倪辰旖

(中國商飛上海飛機制造有限公司維修交付中心, 上海 201323)

為確保飛機制造質量,運營人或其授權人需在裝配制造過程中實施監(jiān)造,即對飛機生產過程進行監(jiān)督和檢查[1]。為規(guī)范飛機監(jiān)造工作,保證監(jiān)造工作的質量,中國民航局適航司發(fā)布了咨詢通告AC-21-AA-2010-16《民用航空器監(jiān)造工作要求》(下簡稱《工作要求》),對監(jiān)造工作的程序、流程和具體內容進行規(guī)定,足見飛機監(jiān)造的重要性[2]。

為改進飛機監(jiān)造工作方法,提高監(jiān)造工作的質量和效率,國內運營人及授權人對監(jiān)造工作管理方法不斷探討、研究和總結,并建立數學模型對飛機監(jiān)造工作進行評價[3]。但目前,飛機監(jiān)造工作的評價標準仍較為模糊,缺乏準確性和直觀性,因此,有必要采用科學有效的定性評價方法對飛機監(jiān)造工作進行評價。

物元可拓法是可拓數學和物元理論相結合的評價方法,具有兼顧定性和定量、適用領域廣、評價結果可信度高的特點[4],被廣泛應用于建筑安全、災害風險、投資效益等項目的評價[5-6],經改進后也可應用于無人作戰(zhàn)裝備、城市輕軌交通等工程領域[7-8]。層次分析法(analytic hierarchy process, AHP)是一種定性定量分析結合的決策方法,將復雜系統的分析過程數學化、主觀分析定量化、要素差異數值化,以保持評價過程一致性,因而在各領域被廣泛應用于確定指標的權重。喬國華等[9]基于層次分析法結合物元可拓模型對電力變壓器的監(jiān)造工作進行定量評價,驗證了基于物元可拓理論的電力變壓器監(jiān)造工作定量評估方法科學可行。

據此,對飛機監(jiān)造工作現有體系進行梳理,建立客戶檢查項目評估體系,使用層次分析法確認指標權重,使用改進物元可拓理論建立評價模型,引入架次數據進行算例分析,利用Matlab軟件輔助編程計算,給出不同架次的評價等級,驗證使用改進物元可拓模型對飛機監(jiān)造工作進行定量評估的可行性。

通過以上工作,對飛機監(jiān)造工作科學有效地定性評價,提高監(jiān)造工作評價的準確性,為運營人或其授權人的監(jiān)造工作提供參考,為飛機交付提供支持。

1 飛機監(jiān)造工作

飛機監(jiān)造工作是指在飛機制造過程中,由運營人或其授權人對飛機生產過程進行監(jiān)督和檢查,保證飛機符合技術標準、工藝規(guī)范和設計文件要求。

1.1 監(jiān)造工作主要內容

飛機制造階段的監(jiān)造工作主要包括兩個方面:一是完成事先確定好的客戶檢查項目,二是根據運營人或其授權人的要求增加臨時檢查。結合實際情況分析兩方面工作量占比,并考慮臨時檢查的不確定性,將以客戶檢查項目作為主體框架建立評估體系[10]。

1.2 客戶檢查項目的實施流程

飛機監(jiān)造工作伴隨飛機制造整個過程,以實施客戶檢查項目為主要內容,其流程主要包含四個步驟[11]。

(1)確認客戶檢查項目。由運營人或授權人與制造廠簽訂書面文件確認需要執(zhí)行的客戶檢查項目。

(2)執(zhí)行客戶檢查項目。按照合同約定由飛機運營人或授權人執(zhí)行客戶檢查項目并進行記錄。

(3)處置客戶檢查問題。制造廠監(jiān)造人員記錄執(zhí)行客戶檢查項目時發(fā)現的檢查問題,組織責任部門處理并記錄。

(4)關閉客戶檢查項目和問題?？蛻魴z查項目執(zhí)行后即視為項目的關閉;運營人或授權人對檢查問題處置結果進行驗證,并同意問題的關閉。

1.3 客戶檢查項目的評價標準

在執(zhí)行客戶檢查項目的過程中,運營人或其授權人的監(jiān)造代表通常根據圖紙、手冊或工藝規(guī)范進行檢查,對于偏離要求的零件、位置、偏離情況和程度進行記錄,由制造廠商整改并答復最終結果。

