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论文技巧大全-基于决策支持理论的签派放行风险研究
时间:2021-05-14 12:16:22

  近年来,随着民航事业的蓬勃发展,航 段流量日益增多,航路航线也日趋复杂。繁冗复杂的空域对于航空器的风险管理提出了新的标准与更高的要求。而签派放行,作为航空公司安全运行必不可少的中枢环节,在责任机长与签派员一同担负航 段的安全问题之下,通过对航 段的签派放行风险的控制,能够有效的降低飞机在运行过程出现状况的概率,从而降低航空公司的运行风险。

  本文主要是从签派放行方面,结合机场各方面情况,建立一个风险评估的体系,并通过使用决策支持理论提出一个签派放行风险决策的辅助办法。首先通过介绍研究背景与意义,了解国内外如今拥有的各式风险评估模型的特色和效果。从中衍生出所使用的的模型和数学算法,引导出风险评估所采用的层次分析法的基本架构。从人为因素、环境因素、机械因素三个方面对飞机离场起飞的风险进行一个分析与评估。在此三者基础上进一步细化出因素层的诸多要素。最后借助于决策支持理论对,采用层次分析法的的理论知识,建立一个评估模型,并运用MATLAB来解决数据上的运算与分析处理,最后计算出放行起飞的风险值,达到签派员放行过程中评判的一个辅助要素。为今后进一步优化风险评估模型提供借鉴作用。

  作为当今交通运输行业中一个重要的组成部分,作为一个国家运输方面的基础型产业。民航自改革开放以来伴随着我国经济的快速增长,也拥有了一个蓬勃向上的发展,取得了令世界瞩目的伟大成就。自2005年以来已经一跃成为了仅次于美国的第二大民航运输国家。而在近几年以来,运输总增长量也在呈现一个逐年增长的趋势。光是2019年中国民航全行业完成运输总周转量1292.7亿吨公里、旅客运输量6.6亿人次、货邮运输量752.6万吨,同比分别增长7.1%、7.9%、1.9%。

  但在这日趋攀升的数据背后,是运输航 段架次的不断增长,是安全风险的不断增长。而在民航运输中,安全永远是排在首位的。这几年来,国际民航空难频频发生。在2019年就有B737 MAX系列飞机接连发生的两起空难,还有俄罗斯国际航空公司事件以及刚果金繁忙蜂航空公司事件。即使在我国近年来并没有发生什么空难,但2018年川航事件,那可能是最接近重大空难的一次事件了。这一系列事件所产生的结果都是在为国家民航安全管理建设敲响一次又一次的警钟。

  航空公司作为运营民航飞机的基础性单位,身上肩负着推动民航运输与经济发展的重大责任,是运输航业执牛耳的龙头企业。他们的运行安全水平,直接切身利害关系到乘客们的生命财产安全,同时也关系到航空公司的名誉与效益甚至是生存的根本。民航业务量的逐年上涨意味着的是对安全水平更高的要求。安全线即生命线并不是一句口头的空话,而是需要扎扎实实从始至终贯彻落实的理念与信条。

  在安全管理体系中,风险管理一直都是其内在的核心,是这个管理过程中的重要部分。而对于航空器的安全则是由机长和签派员一起负责承担的,只有通过有效地调控在签派放行中影响航 段安全运行的因素才能真正地降低公司运行中存在的安全风险,从而提高公司的效益与效率。

  签派员在这个放行的过程中所牵涉到的各个部门和人员是非常多的,需要统筹协调来自各方面的信息,归纳分析处理之后才能够做出一个决策方案。而在这么一个决策过程中所需要考虑到的问题非常广泛。这个过程中所需要考虑到的就有人为因素,机械因素,环境因素,组织因素等条件。

  1.2国内外研究现状

  1.2.1国外相关研究现状

  在19世纪的时候就有西方的学者提出了“风险”这么一个概念,并运用在了经济学当中,并认为从事经济活动所得的财富是其在整个过程中所承担的风险的回报。此后对于风险的定义与说法众说纷纭至到上个世纪八十年代,日本的一位学者武井勋吸纳前人智慧与经验提出了“风险是在特定的环境以及时期之内自然存在的并导致经济损失的变化”这一说法。

  因为我国在这方面起步较晚,所以国外对于风险评估研究方面目前还属于领先水准。他们对于签派放行方面的重心主要是放在对于风险管理的统一处理以和AOC的的设立以及航空公司的运控方面的事物[1]。

  在对于风险管理方面,美国从1998年开始就建立了一个名为“飞行安全计划”的项目,该项目旨在未来二十年内将导致生命危险的飞机失事率减低至10%以下,且不仅仅只是将发生的意外状况大大减少,而同样将意外发生时所遭受的伤害降至最低。整个研究的核心是将人为造成的事故,机械方面和软件方面的故障进行一个有效的推测以及预防,并降低因为天气所造成的意外状况等方面的内容[2]。他们运用了两种模型来解决问题,一个是航空器效能风险评估模型(APRAM),另一个是航空器系统风险模型(ASRM)。前者通过飞行资料记录器与快速存取记录器获取资料进行计算,并吸纳专家意见旨在为了寻找到超出限制的风险因素以此来辨识出以外风险的征兆[3]。后者以风险决策模型计算出当有外界因素干涉时,对整个航 段流程的影响[4]。

