基于主成分分析的机务人员维修保障能力评价*

李勇祥，曹泽阳，杨志玮

(1.空军工程大学，陕西 西安 710051；2.中国人民解放军95261部队，广西 柳州 545000)

0 引言

航空机务保障能力是衡量机务部队建设发展状况的重要指标，是航空兵旅(团)战斗力生成的有效保证，是影响现代空战胜利与否的关键因素[1]。航空装备维修体系是一个复杂的网络系统，其维修保障流程是一个严密的组织程序，随着航空装备的进一步发展和更新，维修保障随之日趋复杂和多样化[2]。机务人员在装备维修实践活动处于主体地位，其能力深刻影响着装备维修效率和质量[3]。提升机务人员维修保障能力作为航空机务系统建设的核心内容，对确保飞行安全、完成训练任务具有重要意义。现阶段对我军机务人员维修保障能力深入研究，评价当前航空兵旅(团)机务人员能力现状，是促进当前航空兵部队装备保障体系建设发展，适应未来高技术、信息化、网络化战争的需要[4]。通过构建科学合理的评价体系，对全面提升机务全体官兵维修保障能力具有一定的指导意义和参考价值。

为深入贯彻落实习主席“能打仗、打胜仗”强军之要，进一步提升航空机务维修保障效益，持续推进机务维修保障人才队伍建设，需要以实战化维修保障训练标准对机务人员的能力进行考量，既要综合评价，又要从中窥探机务人员维修保障能力存在的薄弱环节。当前对于机务人员维修保障能力的评价，大都采用模糊综合评价法、层次分析法等，评价方面较为单一。运用主成分分析法进行维修保障人员的能力评估，一方面可通过降维避免评价模型中多个指标在评估问题上所带来的复杂性和指标关联性，另一方面评价结果较为全面。

1 机务人员维修保障能力评价模型

机务人员维修保障能力是机务人员进行装备维修过程中各种能力要素的综合体现[5]。机务维修保障任务重，强度大，时间紧，装备能否修的好、修的快、上的去，最终体现在人员的维修保障能力。机务人员维修保障能力影响要素众多，需建立统一的客观的衡量尺度，建立客观合理的指标体系[6]。

1.1 机务人员维修保障能力指标要素分析

在机务维修保障系统中，机务维修保障人员作为维修实践活动的主体，其能力要素主要体现在日常保障工作及个人军事修养的方方面面。本文根据航空兵部队实际情况及查阅相关文献的基础上建立了机务人员维修保障能力评价模型，主要考虑了影响机务人员维修保障能力的四大因素，即操作技能、理论水平、思想认识、军事素质。

(1) 操作技能

航空机务维修保障人员操作技能，是指保障人员现场维修操作能力及其故障分析能力[7]。操作技能的掌握度直接影响着装备维修质量，是保证飞行安全的基础。操作技能要素包括维修操作熟练度、故障快速定位能力、检测装备操作能力、战场防护能力、战时抢修能力、武器装备挂载能力6个指标。

(2) 理论水平

航空机务维修保障人员理论水平，是指保障人员对于所从事专业知识、机务安全法规及其他相关知识的掌握程度。坚实的理论功底对指导机务维修保障实践活动有着深刻意义，良好的维修保障理论水平是提升机务维修质量的基础。理论水平主要包括专业知识水平、机务法规知晓度、跨专业跨机型知识量3个指标。

(3) 思想认识

航空机务维修保障人员思想认识，是机务部队政治思想教育成效及个人职业修养的集中体现。思想认识作为实践活动的先导，对于能否高效完成任务及进一步提升维修保障能力有着重要引领作用[8]。机务人员热爱岗位、献身岗位及质量安全和团队协作意识是维修保障效益和维修质量安全的重要保证和衡量依据[9]。思想认识要素主要包括履职尽责意识、质量安全意识和团队协作意识3个指标。

