基于灰色模糊層次分析法的航空公司外委維修風險評估

高 揚，王向章

基于灰色模糊層次分析法的航空公司外委維修風險評估

高 揚，王向章

(中國民航大學民航安全科學研究所，天津 300300)

針對飛機非例行外委維修風險評價因素的復雜性、評價對象的層次性、評價標準的模糊性以及人為評價影響因素的模糊性或不確定性等問題，并結合風險評價指標體系具有模糊灰色系統的特點，將灰色理論、模糊數學理論和層次分析法進行綜合，構建灰色模糊層次綜合評估模型，對航空公司外委維修風險進行評估。該風險評估方法運用模糊層次分析法(FAHP法)計算指標的權重，利用灰色模糊綜合評價法對風險指標進行等級評價，解決了因素評價的模糊性和不確定性問題，同時克服了原始灰色系統中專家賦值模糊性的不足。最后根據評價等級，提出具有針對性的風險預控措施及建議，以實現對外委維修風險的超前性管理和降低協議雙方維修成本的目的。

航空公司；外委維修；風險評估；灰色模糊層次分析法

隨著我國民航運輸業的發展壯大，航空器維修市場競爭日漸激烈，維修業務范圍也不斷擴大。部分航空公司因規模小、維修能力有限，沒有完成本公司飛機字母檢(非例行維修)、飛機改裝或部附件維修的能力。為了提高飛機利用率，縮短維修周期，獲得運行最大效益，航空公司不得不將部分維修業務委托給有資質的維修單位來實施[1]。但是將飛機維修委托給其他有資質的外委單位具有范圍廣和地域廣的特點，且在飛機外委維修過程中存在諸多風險，航空公司很難對其風險進行管控。

目前我國民航局以規章符合性為基礎，由局方檢查維修單位的資質、相關規定規范是否符合局方的規章、技術標準，并輔以現場實際操作抽樣檢查的方式來對維修單位進行監管。我國民航規章CCAR-145部，允許航空公司把部分或全部飛機維修工作轉包或移交給某個有資質的維修單位完成，但是飛機外委維修項目仍是航空公司維修體系的組成部分，航空公司須承擔其全部適航責任[2]?？梢姡址揭砸幷路闲詾榛A的監管模式并未對飛機維修中存在的風險進行有效評估和控制，一旦維修出現問題，很難對風險進行把控。

航空公司對飛機外委維修管理的主要方式是以合同或協議的形式來對外委單位進行管理，即在合同或協議中，要求外委維修單位能夠按照CCAR-145、行業標準以及航空公司維修方針政策、程序標準、質量要求維修其飛機、發動機、部附件等，而航空公司則根據非例行外委維修工作的實際情況，派遣由生產計劃室的計劃人員、系統工程管理人員、質量人員、維修技術人員和航材人員等組成的監修組來進行現場監管。在合同監管中，委托方監管，承接方實施，發生事故造成的損失主要是要求外委維修單位賠償，這樣并不能降低雙方損失，也無法對飛機外委維修中存在的風險進行預測和評估。這種以合同協議形式為主的管理模式是一種靜態表象的初級監管，缺乏系統的管理過程，對動態和組合型風險因素缺乏方法和對策，因此有必要建立更加高效、科學、有針對性的飛機外委維修的風險管理模式，來對外委維修風險進行評估，以實現對外委維修風險的超前性信息警報和降低協議雙方維修成本的目的。

1 飛機外委維修風險評估指標體系

飛機外委維修是以人為中心的“人-機”系統，其包括了人員、設備、環境和管理等在內的多方面因素。因此，本文針對飛機非例行外委維修，首先以SHEL模型作為系統分析工具來辨識飛機外委維修中的風險因素，并通過對成都某航空公司飛機外委維修的實地調研，在綜合考慮外委維修主要特點和行業標準的基礎上，以調查問卷的形式從外委單位資質審核、合同簽訂、現場監修到質量驗收，對整個外委維修過程進行風險信息收集；然后利用SHEL模型對以上識別出的風險信息進行初步篩選、整理和分析，找出其中關鍵因素，并在參照相關研究成果[3-6]的基礎上，以“人-機-環-管”模型建立外委維修風險因素集,同時邀請相關專家對風險因素集進行修正和補充，使因素集更符合外委維修實際情況；最后以修正后的因素集建立包括人的因素、物的因素、環境因素和管理因素四個方面共15個評價指標的航空公司飛機外委維修風險評估指標體系。該綜合評價指標體系是一個具有層次結構的灰色系統，詳見表1。

