21. 电 子科技大学学报（社科版） 2009年（第11卷） 第4期 管 理 科学 Journal of UESTC (Social Sciences Edition) ,, 基于三角模糊的 航空公司安全评估研究 □靳慧斌 赵振武 [中国民航大学 天津 300300] [摘 要] 本文在综合考虑航空公司安全影响因素的前提下，建立了安全评估指标体系。由于评估过程中存在的不确定性，故利用模糊层次分析法确定指标体系的权重，基于三角模糊数建立安全评估模型。实证分析表明，利用模糊理论在航空公司安全评估中可以获得较为准确的评价结果。 [关键词] 航空安全; 模糊层次分析法; 三角模糊数; 评估 [中图分类号] X913 [文献标识码]A [文章编号]1008-8105(2009)04-0021-05 引言化的指标外，还有很多无法用数量确切表示的指标， 如飞行员素质等。对这类模糊性现象的描述、处理安全是关系民航发展最重要的因素，直接影响和分析，模糊理论提供了有效的方法[7]。本文采用着航空公司的声誉、经济效益乃至航空公司的生存[1]。模糊理论中的三角模糊数来确定航空公司安全评估近年来中国民航业有了长足的发展，安全状况也得指标体系的权重及指标评语，该方法切合航空公司到了显著的改善，但是事故率仍然高于世界航空发安全评估特点，简单易行，便于推广。 达国家水平。造成这种情况的主要原因是中国的航空公司尚未形成安全文化和有效的安全管理手段一、航空公司安全评估指标体系 [2]。因此，建立一个行之有效的评估方法，对航空公司的安全状况进行综合客观评估，对于减少航空安全建立的指标体系应满足如下要求：一是能衡量事故，提高安全水平的把握度，并采取相应的安全航空公司当前的安全状态和情况；二是能反映出航空公司提高安全水平的潜力；三是能反映出航空公对策，保障航空运输安全具有重要的意义。 司的整体安全管理水平[4]。本文在对大量事故和文Edkins根据事故率对航空公司进行安全评估[3]，献进行研究分析的基础上，构建了基于“人、机、但由于民航安全系统是一种动态、多变量的开放复环境、管理”的航空公司安全评估指标体系[3, 8]。在杂系统，不确定因素多，逻辑关系复杂，基本事件航空科技高度发达的今天，人为因素是造成事故和的发生概率很难确定，另外由于民航事故发生率低，事故征候的主要原因[8]。在建立安全评估指标体系样本之间的不一致性较大，这样就限制了统计方法时突出了以“人（C1）”为中心的特色，其包括的的应用，而事故树分析（FTA）和事件树分析（ETA）因素有：机组资源管理C11、技术与经验C12、飞行等传统安全评估方法对单个事件评估效果较好，但组织与准备C13、培训工作C14。“管理（C4）”因在综合评估中效果不佳[4]。近年来，我国部分学者素是通过“人、机、环境”系统及时或延期表现出对航空公司的安全评估方法进行了探讨[5-6]。虽然取来。所谓“及时”指的是公司管理的结果与管理的得了一些成果，但由于方法复杂，不利于在基层推广。 实施同步表示出来；“延期”指的是管理的作用效在航空公司安全评估中，除了可以用确定值量果是在管理工作实施一段时间后才表现出来。其包[收稿日期] 2008 12 23 [基金项目] 中国民航大学科研启动基金（07qd13x） [作者简介] 靳慧斌（1976 ）男，博士，中国民航大学民航安全科学研究所助理研究员；赵振武（1978 ）男，博士，中国民航大学安全学院副教授.
