基于AHP和熵权法的航空维修安全模糊综合评价

周长春 蒋澜 赵新宇

摘 要：航空维修是航空运输安全的重要基础，因此准确合理地评价航空维修安全水平对航空维修具有很深远的现实意义。在构建航空维修安全状况指标体系的基础之上，结合AHP、熵权法以及模糊综合评價法，构建了航空维修安全综合评价模型。以某维修基地为例，得到了该维修基地航空维修安全评价值，并通过进一步分析，查找影响该维修基地维修安全状况的薄弱环节。

关键词：航空维修；AHP；熵权法；模糊综合评价

中图分类号：V267 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）23-0001-04

Abstract： The aviation maintenance is the important foundation of the aviation transportation safety， therefore the accurate and reasonable evaluation of the aviation maintenance safety level has the very profound practical significance to the aviation maintenance. Based on the construction of aviation maintenance safety index system， combined with AHP， entropy weight method and fuzzy comprehensive evaluation method， a comprehensive evaluation model of aviation maintenance safety is constructed. Taking a maintenance base as an example， the aviation maintenance safety evaluation value of the maintenance base is obtained， and through further analysis， the weak links affecting the maintenance safety condition of the maintenance base are discovered.

Keywords： aeronautical maintenance； AHP； entropy weight method； fuzzy comprehensive evaluation

引言

航空维修安全是为保持或恢复航空器的可靠性，它是由人、机、环境、能量、信息与管理等要素构成的开发的复杂系统。虽然体现为维修阶段的安全问题，但其安全性的生成却贯穿于航空装备全寿命的整个过程，反映在人员、装备、设备、信息等多种主体中，涵盖了指挥、管理和技术等多个领域。因此准确合理地评价航空维修安全水平有助于提升航空维修业务的安全管理水平以及保持航空装备较好的技术状态。为了充分认识航空维修过程中存在的危险性和不安全因素，需要运用系统的分析方法对维修过程进行细致深入的分析[1]，只有准确地分析才能给予维修安全管理决策人员以价值判断，确定有效的决策，也才能在安全评价中得到正确的答案。航空维修安全评价就是对航空维修存在的危险性进行定性和定量分析，并对维修的安全性做出正确的评价，提出必要的措施。

航空维修工作具有复杂性、随机性、相对性、经济型、潜隐性、周期波动性和局部稳定性等特点，是一种技术含量高、安全风险大的技术密集型工作[2]。对航空维修安全系统来说，航空维修安全评价必须考虑到维修事故的人为失误、装备故障、环境扰动和组织失效。航空维修安全评估是应用安全系统工程的方法，以有关法规、标准、规程等安全要求为依据，对维修人员、设备及工具、维修环境以及管理进行的全面综合评价。因此航空维修安全评价是一个复杂系统的评价，其涉及的内容较多，考虑的因素较广泛。单一评价模型的结论可能会带来较大的随机误差和系统误差。近年来，一些学者提出，应用一定的方法将综合评价方法的评价结果组合成统一的结果，用这种组合评价方法来提高评价结果的可信度，以此来解决这一问题[3]，以提高评价结果的可信度。

层次分析法和模糊评价法主观性强，评价结果的准确度与专家判断正确与否有很大的关系。而熵权法相对那些主观赋值法，精度较高，客观性更强，能够更好地解释所得到的结果并且其适应性很强[4]。综合上述对三种方法的分析，笔者将具有互补性的层次分析法和熵权法对航空维修安全进行模糊综合评价。

1 航空维修安全评价模型建立的步骤

1.1 评价指标体系的构建

在设计维修安全评价指标时，务必要遵循科学性原则。目标或被评价对象的性质和特点是要在设计的每一个指标的概念时能客观合理地反映，同时影响维修安全状况的主要因素或潜在因素更应该全面地反映。因为维修安全水平是不可直接测量的，要使其具有可测性，就只有将其进行逐级分解。高级指标一般用末级指标来反映，每一个末级指标在评价体系中都应该被尽可能的分析测定，以此帮助量化指标。维修安全管理是一个较为复杂的系统，它是由多个要素组成的，因此必须从多个角度分析，才能对维修安全管理有一个更好的认识，同时维修安全评价体系中的指标首先要满足全面性，其次彼此之间还要尽量满足相对的独立性和不可取代性，相互之间不能重叠。为了客观、全面、科学地衡量航空公司管理建设和实施水平，[5]本文结合科学性、可测性、全面性、独立性以及导向性，从维修人员、装备状况、维修环境、组织管理4个方面确立航空维修安全管理评价指标体系。