(4) 军事素质

航空机务维修保障人员军事素质，是航空机务保障人员军事化管理和战备意识的集中体现[10]。个人临战状态及环境适应能力是军事素质的综合体现。在机务维修保障实践活动中，军事素质要素主要包括战备拉动反应能力、机动转场保障能力、指令执行力度、高强度持续保障能力、恶劣环境适应能力5个指标。

1.2 评价指标体系的建立

在建立机务维修保障能力的评价指标体系时，首先把目标分解到这些因素上来，然后考察这些因素对维修保障能力的影响，进而建立起科学合理的评价指标体系[11]。基于上述研究思路，在对航空兵旅(团)机务维修保障现状进行全面分析的基础上，通过对国内外相关资料综合归纳整理，结合航空机务保障的实际工作情况及其发展趋势，并广泛征求专家意见，本文构建了航空兵旅(团)机务人员维修保障能力评价指标体系(如图1所示)。

2 主成分分析法用于能力评价计算流程[12-15]

2.1 基本思想

影响机务维修保障能力的评估指标变量具有多样性和复杂性，其重要程度也不相同，给能力评估带来很大困难。主成分分析法是一种降维分析的多元统计方法，一是通过选取一组少数的线性不相关的几个主成分对原始的指标信息进行综合概括，这些综合变量能够最大程度地涵盖原始变量的信息量，进一步简化评估问题；二是在确定指标权重时，运用主成分分析法自身特性，能够有效克服人为主观因素带来的影响。

2.2 主成分分析评价方法计算步骤

步骤1： 进行数据采集，选取n个评价对象、p个指标，则可构成大小为n×p的样本矩阵x:

(1)

步骤2： 当指标量纲不一致时，对数据进行标准化处理，建立相关系数矩阵R。

以此得到样本矩阵对应的相关系数矩阵

(2)

式中：

相关系数矩阵表明p个指标间的相关程度。

步骤3： 计算R的特征值和特征向量。

特征向量：

图1 机务人员维修保障能力评价指标体系Fig.1 Maintenance support capability evaluation index system of aircraft crew

步骤4： 计算相应于特征值的各特征向量的方差贡献率bi以及累计贡献率b(k)。

(3)

(4)

步骤5： 确定主成分个数，计算各主成分得分。一般取数值大于等于1且累计贡献率超过85%的特征值所对应特征向量个数作为主成分个数。其中各主成分得分根据其相应特征向量与各指标组成的线性表达式进行计算，第i个主成分得分计算公式为

Fi=a1iX1+a2iX2+…+apiXp,i=1,2,…,m.

根据系数分析主成分代表的意义，对于某个主成分而言，指标前面的系数越大，代表该指标对于该主成分的影响越大。

步骤6： 利用主成分的结果进行能力评估。根据所提取主成分得分以及各主成分方差贡献率在所有主成分方差贡献率之和中的比值为权重，计算得到的分数即为个人能力的综合评分，即

F=u1F1+u2F2+u3F3…+uiFi,

(5)

3 实例分析

3.1 数据采集

在数据来源方面，依据航空兵旅(团)锻造航空机务尖兵比武竞赛等实践活动，通过访谈、调研等方式对机务维修保障人员能力需求进行了整理归纳。采取机务大队、中队主官对机务官兵日常维修保障工作表现情况，结合专家现场考评、打分等形式，对机务官兵各方面能力进行打分(百分制)，各项指标最终得分取平均值，以此获取本文所需的数据支持。如表1所示，随机抽取10名机务人员成绩作为计算数据。

3.2 建立相关系数矩阵

运用SPSS软件对10个机务人员评分成绩进行分析计算，其中X11～X45一一对应上述的17个具体评价指标。首先对17个原始指标建立相关系数矩阵。具体如表2所示。

从SPSS软件输出的相关系数矩阵可知，评价体系中许多指标两两之间的相关系数在0.5以上，可知这些指标之间相关性较大。

表1 机务人员评分成绩

表2 相关系数矩阵

3.3 提取主成分

在SPSS中进行数据分析，得出各个成分的特征值和方差贡献率。根据提取主成分个数的原则是特征值大于等于1，且累积贡献率大于等于85%，以此提取所要的主成分。如表3所示，前3个成分的特征值分别是12.260,1.979,1.239;根据方差贡献率可以看出第1主成分涵盖了原始指标72.119%的信息量，第2主成分涵盖了原始指标11.641%的信息量，第3主成分涵盖了原始指标7.286%的信息量，前三者的累积贡献率为91.046%。说明前3个成分涵盖了原始数据充足的信息，故选取前3个主成分即可。