22. 电 子科技大学学报（社科版） 2009年（第11卷） 第4期 管 理 科学 Journal of UESTC (Social Sciences Edition) ,, 括的因素有：安全管理制度C41、安全文化与教育于1985年首先提出，其操作方法是在给专家填写二C42、安全培训工作C43、公司财务状况C44。本文属性的成对比较值时，要求输入模糊变量[10]。 以“人”、“机”、“环境”和“管理”为准则层，模糊层次分析法系以区间值（interval value）模进一步分解为子准则层，并建立两级航空公司安全糊变量取代传统AHP之确定数值（exact value），使评估指标体系，如图1所示。航空公司在具体应用时专家较能掌握在某些问题上的判断。本研究中相对可以扩展为三级、四级，相应的子准则层因素也可以扩展。重要性评值由9∶1至1∶9等比例表示相对重要程 度，每一专家针对两两因子之比需给定三个数值，依顺序排列，中间值（三角形顶点）是专家认为两两因子相对重要性之最可能值，两侧的值则为专家可接受评值的范围，因此这些数值可反映出专家评值之隶属函数图。 在一般模糊层次分析法中，通常是对评估准则进行两两比较，然后求出评估准则的模糊权重。在 本文中，为简单采用Abdel-Kader和Dugdale中对评估图1 航空公司安全评估指标体系 准则的权重进行两两比较，从而求出权重的模糊变量[11]二、模糊理论原理。决策者首先把指标体系的权重用语言变量分 为非常重要（VI）、重要（I）、一般重要（MI）、不（一）指标体系权重计算的模糊层次分析法太重要（MU）和不重要（U）五个类别，然后比较 结合模糊理论与层次分析法之研究统称为模糊一个语言变量超过其他语言变量的程度。假定用三层次分析法或简称为FAHP。FAHP法为Buckley等人 角模糊变量来表示成对语言变量的比较，那么就会产生一个正的倒数矩阵（用数值例子做解释）： 利用Buckley提出的几何平均模糊权重法来计假设a(b,c,d)，Q(e,f,g)以及ijijijijiiii算模糊成对比较矩阵中各语言变量的权重，考虑正W(k,l,m)是三角模糊变量，那么公式可以写为： iiii的比较矩阵： 1/n1/n1/nnnna11a12Q(e,f,g)b,c,aiiiiidzz,jijij1nj1j1j1a21a22aA2n， nnnW(,,)klmeg,ff,giiiiiiiiiezzan1an2annii1i1i1 1/n采用前面的成对比较矩阵来说明这种处理方法，具每行的几何平均值为：nQiaij体处理步骤如表1所示。 j1，权重Wi为：nWQiiQ。 ii1
23. 电 子科技大学学报（社科版） 2009年（第11卷） 第4期 管 理 科学 Journal of UESTC (Social Sciences Edition) ,, 表1 模糊成对比较矩阵的权重 QefgiiiiQ1(VI)(124681/5)(135791/)31/(14679) 原则上利用表1求的模糊权重就可以表示相对D＝A2(A3xm)(xxAA)kkkkkinmaxmin32应的语言变量。然而，为了把这些模糊权重进行等(1)1(x级分类，可以把每一个模糊权重的值加上比它小的maxAk1)(xmaxxmAink2Ak1)权重的所有值作为这个语言变量新的模糊权重，利用（1） 表其中：xmS， ininf1提供的结果，语言变量的模糊权重重新分配如下： UxmaxsupS， (,,) nMU(,,)()(,,)SUSk， k1(,,)MSk{Ak1,Ak2,Ak3}(k1,2,L,n)， I(,,)()(,,) [0,1]的偏好系数。 (,,)I(,,)()(,,) 三、基于模糊理论航空公司安全评估应用(,,)步骤 VI(,,)()(,,) 0*(.69,,)其基本思想是：先计算子准则层因素大小和因因此，可以得到模糊语言标度： LS素权重的乘积，然后再计算准则层因素大小和因素{VI,I,MI,MU,U} 权重的乘积，最后得出总的评价结果。为简明起见，(,,),(,,), 下面以图1所示的层次结构进行讨论，更多层次的评(,,),(,,),(,,)（二）模糊变量的去模糊化价可仿此进行。 虽然模糊变量化为确定数已有许多研究，但是（一）建立层次结构模型 这些方法只考虑模糊数的部分信息。考虑到模糊数分析决策问题，把面临的问题划分为不同层次的全面信息和与其他模糊数之间的信息，本文采用（如目标层、准则层、子准则层、项目层）。 一种新的去模糊化的方法[12]。（二）建立权重集 假设A是一个三角模糊数(A确定准则层和子准则层各因素的权重，这些权kk1,Ak2,Ak3) (k1重可以用模糊变量来表示，如很小、较小、一般、,2,,n)，那么A去模糊化后的确定值为 kD，则：较大、很大。 k
24. 电 子科技大学学报（社科版） 2009年（第11卷） 第4期 管 理 科学 Journal of UESTC (Social Sciences Edition) ,, （三）计算准则层因素C表2 准则层权重 (i1,2,,n)的模糊 i准则层因素 子准则层因素 A B C 变量 机组资源管理（ VI ） F VH F 在准则层因素C下，子准则层的因素为i飞行（人员）技术与经验（VI） H H VH {C1,C2,L,C}（1,2,（VI） ii飞行组织与准备（I） ,imiL,n）。显然，每个因素CiH VH F 决定它的下一层次因素的数目不一定相等即不同的培训工作（I） H H F i可有不同的m。子准则层因素C(j1,2,L,m)在ij准则层因素C下的权重为模糊变量w，C为模糊飞机与维护飞机固有安全性（I） F H F （机）（I）机场设备与设施（I） F H H iijij 变量p，那么准则层因素C机务维修（VI） H F H (i1,2,L,n)的模糊变iji量为：mPi飞行情报工作（I） VH H H wp。 ijij环境（MI） 签派人员培训（I） F VH H j1（四）计算目标层的期望值飞行组织与保障（VI） H VH F 安全管理制度（VI） F F H 因素C的权重为模糊变量W(i1,2,L,n)，由ii步骤（三）得C为模糊变量P，那么在目标层下评管理（安全文化与教育（I） L F L I） ii安全培训工作（MI） L F L n价对象为模糊变量：RWP。公司财务状况（I） F H F iii1 （五）去模糊化 （三）确定航空公司安全评估结果 对步骤（四）得到的结果利用公式（1）去模糊根据第四部分介绍的步骤，得到航空公司安全化，比较分析不同航空公司安全评估的结果，并提评价的模糊变量，如表3所示。 出相应的措施。表3 评价结果 航空公司 模糊数值 四、案例应用 A (,,) B (,,) 应用上述评价模型对国内A、B、C三家典型航C (,,) 空公司进行评估，具体步骤如下： （一）分析决策问题，确定因素层次和权重 利用式（1）去模糊化，假设，则课题组聘请了三位业内资深安全专家，经过了S{,,,,,,,} 三周时间的实地走访和数据处理，分别对三家航空那么x公司的安全状况进行了综合评价，最后得到了相同max，xm1。 