  国外航空公司的运控中心囊括了许多的部门单位,诸如签派部门,机组资源分配与调度,乘务员资源管理,飞机的计划与维修,配餐服务,客户管理等专业的调度人员。他们整体协同在一起来完成公司的日常运营与管理[5]。

  美国的以为学者从航空企业决策角度出发,再通过公司运营过程中所出现的各种各样的意外情况,提出了一种决策模型。为航空公司在面临较为艰难的决策问题提供有力的辅助,并为后来人进一步的研究提供参考意见[6]。

  1.2.2国内相关研究现状

  安全管理体系的核心就是风险管理[7]。国内对于风险管理的研究还处于不断探索研究状态,但在不断创新与吸纳国外经验的前提下已经取得了长足的进步。

  罗凤娥与杨杰建立了航空公司的运控控制风险管控系统。运用了事故树分析方法逆向推理出事故发生的最终原因建立一个航 段运行风险指标体系。从气象,航路,机场,飞机以及等方面对存在安全隐患的源头展开一个系统的分析并以此确立出减轻风险的方案,从而实现了风险的主动管控,为公司的决策者提供决策辅助[8]。

  王岩韬,卢飞等人通过区间可拓扑结构建立一种在多目标决策当中通过评价对象与决策目标的关联程度来解决问题的方法。使用区间可拓法能够较好的解决精确定量难的问题,从而对于风险评估具有较好的实用性和适用性。它还能够对安全检验的结果进行修正,进一步提高放行风险评估的结果的精确度[9]。

  朱晓波运用了签派放行基本理论与国外的研究成果,通过排列出签派放行的流程图中二十个放行步骤,建立了签派人员放行能力评估的一个指标体系。在此基础上利用层次分析法建立风险指标体系,为飞行的释放风险提供支持[10]。

  刘继新,王璟烨根据现在运行控制中心的特点,站在航空企业的角度看待问题。根据SHELL模型系统地分析了在签派放行中人的因素,从而推导出人所产生的根本原因,进一步总结出了减少人为差错导致的安全问题并给出了具体意见与措施[11]。钟仕兵在其民航安全管理之要害一文中也提出了一个奶酪模型,一旦其中的哪一个威胁元素不予以防护就很可能会导致一场重大的航空灾难[12]。可见人的因素在航空安全中占据了一份不小的比重。

  葛志浩等人通过收集飞机事故并以之为蓝本,构造出飞行事故概率模型和随机过程模型。通过假设的方法推理除了飞机事故发生的概率分布,并描绘出了影响飞机安全运行的各项指标它们彼此之间的联系。同样通过假定飞机事故发生为泊松分布,以此来推导出飞机安全可靠性概率的计算方法。根据分析具体的案例表明,飞行安全的风险评估可以利用统计量来表示[13]。

  张继凯运用了SHELL模型在其风险管理程序上根据机组、飞机、运行环境结合深圳航空航 段运行的特点利用了头脑风暴法对上述的三个危险源以及过程中所涉及到的风险源进行一一识别。之后通过层次分析法结合专家的赋值法对危险源进行风险值的转化,最后根据风险值将运行中出现的中高度风险通过有效的措施来降低其运行的风险[14]。

  吴峰等人通过分析霜冻天气的规律与特点总结出了一套寒冬时节航 段安全运行管理的方法,并由此推算出了当出现大面积延误航 段的情况下应该采取的应急措施以及应急管理工作[15]。

  1.2.3国内外决策理论相关研究

  在1944年的时候,决策理论科学史上横空出世了一部具有划时代意义的巨著,那就是由John von Neumann和Oskar Morgenstern共同出版的“Theory of Game and Economic Behavior”。这本书中提出了一种叫作决策公理的行为公理,又叫作von Neumann-Morgenstern理性行为公理体系,这就展开了现代决策理论的序幕。在上个世纪中叶的时候,Wald与Leonard J Savage在吸纳了前人的知识经验后进一步融合了统计决策的内容,建立了相关的决策理论体系。比如像灰色决策理论,粗糙决策理论,模糊决策理论等模型方法[16]。

  而发展到如今,决策理论已经取得了质的飞跃与改变,并且随着计算机,管理学等应用技术方面的进步被使用于各个行业与领域。而现今世界上的大型公司基本上都拥有独属于自己的数据库管理系统,这说明了决策理论支持系统的蓬勃发展和为世界的繁荣做出的伟大贡献。

  我国的决策理论研究起源于上个世纪八十年代,总的来说起步是比较早的,而其内容主要是运用于地区的区域规划和宏观决策。天津大学所撰写的刊物“决策与决策支持系统”为我国决策理论发展起到了至关重要的作用。而在1994年一位来自台湾的学者又提出了对于航线规划以及航 段时刻调整的决策支持系统,以此来辅助运营人的航 段时刻的调整与航线的优化[17]。

  唐志星通过应急决策支持领域研究了“人机协同决策”的工作模式。针对重用与共享两个问题建立了本体共享的概念模型,将人件加入决策过程之中从而实现人件主导决策过程,有效的提高了外部知识与经验在应急决策过程中的参与程度[18]。

