作者：张毅
日益增长的老龄飞机使航空运营人面临着巨大的安全压力，如何确保老龄飞机的飞行安全成为民航密切关注的重要问题之一。风险评估作为风险预警和风险防范的一种重要手段，得到了广泛关注和研究。传统的风险评估方法包括风险矩阵评估法、粗糙集理论评估法、模糊评价法、层次分析法和灰色网络综合评价法等。这些方法各有侧重和优缺，归结说来大都是采用专家打分、定性的评估方式。为此，针对老龄飞机机队风险因素具有多样化和不确定性的特点，本文选用了层次分析法与模糊综合评价法相结合的方式，对某航空公司中的老龄飞机机队进行了风险评估。
1风险识别
风险识别是对事件进行观察、描述、分类和记录的过程。通过老龄飞机的风险识别，确定其潜在的危险因素、危险导致因素以及危险后果严重程度等。某航空公司提供的老龄机队历史维修数据包括编号、飞机注册号、飞机机型、飞机发动机型号、ATA章节、故障所在区域、故障所在子区域、故障描述、损伤类型、处理措施、维护等级、维护人员及维护日期等，其部分信息如表1所示。通过维修数据的统计和分析，确定老龄机队的风险因素可以分为以下几大类：①环境风险，包括环境温度、大气湿度、腐蚀物泄漏、机体振动等；②疲劳风险，包括结构件过载、磨损、裂纹、断裂等；③意外风险，包括蒙皮意外划伤或破裂、意外鸟撞、构件意外脱落或失效等；④维护风险，包括维护周期规律性、维护人员维修等级、维修件质量保障等。
2 风险评估模型的建立
2.1构造判断矩阵、确定指标权重
层次分析法(Analytic Hierarchy Process．简称AHP)是美国运筹学家萨蒂教授在20世纪70年代创立的。最基础的结构分析层次是三层，分别是目标层（其中包括1个指标G）、准则层（其中包括n个指标，分别为C，，C：，…，C，，）和方案层（其中包括m个指标，分别为U,，U2，…，U，。），其大体框架如图1所示。
采用层次分析法的关键是构造判断矩阵和确定指标权重。本文利用1-9单要素比较法，即通过指标体系中各个风险因素对风险影响的重要程度进行两两比较，构造判断矩阵。通过对矩阵的求解、归一化处理和一致性检验后，即可确定指标体系中的指标权重。
2.2 建立评价集、定义隶属度概率函数
为了进一步系统、科学地评判所建立的风险评估指标体系，需要构建模糊综合评价模型。模型中建立Vl～V5五个评价等级，其评价集V为：
V一{V，，V：，V3，V4，V。）={极小风险，较小风险，一般风险，较大风险，极大风险）。
每个评价等级设有对应的评价等级分向量Mi～Ms，并赋予分值范围，其评价等级分向量M为：
M={ Ml ,Mz ,M3 ,M4 ,Ms}一{80～99, 60～79,40～59，20～39，0～19}。
连接风险评估指标体系和模糊综合评价的桥梁是因素隶属度。所谓因素隶属度，就是指各个风险因素对应评价集合中每个元素的可能性。本文采用模糊数学统计的方法，结合历史维修记录，建立隶属度概率函数，得到指标体系中各风险因素的隶属度。
考虑到飞机历史维修数据是通过分区来记录的，根据AMM( aircraft maintenance manual)飞机维修手册将飞机分为7个区域，如表2所示。
若准则层风险因素C，中含有m个三级风险指标，记作U，，其中i=1,2，…，m。则风险因素U，对应的评价等级的隶属度概率函数定义如下：
其中：u1(Ui)、u2(Ui)、u3(Ui)、u4(Ui)、u5(Ui)为风险因素U，隶属于1、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、V级评价的概率；X。为风险因素U，在飞机维修区域J（j=l，2，…，7）的维修统计次数。
由此得到风险因素C，对应的模糊关系系数矩阵A1：
从而求得单个风险指标因素Cl对应的模糊评价向量H1：
其中：W,为风险因素C1的权重系数矩阵。
同理可得：准则层中其他风险因素C，对应的模糊评价向量H，。
评价的最终目的是考虑所有因素对目标层的影响程度，这就要进行二级模糊综合评价。具体步骤如下：①列出准则层对目标层的模糊关系矩阵D；②确定总的权重系数矩阵W；③计算模糊综合评价向量H:
