)研究比較成熟，國內(nèi)民航界專家也認(rèn)可核心勝任力指標(biāo)，而心理勝任力和作風(fēng)勝任力尚在研究中，形成的勝任力指標(biāo)的顆粒度還比較粗。因此，采用的飛行員勝任力指標(biāo)體系由不同成熟度和顆粒度的指標(biāo)構(gòu)成。

1.2 確定評價指標(biāo)權(quán)重

通過客觀賦權(quán)（熵權(quán)法）和主觀賦權(quán)（AHP）相結(jié)合的方式確定飛行員評價指標(biāo)權(quán)重［20-21］。

（1）客觀賦權(quán)。通過信息熵確定飛行員核心勝任力權(quán)重。計(jì)算飛行員核心勝任力指標(biāo)的信息熵，第j個屬性的信息熵Ej為

（2）主觀賦權(quán)。通過專家打分確定權(quán)重，邀請相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜覍χ笜?biāo)兩兩進(jìn)行比對打分。對結(jié)果匯總整理后，得到目標(biāo)層O與決策層C與指標(biāo)層P的3個判斷矩陣數(shù)據(jù)，分別根據(jù)上述的3 個判斷矩陣計(jì)算出每個矩陣中各個因素的相對權(quán)重，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。一致性指數(shù)CI的計(jì)算式為

式中：CI為一致性指數(shù)；λmax為判斷矩陣最大的特征值；q為判斷矩陣的階數(shù)。一致性比率CR的計(jì)算式為

如果CR＜0.1，則認(rèn)為判斷矩陣的一致性可以接受；RI為隨機(jī)一致性指標(biāo)，q=3 時，決策過程中使用的因素的隨機(jī)一致性指標(biāo)RI=0.58。將得到的目標(biāo)層與決策層之間的權(quán)重以及各決策層與各自指標(biāo)層之間的相對權(quán)重進(jìn)行整合，進(jìn)一步計(jì)算出各具體指標(biāo)的總權(quán)重。

1.3 構(gòu)造TOPSIS評價矩陣

將原始評價矩陣進(jìn)行同向化處理，一般選擇正向化處理，由于評價指標(biāo)屬性均屬于效益型，即值越大越好，故可免去正向化處理。為方便計(jì)算，對評價矩陣X進(jìn)行歸一化處理，得到歸一化后的矩陣Z=(Zij)n×m(i=1，2，…，n；j=1，2，…，m)表示為

確定最優(yōu)目標(biāo)和最劣目標(biāo)：Z中每列元素的最大值構(gòu)成正理想解Z+即為最優(yōu)目標(biāo)，見式（6）：

Z中每列元素的最小值構(gòu)成負(fù)理想解Z-即為最 劣目標(biāo)，見式（7）：

計(jì)算各評價目標(biāo)與最優(yōu)目標(biāo)的接近程度，見式（8）：

計(jì)算各評價目標(biāo)與最劣目標(biāo)的接近程度，見式（9）：

式中：D+i為第i個目標(biāo)與最優(yōu)目標(biāo)的接近程度；D-i為第i個目標(biāo)與最劣目標(biāo)的接近程度；ωj為第j個屬性的權(quán)重；z+j為第j個屬性的最優(yōu)目標(biāo)；z-j為第j個屬性的最劣目標(biāo)；zij為歸一化后的屬性值，j=1，2，…，m。計(jì)算各評價目標(biāo)與最優(yōu)目標(biāo)的貼近程度，見式（10）：

0 ≤Ci≤1，Ci→1 表明評價目標(biāo)越優(yōu)。根據(jù)Ci大小進(jìn)行排序，得到評價結(jié)果。

2 案例分析

將提出的飛行員勝任力評價模型應(yīng)用于某航空公司航線飛行員的勝任力評價，并對評價結(jié)果進(jìn)行討論。

2.1 案例描述

為了解飛行員勝任力現(xiàn)狀，某國有大型航空公司分公司邀請10位專家（8名資深機(jī)長教員和2名飛行員勝任力研究人員）采用本文評價模型對該公司12名飛行員的勝任力進(jìn)行評估。

2.2 模型應(yīng)用

2.2.1 選取飛行員勝任力評價指標(biāo)

