第三方航空维修企业维修站选址评价--基于熵值CRITIC合成赋权的TOPSIS分析

王超峰, 吴心如

(1.中国民用航空飞行学院 机场学院,四川 广汉 618307;2.中国民用航空飞行学院 经济与管理学院,四川 广汉 618307)

确定维修站选址是第三方航空维修企业(maintenance repair and overhaul,以下简称为“MRO企业”)的关键决策,它直接关系到航空器故障件的维修效率和质量,以及MRO企业的经济效益和市场竞争力。当航空器周转件出现故障或损坏时,如果没有及时维修和更换故障件,一方面,可能会导致严重的安全事故,危及乘客和空勤人员的生命安全;另一方面,可能会导致航空器停场维修,产生巨额停场成本。选址合理的维修站能够及时响应故障事件,快速维修或更换故障件,从而降低额外成本并确保航空器的安全运行,这也有利于MRO企业吸引更多客户,获得竞争优势。因此,确定合适的维修站选址对于MRO企业具有重要意义,对推动民航产业链繁荣有积极作用。

尽管当前航空领域的维修站选研究相对不足,但航空维修站作为一种特殊的维修站,可以借鉴其他领域维修站的选址研究成果来进行分析。建立数学模型和评价模型是两种常用的研究方法,Wang和Seok[1]设计了考虑维修需求权重的P中值模型来确定城市轨道网络中维修站的选址。Fridrikhson等[2]充分考虑影响铁路修理企业选址区位吸引力的主要因素,提出了层次分析法在选址中的实际应用机制,开发了相应的评价算法,并按吸引力对评价结果进行了图形解释。罗荟闽等[3]建立了以共享单车的维修成本最小为目标的维修点选址模型,确保故障单车的及时回收与维修。李梦娟和任静[4]针对集装箱维修点选址,不仅建立了数学模型并用改进遗传算法进行求解,还从地理位置、交通条件、基础设施、政策环境等方面对求解结果进行评价分析,最终得出合理的维修点布局方案。陈孝国等[5]对应急物资库的选址方案构建了多层次指标评价体系,以交通条件、社会环境和公共设施等5个因素为一级指标, 运用直觉模糊数法得到评价矩阵,最后采取优劣解距离法(technique for order preference by similarity to an ideal solution,TOPSIS)对备选方案进行综合评价和排序。祝东攀和曹继平[6]通过分析对维修保障资源点选址的影响因素,从安全性、交通条件、保障环境和保障距离方面建立评价指标体系,运用层次分析法和模糊综合评价法评价选址方案。以上研究为MRO企业维修站的选址提供了有益参考,相对于建立数学模型,评价方法更为灵活,可以考虑多个选址影响因素。而在使用评价方法时,确定指标权重是关键,为了避免主观性和片面性的评价结果,本文采用熵值CRITIC(criteria importance though intercrieria correlation)合成赋权方法,充分利用指标信息来确定权重,并利用TOPSIS评价方法筛选出合适的维修站建设地址。

1 MRO企业维修站选址影响因素分析

一般维修站选址的主要影响因素为经济因素、政治因素、社会因素和自然因素,MRO企业维修站选址是一般维修站选址的拓展,结合已有研究成果和MRO企业维修站点选址相关要求,对MRO企业维修站点选址影响因素总结为以下几点。

1.1 经济因素

航空维修站的可持续发展与当地经济发展水平存在关联。城市GDP是衡量城市经济活力的重要指标之一,体现人们的出行需求和消费观念。经济发达的城市往往具有更高的航空出行可能性,航空公司也多聚集于此,此外,这些城市通常具备更为完善的基础设施、交通网络、供应链以及高素质劳动力,能为维修站提供丰富的维修业务需求和优越的发展环境。常住人口数量也是一个重要因素,体现潜在的航空运输需求和航空人才储备,航空出行需求的增加将间接增加航空维修站的业务量和收入。另外,成本也是维修站选址中的关键考虑因素之一,包括土地租金、税费和劳动力成本等在内的成本要素会直接影响到维修站的运营成本和盈利能力,但低租金的地区可能意味着维修市场规模相对较小。因此,在选址过程中,要综合考虑前期的成本投入和预期的经济回报,以确保维修站长期稳定的运营。

