基于灰色模糊层次分析法的航空公司外委维修风险评估

高 扬，王向章

基于灰色模糊层次分析法的航空公司外委维修风险评估

高 扬，王向章

(中国民航大学民航安全科学研究所，天津 300300)

针对飞机非例行外委维修风险评价因素的复杂性、评价对象的层次性、评价标准的模糊性以及人为评价影响因素的模糊性或不确定性等问题，并结合风险评价指标体系具有模糊灰色系统的特点，将灰色理论、模糊数学理论和层次分析法进行综合，构建灰色模糊层次综合评估模型，对航空公司外委维修风险进行评估。该风险评估方法运用模糊层次分析法(FAHP法)计算指标的权重，利用灰色模糊综合评价法对风险指标进行等级评价，解决了因素评价的模糊性和不确定性问题，同时克服了原始灰色系统中专家赋值模糊性的不足。最后根据评价等级，提出具有针对性的风险预控措施及建议，以实现对外委维修风险的超前性管理和降低协议双方维修成本的目的。

航空公司；外委维修；风险评估；灰色模糊层次分析法

随着我国民航运输业的发展壮大，航空器维修市场竞争日渐激烈，维修业务范围也不断扩大。部分航空公司因规模小、维修能力有限，没有完成本公司飞机字母检(非例行维修)、飞机改装或部附件维修的能力。为了提高飞机利用率，缩短维修周期，获得运行最大效益，航空公司不得不将部分维修业务委托给有资质的维修单位来实施[1]。但是将飞机维修委托给其他有资质的外委单位具有范围广和地域广的特点，且在飞机外委维修过程中存在诸多风险，航空公司很难对其风险进行管控。

目前我国民航局以规章符合性为基础，由局方检查维修单位的资质、相关规定规范是否符合局方的规章、技术标准，并辅以现场实际操作抽样检查的方式来对维修单位进行监管。我国民航规章CCAR-145部，允许航空公司把部分或全部飞机维修工作转包或移交给某个有资质的维修单位完成，但是飞机外委维修项目仍是航空公司维修体系的组成部分，航空公司须承担其全部适航责任[2]。可见，局方以规章符合性为基础的监管模式并未对飞机维修中存在的风险进行有效评估和控制，一旦维修出现问题，很难对风险进行把控。

航空公司对飞机外委维修管理的主要方式是以合同或协议的形式来对外委单位进行管理，即在合同或协议中，要求外委维修单位能够按照CCAR-145、行业标准以及航空公司维修方针政策、程序标准、质量要求维修其飞机、发动机、部附件等，而航空公司则根据非例行外委维修工作的实际情况，派遣由生产计划室的计划人员、系统工程管理人员、质量人员、维修技术人员和航材人员等组成的监修组来进行现场监管。在合同监管中，委托方监管，承接方实施，发生事故造成的损失主要是要求外委维修单位赔偿，这样并不能降低双方损失，也无法对飞机外委维修中存在的风险进行预测和评估。这种以合同协议形式为主的管理模式是一种静态表象的初级监管，缺乏系统的管理过程，对动态和组合型风险因素缺乏方法和对策，因此有必要建立更加高效、科学、有针对性的飞机外委维修的风险管理模式，来对外委维修风险进行评估，以实现对外委维修风险的超前性信息警报和降低协议双方维修成本的目的。

1 飞机外委维修风险评估指标体系

飞机外委维修是以人为中心的“人-机”系统，其包括了人员、设备、环境和管理等在内的多方面因素。因此，本文针对飞机非例行外委维修，首先以SHEL模型作为系统分析工具来辨识飞机外委维修中的风险因素，并通过对成都某航空公司飞机外委维修的实地调研，在综合考虑外委维修主要特点和行业标准的基础上，以调查问卷的形式从外委单位资质审核、合同签订、现场监修到质量验收，对整个外委维修过程进行风险信息收集；然后利用SHEL模型对以上识别出的风险信息进行初步筛选、整理和分析，找出其中关键因素，并在参照相关研究成果[3-6]的基础上，以“人-机-环-管”模型建立外委维修风险因素集,同时邀请相关专家对风险因素集进行修正和补充，使因素集更符合外委维修实际情况；最后以修正后的因素集建立包括人的因素、物的因素、环境因素和管理因素四个方面共15个评价指标的航空公司飞机外委维修风险评估指标体系。该综合评价指标体系是一个具有层次结构的灰色系统，详见表1。