以飛行員勝任力框架中核心勝任力、心理勝任力和作風(fēng)勝任力構(gòu)建評價指標(biāo)體系。其中，沿用IATA開發(fā)的九大核心勝任力指標(biāo)：知識運(yùn)用、程序運(yùn)用、溝通、飛行航徑自動化管理、飛行航徑人工管理、領(lǐng)導(dǎo)力與團(tuán)隊(duì)合作、問題解決和決策、情景意識與信息管理和工作負(fù)荷管理［2-3］。確定了各決策原則對應(yīng)的評價指標(biāo)后，根據(jù)決策層與指標(biāo)層的關(guān)系構(gòu)建飛行員勝任力評價指標(biāo)體系。飛行員崗位勝任力評價的決策階層結(jié)構(gòu)如圖1所示。業(yè)界對心理勝任力和作風(fēng)勝任力指標(biāo)仍在研究和開發(fā)，根據(jù)目前共識將心理勝任力指標(biāo)籠統(tǒng)定為基本心理能力、個體穩(wěn)定性、健康/亞健康和心理疾病等4 項(xiàng)，將作風(fēng)勝任力指標(biāo)籠統(tǒng)定為訓(xùn)練作風(fēng)、日常作風(fēng)、飛行作風(fēng)和運(yùn)行作風(fēng)等4項(xiàng)。

圖1 飛行員崗位勝任力評價決策階層結(jié)構(gòu)Fig.1 Hierarchy of pilot competency evaluation decision-making

2.2.2 確立飛行員勝任力評價指標(biāo)權(quán)重

采用客觀賦權(quán)和主觀賦權(quán)相結(jié)合的方法確定飛行員勝任力評價指標(biāo)權(quán)重。針對已成熟開發(fā)的九大核心勝任力指標(biāo)，采用熵權(quán)法客觀賦權(quán)，針對尚在研究開發(fā)中的心理勝任力和作風(fēng)勝任力指標(biāo)邀請10名專家（權(quán)重相同）采用AHP主觀賦權(quán)，并最終匯總為統(tǒng)一的權(quán)重矩陣。

2.2.2.1 熵權(quán)法確定權(quán)重

本文采用熵權(quán)法對成熟的核心勝任力指標(biāo)進(jìn)行客觀賦權(quán)。在國內(nèi)某航空公司中選取4 名副駕駛（A、B、C、D）、4名機(jī)長（E、F、G、H）和4名教員（I、J、K、L），對他們的歷史訓(xùn)練運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到關(guān)于核心勝任力中知識運(yùn)用P11、程序運(yùn)用P12、溝通P13、飛行航徑自動化管理P14、飛行航徑人工管理P15、領(lǐng)導(dǎo)力和團(tuán)隊(duì)合作P16、問題解決和決策P17、情景意識與信息管理P18 和工作負(fù)荷管理P19一共9項(xiàng)評價指標(biāo)的分值，如表1所示。

表1 飛行員9項(xiàng)核心勝任力評價指標(biāo)得分Tab.1 Score of nine core competency evaluation indicators for pilots

首先，對原始得分表中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理后的得分情況如表2所示。

表2 飛行員9項(xiàng)核心勝任力評價指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化得分Tab.2 Standardized score of nine core competency evaluation indicators for pilots

基于得到的飛行員9項(xiàng)核心勝任力評價指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化得分表，根據(jù)式（1）對各指標(biāo)的信息熵進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3 飛行員核心勝任力評價指標(biāo)信息熵Tab.3 Pilot core competency evaluation index information entropy

根據(jù)式（2）計(jì)算出各指標(biāo)的權(quán)重如表4所示。

表4 飛行員核心勝任力評價指標(biāo)權(quán)重Tab.4 Weight of pilot core competency evaluation index

2.2.2.2 專家打分確定權(quán)重

邀請相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜夜?0 人（8 名飛行教員、2 名飛行員勝任力研究人員）對尚未成熟開發(fā)的心理勝任力和作風(fēng)勝任力指標(biāo)兩兩進(jìn)行比對打分，運(yùn)用AHP確定心理勝任力和作風(fēng)勝任力指標(biāo)權(quán)重，并將核心勝任力與兩者進(jìn)行整合，得出飛行員勝任力指標(biāo)權(quán)重。目標(biāo)層O與決策層C、決策層C2心理勝任力與指標(biāo)層P以及決策層C3作風(fēng)勝任力與指標(biāo)層P的3個判斷矩陣數(shù)據(jù)，如表5—7所示。

表5 目標(biāo)層O與決策層C的判斷矩陣A1Tab.5 Judgment matrix A1 of target layer O and decision layer C

表6 決策層C2與指標(biāo)層P的判斷矩陣A2Tab.6 Judgment matrix A2 of decision layer C2 and index layer P