  夏玮在其撰写的民航事故决策支持系统一文中,通过将遗传算法与机器学习相互结合提出了一种遗传属性的概念学习方法,以此研究建立了基于民航事故人为因素分析的决策支持系统,并以此系统为基础研究了事故原因的内在规律[19]。

  从国内外研究分析,决策理论对于签派放行的评估这类需要定量分析的问题同样会起到重要的辅助作用,而飞行签派本身作为一个运控的核心部分,减轻了其工作的压力便意味这航空器运行的风险因素大大降低,也间接地加强了公司的运行效率与收益。

  1.3研究内容及目的

  本文主要是从决策支持理论出发,通过利用层次分析法和签派员实际调查,进一步计算出航 段放行的风险值,从而对航 段放行的流程和风险评估展开研究。

  第一章首先介绍了文章研究的背景以及对于航 段放行风险研究的必要性。之后通过国内外研究了解到风险评估重要性以及目前航空业方面所运用来进行风险评估的模型的特点与功能,以此推演出风险评估模型的思想与思路。

  第二章通过阐述风险这一概念了解到风险对于航空运输业的重要影响,进一步分析航空器在运输过程中所存在的各种风险因素并对其进行一个具体的分类归纳为后文的模型建立提供一个铺垫。

  第三章和第四章根据航 段起飞所需要考虑到的各方面风险因素建立起层次分析法的模型,通过层次分析法最终计算出各个风险因素的组合权重。根据层次分析法得到的组合权重,使用航空企业风险等级分类在航 段放行前计算出放行航 段的风险值,为签派放行风险评估工作提供一个参考。

  第五章对于所得到的结果做出一个总和对模型的不足阐述看法,并对未来的进一步研究做出一个展望。

  第二章风险因素分析研究

  2.1风险的管理与分类

  风险一词,在古时候被认为是客观的危险,而在经过成百上千年人类文明的渲染之后,人们对于风险的定义早已经衍生出了许多版本,甚至在不同领域对其定义都有着较大的差别,而现代中“风险”二字早已超脱其遇到危险的狭隘含义。

  所谓风险,其核心含义可以理解为“指在一个特定的时间内和一定的环境条件下,人们所期望的目标与实际结果之间的差异程度”。

  张国政曾在航空运输专论这本书中描述过,将风险定义为“各种危害发生的可能性与发生后的严重性的综合指标,并可以将其量化或者质化表示”[20]从这句话我们可以看出目前国内民航界对于风险因素的界定其实还是比较模糊的,而目前界定风险的方法大多都是靠着过去的经验总结,专家的认知,事件的统计等等来确立的,缺乏一些真正衡量风险因素的方法与体系。对于航空公司来讲,安全问题始终是公司正常运转的核心,也是公司发展的关键之处。而如今全球信息化日益加重的条件下,航空企业所面临的是愈加复杂且庞大的风险,所以对风险的有效管理便能有效降低大众失事率以及达到零失事率的目标。

  东方航空公司的郭延侠在其所著的风险分析一文中将风险管理的类型分为了五大类,分别是市场风险、灾难性意外风险、战略风险、财务风险、运营风险以及运营风险,这五类风险基本涵盖了航空公司运营过程中会面临的所有风险。市场风险所论述的如客源流失风险、供应商变更风险等风险,其中涉及的范围很广;灾难性意外风险可分为两类,一类是自然灾害风险如火灾、疾病、地震等等。而另一类是人为因素风险如国家动荡、恐怖袭击等等;战略风险主要是来源于同行之间的竞争关系、乘客的喜好和某些事物的革新所引起的,伴随着远比其他行业所承担的更高的风险;财务风险不仅限于航空企业,而是任何一行企业都会面临的问题,例如投资风险、预算与计划风险等等;运营风险是指航空公司在运营生产管理过程中可能会出现的风险,可能为公司内部的因素,也可能为公司外部的因素。上述的五个分类,每一类风险的着眼之处尽皆不同,正如张有恒曾在其对航空安全的风险管理上说过“大众运输经营者为达成整体运输安全的目标,采取系统化的办法,有效运用各种资源,充分地衡量分析各项风险,并事先对其施以有效控制最终才能降低事故发生的风险[21]”

  对于航空公司来说,在公司日常的运行管理过程中产生的经济损失便是其运营所需要承担的风险。而对于民航运输飞机来讲,影响到飞机正常安全运行的因素便是其需要承担的风险因素。

  2.2风险因素分析

  国际航空运输协会(IATA)将对于民航飞机的危害风险分为五个大类,分别为人为因素、机械因素、组织因素、环境因素以及无法归类的一些原因。

  人为因素A1:应主动察觉而未反应:未遵守法规、未按规定标准程序操作、缺乏资源管理、缺乏适当的训练与纪律、缺乏激励、工作态度问题

  A2:无意而给于反应:疲劳、自满、疏忽大意、工作符合过量、误解信息、警觉性低、组员合作不良

  A3:熟练程度/技能失误:处理不当、判断错误、缺乏训练、经验能力不足

  A4:失能:心理或生理失能无法胜任工作

  机械因素T1:发动机重大故障、无法维持正常推力或者点火

  T2:发动机故障、火警警告

  T3:起落架、轮胎

  T4:飞行操作系统

  T5:结构损坏

  T6:火警、冒烟(客、货机)