1.2 政策法规因素

各地政府发布的航空维修产业相关文件,反映了当地政府对航空维修产业发展的重视程度,能够为MRO企业提供有利的外部环境,从而增加了在特定区域建设维修站的经济优势和可行性。这些文件通常包括发展规划、实施方案和扶持政策,发展规划将引导和促进航空维修产业的发展,扶持政策则提供了土地开发或租用优惠、财政补贴、税收优惠等支持,有助于MRO企业的设施建设和长期运营,降低企业的成本压力,并为企业提供更好的竞争优势。此外,维修站选址必须符合当地法规以便满足相关的环保、安全、质量等标准,避免可能的罚款和惩罚。

1.3 市场因素

相较于航空公司,MRO企业在布局维修站时更注重市场需求和潜在客户的分布情况,而不仅仅考虑现有的航线网络情况。这就要求MRO企业全面考察各城市的航空运输市场和航空维修市场的发展状况,包括市场规模、竞争情况和未来市场发展潜力,从而确定最佳位置。市场规模可以通过机场运营情况反映,比如机场的飞机起降架次越多、航线量越丰富,意味着机上设备的故障和维修需求可能会增加,进而对飞机维修市场带来更大的需求;竞争情况包括当地维修基地或站点的数量、服务质量和价格,以及其他交通方式的便利程度,过多的竞争可能导致客户分流,对业务增长产生负面影响;未来市场发展潜力主要体现在增长情况,比如旅客吞吐量增长率,有些地区可能现阶段航空运输发展水平低下,但呈现增长趋势,表明具有较大的发展空间和潜力。选择在需求量大且增长潜力大的地区,能够获得更多的业务机会和长期的市场优势。另外,航空维修是航空产业链下游环节,在选址时还需考虑供应链中其他环节的能力,以便及时获取航空备件等相关资源并降低运输和物流成本。总之,准确预测市场需求、充分分析竞争压力和合理评估资源可获得性对于维修站选址的成功至关重要。

1.4 自然因素

优良的自然条件对维修站的建设与运营有重要意义,例如平坦的地形能够使机库的结构规划、布局、建设更加简单高效,也方便航空备件和故障件的调拨与交付,稳定、温和的气候有利于提供良好的维修环境并保障航空备件安全的存储。为了保证航空维修的顺利进行,选址时应充分考虑自然因素对维修站机库建设和航空备件存储的影响,优先选择具备地形平坦、气候温和、土质优良、不易受气象灾害影响等特点的地区建站。

2 选址评价指标体系的构建

结合上文对维修站点选址的影响因素的分析,选取具备科学性、可获得性的指标,建立评价指标体系,如表1所示。

表1 MRO企业维修站选址评价指标体系

为了便于评价,对政策条件指标和地形指标制定如下评分标准。

对关于航空维修业和民航发展的政策,根据政策的可操作性和奖补力度量化政策条件,如表2所示。政策的可操作性方面,对包含明确资金支持或优惠的扶持政策赋5分,对起宏观整体引导作用的发展规划政策赋1分,对相比发展规划来说行动更具体但无资金支持或优惠的实施方案赋3分。政策的奖补力度方面,针对航空维修业发展具有多条、单条奖补措施的政策分别赋5分、3分,无具体奖补措施赋1分,针对民航业发展具有奖补措施的政策赋3分,未发布任何相关政策赋值为0分。

表2 政策条件指标量化

地形主要分为平原、山地、高原、盆地、丘陵五种类型,平原地形较为平坦更易于建设和运营维修设施,分值更高,而山地、高原地形较为崎岖,需要更复杂的规划和资源配置,分值较低,因此对地形指标进行量化, 如表3所示。在中国,每个城市的往往包含两种及以上地形,因此对复杂地形的量化采取取中法,例如低山丘陵地形取值为2.5分,从而更客观地反映城市地形的综合特征。

