面向任务影响航材需求的人员因素量化方法

宋传洲，王瑞奇

（1.海军航空大学，烟台 265400； 2.烟台警备区，烟台 264000）

引言

据波音公司调查统计，世界喷气式飞机的事故70 %是由人员因素导致[1]。对人员因素的研究中多集中在其对飞行安全方面的影响和量化研究。国内外有许多研究项目被设立和模型被相继提出。主要有SHEL 模型[2]、Reason提出的Reason 模型[3]、HFACS模型[4]以及中国矿业大学（北京）安全管理研究所提出的24model模型[5]。崔文建[6]对机务维修人员可靠性与飞机安全问题进行了研究，通过构建维修人员的故障辨识、决策、计划、执行的IDPA模型研究绩效影响因子PIF，从而量化维修人员的可靠性。类似的，王霞[7]利用多层回归统计法对维修人员心理资本与安全感知进行了研究，得到年龄、性别、期望、氛围等对安全意识影响显著，整体两者之间存在正相关等结论。文献[8]采用模糊TOPSIS方法对航空维修任务中的潜在人为误差进行分析并提出有效改进策略。武耀罡等[9]使用改进的HFACS（人为因素分析和分类系统）模型对不安全因素和诱发因素进行了研究。事实上，人员因素对飞行器的影响贯穿了飞机使用的全过程，包括飞行员、维修员、管理员、服务员等，甚至包括飞机所承载人员，囊括了心理压力、技术等级、环境氛围、资金投入、安全意识、身体条件等很多方面，不仅影响着最重要的飞行安全[10]，还对飞机维修[7]、航材消耗[11]、资金管理、飞行效率、甚至军用飞机的战斗力生成都产生重要影响。本文就军用飞机执行任务过程中的航材需求影响因素之一人为因素展开分析，采用实用模糊综合评价法[12]对人为因素进行量化评分，为后续航材品种分类和消耗预测提供量化参考。

表1 人员因素特征指标体系

1 人为因素分析[13,14]

通过查阅文献和问卷调查，总结出人员因素特征指标体系，如表1所示，包含飞行员能力、维修人员能力、管理因素、保障资源等四部分，主要分析如下：

1）飞行员能力[15]

飞行员是航空兵最重要的战斗力之一，飞行员的能力对航材消耗有很大的影响，包含参与任务飞行时间和次数、人为失误次数、技术等级、心理素质、身体素质等特征量。这里参与任务飞行时间和次数是指参与相同等级任务的飞行总时间和总次数。比如遇到繁重而艰巨甚至危险系数很高的任务，低级飞行员的操作经验和能力都有所不足，心理压力也会增大，人为错误增多，航材需求量会增多。

2）维修人员能力[7]

维修人员能力的特征量与飞行员的类似，包括参与任务的次数、人为失误次数、技术等级、心理素质、身体素质等，维修过程中人为错误操作所造成的损耗与用来说明损坏敏感性的“事故率”有密切的联系，包括在搬运、装配、维修以及使用过程中零部件非正常受损的可能。

3）管理因素

管理因素主要是指贯穿于整个任务前后的管理工作情况和管理员的能力，一方面包括在封装、运输、保养等流程中出现航材损伤和因指挥调度不当造成的航材供应延误，另一方面就是管理员的能力所涵盖的失误次数、技术等级、心理素质、身体素质等。

4）保障资源

保障资源包括所能调动的各类保障资源，这里主要指维修资源，比如维修方案、设备、工具和参考资料等，而维修方案规定了航材携行维修保障工作全部内容，包括预防性和修复性维修、维修间隔期、维修级别及修理策略等，这些都会不同程度的影响航材的消耗。

人员因素中特别是飞行员能力和维修人员因素对航材消耗影响较大，其他因素也对航材消耗产生不同程度的影响。

2 算法基本原理

本文主要采用模糊层次分析法[12]（FAHP）是对层次分析法（AHP）和模糊综合评价法（FCE）的联用，先用AHP确定因素集和权重，然后用FCE进行综合评价取值。

