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作者：張毅

  日益增長(zhǎng)的老齡飛機(jī)使航空運(yùn)營人面臨著巨大的安全壓力，如何確保老齡飛機(jī)的飛行安全成為民航密切關(guān)注的重要問題之一。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估作為風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和風(fēng)險(xiǎn)防范的一種重要手段，得到了廣泛關(guān)注和研究。傳統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法包括風(fēng)險(xiǎn)矩陣評(píng)估法、粗糙集理論評(píng)估法、模糊評(píng)價(jià)法、層次分析法和灰色網(wǎng)絡(luò)綜合評(píng)價(jià)法等。這些方法各有側(cè)重和優(yōu)缺，歸結(jié)說來大都是采用專家打分、定性的評(píng)估方式。為此，針對(duì)老齡飛機(jī)機(jī)隊(duì)風(fēng)險(xiǎn)因素具有多樣化和不確定性的特點(diǎn)，本文選用了層次分析法與模糊綜合評(píng)價(jià)法相結(jié)合的方式，對(duì)某航空公司中的老齡飛機(jī)機(jī)隊(duì)進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

1風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別

風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別是對(duì)事件進(jìn)行觀察、描述、分類和記錄的過程。通過老齡飛機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，確定其潛在的危險(xiǎn)因素、危險(xiǎn)導(dǎo)致因素以及危險(xiǎn)后果嚴(yán)重程度等。某航空公司提供的老齡機(jī)隊(duì)歷史維修數(shù)據(jù)包括編號(hào)、飛機(jī)注冊(cè)號(hào)、飛機(jī)機(jī)型、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)、ATA章節(jié)、故障所在區(qū)域、故障所在子區(qū)域、故障描述、損傷類型、處理措施、維護(hù)等級(jí)、維護(hù)人員及維護(hù)日期等，其部分信息如表1所示。通過維修數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析，確定老齡機(jī)隊(duì)的風(fēng)險(xiǎn)因素可以分為以下幾大類：①環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，包括環(huán)境溫度、大氣濕度、腐蝕物泄漏、機(jī)體振動(dòng)等；②疲勞風(fēng)險(xiǎn)，包括結(jié)構(gòu)件過載、磨損、裂紋、斷裂等；③意外風(fēng)險(xiǎn)，包括蒙皮意外劃傷或破裂、意外鳥撞、構(gòu)件意外脫落或失效等；④維護(hù)風(fēng)險(xiǎn)，包括維護(hù)周期規(guī)律性、維護(hù)人員維修等級(jí)、維修件質(zhì)量保障等。

2  風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型的建立

2.1構(gòu)造判斷矩陣、確定指標(biāo)權(quán)重

層次分析法(Analytic Hierarchy Process．簡(jiǎn)稱AHP)是美國運(yùn)籌學(xué)家薩蒂教授在20世紀(jì)70年代創(chuàng)立的。最基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)分析層次是三層，分別是目標(biāo)層（其中包括1個(gè)指標(biāo)G）、準(zhǔn)則層（其中包括n個(gè)指標(biāo)，分別為C，，C：，…，C，，）和方案層（其中包括m個(gè)指標(biāo)，分別為U,，U2，…，U，。），其大體框架如圖1所示。

  采用層次分析法的關(guān)鍵是構(gòu)造判斷矩陣和確定指標(biāo)權(quán)重。本文利用1-9單要素比較法，即通過指標(biāo)體系中各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素對(duì)風(fēng)險(xiǎn)影響的重要程度進(jìn)行兩兩比較，構(gòu)造判斷矩陣。通過對(duì)矩陣的求解、歸一化處理和一致性檢驗(yàn)后，即可確定指標(biāo)體系中的指標(biāo)權(quán)重。

2.2  建立評(píng)價(jià)集、定義隸屬度概率函數(shù)

  為了進(jìn)一步系統(tǒng)、科學(xué)地評(píng)判所建立的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系，需要構(gòu)建模糊綜合評(píng)價(jià)模型。模型中建立Vl～V5五個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)，其評(píng)價(jià)集V為：

  V一{V，，V：，V3，V4，V。）={極小風(fēng)險(xiǎn)，較小風(fēng)險(xiǎn)，一般風(fēng)險(xiǎn)，較大風(fēng)險(xiǎn)，極大風(fēng)險(xiǎn)）。

  每個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)設(shè)有對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)等級(jí)分向量Mi～Ms，并賦予分值范圍，其評(píng)價(jià)等級(jí)分向量M為：