表1 航空公司飛機外委維修風險評估指標體系

2 模糊層次分析法計算風險指標的權重

上述得出的飛機外委維修風險評估指標體系具有一定的層次性，同時專家對指標進行賦值時又具有一定的模糊性，如果僅利用層次分析法計算指標的權重則不能解決評價標準的模糊性以及人為評價影響因素的模糊性或不確定性等問題。而模糊層次分析法(FAHP法)[7]經過多方驗證，恰好能解決指標的多層性、模糊性和不確定性等問題，能更好地對風險因素的模糊性和不確定性加以解析化和定量化，且具有方法簡便、系統性強等優點,因此本文利用FAHP法來計算飛機外委維修風險評價指標的權重，其具體步驟如下。

2.1 建立風險評價指標因素集

將飛機外委維修風險評價指標體系分成目標層X、準則層Y、風險因素層Z三個層次，并記為Y={Y1,Y2,Y3,Y4},Z={Z1,Z2,…,Z15}，代表指標層,見表1。

2.2 建立模糊判斷矩陣

在進行模糊層次分析時，采用一個因素比另一個因素的重要程度來作為因素間的兩兩比較判斷。本次邀請相關專家以1～9標度法對風險評價指標的相對重要程度進行定量描述，打分值設為aij，若aij∈[0.1,0.5)，則表示因素Zj比Zi重要，若aij∈[0.5,0.9)，則表示因素Zi比Zj重要；然后通過統計和分析建立模糊互補判斷矩陣A=(aij)n×n，如以人的因素Y1為例，由專家打分得到的模糊判斷矩陣為

2.3 計算模糊判斷矩陣中各個因素的權重

由模糊判斷矩陣Y1中的各元素，再根據下式計算各個因素的權重[8]:

(1)

計算得到W1的權重向量為

W1=(0.367,0.3,0.333)

再令wij=Wi/(Wi+Wj)(?i,j=1,2,…,n)，則得到模糊判斷矩陣Y1的特征矩陣為

2.4 模糊互補判斷矩陣的一致性檢驗

求解得到Y1的權重后，需要進行一致性檢驗。若權重偏移一致性過大，此時將權重向量計算結果作為決策依據則不可靠。本文用模糊判斷矩陣的相容性來檢驗其一致性，即由以下相容性指標公式：

(2)

最后計算得到Y1的相容性指標為

說明判斷矩陣Y1滿足一致性檢驗。

同理，可計算得出目標層指標X和準則層指標Y2、Y3、Y4的權重向量W、W2、W3、W4,以及各指標的相容性指標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),

由以上計算結果可知，判斷矩陣Y2、Y3、Y4都滿足一致性檢驗，因此可根據指標權重計算結果進行灰色模糊綜合風險評估，以準確對風險進行預測。

3 灰色模糊層次評估法進行風險評價

飛機維修是個高技術工作，其每一個環節都存在很多的不確定性因素,如技術本身的模糊性及不確定性、風險評價的非唯一性、人的可靠性等，且這些不確定性因素具有的風險處在一種灰色狀態下。對航空公司飛機外委維修風險的評價，實際上就是將灰色部分的信息完全透明，清晰地認識飛機外委維修風險的嚴重度。因此本文利用灰色模糊層次評估法[9-11]對飛機外委維修風險進行評價，以避免人為評估失誤而產生的影響。

3.1 建立灰色模糊評估結論集

對各指標進行評估，用H來表示飛機外委維修風險評價結論集，并將評價等級分成低風險、較低風險、一般風險、較高風險、高風險5個等級，即H={低風險，較低風險，一般風險，較高風險，高風險}，并設評估灰類序號為h，則h=1，3，5，7，9。

3.2 建立評估樣本矩陣

本次邀請5位專家按0～10的評分范圍對指標層各個風險指標進行綜合評分,專家評分結果見表2。

表2 專家評分結果

根據以上評分結果，下面進行具體的實例評估分析。

設第k個專家對指標Zi的評分為dik，則風險指標評估樣本矩陣為D=(dij)n×n。同樣,以Y1為例，則人為因素的樣本矩陣D1為

3.3 確定評價灰類

由于專家水平的限制及認識的差異，只能給出一個灰數的白化值，為了切實反映評價對象的所屬類別程度，還需確定評價對象灰類的等級、灰類的灰數和白化權函數等。由于本文將評價等級分為5級，所以按灰類個數來確定各指標的白化權函數fe(dik)(e∈{1,2,3,4,5})(其中dik為專家按評分等級標準打的分值):

第一灰類，e=1時為高風險，白化權函數為

(3)

第二灰類，e=2時為較高風險，白化權函數為

(4)

第三灰類，e=3時為一般風險，白化權函數為

(5)