  T7:工厂维修及服务

  T8:电子系统

  T9:设计及制造

  T10:其它

  T11:系统失效

  T12:自动飞行

  环境因素E1:天气

  E2:航路管制/航路冲突/通讯

  E3:地勤人员、客舱组员、旅客等

  E4:鸟击/外力损坏

  E5:机场设施

  E6:地面支援(政策、处理程序、训练)

  E7:导航设备

  E8:危险物品

  E9:安保

  E10:其它

  组织因素O1:组员训练

  O2:标准准则

  O3:行政效率

  O4:潜在问题未能察觉

  O5:管理/监督

  O6:目标/政策模糊

  O7:沟通不良

  O8:其它

  资料不足资料不足导致无法归类原因

  表2.1 IATA危害风险分类

  上述的五大类中尤其以人为因素、机械因素、环境因素这三类的风险所造成的灾难事件最多。人为因素在国际上被界定为“通过系统应用人为科学,在系统工程框架中优化其人与活动的关系”而人作为航空行业之中最灵活多变、适应性极强和最有价值的一部分,同时其也是极易受到影响的[22]。许多研究表明,超过70%的空难与人有关,因其中涉及到的部门众多人员复杂,不仅仅局限于驾驶飞机的机长与副驾驶,包括塔台管制人员的调度,地面保障情况等等多方面的综合因素。机械因素随着航空科技水平的发展也日益地提高,飞机因为机械因素所导致的空难也愈发稀少。但对于不同的航空器而言因为内外构造的差异与不同也造就其某些机械事故的概率高低相对于其他航空器亦不同;而环境因素则属于不可控因素,大部分航空灾难的发生与其都有或多或少的联系,根据民航局统计大约有10%到15%的严重事故是与环境因素有直接联系的。

  陈路明曾经也对重大飞行事故进行了一个综合性的统计。自1990年至1998年按死亡事故原因统计,机组错误导致的死亡事故255起,死亡人数6930,可控飞行撞地类的死亡事故122起,死亡人数3485,天气原因导致的死亡事故114起,死亡人数2486,发动机故障类的死亡事故62起,死亡人数847,结构故障类的死亡事故28起,死亡人数1640,空中交通管制错误导致的死亡事故4起,死亡人数216[23]。总体来看可以划分为因人为因素导致的事故有381起,因环境因素导致的事故有114起,因机械因素导致的事故有90起。人为因素导致的风险高达65%,由此可见在飞机事故中因为人所造成的风险是占据主导地位的。

  综上所述,通过上述的风险因素分析与研究,我们可以看出人为因素、环境因素、机械因素是航空事故发生的主要原因,而其中主体是人为因素。所以在对于签派方行评估模型的建立上需要涵盖这三个方向这样才能有效降低航 段风险。

  2.3本章小结

  本章主要介绍了什么是风险,风险的确切定义并阐述了在民航方面的安全运行风险的内容。对于国际航空运输协会,即IATA规定的对于民航运输的五种危害风险做出了具体阐释与分类,并对主要危害的风险进行了排序。最后对1990年至1998年这几年之间全球的民航事故做了一个统计,具体分析到每一类危害风险所造成的重大航空事故的数量原因,由此罗列出危害最大的几类为下一章风险因素层次分层模型做出铺垫。

  第三章基于层次分析法的签派放行风险评估研究

  3.1层次分析法的引用

  3.1.1层次分析法的介绍与意义

  层次分析法(The analytic hierarchy process,简称AHP)也叫作层级分析法。是在上个世纪70年代中期由美国的运筹学家T.L.Satty提出的一种定性和定量相结合的、系统化、层次化的分析方法。作为一种用于规划决策的有效工具,层次分析法的应用范围极为宽广,遍及能源政策、经济管理、军事、人文、医学、运输、农业等绝大多数领域,且引领这些领域地发展,取得了许多重大的科学研究成果。层次分析法将决策的问题按照总目标、各层子指标、评价标准到具体的备用方案的次序分解成不同的层次结构,然后通过求解判断矩阵的特征向量来求得每一层次的各元素对上一层次某元素的优先权重,最后再用加权和的方法递阶归并各备择方案对总目标的最终权重,此最终权重最大者即为最优方案。而层次分析法作为一个适用于具有分层交错评价指标的目标系统,对于将其引入签派放行风险评估体系具有重大的意义。

  1.使思路清晰简洁

  签派放行的风险评估体系可以说是一个广袤的领域,将AHP引入其中可以使这繁琐的评估决策过程得到充分的简化。层次分析的整体步骤并算不上复杂而且能够有效地帮助决策者对于放行过程中一些影响因素进行一个排查并协助规避一些可能存在的风险。

  2.将定性和定量分析结合

  层次分析法是一种将定量和定性结合的方法,将一些实际问题转换为数学问

  题,并使其具有逻辑性。用一些可以衡量比较的参数来统一一些无法精确定量的因素,且在这二者及基础上进一步地结合为方案决策者提供必要的辅助,可研究风险评估中需要定量分析的问题。

  3.承担合适的辅助

  根据人的因素中所阐述的事故链的定义“事故的发生通常不是孤立事件的结

  果,而是多种系统缺陷凑到一起的结果[24]。”由此我们可以看出意外事故的发生时环环相扣层次分明的。这是显然符合层次分析法中将问题进行层次化、数据化综合分析、比较、决策的核心特点。层次分析法的应用能够有效地承担在解决决策问题过程中所建立体系的辅助作用。