3.4 主成分分析

利用样本数据进一步计算前3个特征值对应的特征向量，可得3个主成分的数学表达式分别为

F1=0.078X11+0.077X12+0.080X13+0.077X14+0.072X15+0.074X16+0.062X21+0.062X22+0.062X23+0.048X31+0.054X32+0.059X33+0.071X41+0.072X42+0.076X43+0.071X44+0.071X45,

(6)

表3 样本特征值、方差贡献率及累计贡献率Table 3 Sample characteristic value,variance contribution rate and cumulative contribution rate

F2=-0.012X11+0.036X12+0.018X13+

0.081X14+0.046X15+0.052X16-

0.275X21-0.293X22-0.238X23+

0.239X31+0.343X32+0.250X33+

0.053X41+0.067X42-0.540X43-

0.081X44-0.141X45,

(7)

F3=-0.072X11+0.026X12+0.033X13+

0.085X14+0.224X15+0.262X16+

0.255X21+0.189X22+0.145X23+

0.396X31+0.024X32+0.013X33-

0.319X41-0.348X42-0.234X43-

0.300X44-0.165X45.

(8)

从各个指标对应的系数来看，第1主成分的计算式中操作技能及军事素质各指标系数较大，说明第1主成分充分反映了操作技能及军事素质在机务人员维修保障能力中的重要性。第2主成分的计算式中机务人员思想认识所属的指标系数相对比较大，则反映了思想认识在机务人员维修保障能力中的重要性。相似地，第3主成分反映了理论水平在机务人员维修保障能力中的重要性。

3.5 维修保障能力评价

根据3个主成分按方差贡献率加权构成的综合评价函数，计算评价对象个人能力的综合评分：

F=0.792F1+0.127 9F2+0.08F3.

(9)

通过计算个体最终综合得分对其机务维修保障能力综合评价。另外，为更加客观全面反映出机务人员的各方面能力，需要计算个人在这3个主成分中的得分，作为评价依据。以前文10位被调查对象为例，进行综合得分的计算和分析。具体数据如表4。

表4 得分表Table 4 Score table

通过上述机务人员维修保障能力评价结果，可以十分清晰地看出10位机务人员的机务维修保障能力，其中5号机务人员综合能力最强，排名第一，而4号机务人员综合能力最弱，排在第10名。与此同时，还可以看出5号机务人员虽然综合排名第一，但是在主成分3(思想认识)方面上稍有不足。9号机务人员在主成分1排名第一，但在主成分2和主成分3分别排名第9和第7，说明操作技能及军事素质较好，但其他方面的能力有所欠缺。因此，根据此计算结果，可以针对性对每名机务人员各个方面的维修保障能力进行评价，指出其存在的能力弱势。

4 结束语

与传统的几类评估方法相比，运用主成分分析法对维修保障指标体系进行评估，有效避免了确定指标权重时的人为主观性和各个指标间的相关性问题，提高了评估结果的准确性和科学性。机务人员维修保障能力指标因素众多，评估其能力的突出难点在于评估指标体系的确立。本文对机务人员维修保障能力进行了系统分析，给出了一套评估指标体系，并运用主成分分析法进行分析评估，不仅可以从综合角度反映机务人员维修保障能力，还可以对机务人员各方面能力加以评价，找出机务人员在维修保障工作中的能力弱势，可为机务人员的日常训练工作提供科学合理的指导依据。今后，对机务人员维修保障能力评估的研究，应继续细化和完善评估指标体系，使评价结果更具科学性。