此时所得到的向量H称为模糊综合评判集，它表示综合考虑了所有要素影响的目标系统对应于评价集中各个元素的可能性。
3评估模型在某货运航空老龄飞机机队中的应用
3.1 建立风险评估指标体系
基于表1给出的某航空公司历史维修数据，结合老龄飞机风险因素识别类型，建立了如图2所示的老龄飞机机队风险评估指标体系。它包括1个一级指标，即目标层；4个二级指标，即准则层，分别是环境腐蚀风险C，、机械损伤风险C2、意外损伤风险C3、使用维护风险C，；15个三级指标，即方案层的U1～U15。
3.2计算权重
通过对指标体系中的各个指标的重要度进行评分，运用1-9单要素比较法对结果进行整理，得到环境腐蚀风险子模块的判断矩阵B，、机械损伤风险子模块的判断矩阵B2、意外损伤风险子模块的判断矩阵B3、使用维护情况风险子模块的判断矩阵B4以及整个风险评估指标体系下的判断矩阵B，分别见表3～表7。
应用MATLAB R2014a软件计算各级指标的权重，经归一化处理和一致性检验后，结果见表8。由表8可列出各层次模块的权重系数矩阵。
目标层的权重系数矩阵W:
W=[0.54 0.20 0.08 0.18].
环境腐蚀风险层的权重系数矩阵W,:
Wl=[0.19 0.19 0.06 0.56].
机械损伤风险层的权重系数矩阵W2:
W2=[0.32 0.22 0.33 0.13].
意外损伤风险层的权重系数矩阵W3：
W3 =[0. 21 0.54 0.06 0.19].
使用维护情况层的权重系数矩阵W4：
W4一[0. 42 0.32 0.26]．
3.3模糊综合评价
根据航空公司提供的历史维修数据资料，老龄飞机机队规模已达12架，以环境腐蚀风险因素Cl为例，由腐蚀程度U,造成的相关维修记录中，7个分区的维修检查次数统计结果见表9。
由式(1)～式(5)，计算平均每架飞机的“腐蚀程度系数”指标对应不同评价等级的隶属度，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。
类似地，得到环境腐蚀风险子模块中其他指标对应不同评价等级的隶属度，如表10所示。
由表10得该老龄飞机机队的“环境腐蚀风险”模糊关系矩阵A1：
“环境腐蚀风险”的一级模糊评价向量H,为：
同理得到“机械损伤风险”的一级模糊评价向量：H2一[0.246 0 0.281 0 0.287 0 0.132 0 0.054 0];“意外损伤风险”的一级模糊评价向量：H3一[0. 328 0 0.319 0 0.181 0 0.097 0 0.075 0];“使用维护情况”的一级模糊评价向量：H。一[0. 258 0 0.268 0 0.274 0 0.126 0 0.074 0].
机队整体风险的二级模糊综合评价向量H为：
机队整体风险的综合评价得分V为：
通过观察二级模糊综合评价向量H可以看出，数值0. 327 3是各元素中的最大值，根据最大隶属度原则，老龄机队处于较小风险水平，允许正常运营。评分结果73.3介于79～60之间，对应评价等级分向量M2，与评价向量正好吻合，也与实际调查情况基本一致。
4结论
老龄飞机的风险评估对于确保飞行安全、充分挖掘老龄飞机的使用潜力具有重大意义。本文提出的老龄飞机机队风险评估模型，相比常用的专家打分法更加客观、直观，可以为航空公司的管理者提供参考，同时也为今后风险评估研究工作提供了新的思路。
5摘要：以某航空公司老龄机队为例，结合大量历史维修数据，根据老龄飞机的维修规律和结构特点，分别从环境、疲劳、意外和维护四个方面对可能出现的风险进行识别，建立老龄飞机风险评估指标体系，总结出15项风险因素评估指标，然后定义对应于不同风险评价等级下的隶属度概率函数，最后通过二级模糊综合评价完成老龄机队风险评估的计算。评估结果表明，通过模型计算得到的评价与该公司的机队实际情况基本一致，同时相比常用的专家打分法更加客观、直观，可以为老龄机队的管理工作提供参考。
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