溫 超， 張 黎， 孟 斌， 左 權

（1.鄭州航空工業(yè)管理學院管理工程學院，鄭州 450046； 2.鄭州航空工業(yè)管理學院民航學院，鄭州 450046）

國際民航組織（ICAO）定義：在航空領域方面，安全是“將與航空器運行相關或直接支持航空器運行的航空活動的風險降低和控制到可接受水平的狀態(tài)［1］”. 航空安全管理的發(fā)展過程分為技術、人為因素、組織、全面系統(tǒng)等4個階段，發(fā)展到組織階段時，航空安全管理就開始強調從整個航空系統(tǒng)出發(fā)，對航空安全系統(tǒng)進行全面控制，重視所有安全飛行環(huán)節(jié)，這使人們意識到航空安全是一個復雜的系統(tǒng)，需要一種有效可行的管理方法，民航安全管理體系（SMS）便應運而生［2］.

自ICAO 倡導構建民航SMS發(fā)展以來，各國航空公司紛紛響應. 目前SMS已成為解決航空安全問題的重要依據，其既要面對航空業(yè)的所面臨的壓力與挑戰(zhàn)［3］，又要幫助航空企業(yè)合理有效地提高安全管理水平.SMS是一種正式的、自上而下的、有條理的管理安全風險的系統(tǒng)方法［4］，以“積極主動組織化的”管理方式進行安全工作的管理，強調事故發(fā)生前就進行預防與管理，通過對危險源的識別與評估，制定相應措施，主動將風險降到可接受范圍內.

國內外學者對SMS體系都有所研究. Batuwangala等［5］提供一種監(jiān)管框架用來調查SMS在航空領域實施情況. Nektarios［6］等從系統(tǒng)的制度化、能力、有效性3 個角度對航空公司SMS 進行評價. 孫奕捷［7］結合SMS中對安全信息管理的要求建立指標評價體系，并使用主成分分析法進行評價分析. 田利軍等［8］研究航空公司內部控制與安全文化對航空安全產生的影響，從而提高航空公司安全管理能力. 文獻［9-10］從SMS中風險管理角度出發(fā)，對航空公司進行風險評價.

綜上所述，各國雖對SMS有所研究，但也有不足之處：一是多數(shù)文獻是從SMS中某一角度或某一領域展開研究，以SMS整體為出發(fā)點展開研究的文獻相對較少；二是我國對SMS研究起步較晚，與國際先進水平還有差距，無論是研究方法還是研究內容都有所不足；三是SMS是一個復雜多變量的系統(tǒng)，多數(shù)研究評價法都是以線性方法為主，而線性方法往往不能盡可能滿足此類復雜多變量系統(tǒng). 本文引入BP神經網絡，其具有良好的非線性擬合能力［11］與映射能力，適合復雜多因素系統(tǒng). 利用BP神經網絡計算速度快且精確、自學習與自組織能力強的特點，可減少和弱化評價時人為干擾帶來的影響.

1 航空公司SMS評價指標體系

民航SMS包括安全政策、風險管理、安全保證與安全促進4個組成部分，也稱民航SMS的四大支柱，其結構關系如圖1［2］所示.

圖1 民航SMS結構關系圖Fig.1 Civil aviation SMS structure relationship

根據圖1可知，SMS系統(tǒng)較為復雜且涉及因素較多. 如何科學合理地構建指標體系是能否有效正確評價航空公司SMS建設實施水平高低的關鍵. 建立完善的SMS指標體系，應能體現(xiàn)出航空公司SMS的幾項能力：查明危險源且做好評估風險工作的能力；有相應預防與糾正措施以保持安全水平的能力；是否能對安全性能進行持續(xù)監(jiān)控和定期評估；以持續(xù)改進SMS整體性能為目標根據. 根據ICAO出版Doc9859《安全管理手冊》［1］與我國已經實施的《民用航空安全管理規(guī)定》［12］里的有關內容，且基于科學性、目的性、完備性［13］、可比性等原則，與航空安全運輸方面專家討論，參考文獻［14-15］，建立一套能夠貫徹于航空公司SMS開展全過程且反應航空公司SMS建設實施情況的指標體系（表1）. 該體系共4個一級指標，19個二級指標和44項評價內容.