第四灰類，e=4時為較低風險，白化權函數為

(6)

第五灰類，e=5時為低風險，白化權函數為

(7)

3.4 計算灰色評價系數并建立評價權矩陣

指標Zi屬于第e個評價灰類的灰色評價系數為

(8)

各評價灰類的總灰色評價系數為

(9)

由式(8)和式(9)計算得出樣本矩陣D1中各因素的灰色評價系數分別為

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

指標Zi屬于第e個灰類的灰色評價權為

(10)

式中：Zie為灰色評價系數;Xi為總灰色評價系數。

由式(10)計算得出樣本矩陣D1中Z1、Z2、Z3的各評價灰類的灰色評價權向量ri分別為

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)

將隸屬于Y1的指標所對應的灰色評價權向量綜合后，可得到灰色評價權矩陣R1為

3.5 計算灰色模糊綜合向量并進行綜合評估

由權重集Wi和權矩陣Ri，可得到準則層的灰色模糊綜合評價向量為

Ci=Wi·Ri(i∈{1,2,3,4,5})

(11)

其中，Ci對應位置的值表示準則層指標數據對應等級{高風險，較高風險，一般風險，較低風險，低風險}的隸屬度，由Ci可得準則層各因素Zi的級別。

計算得到準則層指標的灰色模糊評價向量C1、C2、C3、C4分別為

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)

綜合準則層指標的權重向量W以及灰色模糊評價向量Ci，可得到目標層的灰色模糊綜合評價向量為

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

最后將各評價灰類等級按“灰水平”賦值，各評價灰類等級值向量為h={9,7,5,3,1)，則受評對象的總體得分狀況為G，G反映了航空公司飛機外委維修風險所處等級[7]。

最終得到的航空公司飛機外委維修風險評價總體得分狀況G為

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

由以上計算結果，根據最大隸屬度原則，由矩陣C1、C2、C3、C4可知，人的因素、物的因素和環境因素的灰類等級為較高風險，而管理因素的灰類等級為高風險。飛機非例行外委維修風險評估值為7.09，則屬于“較高風險”等級。

4 飛機外委維修風險控制

從以上評價結果來看，飛機非例行外委維修具有較高風險，外委單位在實際飛機非例行維修過程中應結合風險等級，采取相應措施進行風險控制和風險規避，以減少雙方經濟損失。

(1) 組織管理因素方面。航空公司作為監管單位，應該制定行之有效的飛機非例行維修安全監管體系，從系統工程的角度來監督外委維修。在監管體系中，應明確雙方職責、監管頻率和抽查比例等，并制定監督檢查單等，以確保落實適航性責任。監督檢查單作為航空公司行使監督職責的重要工具和手段，應該涵蓋外委維修組織管理風險因素的所有內容，并做到系統、全面。如果可行，可以開發外委維修安全監察系統作為監修員收集信息、風險評估員作評估和決策者提出預警的計算機網絡平臺。

(2) 環境和物的因素方面。航空公司須加強外委單位廠房設施及工具校驗審核力度，定期核實并評估外委單位的設施及管理程序，不定時進行現場檢查，確保其滿足維修資質的要求。對于現場工作環境，在現場檢查中如發現有不足之處，則應及時向外委單位提出預警信息，責令其改善作業環境條件，以降低雇傭維修人員的工作負荷，避免人為差錯。

(3) 人的因素方面。對于雇傭維修人員，應定期組織培訓，使其熟悉并掌握航空公司飛機維修程序和標準，同時定期對維修人員開展安全教育，強化安全意識，并加強人員方面的安全監管。當現場監修發現雇傭人員不良習慣或違規作業時，應上報外委單位加以查處，以形成良好的安全氛圍。

5 結 論

(1) 本文針對航空公司飛機非例行外委維修缺乏系統的管理過程及超前性的風險信息警報等問題，以“人-機-環-管”理論為基礎，構建了飛機外委維修風險評價指標體系，通過綜合運用模糊層次分析法計算各指標權重，利用灰色模糊綜合評價法得出綜合評價向量和風險評估值，并驗證了灰色模糊層次評價法的可行性。該評價法可為飛機非例行外委維修風險的超前性預警提供參考。

(2) 航空公司在對飛機外委維修進行監管時，利用此風險評價方法可以增強風險評估的準確性、系統性和完整性，以實現對外委單位更加科學有效的監管；同時可以根據評價結果，在維修事故發生之前便給承修外委單位提出解決措施，以達到外委維修風險的超前預防，并減少雙方損失的目的。

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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年中國民航安全能力建設專項項目

高 揚(1962—)，女 ，碩士，研究員，國家首批注冊安全工程師，主要從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