表1 航空公司飞机外委维修风险评估指标体系

2 模糊层次分析法计算风险指标的权重

上述得出的飞机外委维修风险评估指标体系具有一定的层次性，同时专家对指标进行赋值时又具有一定的模糊性，如果仅利用层次分析法计算指标的权重则不能解决评价标准的模糊性以及人为评价影响因素的模糊性或不确定性等问题。而模糊层次分析法(FAHP法)[7]经过多方验证，恰好能解决指标的多层性、模糊性和不确定性等问题，能更好地对风险因素的模糊性和不确定性加以解析化和定量化，且具有方法简便、系统性强等优点,因此本文利用FAHP法来计算飞机外委维修风险评价指标的权重，其具体步骤如下。

2.1 建立风险评价指标因素集

将飞机外委维修风险评价指标体系分成目标层X、准则层Y、风险因素层Z三个层次，并记为Y={Y1,Y2,Y3,Y4},Z={Z1,Z2,…,Z15}，代表指标层,见表1。

2.2 建立模糊判断矩阵

在进行模糊层次分析时，采用一个因素比另一个因素的重要程度来作为因素间的两两比较判断。本次邀请相关专家以1～9标度法对风险评价指标的相对重要程度进行定量描述，打分值设为aij，若aij∈[0.1,0.5)，则表示因素Zj比Zi重要，若aij∈[0.5,0.9)，则表示因素Zi比Zj重要；然后通过统计和分析建立模糊互补判断矩阵A=(aij)n×n，如以人的因素Y1为例，由专家打分得到的模糊判断矩阵为

2.3 计算模糊判断矩阵中各个因素的权重

由模糊判断矩阵Y1中的各元素，再根据下式计算各个因素的权重[8]:

(1)

计算得到W1的权重向量为

W1=(0.367,0.3,0.333)

再令wij=Wi/(Wi+Wj)(∀i,j=1,2,…,n)，则得到模糊判断矩阵Y1的特征矩阵为

2.4 模糊互补判断矩阵的一致性检验

求解得到Y1的权重后，需要进行一致性检验。若权重偏移一致性过大，此时将权重向量计算结果作为决策依据则不可靠。本文用模糊判断矩阵的相容性来检验其一致性，即由以下相容性指标公式：

(2)

最后计算得到Y1的相容性指标为

说明判断矩阵Y1满足一致性检验。

同理，可计算得出目标层指标X和准则层指标Y2、Y3、Y4的权重向量W、W2、W3、W4,以及各指标的相容性指标I如下：

W=(0.258,0.225,0.283),

I(X,W*)=0.099 5<0.1;

W2=(0.267,0.225,0.242,0.267),

W3=(0.383,0.3,0.317),

W4=(0.19,0.2,0.23,0.195,0.185),

由以上计算结果可知，判断矩阵Y2、Y3、Y4都满足一致性检验，因此可根据指标权重计算结果进行灰色模糊综合风险评估，以准确对风险进行预测。

3 灰色模糊层次评估法进行风险评价

飞机维修是个高技术工作，其每一个环节都存在很多的不确定性因素,如技术本身的模糊性及不确定性、风险评价的非唯一性、人的可靠性等，且这些不确定性因素具有的风险处在一种灰色状态下。对航空公司飞机外委维修风险的评价，实际上就是将灰色部分的信息完全透明，清晰地认识飞机外委维修风险的严重度。因此本文利用灰色模糊层次评估法[9-11]对飞机外委维修风险进行评价，以避免人为评估失误而产生的影响。

3.1 建立灰色模糊评估结论集

对各指标进行评估，用H来表示飞机外委维修风险评价结论集，并将评价等级分成低风险、较低风险、一般风险、较高风险、高风险5个等级，即H={低风险，较低风险，一般风险，较高风险，高风险}，并设评估灰类序号为h，则h=1，3，5，7，9。