根據問題數量和性質,綜合考慮對生產成本及交付計劃的影響,通常作為對單個客戶檢查項目的評價標準。

2 客戶檢查項目評價體系的建立

根據《工作要求》的監(jiān)造必檢項目,將飛機客戶檢查項目分為重要結構件的對接檢查、重要封閉區(qū)域關閉前的檢查、重要非封閉區(qū)域檢查、系統測試或功能試驗/展示、外部噴漆檢查、客艙和設備檢查6個部分。結合實際生產流程和監(jiān)造實施需求,對客戶檢查項目進行細化、提取和篩選,形成6個一級指標和37個二級指標,建立如表1所示的客戶檢查項目評價體系。

表1 客戶檢查項目評價體系

3 改進物元可拓模型的建立

傳統的物元可拓模型將物元表示為有序三元組r=(N,C,V),即事物N具有特征C,其特征量值為V。結合可拓理論,通過建立相同特征物元評價模型、確立各特征量值標準(經典域和節(jié)域)、根據各項特征的實測數值(待評物元)計算關聯度和特征值,最終評價物元所屬類別。然而,傳統的物元可拓模型存在一定的局限和不足[12]:①評價指標的多元性和量綱差距可能很大,且當實測值超出節(jié)域范圍時,該模型無法評價;②從算法角度來看,關聯度可以看作模糊數學中隸屬度的一種,但根據最大隸屬度原理,在某些情況下關聯度并不能反映對象邊界的模糊性,造成信息丟失和結果偏差。

針對以上兩點,對傳統物元可拓模型做出以下改善[13]:①將經典域和待評價物元歸一處理;②采用貼近度代替關聯度計算。

3.1 構建經典域、節(jié)域和待評物元

3.1.1 經典域物元

Rj=(Nj,Ci,Vij)=

(1)

式中:Rj為對應第j個評價等級的同征物元;Nj為物元N的第j個評價等級;Ci為選取的第i個指標;Vij為第i個指標在第j個評價等級的取值范圍,用(aij,bij)表示,其中aij,bij為取值范圍的上下界限值。

3.1.2 節(jié)域物元

(2)

式中:Rp為Np為物元N的全部評價等級;Vpi為第i個指標的全部指標取值范圍,用(api,bpi)表示,api、bpi為全部指標取值范圍的上下界限值。

3.1.3 待評物元

(3)

式中:R0為待評價物元;N0為待評物元的評價等級;Vi為第i個指標的實際量值。

3.2 歸一化處理

因指標量綱已統一,為便于貼近度計算,將Rj、Rp、R0歸一化處理,用R′j、R′p、R′0表示。

(4)

式中:a′ij=aij/bpi,b′ij=bij/bpi。

(5)

式中:a′pi=api/bpi。

(6)

式中:v′i=vi/bpi。

3.3 確定權重

采用層次分析法確定權重,主要包含以下四個步驟。

(1)分解問題。分析問題并分解為多個因素,梳理因素之間的隸屬關系,建立層次結構模型。

(2)比較賦值。同一層次中的因素兩兩比較,根據本層相對于上層重要程度用1～9的標度值賦值。

(3)處理數據。計算最大特征根及特征向量,并計算各因素權重。各層因素權重加權計算得到每個因素的權重值。

(4)一致性檢驗。為保證各因素判斷的協調一致,避免互相矛盾,對權重結果進行一致性檢驗。

3.4 計算貼近度

采用貼近度代替關聯度計算:

(7)

(8)