表3 地形指标量化

3 基于熵值CRITIC合成赋权的TOPSIS的评价方法

TOPSIS法是一种应对指标数据变化和不确定性的灵活方法,综合考虑了决策指标的最优和最劣情况。熵值法通过计算指标的熵值来反映其信息量和差异性,从而实现自适应的权重分配,避免了主观赋权的偏差。CRITIC法考虑了指标之间的波动性,能够准确描述指标之间的依赖关系,为TOPSIS方法提供更准确的决策依据。综合考虑指标的波动情况、差异程度和关联程度,可以更好地了解指标对评价对象的综合影响[7],因此,采用熵值CRITIC合成赋权的TOPSIS方法研究MRO企业维修站的选址。

3.1 熵值CRITIC合成权重

在选址评价中,计算指标权重是决策过程中至关重要的一部分。熵值CRITIC合成权重的步骤如下:

第一步:确定评价指标。

假设有n个评价指标。

第二步:收集数据。

收集各候选选址方案在各个评价指标上的数据,构成评价矩阵如下:

(1)

式中:i=1,2,…,m;j=1,2,…,n;m为候选选址方案数量。

第三步:标准化处理矩阵。

正向指标:

(2)

负向指标:

(3)

形成新的评价矩阵:

(4)

第四步:计算熵值法权重。

计算j指标下i方案的比重:

(5)

计算各指标的熵值:

(6)

计算各指标的权重值:

(7)

第五步:计算CRITIC权重。

计算指标间波动性指标的标准差:

(8)

计算指标间冲突性:

(9)

式中:Rij为指标间的相关系数。

(10)

计算CRITIC权重:

(11)

第六步:计算综合权重。

(12)

3.2 TOPSIS法选取方案

第一步:计算加权矩阵。将综合权重wj与x′ij相乘得到加权矩阵:

(13)

第三步:计算每个选址方案i与最优解的距离。

(14)

第四步:计算每个选址方案i与最劣解的距离。

(15)

第五步:计算每个选址方案i的综合得分。

(16)

第六步:确定选址方案排序。按照Gi的值递减的顺序对候选方案进行排序,得分越接近1,表示越接近正理想解[8],相对优势越大。

4 实证分析

航空维修与航空运输市场发展水平紧密联系,机场旅客吞吐量能够侧面反映当地航空运输需求,因此选择国内2020年、2021年、2022年三年平均旅客吞吐量排名前50的机场作为评估对象,数据来源于中国民航局发布的《全国民用机场旅客吞吐量排名》,并据此统计计算2020年、2021年、2022年三年平均起降架次数(C1)和旅客吞吐量增长率(C2);通过各城市人民政府官网搜索关于支持航空维修产业和民航业发展的政策的可操作性(A1)和奖补力度(A2);通过各机场所在城市统计局公布的国民经济和社会发展统计公报统计2022年GDP(B1)和常住人口数(B2);根据中国地价信息服务平台网站公布的2021年第三季度地价水平值统计各机场所在城市的工业用地地价(B3);考虑机场的繁忙期和平淡期,选取2023年5月7日至8月5日时间段,通过飞常准Variflight航线图网站(https://map.variflight.com/)的航线统计工具统计各机场的连通城市数量(C3)、航线量(C4)、运营航空公司数量(C5);根据北京三联宇航技术服务有限公司网站提供的《取得航材分销商上证书的航材贸易商清单》(截至2023年2月28日)和《中国民航维修单位清单》统计各机场所在城市航材供应商数量(C6)和维修企业数量(C7);通过百度百科搜索统计城市地形条件(D1);根据美国国家海洋和大气管理局下设的国家环境信息中心网公布的数据统计城市年平均气温(D2),由此得到基础数据,如表4所示。

表4 基础数据

通过式(1)～式(4)标准化处理基础数据,得到评价矩阵。针对评价矩阵运用式(5)～式(11)计算熵值CRITIC合成权重,得到维修站选址评价指标的权重,如表5所示。通过式(12)～式(15)计算各备选地的综合得分,并对得分结果进行排序,如表6所示。