图1 航空安全维修综合评价指标体系

1.2 指标权重的确定

1.2.1 主观权重确定-层次分析法

层次分析法（AHP）是美国著名数学家托马斯·赛蒂于20世纪70年代中期正式提出的。它是一种多层次权重系数解析法，这种以定性与定量相结合来处理各种复杂的决策因素的方法，以数量形式表达人的主观判断，系统性强、使用灵活简便，是一种定性分析和定量分析相结合的系统分析方法[6]。

1.2.2 客观权重-熵权法

“熵”（Entropy）是一个热力学概念，1948年克劳德·香农把熵引入信息论，用信息熵来度量系统状态混乱或无序程度[8]。熵权法是一种客观赋权方法。在具体使用过程中，熵权法根据各指标的变异程度计算各指标的熵权，然后用熵权对各指标进行修正，从而得到更为客观的指标权重。

1.2.3 确定综合权重

层次分析法主观随意性较大，但是系统性和解释性强。熵权法有时得到的权重可能与实际重要程度不符甚至相悖，但是权重客观性强不易受到主观因素的影响。因此通过使用组合方法将主观和客观权重进行有效的组合赋权，实现主观判断与客观数据相结合，从而使得评价结果更切合实际[7]。

采用AHP-熵权法确定评价指标的综合权重为

？棕i=？琢？棕■■+（1-？琢）？棕■■ （1）

式中，？琢为层次分析法求得权重所占组合权重比例， ？棕■■为层次分析法计算的各项权重；（1-？琢）为熵权法求得权重所占组合权重比例，？棕■■为熵权计算的各项权重[8]。结合相关专家意见及经验后选取系数？琢为0.4。

2 基于AHP-熵权法的航空维修安全模糊综合评价

2.1 模糊综合评价原理

模糊综合评价是在分析多种因素影响的前提下，应用模糊变换原理和模糊数学的基本理论-隶属度或隶属函数来描述中介过渡的模糊信息量，尽可能全面地考虑评估对象相关的各种因素，考虑到影响因素权重，应用隶属度把定性问题转化为定量问题，再通过模糊合成关系得出科學的评估结论。本文在基于AHP-熵权法确定指标综合权重的前提下，运用模糊综合评价方法建立综合评价模型，评价出航空维修安全等级。

2.2 基本步骤

建立因素集。根据前面建立的航空维修安全评价指标体系，可知航空维修安全评价因素集为U={u1，u2，u3，u4}，其中维修人员u1={u11，u12，u13，u14，u15}，设备状况u2={u21，u22，u23，u24}，维修环境u3={u31，u32，u33，u34}，组织管理u4={u41，u42，u43}并设定备择集V={？自1优，？自2良，？自3一般，？自4差}。

根据基于熵权的模糊层次分析理论，按照以下步骤对维修基地的航空维修安全进行评价。

（1）确定指标权重

依据AHP法和熵权法分别求出指标的主观权重？棕■■与客观权重？棕■■，再通过式（1）求出各指标的综合权重？棕i。

（2）构造模糊评判矩阵

为评估航空维修单位的安全状况，邀请相关领域的12位经验丰富的技术人员、管理人员和机务专家根据{优、良、一般、差}对图1中的二级指标进行评分。由于指标中有经济型指标和收益型指标，因此在计算时需要将指标进行统一。为进行统一，本文将经济型指标，如使用寿命、破损程度、装备延误时间、故障率、恶劣气候、突发情况等转换成收益型指标[9]。转换后得到的专家评估结果统计表如表1所示，然后建立模糊矩阵R。

（3）建立组合模型

通过AHP-熵权法得出的权向量？棕i（i=0，1，2，3，4），将评判矩阵Ri（i=0，1，2，3，4）不同行进行综合，确定模糊综合评价结果向量Bi（i=0，1，2，3，4）。且评价模型为