表1 航空公司SMS評價指標體系Tab.1 Airline SMS evaluation index system

2 OWA算子AP法初始賦權、評價與建設水平等級判定

2.1 指標賦權

OWA算子由Yager教授提出［16］，主要特點是可以清除主觀因素的影響，具有較強的客觀性. 當每位評價者對某一個指標給出一個權重值，將其從大到小排列，再進行加權集結，權重只與相應位置相關. OWA算子的集結公式：

位置權重向量是對指標權重進行集結的關鍵［17］，本文選擇AP（基于等差數(shù)列）賦權法確定位置權重，AP賦權法能從充分利用數(shù)據信息，符合人們普遍心理規(guī)律，且計算簡單方便. 由于篇幅有限，具體AP算法公式與步驟見參考文獻［18］.

邀請4位民航安全管理專家，根據專家的專業(yè)知識與經驗，設定各二級指標的評價分值標準. 由專家給出一、二級指標權重，按照OWA算子AP賦權法步驟，進行評價指標權重的確定（表2）.

表2 權重與評價分值標準Tab.2 Weight and evaluation score criteria

2.2 評價值與建設水平等級確定

1）請安全檢察、航空安全、公司管理方面的專家共8名確定評分標準（表2）. 按照表1各二級指標評價內容對該航空公司實際安全建設實施水平情況或能力強弱打分，得到各二級指標的各評價內容分數(shù)和均值，得到所屬二級指標評價的最終得分.

2）根據以上評分要求，得到各二級指標的最終得分. 根據OWA 算子AP 法位置權重，對其進行得分集結，方法與權重集結方法相同.

3）二級指標最終得值與二級指標權重集結后得到各一級指標得分；各一級指標權重與一級指標得分集結得到該航空公司SMS建設最終綜合得分；各二級指標權重和綜合權重與其對應評價分值等級區(qū)間集結，得到各一級指標與最終評價等級區(qū)間（表3）. 將4個數(shù)位的表達數(shù)值作為神經網絡輸出值，一級指標得分與最終綜合得分與表3對應，判定建設水平等級與神經網絡所對應的輸出值.

表3 SMS等級表Tab.3 SMS scales

3 基于BP神經網絡的航空公司SMS評價模型

3.1 輸入層、隱含層與輸出層的確定

BP（Back Propagation）神經網絡是1986 年由Rumelhart 和McClelland 為首的科學家提出的概念，是一種按照誤差逆向傳播算法訓練的多層前饋神經網絡，是應用最廣泛的神經網絡形式之一，包括輸入層、隱含層（單或多層）和輸出層. BP神經網絡通過正向與反向傳播兩個過程不斷反復，利用梯度下降的方法進行權值修正，最終當誤差減小到可接受程度，或者達到預先設定的學習次數(shù)時，訓練過程結束［19］.

3 層的BP 神經網絡就能夠以任意精度逼近任何非線性連續(xù)函數(shù)，特別適合于求解內部機制復雜的問題［20］. 本文采用3層BP神經網絡建立評價模型.

表4 神經元個數(shù)表Tab.4 Number of neurons

3.2 網絡訓練與檢驗

為使樣本種類盡可能全面，按照國內航空公司建設實施SMS不同程度水平，選取國內11家航空公司，根據上述2.2項中的相關步驟進行評分與最終等級確定（表5、表6）.

表5 樣本評價值Tab.5 Sample evaluation value

表6 各樣本值所對應評價等級Tab.6 Sample evaluation grade

以MATLAB.R2016b 軟件為平臺，編寫B(tài)P 神經網絡程序，各評價項的各層傳遞函數(shù)均選擇tansig 與purelin. 訓練函數(shù)選擇trainlm，設置期望誤差為0.000 01，學習速率為0.01，訓練次數(shù)直到滿足設置誤差精度為止.

輸入表5、表6中數(shù)據，運行BP神經網絡程序（圖2），測試樣本各評價項經過多次迭代后，達到誤差精度（0.001）. 圖2中各坐標圖中的下滑線最底端均在精度為0.000 01的虛線之下，訓練停止.

運行BP神經網絡程序所得測試樣本的實際輸出結果如表7所示，測試樣本各評價項實際輸出結果符合期望輸出，說明BP神經網絡模型訓練結果較為精確，具有較高的預測精度，測試樣本航空公司SMS建設水平評價模型科學合理.