2.1 层次分析法

AHP是一种非常简洁实用的评价方法，常被运用于多目标、多准则、多要素、多层次的非结构化的复杂决策问题，其原理和公式如下：

Step1.层次结构模型的构建

建立目标层、准则层和方案层，按相互关系区分层级，列表并绘出层次结构图。

Step2.判断矩阵的构造

采用一致矩阵法确定各层次因素间的权重，即：采用相对值进行因素间的两两比较，本文采用常用的1～9标度法，得到判断矩阵A，用aij表示第i个因素相比较第j个因素的比值。

Step3. 计算权重和一致性检验

将矩阵A的各行aij方根法和归一化计算，得到各评价指标权重和特征向量w，并计算逻辑一致性，即一致性检验，得到最大特征根，计算一致性指标CI、随机一致性指标RI和一致性比例CR，一般情况下，当CR＜0.1时，认为矩阵具有一致性，否则需调整。

Step4. 层次排序

单层排序：对上一层某个因素，本层各因素的重要性的权值排序。

总体排序：依次从最高到最底层确定某层所有因素对于总目标相对重要性的权值排序。

2.2 模糊综合评价法

FCE是以模糊数学为基础，是模糊关系合成原理的应用，可将边界不明、不易量化的因素定量，从而进行综合评价，其原理和公式如下：

Step1. 建立评价指标体系

设第一级评价对象X= {X1,X2,… ,Xm}有m种评价指标。根据第一级评价指标X定第二级评价指标，设，依次类推可定第三级、第四级。

Step2. 确定评语等级

Step3. 建立模糊矩阵R

确定评价等级后，判断X中各因素对应评语等级的隶属度，得到模糊关系矩阵R

Step4. 确定指标权重W

设W= (w1,w2,… ,wm)，权重采用上述AHP方法获得。

Step5. 综合模糊评价B

Step6. 评价取值

采用最大隶属度原则来判断，得到最后取值。

3 算例分析

Step1. 根据人员特征指标体系构造层次结构分析模型，如图1所示。

图1 人员因素综合评估指标体系

Step2. 层次分析法计算权重

计算各个层级的权重如表2～7所示，表7中得到整体权重W。

Step3. 模糊综合评判

将A1飞行员能力、A2维修员能力、A3管理员能力所有影响因素区分四个等级{一等、二等、三等、四等}；参与任务时间、任务飞行次数、维修资料区分四个等级{较多、多、中、少}；失误次数{高、中、低、较低}；技术等级区分四个等级{高级、中级、初级、合格}；心理素质、身体素质、将维修设备、维修工具、维修场地统一称作维修条件区分四个等级{优、良、合格、差}。

表2 能力层判断矩阵和权重

表3 维修员能力判断矩阵和权重

表4 管理员能力判断矩阵和权重

表5 维修资源判断矩阵和权重

通过保障记录和飞行记录选出10名专家，15名维修和管理人员、5名飞行员，共计30人对某次任务进行单因素评价，将调查表收集整理后，建立如表8和表9统计表，并计算其单因素指标统计权重R，最后计算最终评判得分v。

Step4. 模糊综合评判结论B

表6 飞行员能力判断矩阵和权重

表7 底层特征对整体和同级的权重

隶属度矩阵B=W·R={优、良、一般、差}={0.591 5 0.291 5 0.1161 0.000 9}

Step5. 模糊综合得分v

经过模糊层次分析法得到该任务人员因素的量化得分为92。

表8 评测分数

表9 单因素指标统计

4 结束语

本文对任务中影响航材需求的人员因素进行了分析，并使用模糊层次分析法对其量化，得到综合分数，既对不同任务的人员因素有了直观的比较，又为下一步航材的品种确定和消耗预测研究中人员因素的提取和量化做好了基础工作。尽管如此，本文对人员因素的挖掘还不够深入，比如人员的工作状态这一因素，包括作风问题、工资状况、家庭情况等；对下一等级的因素还可以深入挖掘，比如评定飞行员心理因素，下一级可包括应变心理、抗压心理等，从而扩大特征系统中特征数量和层级，使量化的人员因素更加全面科学。此外，量化方法也可以尝试使用其他更高效的方法。

表10 单因素指标统计权重R