  3.1.2层次分析法的基本原理

  层次分析法是一种把具有很多个标准作为决策依据的系统,它把设立解决的问题作为最终目标,之后将这个最终目标划分为多个子目标,进而将多个子指标分成若干个因素,之后根据这些因素相互之间的关系以及隶属关系,将这些因素按照不同的层次以及从属关系进行分类聚合,最终形成一个多层次的分析构型,再通过最底层(方案或者措施)相对于问题的相对重要性确定或者相对的优劣性来排定。

  图3.1层次分析法的基本步骤

  3.1.3层次分析法的步骤

  层次分析法对问题的解决对于问题解决是具有一个详细的步骤的,如图3.1所示。

  1.建立递阶层次结构模型

  层次分析法运算所需要的第一个步骤就是分化层次,将涉及到的各个元素进行一个划分,分为目标层、准则层、方案层。目标层是作为最终解决目标问题的核心也可理解为所需要作出的结论;准则层又被称之为约束层,是解决问题过程中所需要遵守的准则以及约束;方案层则是最终达到目的的方法与手段。如下图3.2所示。

  2.构造两两判断矩阵

  通过建立好完整的层次结构模型之后,将准则层中所囊括的各种元素进行两两比较从而分析出不同元素相对的重要性程度比。构造出关于准则层的判断矩阵。

  3.计算权重向量与一致性的检验

  根据建立出来的判断矩阵计算出在上一层中的相对权重,最后进行一致性检验以防出现逻辑性的错误。比如“E比F重要,F重于G,G重于F”。

  4.层次总排序和最终一致性检验

  在完成上述各元素在准则层中的一致性检验之后,需要确立所有元素相对于目标层中的总排序决策。

  图3.2层次分析法模型

  3.2签派放行风险因素分析及层次分析模型的建立

  3.2.1签派放行风险因素分析

  航空公司在放行航 段的过程中涉及到二十个放行步骤,具有一个完整精密的放行流程。[25]飞行签派员在这个过程当中所需要做的就是对会影响到航 段正常运行的风险因素进行一一评估。但正如Reason模型所描述的一样“影响系统安全的因素可以分为多个层面,且每个层面都存在缺陷,而当缺陷贯穿每个层面时就会导致飞行事故”[26]风险因素的作用从来都不是单独作用的结果,而是相互影响最终导致的意外事故的发生。所以唯有对风险因素进行一个全面科学的评判分析,才能够使得风险评估结论更具备说服力。

  本文将签派放行过程中所需要靠考虑的风险因素分为三个部分,即机组因素、机械因素、运行环境因素。

  机组因素囊括了机组的配合程度、机组的英文能力、机组的机型经验以及机组的疲劳程度四个因素。

  运行环境因素包括了机场周围地形的复杂程度、重要天气、跑道能见度、跑道状况(是否为污染跑道)、机场标高、五个因素。

  机械因素包含了MEL/CDL设备清单、飞机使用年限、距离下一次定检的时间、起飞重量四个因素。

  3.2.2签派放行分层模型建立

  根据层次分析法的运算步骤,结合上述放行过程中风险因素分析的结果,建立一个分层结构模型,如图3.3所示。第一层为目标层E,签派放行风险;第二层为准则层F,机组因素、机械因素、环境因素;第三层为方案层G,包含三个准则层下13个风险因素。

  图3.3分层结构模型

  3.2.3构建判断矩阵

  构造判断矩阵是层次分析法的核心,是以上一层的某个要素作为判断标准并对下一层的要素进行两两比较确定元素的比重,而矩阵的是否合理关系到决策最终的结果。当元素过多时有可能出现思虑不当的情况Satty博士通过两个元素比较来确定权重的方法,之后构造判断矩阵来解决问题。假设有n个因素是对上一层M有影响的,即C={},选择其中两个元素并以来表示

  对于上一层M的影响大小之比,对比结果采用A=来表示。因为对M的影响比为,故[27]

  定义1:若矩阵A=满足

  (=1,2,…,n)(3.1)

  则称之为正互反矩阵(易见=1,=1,2,…,n)[28]

  通过比较矩阵我们可以得出判断矩阵:

  这个判断矩阵可以有效地表示出不同元素之间的相对重要程度。

  通常的取值为1,2,3,…,9,Satty以这种标度来确立的值,如下表3.4所示。

  标度值定义

  1两者比较,有同样重要性

  3两者比较,前者比后者稍微重要

  5两者比较,前者比后者重要

  7两者比较,前者比后者重要的多

  9两者比较,前者比后者极端重要

  2,4,6,8上述两个判断之间的中间值

  倒数表示上述两个因素相反的比较值

  表3.4数值的标度

  3.2.4层次单排序和一致性的检验

  根据上一步所构造出的判断矩阵来求最大特征值所对应的特征向量W,并对特征向量进行数据归一化的处理以此来确定各个风险因素对于上一层的权重,最终达到层次单排序的目的。

  在层次分析法中,构造判断矩阵求最大特征根相应的特征向量W一般采取求和法来近似求得。

  求和法:将上述所列出的判断矩阵A的每个纵列的元素进行归一化的数据处理并得到矩阵B=,

  ,=1,2,…,n(3.2)