圖2 神經網絡訓練圖Fig.2 Neural network training diagrams

表7 訓練輸出結果Tab.7 The training output result

3.3 討論

1）評價指標建立對航空公司適用情況. 航空安全系統(tǒng)較為復雜，且各組成部分聯(lián)系緊密. 要想建立全面的SMS指標體系，則需從航空公司SMS系統(tǒng)運行全過程出發(fā)，在符合當前最先進的SMS理念情況下，又需要與我國航空公司SMS發(fā)展實際情況結合. 在參考國際最新SMS文件［1］與我國已實施的《民用航空安全管理規(guī)定》［12］文件后，建立一套能夠較好地貫徹于航空SMS全過程的指標體系，并針對不同的指標提出較為具體的、可操作性與適用性較強的評價內容.

2）評價方法運用情況. 從航空安全管理角度出發(fā)，進行航空安全評價的方法有很多，回歸模型、集成對分析理論、物元可拓法，灰色層次區(qū)間法、灰色系統(tǒng)理論方法等. 這些方法都有各自的特點和優(yōu)勢. 但航空安全管理系統(tǒng)是一個復雜多因素影響的系統(tǒng)，傳統(tǒng)的線性方法往往不能盡可能滿足此類復雜多變量系統(tǒng)，且BP神經網絡相較于其他方法，無須冗長的計算并具有高度精確的判斷能力. BP神經網絡已用于鐵路安全風險、煤礦安全管理績效、煤炭安全等多種安全評價領域，其評價結果符合實際情況，能夠較好地反映出指標與待評價目標之間的相互關系，具有良好擬合力與適應力.

3）評價結果. 根據表4可知，雖然測試樣本航空公司SMS綜合得分等級為良好，但其在安全促進方面得分等級為一般，說明其在安全促進方面還有待提高.

3.4 建議

1）公司高層領導應積極主動倡導良好安全文化的建立并起帶頭作用，影響各級管理人員與每一名員工，有助于提高員工的工作積極性、信任感和責任感. 應有明確的安全措施，建立正確的價值觀與行為準則，將SMS安全管理理論自上而下推廣深入到基層. 編寫安全文化手冊，建立安全文化宣傳日，用定期舉辦安全文化活動、編寫安全文化報、合理制定安全獎罰標準等方法，提高員工安全意識與能力，鼓勵員工積極反饋公司文化漏洞缺陷等. 定期請有關方面專家對公司安全文化進行測評.

2）公司高層管理人員應定期舉行會議，交流安全理念，分享安全經驗. 交流內容要包括安全方面的經驗教訓、安全工作的政策和方針、安全績效等多方面安全工作內容. 建立安全質量監(jiān)察部門，定期對安全信息溝通工作進行管理監(jiān)控.

3）完善培訓制度與標準，制定公司教育培訓大綱并結合國家民航局在對安全培訓方面的規(guī)章制度進行改進更新，嚴格遵守規(guī)章制度標準，保證培訓質量，并通過學習記錄、考核、審查等方式做好實時監(jiān)督工作.要豐富教育培訓方法，可通過網上教學或定期課堂教學，聘請專業(yè)培訓授課人員. 根據不同員工工作方式制定不同的培訓方法，方便員工學習SMS理論.

4 結論

科學合理評價航空公司SMS建設實施情況，有助于提高航空公司安全管理能力，對民航運輸安全提供良好的保障，本文可為航空公司SMS評價研究提供理論參考.

1）以SMS 的4 個組成要素建立航空公司SMS 建設水平進價指標體系，此體系的19 個二級評價指標與44項評價內容，基本涵蓋SMS建設全過程.

2）運用OWA算子AP法進行指標初始賦權，此方法在保證專家主觀判斷的專業(yè)性基礎上，又可降低主觀判斷帶來的隨意性與偏好性.

3）選取10家航空公司作為訓練樣本，1家航空公司作為測試樣本，得到測試樣本評價結果與實際結果相符合，說明BP神經網絡評價模型構建合理.

4）可繼續(xù)增加BP訓練樣本數(shù)，提高計算精度. 因本文選取的測試樣本無處在“差”等級，若當測試樣本處在“差”狀態(tài)時，可根據OWA算子所得各指標評分值，對該樣本公司得處在差狀態(tài)下的指標進行相應的改進與加強，提高等級.