3.2 建立评估样本矩阵

本次邀请5位专家按0～10的评分范围对指标层各个风险指标进行综合评分,专家评分结果见表2。

表2 专家评分结果

根据以上评分结果，下面进行具体的实例评估分析。

设第k个专家对指标Zi的评分为dik，则风险指标评估样本矩阵为D=(dij)n×n。同样,以Y1为例，则人为因素的样本矩阵D1为

3.3 确定评价灰类

由于专家水平的限制及认识的差异，只能给出一个灰数的白化值，为了切实反映评价对象的所属类别程度，还需确定评价对象灰类的等级、灰类的灰数和白化权函数等。由于本文将评价等级分为5级，所以按灰类个数来确定各指标的白化权函数fe(dik)(e∈{1,2,3,4,5})(其中dik为专家按评分等级标准打的分值):

第一灰类，e=1时为高风险，白化权函数为

(3)

第二灰类，e=2时为较高风险，白化权函数为

(4)

第三灰类，e=3时为一般风险，白化权函数为

(5)

第四灰类，e=4时为较低风险，白化权函数为

(6)

第五灰类，e=5时为低风险，白化权函数为

(7)

3.4 计算灰色评价系数并建立评价权矩阵

指标Zi属于第e个评价灰类的灰色评价系数为

(8)

各评价灰类的总灰色评价系数为

(9)

由式(8)和式(9)计算得出样本矩阵D1中各因素的灰色评价系数分别为

Z11=4.333,Z12=4,Z13=2,Z14=0,Z15=0,X1=10.333;

Z21=4,Z22=4.571,Z23=2.8,Z24=0,Z25=0,X2=11.371;

Z31=4.111,Z32=4.429,Z33=2.6,Z34=0,Z35=0,X3=11.14

指标Zi属于第e个灰类的灰色评价权为

(10)

式中：Zie为灰色评价系数;Xi为总灰色评价系数。

由式(10)计算得出样本矩阵D1中Z1、Z2、Z3的各评价灰类的灰色评价权向量ri分别为

r1=(0.419,0.387,0.194,0,0);

r2=(0.352,0.402,0.246,0,0);

r3=(0.369,0.398,0.233,0,0)

将隶属于Y1的指标所对应的灰色评价权向量综合后，可得到灰色评价权矩阵R1为

3.5 计算灰色模糊综合向量并进行综合评估

由权重集Wi和权矩阵Ri，可得到准则层的灰色模糊综合评价向量为

Ci=Wi·Ri(i∈{1,2,3,4,5})

(11)

其中，Ci对应位置的值表示准则层指标数据对应等级{高风险，较高风险，一般风险，较低风险，低风险}的隶属度，由Ci可得准则层各因素Zi的级别。

计算得到准则层指标的灰色模糊评价向量C1、C2、C3、C4分别为

C1=(0.382 3,0.395 3,0.222 6,0,0);

C2=(0.347 8,0.358 5,0.227 4,0.056 5,0.010 5);

C3=(0.3,0.355 3,0.297 2,0.047 5,0);

C4=(0.386 6,0.376 9,0.219 9,0.016 7,0)

综合准则层指标的权重向量W以及灰色模糊评价向量Ci，可得到目标层的灰色模糊综合评价向量为

C=W·R=W·(C1C2C3C4)T=(0.356 2,0.372 1,0.240 1,0.028 5,0.002 4)

最后将各评价灰类等级按“灰水平”赋值，各评价灰类等级值向量为h={9,7,5,3,1)，则受评对象的总体得分状况为G，G反映了航空公司飞机外委维修风险所处等级[7]。

最终得到的航空公司飞机外委维修风险评价总体得分状况G为

G=C×hT=(0.356 2,0.372 1,0.240 1,0.028 5,0.002 4)×(9，7，5，3，1)T=7.09

由以上计算结果，根据最大隶属度原则，由矩阵C1、C2、C3、C4可知，人的因素、物的因素和环境因素的灰类等级为较高风险，而管理因素的灰类等级为高风险。飞机非例行外委维修风险评估值为7.09，则属于“较高风险”等级。