式中:Dij為物元關于指標ci到經典域的距;Kj(N0)為物元與評價等級j的貼近度;n為指標ci的總數;w(ci)為指標ci的權重;v′i為歸一化處理后的指標ci的實測值。

3.5 評價等級判定

比較貼近度大小,待評價物元的評價等級由最大貼近度判定:

K(N0)=max{K1(N0),K2(N0),…,Kj(N0)}

(9)

(10)

則其評價等級變量特征值j*為

(11)

可通過j*判斷待評事物偏向評價等級的程度。

4 算例分析

4.1 構建經典域、節(jié)域及待評價物元

對飛機監(jiān)造工作進行評價,劃分為1～5的五個遞進等級,等級1為最差,等級5為最好。為方便每個指標的分值計算,以百分制計值,即可建立經典域Rj及節(jié)域Rp,如表2所示。

表2 經典域和節(jié)域的建立

執(zhí)行檢查項目時所發(fā)現的檢查問題可以反映監(jiān)造工作的執(zhí)行情況,客戶檢查問題根據對飛機質量和生產進度的影響可分為超差、偏離、品質、建議等不同的類別。選取四架份同型號飛機提取研究數據,綜合考慮影響項目執(zhí)行和檢查問題提出的多種因素(如航司、檢查和處置方式等),對各評價指標逐一計分,建立待評價物元R0,如表3所示。

表3 待評價物元的建立

4.2 確定權重

通過AHP法得到飛機客戶檢查項目各級指標權重如表4所示[13]。

表4 各級指標權重

4.3 貼近度計算

利用Matlab軟件,運用歸一化后的R′j、R′p、R′0及指標權重計算貼近度及其特征值如表5和表6所示。

表5 貼近度計算結果

表6 特征值計算結果

4.4 等級的判定和分析

結合計算結果可以判定,架次A為2級,架次B、D為4級,架次C為5級。結合j*判斷,架次B的j*值為3.646 0,架次D的j*值為3.828 7,則架次B和D都有傾向3級的趨勢,B的趨勢更明顯。

以上結果與實施監(jiān)造工作的飛機運營人或授權人反饋信息基本一致,可以說明物元可拓法應用于飛機監(jiān)造工作評價的可行性。

受不同航司的檢查方式和實際情況等因素影響,從客戶檢查項目入手對監(jiān)造工作進行評價的結果能反映從監(jiān)造角度對飛機制造的總體評價,對于運營人和制造廠商具有參考和指導意義。

對運營人而言,不同架次監(jiān)造工作的評價等級可以更直觀地為飛機交付準備工作提供參考,同時也可據此對后續(xù)架次監(jiān)造工作進行調整和改進。各項指標的權重賦值可以為設立重點檢查項目提供指導。

對制造廠商而言,可以對不同運營人的監(jiān)造工作分析總結,有利于靈活地配合運營人完成監(jiān)造工作,同時也可對重點檢查項目加強自檢力度或采取相關措施提高飛機質量。

4.5 應用程序開發(fā)

運用Matlab的App Designer模塊進行應用程序設計,安裝后按要求導入經典域、權重和評價物元即可快速計算評價等級,為后續(xù)架次監(jiān)造工作評估提供方便。如圖1所示。

圖1 應用程序界面

5 結論

(1)以客戶檢查項目為基礎構建客戶檢查項目評估體系,包含各區(qū)域和階段的必檢環(huán)節(jié),與實際監(jiān)造工作一致。

(2)考慮到傳統物元可拓法的局限性,在現有理論基礎上改進,對飛機監(jiān)造工作進行定量分析。結合實際情況構建物元可拓模型,運用層次分析法

對各項指標賦值,通過計算貼近度進行等級判定。判定結果與實際反饋一致。

(3)相較于原有的監(jiān)造工作評價方法,基于改進物元可拓理論的定量評價方法提高了監(jiān)造工作評價的準確性,為航空器運營人及授權人的監(jiān)造工作提供參考,為后續(xù)飛機交付工作提供支持,也為制造商提高飛機質量提供指導。