的安全评价排序结论。下表是其中一位专家确定的Dk(A){[()/(各准则层和子准则层的权重，如表2所示（括号内为)](1)[1(模糊变量权重）。)/( )]} （二）确定航空公司子准则层的模糊变量 航空公司安全评估指标的大小可以用语言变同理，可得Dk(B)，Dk(C)。 量“Very Low”、“Low”、“Fair”、“High”、“Very 因此，航空公司的安全评价排序为BCA,High”来表示（简记为VL、L、F、H、VH），由专家与三家航空公司的实际事故和事故征候发生率基本和经验可以把这五个模糊语言变量用三角模糊变量一致，其说明了建立的安全评估指标体系和评估模来表示。因此VL、L、F、H、VH可以分别记为(0,0,)，型的合理性。B公司安全水平高是因为加强安全管(,,)，(,,)，(,,)，理，在“人、机、环境”方面水平相对较高。A和C(,1,1)。A、B、C三家航空公司具体的数据如表2公司安全水平基本一样，还需要改善公司财务状况，所示。加强安全管理，提高飞行水平，建立良好的环境。
25. 电 子科技大学学报（社科版） 2009年（第11卷） 第4期 管 理 科学 Journal of UESTC (Social Sciences Edition) ,, 五、结束语工程，2006(2): 10-15. [6] 陈团生, 毛保华. 改进TOPSIS法在航空公司安全评本文建立了系统、全面的航空公司安全评估指估的运用研究[J]. 中国安全生产科学技术，2005(8): 17-23. 标体系，利用模糊层次分析法确定指标体系的权重，[7] CHENG C H, YANG K L, HWANG C L. Evaluation 指标体系的大小用三角模糊数来表示，克服评价过Attack Helicopters by AHP Based on Linguistic Variable 程单一化、主观化的缺点，很好地解决了评价过程Weight[J]. European Journal of Operational Research, 1999, 中存在的不确定性。实例也证实了利用模糊理论在116(2): 423-435. 航空公司安全评估中可以获得准确的评价结果。[8] KARA A L, PRASAD V P. A review of human error in aviation maintenance and inspection[J]. International Journal of 参考文献Industrial Ergonomics,2000,26(2):133-161. [9] AURINO D E. Human factors and aviation safety what [1] CHANG Y H, YEH C H. A new airline safety index[J]. the industry has, what the industry needs[J]. Ergonomics, 2000, Transportation Research Part B: Methodological, 2004, 38(4): 43(7): 952-959. 369-383. [10] BUCKLEY J J. Fuzzy hierarchical analysis[J]. Fuzzy [2] RICHARD C L. Applied Program of Aviation Safety Sets and Systems, 1985, 17(3): 233–247. Training for the Civil Aviation Flying College of China[C], [11] ABDEL-KADER M G, DUGDALE D. Evaluating 2000 World Aviation Conference, October 10-12, San Diego, Investments in Advanced Manufacturing Technology: A Fuzzy CA, SAE 2000-01-5544. Set Theory Approach[J]. British Accounting Review, 2001, [3] EDKINS G D. The INDICATE safety program: 33(4): 455-489. evaluation of a method to proactively improve airline safety [12] ABDEL-KADER M G, DUGDALE D. Investment in performance[J]. Safety Science,1998,30(3):275-295. advanced manufacturing technology:a study of practice in large [4] 孙瑞山, 刘汉辉. 航空公司安全评估理论与实践[J]. UK companies[J]. Management Accounting Research, 1998, 中国安全科学学报, 1999(6): 17-22. 9(3): 261-284. [5] 王华伟, 左洪福. 航空公司安全评估研究[J]. 系统 Airline Safety Evaluation Based on Triangular Fuzzy Numbers JIN Hui-bin ZHAO Zhen-wu (Civil Aviation University of China Tianjin 300300 Chin a) Abstract The index system of airline safety evaluation is set up on the premise of considering the influence factor of safety synthetically. Because of the existing uncertainty in the evaluation process, the weight of the index system is confirmed by utilizing the fuzzy analytic hierarchy process. The size of the index system is represented by triangular fuzzy numbers. Then the safety evaluation model is built up. Key words aviation safety; fuzzy analytic hierarchy process; triangular fuzzy numbers; evaluation 编辑 何 婧