4 飞机外委维修风险控制

从以上评价结果来看，飞机非例行外委维修具有较高风险，外委单位在实际飞机非例行维修过程中应结合风险等级，采取相应措施进行风险控制和风险规避，以减少双方经济损失。

(1) 组织管理因素方面。航空公司作为监管单位，应该制定行之有效的飞机非例行维修安全监管体系，从系统工程的角度来监督外委维修。在监管体系中，应明确双方职责、监管频率和抽查比例等，并制定监督检查单等，以确保落实适航性责任。监督检查单作为航空公司行使监督职责的重要工具和手段，应该涵盖外委维修组织管理风险因素的所有内容，并做到系统、全面。如果可行，可以开发外委维修安全监察系统作为监修员收集信息、风险评估员作评估和决策者提出预警的计算机网络平台。

(2) 环境和物的因素方面。航空公司须加强外委单位厂房设施及工具校验审核力度，定期核实并评估外委单位的设施及管理程序，不定时进行现场检查，确保其满足维修资质的要求。对于现场工作环境，在现场检查中如发现有不足之处，则应及时向外委单位提出预警信息，责令其改善作业环境条件，以降低雇佣维修人员的工作负荷，避免人为差错。

(3) 人的因素方面。对于雇佣维修人员，应定期组织培训，使其熟悉并掌握航空公司飞机维修程序和标准，同时定期对维修人员开展安全教育，强化安全意识，并加强人员方面的安全监管。当现场监修发现雇佣人员不良习惯或违规作业时，应上报外委单位加以查处，以形成良好的安全氛围。

5 结 论

(1) 本文针对航空公司飞机非例行外委维修缺乏系统的管理过程及超前性的风险信息警报等问题，以“人-机-环-管”理论为基础，构建了飞机外委维修风险评价指标体系，通过综合运用模糊层次分析法计算各指标权重，利用灰色模糊综合评价法得出综合评价向量和风险评估值，并验证了灰色模糊层次评价法的可行性。该评价法可为飞机非例行外委维修风险的超前性预警提供参考。

(2) 航空公司在对飞机外委维修进行监管时，利用此风险评价方法可以增强风险评估的准确性、系统性和完整性，以实现对外委单位更加科学有效的监管；同时可以根据评价结果，在维修事故发生之前便给承修外委单位提出解决措施，以达到外委维修风险的超前预防，并减少双方损失的目的。

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Risk Assessment of Air Carriers’ Maintenance Outsourcing Based on the Gray Fuzzy Analytic Hierarchy Process

GAO Yang,WANG Xiangzhang

(ResearchInstituteofCivilAviationSafety,CivilAviationUniversityofChina,Tianjin300300,China)

Aiming at the complexity of the risk evaluation factors,the hierarchy of evaluation objects,the vagueness of evaluation criterion and the fuzziness or uncertainty of human evaluation factors in the aircraft non-routing maintenance outsourcing,combining with the characteristics of fuzzy gray system in the risk evaluation indexes,this paper constructs a gray fuzzy hierarchy assessment model by combining the gray theory,fuzzy mathematics theory with analytic hierarchy process,and conducts the risk assessment of air carriers’ maintenance outsourcing.The risk assessment method makes full use of fuzzy analytic hierarchy process (FAHP) to calculate the weight of index system and the gray fuzzy evaluation method to evaluate the risk indexes.It solves the fuzziness and uncertainty of evaluation factors.Meanwhile,it overcomes the insufficiency of fuzzy expert assignment in the original gray system.Finally,according to the assessment level,the paper puts forward risk control measures and suggestions to achieve the goal of advanced management of the risk of maintenance outsourcing and lowering the maintenance cost of the both sides of the agreement.

air carrier;maintenance outsourcing;risk assessment;gray fuzzy analytic hierarchy process

1671-1556(2016)02-0080-05

2015-07-01

2015-12-25

2016年中国民航安全能力建设专项项目

高 扬(1962—)，女 ，硕士，研究员，国家首批注册安全工程师，主要从事航空安全等方面的研究工作。E-mail:gycauc@hotmail.com

X913；V267

A

10.13578/j.cnki.issn.1671-1556.2016.02.016