  M={ Ml ,Mz ,M3 ,M4 ,Ms}一{80～99, 60～79,40～59，20～39，0～19}。

  連接風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系和模糊綜合評(píng)價(jià)的橋梁是因素隸屬度。所謂因素隸屬度，就是指各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)集合中每個(gè)元素的可能性。本文采用模糊數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)的方法，結(jié)合歷史維修記錄，建立隸屬度概率函數(shù)，得到指標(biāo)體系中各風(fēng)險(xiǎn)因素的隸屬度。

考慮到飛機(jī)歷史維修數(shù)據(jù)是通過分區(qū)來記錄的，根據(jù)AMM( aircraft  maintenance manual)飛機(jī)維修手冊(cè)將飛機(jī)分為7個(gè)區(qū)域，如表2所示。

若準(zhǔn)則層風(fēng)險(xiǎn)因素C，中含有m個(gè)三級(jí)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，記作U，，其中i=1,2，…，m。則風(fēng)險(xiǎn)因素U，對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)等級(jí)的隸屬度概率函數(shù)定義如下：

其中：u1(Ui)、u2(Ui)、u3(Ui)、u4(Ui)、u5(Ui)為風(fēng)險(xiǎn)因素U，隸屬于1、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、V級(jí)評(píng)價(jià)的概率；X。為風(fēng)險(xiǎn)因素U，在飛機(jī)維修區(qū)域J（j=l，2，…，7）的維修統(tǒng)計(jì)次數(shù)。

由此得到風(fēng)險(xiǎn)因素C，對(duì)應(yīng)的模糊關(guān)系系數(shù)矩陣A1：

從而求得單個(gè)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)因素Cl對(duì)應(yīng)的模糊評(píng)價(jià)向量H1：

其中：W,為風(fēng)險(xiǎn)因素C1的權(quán)重系數(shù)矩陣。

  同理可得：準(zhǔn)則層中其他風(fēng)險(xiǎn)因素C，對(duì)應(yīng)的模糊評(píng)價(jià)向量H，。

評(píng)價(jià)的最終目的是考慮所有因素對(duì)目標(biāo)層的影響程度，這就要進(jìn)行二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)。具體步驟如下：①列出準(zhǔn)則層對(duì)目標(biāo)層的模糊關(guān)系矩陣D；②確定總的權(quán)重系數(shù)矩陣W；③計(jì)算模糊綜合評(píng)價(jià)向量H:

  此時(shí)所得到的向量H稱為模糊綜合評(píng)判集，它表示綜合考慮了所有要素影響的目標(biāo)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)于評(píng)價(jià)集中各個(gè)元素的可能性。

3評(píng)估模型在某貨運(yùn)航空老齡飛機(jī)機(jī)隊(duì)中的應(yīng)用

3.1  建立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系

基于表1給出的某航空公司歷史維修數(shù)據(jù)，結(jié)合老齡飛機(jī)風(fēng)險(xiǎn)因素識(shí)別類型，建立了如圖2所示的老齡飛機(jī)機(jī)隊(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系。它包括1個(gè)一級(jí)指標(biāo)，即目標(biāo)層；4個(gè)二級(jí)指標(biāo)，即準(zhǔn)則層，分別是環(huán)境腐蝕風(fēng)險(xiǎn)C，、機(jī)械損傷風(fēng)險(xiǎn)C2、意外損傷風(fēng)險(xiǎn)C3、使用維護(hù)風(fēng)險(xiǎn)C，；15個(gè)三級(jí)指標(biāo)，即方案層的U1～U15。

3.2計(jì)算權(quán)重

通過對(duì)指標(biāo)體系中的各個(gè)指標(biāo)的重要度進(jìn)行評(píng)分，運(yùn)用1-9單要素比較法對(duì)結(jié)果進(jìn)行整理，得到環(huán)境腐蝕風(fēng)險(xiǎn)子模塊的判斷矩陣B，、機(jī)械損傷風(fēng)險(xiǎn)子模塊的判斷矩陣B2、意外損傷風(fēng)險(xiǎn)子模塊的判斷矩陣B3、使用維護(hù)情況風(fēng)險(xiǎn)子模塊的判斷矩陣B4以及整個(gè)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系下的判斷矩陣B，分別見表3～表7。

應(yīng)用MATLAB R2014a軟件計(jì)算各級(jí)指標(biāo)的權(quán)重，經(jīng)歸一化處理和一致性檢驗(yàn)后，結(jié)果見表8。由表8可列出各層次模塊的權(quán)重系數(shù)矩陣。

目標(biāo)層的權(quán)重系數(shù)矩陣W:

W=[0.54 0.20 0.08 0.18].