Bi=？棕i·Ri （2）

与上述评价指标体系对应，令相应的一级指标的模糊综合评价向量为B0，二级指标的模糊综合评价向量分别为B1、B2、B3、B4，并且R0=（B1 B2 B3 B4）T。

（4）结果分析

结合相关专家建议，对评价集V={？自1优，？自2良，？自3一般，？自4差}相应赋值为4，3，2，1。为了更直观地描述航空维修安全状况，通过量化指标模型得出总评价值S0和4个一级指标的评价值S1、S2、S3和S4。指标量化模型如下。

S=Bi·（4，3，2，1）T （3）

3 实例分析

以某维修基地为例，根据本文建立的综合评价指标体系以及相关领域的12位专家的评价信息，通过AHP-熵权法确定各指标的综合权重，应用模糊评判最终确定该维修基地的航空维修安全水平状况。

3.1指标权重的确定

应用AHP和熵权法分别求得航空维修安全指标的主观和客观权重，并通过式（1）计算出各指标的综合权重，如表2所示。

表2 AHP-熵权法的各指标权重

3.2根据专家评估统计表计算模糊矩阵如下所示

3.3运用式（2）计算得到各级的模糊综合评价向量

B1=（0.5483 0.2879 0.1052 0.0585）

B2=（0.052 0.1177 0.1931 0.6372）

B3=（0.1971 0.1127 0.2185 0.4716）

B4=（0.5865 0.2783 0.0475 0.0872）

B0=（0.3276 0.1951 0.1419 0.3353）

3.4 结果分析

根据模糊评价结果，运用式（3）计算得到该维修基地航空维修安全评价值为S0=2.5148，S1=3.3258，S2=1.5845，S3=2.0351，S4=3.3631。通过计算结果可知，该维修基地航空维修安全等级为良。其中，在维修人员方面安全等级为良，其很大程度上保证了该维修基地的安全水平。相反装备状况和维修环境的安全水平较低，有必要定期改善维修工作的硬件条件，使装备方面的影响率降至最低，其改进措施与维修安全密切相关；尽量降低工作环境中影响维修可靠性的因素，如噪声、温度和湿度等，以便维修人员专心工作[10]。

4 结束语

（1）根据维修基地维修活动的实际情况，建立了一种基于AHP-熵权法的航空维修安全模糊综合评价模型，并对维修安全等级进行了量化，为进一步查找航空维修发展和建设过程中存在的问题和薄弱环节提供了科学的数据支持。

（2）通过实例验证，该模型有一定的科学性和可操作性，能够客观反映航空维修的安全状况。维修安全性的综合评估，为维修安全提供了定量的决策依据，可进一步改善维修安全管理的有效性。

（3）从实例计算中可知，维修技能、故障率、恶劣气候以及组织指挥是影响航空维修安全的主要因素，该维修基地需要加强安全检查监督、完善安全预案制定、培养维修安全教育意识等一系列对策来提高航空维修安全水平。

参考文献：

[1]苟立俊.航空维修人为因素数据管理系统的设计与实现[D].电子科技大学，2011.

[2]李涛.航空维修差错分析方法与差错数据管理系统研究[D].国防科学技术大学，2011.

[3]范超.一种新的组合评价方法[J].技术经济与管理研究，2009（02）：14-16.

[4]张文军.基于加权模糊TOPSIS方法的系统失效风险分析研究[D].南京航空航天大学，2016.

[5]于海田.民航安全分析与管理研究[D].上海大学，2011.

[6]吴祈宗.系统工程[M].北京：北京理工大学出版社，2008：63-67.

[7]程卫民，辛嵩.安全综合评价中的组合赋权和变权[J].安全与环境学报，2001（06）：31-34.

[8]陈嘉杨，张洪彦，王敏.AHP-熵权法在综合传动装置健康状态综合评估中的应用[J].车辆与动力技术，2017（01）：38-41.

[9]王瑛.航空维修安全分析与评价[M].北京：国防工业出版社，2014：254-255.

[10]毕方正，佟金泽.机务维修中人的安全状态评估分析[J].中国西部科技，2014，13（06）：78-80.