表7 決策層C3與指標(biāo)層P的判斷矩陣A3Tab.7 Judgment matrix A3 of decision layer C3 and index layer P

分別根據(jù)上述3個判斷矩陣計(jì)算出每個矩陣中各個因素的相對權(quán)重，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。計(jì)算后，可以得到核心勝任力C1、心理勝任力C2 和作風(fēng)勝任力C3 的相對權(quán)重歸一化后的數(shù)值分別為：0.54、0.30、0.16。判斷矩陣A1的最大特征值λmax=3.009 203，一致性指數(shù)CI=0.004 601 5，RI=0.58，CR=0.007 9。3 類勝任力的相對權(quán)重?cái)?shù)值表明，在對飛行員崗位勝任力進(jìn)行評價時，專家最為看重的是飛行員的核心勝任力（權(quán)重為0.54），其次是心理勝任力（權(quán)重為0.30），最后是作風(fēng)勝任力（權(quán)重為0.16）。判斷矩陣A2的最大特征值λmax=4.237 129，CI=0.079 043，RI=0.9，CR=0.088。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，可以看出專家認(rèn)為心理勝任力中個體穩(wěn)定性最重要，權(quán)重為0.62；其次是權(quán)重為0.21 的基本心理能力，而健康/亞健康情況和心理疾病指標(biāo)的權(quán)重分別為0.07 和0.11。判斷矩陣A3的最大特征值λmax=4.152 331，CI=0.050 777，RI=0.9，CR=0.056。在作風(fēng)勝任力中，飛行作風(fēng)和運(yùn)行作風(fēng)的重要程度較為接近，權(quán)重分別為0.40 和0.36，其次是訓(xùn)練作風(fēng)，權(quán)重大小為0.17，而日常權(quán)重被認(rèn)為對飛行安全的影響較小，權(quán)重為0.07。

2.2.2.3 飛行員勝任力指標(biāo)體系權(quán)重

將得到的目標(biāo)層與決策層之間的權(quán)重以及各決策層與各自指標(biāo)層之間的相對權(quán)重進(jìn)行整合，進(jìn)一步推算出各具體指標(biāo)的總權(quán)重，如表8所示。

表8 決策層和指標(biāo)層的相對權(quán)重及總權(quán)重?cái)?shù)值Tab.8 Relative weight and total weight value of decision layer and indicator layer

對各項(xiàng)指標(biāo)的總權(quán)重進(jìn)行歸一化處理，得到權(quán) 重列向量為W=(0.06， 0.14， 0.03， 0.04， 0.03， 0.10， 0.03， 0.06， 0.04， 0.06， 0.19， 0.02， 0.03， 0.03， 0.01， 0.06， 0.06)T

2.2.3 TOPSIS排序

10 名專家根據(jù)模擬機(jī)場景下表現(xiàn)對12 名飛行員勝任力打分，如表9所示。

加權(quán)后的12 名飛行員勝任力評價得分如表10所示。

表10 飛行員勝任力加權(quán)評價Tab.10 Pilot competency with weight value assessment

使用TOPSIS對飛行員勝任力計(jì)算評價結(jié)果并排序，并與簡單加權(quán)計(jì)算的評價結(jié)果排序進(jìn)行對比，如表11所示。

表11 飛行員勝任力評價結(jié)果對比Tab.11 Comparison of pilot competency evaluation results between entropy weight-AHP- TOPSIS based method and entropy weight-AHP method

從表11可以看出，2種模型的評價結(jié)果（飛行員排序）是有所不同的，其中飛行員H、D、F、C、L排序一致，排序分別為1、2、3、6、8。這體現(xiàn)出2種模型在評價結(jié)果排序上具有一定的一致性。但同時，飛行員A 的熵權(quán)—AHP—TOPSIS 模型評價排序比熵權(quán)—AHP 模型評價排序上升了4 名，在結(jié)果上兩者區(qū)別最大，飛行員B、K 分別上升1 名，而飛行員E、G、I、J則排序有所下降。熵權(quán)—AHP模型評價忽略了被評飛行員群體特征，簡單根據(jù)得分進(jìn)行評價，而熵權(quán)—AHP—TOPSIS模型挑選出了被評群體中最優(yōu)與最劣，然后根據(jù)樣本間的相對性進(jìn)行排序，即在排序過程中納入了現(xiàn)實(shí)情形，得出的結(jié)果也更符合實(shí)際。從數(shù)學(xué)模型上來看，熵權(quán)—AHP—TOPSIS模型的排序是在一定的空間中計(jì)算距離得出的，使得評價尺度更具解讀性。因此，熵權(quán)—AHP—TOPSIS模型它根據(jù)指標(biāo)特征將主客觀賦權(quán)方法結(jié)合并融入了被評群體特征，在飛行員勝任力評價中更具優(yōu)勢。