環(huán)境腐蝕風(fēng)險(xiǎn)層的權(quán)重系數(shù)矩陣W,:

Wl=[0.19 0.19 0.06 0.56].

機(jī)械損傷風(fēng)險(xiǎn)層的權(quán)重系數(shù)矩陣W2:

W2=[0.32 0.22 0.33 0.13].

意外損傷風(fēng)險(xiǎn)層的權(quán)重系數(shù)矩陣W3：

W3 =[0. 21 0.54 0.06 0.19].

使用維護(hù)情況層的權(quán)重系數(shù)矩陣W4：

W4一[0. 42 0.32 0.26]．

3.3模糊綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)航空公司提供的歷史維修數(shù)據(jù)資料，老齡飛機(jī)機(jī)隊(duì)規(guī)模已達(dá)12架，以環(huán)境腐蝕風(fēng)險(xiǎn)因素Cl為例，由腐蝕程度U,造成的相關(guān)維修記錄中，7個(gè)分區(qū)的維修檢查次數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表9。

  由式(1)～式(5)，計(jì)算平均每架飛機(jī)的“腐蝕程度系數(shù)”指標(biāo)對(duì)應(yīng)不同評(píng)價(jià)等級(jí)的隸屬度，得到：u1(U．)一0. 26,U2 (Ui)一0.35，u3(Ul)一0.16，u4(U1) =0.12,u5 (U,)一0.11。

  類似地，得到環(huán)境腐蝕風(fēng)險(xiǎn)子模塊中其他指標(biāo)對(duì)應(yīng)不同評(píng)價(jià)等級(jí)的隸屬度，如表10所示。

由表10得該老齡飛機(jī)機(jī)隊(duì)的“環(huán)境腐蝕風(fēng)險(xiǎn)”模糊關(guān)系矩陣A1：

“環(huán)境腐蝕風(fēng)險(xiǎn)”的一級(jí)模糊評(píng)價(jià)向量H,為：

  同理得到“機(jī)械損傷風(fēng)險(xiǎn)”的一級(jí)模糊評(píng)價(jià)向量：H2一[0.246 0 0.281 0 0.287 0 0.132 0 0.054 0];“意外損傷風(fēng)險(xiǎn)”的一級(jí)模糊評(píng)價(jià)向量：H3一[0. 328 0  0.319 0  0.181 0  0.097 0  0.075 0];“使用維護(hù)情況”的一級(jí)模糊評(píng)價(jià)向量：H。一[0. 258 0  0.268 0  0.274 0  0.126 0  0.074 0].

機(jī)隊(duì)整體風(fēng)險(xiǎn)的二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)向量H為：

機(jī)隊(duì)整體風(fēng)險(xiǎn)的綜合評(píng)價(jià)得分V為：

  通過觀察二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)向量H可以看出，數(shù)值0. 327 3是各元素中的最大值，根據(jù)最大隸屬度原則，老齡機(jī)隊(duì)處于較小風(fēng)險(xiǎn)水平，允許正常運(yùn)營。評(píng)分結(jié)果73.3介于79～60之間，對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)等級(jí)分向量M2，與評(píng)價(jià)向量正好吻合，也與實(shí)際調(diào)查情況基本一致。

4結(jié)論

老齡飛機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估對(duì)于確保飛行安全、充分挖掘老齡飛機(jī)的使用潛力具有重大意義。本文提出的老齡飛機(jī)機(jī)隊(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，相比常用的專家打分法更加客觀、直觀，可以為航空公司的管理者提供參考，同時(shí)也為今后風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究工作提供了新的思路。

5摘要：以某航空公司老齡機(jī)隊(duì)為例，結(jié)合大量歷史維修數(shù)據(jù)，根據(jù)老齡飛機(jī)的維修規(guī)律和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分別從環(huán)境、疲勞、意外和維護(hù)四個(gè)方面對(duì)可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別，建立老齡飛機(jī)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系，總結(jié)出15項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)因素評(píng)估指標(biāo)，然后定義對(duì)應(yīng)于不同風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等級(jí)下的隸屬度概率函數(shù)，最后通過二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)完成老齡機(jī)隊(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的計(jì)算。評(píng)估結(jié)果表明，通過模型計(jì)算得到的評(píng)價(jià)與該公司的機(jī)隊(duì)實(shí)際情況基本一致，同時(shí)相比常用的專家打分法更加客觀、直觀，可以為老齡機(jī)隊(duì)的管理工作提供參考。