  其中,

  ,,=1,2,…,n(3.3)

  因为在实际运算过程中所采用的是专家们的经验调查,每个人对于各项风险元素的认识与看法是有所差异的,在进行标度法过程中赋予对比的风险元素的值也是存在差异的,存在非一致性的现象,比如,,而的情况发生。所以需要进行一致性的检验。倘若比较结果是完全相同的,则矩阵必须具备下述性质[29]:

  ,,,=1,2,…,n

  而想要通过一致性检验,则需要使用一致性指标CI的值来进行判定[30]:

  (3.4)

  从理论上讲,完全一致的结果才是我们所期望的数据,然而实际上,只要是这种对象不同的比较判定数据,就一定存在有一定程度上的不一致情况。这种对比不一致的情况一定程度上讲是允许存在的,所以需要通过上述一致性检验来进行判断算例的结果值是否处于可以接受的范围。根据矩阵的一致性指标CI的一致性比例CR很小,当其小于10%的时候,我们可以认为这个权重向量是能够接受的,否则将做出修改并再一次进行一致性检验直到满足检验标准[31]。

  一致性比例CR的计算方式如下:

  =(3.5)

  RI是相对应的一致性随机指标,根据Satty在AHP当中所给定的RI值如下表3.5所示。

  N 1 2 3 4 5 6 7 8 9

  RI 0 0 0.58 0.90 1.12 1.24 1.32 1.41 1.45

  表3.5 RI值

  而关于RI值的由来是通过500组随机方法构造的随机样本矩阵:随机的从1至9之间以及它们的倒数中选择数字来构造正互反矩阵,并求得最大特征根的平均值。

  当CR<0.10时,认为判断矩阵不一致的误差是可以接受的,否则就需要重新构造判断矩阵。

  3.2.5层次总排序和一致性的检验

  通过上述层次的单排序以及一致性检验后,我们已经计算出了方案层中各个风险因素对于上一层即准则层的相对权重,而我们的最终目的是确立最底层的各个元素相对于最上层也就是目标层的相对权重,以此来为决策者提供辅助支持,也就是需要计算出它们的组合权重。

  首先先设准则层A层含有元素m个,它们相对于目标层C层的层次总排序分别为,,…,。之后对于方案层B层设其含有元素n个,相对于上一层A层中元素为,它们的层次单排序为,,…,(=1,2,…,m)。可以将B层第个因素对总目标层的影响的权值为:[32]

  根据上述总目标的权值我们可以得到如下表3.6所示的层次总排序所表示的各个风险因素相对于总目标的权重,即组合权重。

  A层

  B层,,…,

  ,,…,

  B层的层次总排序

  ,,…,

  ,,…,

  ……

  ………………

  ……

  ,,…,

  表3.6层次总排序

  当我们完成了因素组合权重之后,同样需要按照上面步骤中完成层次单排序后所需要进行的一致性检验以确定综合所有风险因素后是否出现了不一致的情况。

  设B层,,…,对上层(准则层)中因素(=1,2,…,m)的层次单排序一致性指标为,相对应的随机一致性指标为,则层次总排序的一致性比率为:

  (3.6)

  当且仅当CR<0.10的时候,认为层次总排序通过了一致性检验。层次总排序具有满意的一致性,否则需要调整那些不一致性比率高的判断矩阵的元素取值。

  3.3本章小结

  本章首先介绍了层次分析法的由来以及意义。之后运用一个流程图表现除了整个层次分析法的所有步骤,接着将放行过程中的各个风险元素通过具体分析的形式将完整的层次分析流程进行描述并限定条件以此来为下一章中带值运算构造风险评估体系做铺垫。

  第四章签派放行险评估体系研究

  4.1签派放行航 段风险权重计算

  我们在第三章3.2.2分层模型构建中将我们所需要的签派放行风险评估的各个风险元素分析出来了。层次分析法最初构造判断矩阵的核心是采用专家调查法,我们选取8到15位航空公司中经验丰富的签派放行员并假定选定的人所进行的调查结果具有同等重要性。

  根据调查,目标层与准则层的判断矩阵如下表。

  1 4 3

  1 2

  1

  4.1目标层判断矩阵

  通过matlab计算得出判断矩阵E的最大特征值=3.1093,CR(一致性比例)为0.0942<0.10符合一致性检验标准而对应的最大特征向量归一化后的权重为W=0.6196,0.2243,0.1560。

  准则层与方案层的判断矩阵如下表:

  1 5 5 4

  1 1

  2 1

  1 2 1

  4.2机组因素判断矩阵

  1 3 5

  4 1 3 6 7

  3 1 5 6

  1

  2 1

  4.3环境因素判断矩阵

  1 4 4 7

  1 3

  3 1 4

  1

  4.4机械因素判断矩阵

  根据上述目标层与准则层的方法,通过matlab求得机组因素、环境因素、机械因素所构造的判断矩阵F1、F2、F3的最大特征值、一致性比例CR与归一化权重如下:

  =0.5913,0.1112,0.1345,0.1692最大特征值=4.1731=0.0641

  =0.1506,0.4695,0.2684,0.0508,0.0607最大特征值=5.3433

  =0.5679,0.1330,0.2395,0.0596最大特征值=4.1835=0.0680

  根据matlab的计算结果,判断矩阵F1、F2、F3的CR均通过了一致性检验标准。而当层次单排序都具有满意的一致性检验时,层次总排序也一定具有满意的一致性[33]。

  所以各个风险因素相对于目标层的组合权重为:

  {,,,}={0.37,0.07,0.08,0.10}

  {,,,,}={0.03,0.11,0.06,0.01,0.01}

  {,,,}={0.09,0.02,0.04,0.01}

  4.2签派放行航 段风险值计算

  4.2.1风险值计算原理

  签派放行前的放行评估是每一个航 段出发前都必须经历的过程,而为了获得航 段放行的风险指数,需要将航 段放行的所有风险因素全部进行评估。在这个过程中,当认为某一个风险因素不符合航 段安全运行条件的时候,我们将这个风险因素的风险值规定为1,即存在风险;如果在这个过程中某一个风险因素符合规定的安全运行条件,我们将这个风险因素的风险值规定为0。通过上一小节奏计算出的组合权重对放行航 段的风险值进行一个定值计算以达到风险指数辅助签派放行决策的目的。

  根据罗凤娥、杨杰二人在航空公司风险管控一文中的研究所提到的航空公司运行控制风险分级(如下表4.5),风险等级分为三类,分别是可接受风险、缓解后可接受风险、不可接受风险,并以1至10的风险值标度来衡量风险的大小。

  风险标度分类内容

  1-5

  可以接受的风险在签派放行过程中对于影响航 段安全的各类风险因素符合民航安全的规定与要求,留下了足够的余度;

  6-8

  缓解后可以接受的风险少量的风险因素处于安全划定范围的底线或者有许多的不确定条件,只有采取对应的方法来将这种改变转换为可以接受的风险。但是在使用这些方式方法前需要先予以警告;

  8-10

  不可接受的风险通过将所有风险因素评判之后,发现运行过程中的安全受到影响。

  4.5风险等级分类

  相比较于可以接受的风险的航 段,航空企业不需要采用多余的一些手段来改变它,而相比较于缓解后可以接受的风险以及不可接受的风险而言,我们需要有效地分析其中的风险因素,以及引发这项风险因素超出运行标准的原因,才能有效的调控或者削减风险,以此来保障航 段运行的安全。

  4.2.2假设演算

  假设某一航 段从Z机场起飞,我们从机组因素、环境因素、机械因素三个方面来对其进行放行风险评估分析,并演算其风险值。

  机组因素与放行风险值的确立如下表4.6所示:

  机组因素机组配合程度机组英文级别机组机型经验机组疲劳程度

  责任机长两人搭配过多次,且技术与年龄搭配都很合适ICAO5 90h驾驶经验符合规定的执勤时间

  副驾驶ICAO4 2000h驾驶经验符合规定的执勤时间

  风险值0 0 1 0

  4.6机组因素的风险值评估

  在评估机组因素的风险值时,责任机长与副驾驶员在配合程度、英文水准、与疲劳程度上均符合运行规定故确定这三者的风险值为0,而在机组对当前机型的驾驶经验上来看,虽然副驾驶有着丰富的驾驶经验,但是责任机长却运行未满100h,仍是一个新机长,故确定在机型驾驶经验这一项风险值为1。从上一小节中我们确立了签派放行各风险元素的组合权重值,由此我们可以计算出机组因素的风险值为:0.37×0+0.07×0+0.08+0.10×0=0.08。

  环境因素与放行风险值的确立如下表4.7所示:

  环境因素机场周围地形复杂程度重要天气跑道能见度跑道状况机场标高

  Z机场山地无1800m无污染1835m

  风险值1 0 0 0 1

  4.7环境因素的风险值评估

  在评估环境因素的风险值时,因为机场周围的地形环境为山地,在进离场过程中涉及到的进离场路线会比平原上的正常机场复杂许多,故将其风险值确定为1;而没有重要天气的预报以及足够长度的能见度说明这两项风险因素的风险0;跑道状况一览中没有出现污染跑道的情况所以同样将其风险值确立为0;机场标高显示出该机场为高原机场且周围为山区所以风险值确立为1。综合各个风险因素的组合权重值后,环境因素的风险值为:0.03×1+0.11×0+0.06×0+0.01×0+0.01×1=0.04。

  机械因素MEL/CDL设备清单飞机使用年限距离下一次定检的时间起飞重量

  飞机状况

  无故障

  6年

  接近D检时间略小于飞机结构限制的最大起飞重量

  风险值0 0 1 1

  机械因素与放行风险值的确立如下表4.8所示:

  4.8机械因素的风险值评估

  在评估机械因素的风险值时,飞机的使用年限为6年、MEL最低设备放行清单以及CDL构型偏差单都不存在故障,所以确立的风险值为0;距离D检的时间很接近,说明飞机已经运行了很长一段时间了,有可能存在一些安全隐患,故确立其风险值为1;起飞重量仅仅只是稍微低于飞机结构限制条件下的最大起飞重量,故确立起飞重量这个风险因素的风险值为1。综合各个风险因素的组合权重值后,机械因素的风险值为:0.09×0+0.02×0+0.04×1+0.01×1=0.05。