2.2.4 評價結(jié)果分析

從評價結(jié)果來看，在17 個評價指標(biāo)中，個體穩(wěn)定性P22 的權(quán)重最高，該指標(biāo)權(quán)重由專家打分通過AHP方法得到，說明專家認(rèn)為心理素質(zhì)是區(qū)分飛行員勝任力的十分關(guān)鍵的因素。事實(shí)上，在諸多不安全事件的良好處置或者最終釀成重大事故的案例中，飛行員的心理素質(zhì)起到了關(guān)鍵性的作用，而綜合排名第一的飛行員H 在該項(xiàng)評價中也得分最高，而綜合排名最后2 名的飛行員J 和K 在該項(xiàng)評價中得分也排在最后2名。而權(quán)重排第二的指標(biāo)程序運(yùn)用P12，各個飛行員得分差距并不大，而綜合排名第一、第二的飛行員H和飛行員D在該項(xiàng)得分和排名中并不突出，這說明參加評價的12名飛行員都能很好地對飛行程序予以掌握，基本素養(yǎng)都是合格的，在日常飛行中飛行員都能夠很好地貫徹標(biāo)準(zhǔn)操作程序SOP。根據(jù)表12 所展示的12 名飛行員在17個指標(biāo)的得分的方差可以看出，對飛行員崗位勝任力區(qū)分度最強(qiáng)的指標(biāo)是心理勝任力中的個體穩(wěn)定性P22和作風(fēng)勝任力中的P33，這也說明中國民航局正在開展的飛行員心理勝任力和作風(fēng)勝任力研究是十分必要的。事實(shí)上，具有良好的心理素質(zhì)和一貫優(yōu)良的飛行作風(fēng)、妥善應(yīng)對復(fù)雜多變的空中特情，成為區(qū)分飛行員能力的“黃金標(biāo)尺”。本文建立的飛行員崗位勝任力評價模型與現(xiàn)實(shí)情況相吻合，具備評價飛行員崗位勝任力的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。

表12 飛行員勝任力指標(biāo)評價結(jié)果方差Tab.12 Variance of pilot competency indicator evaluation results

3 結(jié)論

對飛行員勝任力的評價模型進(jìn)行研究，作為開展基于勝任力訓(xùn)練的依據(jù)，以提高飛行員的訓(xùn)練質(zhì)量和效率，保障飛行安全。

基于飛行員勝任力框架中的核心勝任力、心理勝任力和作風(fēng)勝任力3 個維度，構(gòu)建了包含17 項(xiàng)飛行員勝任力指標(biāo)的評價體系，并針對不同成熟度的評價指標(biāo)采用不同的賦權(quán)方法，對成熟度高的指標(biāo)采用客觀性的熵權(quán)法，對成熟度低的指標(biāo)采用主觀性的AHP 法，最終得到整個指標(biāo)體系的權(quán)重矩陣。根據(jù)專家對不同指標(biāo)的打分，分別采用熵權(quán)—AHP—TOPSIS 模型和熵權(quán)—AHP 模型進(jìn)行評價，對比分析了評價結(jié)果。熵權(quán)—AHP—TOPSIS模型能夠針對指標(biāo)體系的成熟度區(qū)別使用客觀賦權(quán)和主觀賦權(quán)，從而使指標(biāo)體系賦權(quán)更加合理。評價結(jié)果對比表明，熵權(quán)—AHP—TOPSIS模型更符合實(shí)際，對不同評價對象更有區(qū)分度。

本文雖然針對不同成熟度指標(biāo)體系采用了主客觀融合方法確定權(quán)重，但AHP法使用中專家個人主觀性仍較強(qiáng)，在評價一致性和準(zhǔn)確性上容易產(chǎn)生偏差，且本文模型未考慮專家個體間差異，后續(xù)需要對此開展研究，彌補(bǔ)不足。

作者貢獻(xiàn)聲明：

郭 超：提出選題，構(gòu)建模型，分析案例，撰寫和修改論文。

尤建新：完善論文框架，指導(dǎo)論文撰寫和修改。

彭博達(dá)：整理文獻(xiàn)，撰寫和修改論文。

許華捷：完善模型。