表5 选址指标权重

表6 各备选地排名

由表5可知,合成权重综合了熵值法和CRITIC法的结果,对各个指标的权重进行了修正,避免了使用单一方法而产生过高或过低的指标权重。其中一级指标市场条件、政策条件分别为44.8%、23.6%,合计超过65%,表明其是影响选址结果的关键性指标,城市条件权重与自然条件权重十分接近,且超过15%,表明两者在选址中均起着重要作用。二级指标中政策可操作性、奖补力度的权重超过10%,航材供应商数量、地形、维修企业数量权重接近10%,反映了具体的扶持政策、可靠的维修资源供应、平坦的地形、较小的竞争压力是MRO维修站选址应考虑的关键因素。

表6显示,绝大多数机场排名与与原始排名(只根据旅客吞吐量进行的排名)不同,说明在选址时需要综合权衡多种因素,单纯以旅客吞吐量为唯一指标的评价不够全面和准确。另外,可以观察到排名靠前的分数并没有明显的优势,而且分数之间的差距非常接近。为避免微小的差别对整体评价的影响,考虑按照分数对选址方案分级处理,如表7所示。具体而言,得分高于0.55的机场评级为A级,得分处于区间[0.45,0.55)的机场评级为B级,得分处于区间[0.35,0.45)的机场评级为C级,得分低于0.35分的机场评级为D级,MRO企业维修站选址时应优先考虑A级机场。

表7 机场评价等级

根据排名结果,A级机场有西安咸阳机场、上海虹桥机场、长沙黄花机场、成都双流机场、广州白云机场、南宁吴圩机场和长春龙嘉机场。由表7可知,西安咸阳机场在航空维修企业数量指标上表现稍差,但其余指标均表现出色,由此获得了排名第一的综合得分;上海虹桥机场同样在航空维修企业数量指标上有不佳的表现,但具有有力的政策支持和可靠的航材供应,虽然工业用地价格偏高,但在城市GDP和常住人口数上有绝对优势,自然条件也相对有利,因此综合得分较高,排名靠前;长沙黄花机场除了航材供应商指标上表现较差,在其余的指标上均有不错的表现,特别是在政策可操作性和维修企业数量两个关键指标上有优异表现,并且从实际来看,与长沙市所在湖南省相近的广东省有数量充足的航材供应商,不失为合适的维修站选址地;成都双流机场政策扶持力度大,工业用地价格实惠,在自然条件和市场条件指标上有较好的总体表现;广州白云机场在反映市场需求的指标上有突出表现,虽然市场竞争环境较激烈但航材供应充足,综合表现较好;南宁吴圩机场在政策力度和自然条件指标上有突出表现,工业用地价格实惠,虽然存在航材供应商匮乏的情况但市场竞争环境相对轻松,综合表现较好;长春龙嘉机场市与南宁吴圩机场情况类似,但市场条件稍逊于南宁吴圩机场。

另外,观察“一市两场”的城市可发现,相比于有利的市场环境,拥有有力的政策条件的机场更具吸引力(上海虹桥机场等级高于上海浦东机场,成都双流机场等级高于成都天府机场),在政策条件一致时,才考虑更优的市场条件(北京大兴机场最终得分高于北京首都机场)。总体而言,在政策力度和市场条件两个关键指标上排名靠前的,最终也能够在整体排名中取得靠前的位置。因此,政府通过出台相关政策,例如提供税收优惠、减少行业准入的限制或者提供财政支持等措施鼓励航空维修企业的发展,可以吸引MRO企业建立维修站。良好的市场条件能为MRO企业提供更加稳定和有利的运营环境,包括稳定的需求、适宜的市场竞争程度或者充足的资源供应。

5 结论

本文从政策条件、城市条件、市场条件、自然条件四个方面选取了14个不同的指标,对政策条件指标和自然条件指标中的地形指标进行量化,通过熵值CRITIC合成赋权的TOPSIS法对国内50个机场进行综合评价,充分利用指标数据信息,得出影响维修站选址的关键指标,为MRO企业提供关于维修站选址决策的重要因素和建议,有助于MRO企业在复杂的市场环境中进行维修站的选址,从而促进整个民航产业链的发展。