  根据上述从机组因素、环境因素、机械因素三个方面风险因素进行分析,最终得到的放行风险值为0.08+0.04+0.04=0.16。根据4.1风险等级分类中的内容可得,此次签派放行起飞阶段的风险等级是可以接受的风险。因为是可以接受的风险,所以不需要采取一些额外的措施来降低运行的安全风险,只需要做好基本的运行保障就可以了。

  4.3本章小结

  本章首先对上一章中构造出的风险因素层次模型进行求解,利用层次分析法计算出以机组因素、环境因素、机械因素三个为准则层下的13个风险因素的组合权重。之后引用了航空企业中对于风险等级分类的方法,以标度值将风险等级分为了三类,结合计算出的风险因素的组合权重最终得出签派放行过程中对于放行航 段起飞的风险值,为签派员的放行决策提供一定的辅助与支持。

  第五章深圳航空公司签派方行风险研究评估

  通过上一章中的假设演算我们确立了层次分析法结合风险值运算的有效性为我们接下来落实其在实际运行中的情况奠定基础。深圳航空公司是深圳的本土航空运输公司,到2017年年底,它拥有空客以及波音系列各类型飞机达到180架,而今已拥有超过200架的机队规模,机队规模位居国内前列。以深圳航空公司的运行数据作为蓝本,能够较为良好的验证风险研究评估的实际情况。

  5.1深圳航空运行数据

  航 段数据是我们进行风险评估所需要的基本信息,下面我们以其某一航 段自兰州飞往乌鲁木齐的信息为例,以此来分析其航 段的风险值。如下表5.1、5.2、5.3所示(下表内容为部分航 段数据):

  序号机组因素机组数据

  1机长,副驾驶开始执勤的时间14:08

  2机长,副驾驶结束执勤的时间23:33

  3机长,副驾驶总执勤的时间9.25小时

  4机长与副驾驶的技术等级搭配机长:PT;副驾驶:FL

  5机组年龄结构搭配机长:52;副驾驶:34

  6机组之间协作过的次数1次

  7机长,副驾驶该机型操作次数629次;665次

  8机组语言沟通程度无外籍成员

  5.1机组因素航空数据

  序号机械因素飞机数据

  1飞机的机龄9.40年

  2 C检15.90天

  3 MEL项38-01A饮用水系统部件失效或隔离

  4机型故障率1.11

  5 A检上一次A检时间距今:58.80天

  6起飞重量58643kg

  5.2机械因素航空数据

  序号环境因素环境数据

  1跑道污染程度干跑道

  2天气情况FZFG

  3能见度/RVR 800米

  4云底高90米

  5机场标高647.60米

  6跑道长度3600米

  7跑道坡度0.09

  8跑道条件优

  9地形障碍物无

  10特殊气候无

  11机场其它风险无

  5.3环境因素航空数据

  5.2运行风险值计算

  根据上述的运行数据,我们借助第四章风险值计算的方法对本次航 段的风险值进行评估运算。

  在机组因素一栏中,机长与副驾驶的执勤时间均符合规定,故设其风险值为0;机长与副驾驶的年龄搭配与技术搭配都符合基本的搭配要求,且有过曾经搭配的经历,故设其风险值为0;机组语言程度因为其飞的是国内航线且并无外籍机组成员,故设定其风险值为0;机长与副驾驶该机型操作次数分别为629次与665次,拥有丰富的驾驶经验,故设定其风险值为0。所以机组因素的风险值为:

  0.37×0+0.07×0+0.08×0+0.10×0=0

  在机械因素一栏,飞机的机龄为9.40年,尚属于安全时期的飞机,故设定其风险值为0;距离上一次的A检的时间是58.80天,刚刚完成C检15.90天,故认定飞机整体是安全的,设立风险值为0;MEL故障为饮水系统失效或隔离,可保留故障飞行,故设定风险值为0;起飞重量符合正常航 段的结构限重要求,故设定其风险值为0。所以机械因素的风险值为:0.09×0+0.02×0+0.04×0+0.01×0=0

  在环境因素一栏,机场周围无障碍物且机场标高是647.60米属于平原机场,无任何风险,所以设定其风险值为0;天气情况为FZFG是冻雾,对飞机存在影响,故设定其风险值为1;跑道能见度为800米,为起飞最低标准,故风险值设定为1;跑道状况为干跑道,且跑道条件为优,故设定风险值为0。所以环境因素的风险值为:0.03×0+0.11×1+0.06×1+0.01×0+0.01×0=0.17

  综上的机组因素、机械因素、环境因素三者的风险值我们可以得到航 段起飞阶段的风险值为:0+0+0.17=0.17,根据航空公司风险等级分类,对于航 段起飞阶段而言,风险为可以接受的航 段风险。

  相比起深航传统的通过人工一一识别确认风险源,不好确认风险级别对航 段带来的影响,更不方便确定对航 段需要采取哪一级别的处理措施,因此而导致地或多或少的经济效益损失。这种将风险因素归纳为一个整体,并确定每一种风险因素在整个个体中所占据的权重,通过整体下计算各类风险值的综合来确定航 段的此次放行的风险值综合,最后确定了航 段放行的风险级别。所以说这种方式是一种将分散个体化为一个整体的有效评估方式,比传统的一一审核方式更为简洁与有效。