Fuzzy comprehensive evaluation of civil aircraft operational requirement based on AHP-entropy method
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摘要: 目前用于民用飞机运行需求论证方案的评价指标不够全面完整，难以找出影响飞机产品质量和竞争力的关键指标. 在分析民用飞机运行环境和运行任务基础上，从机型适应性、飞机使用性、设备匹配性、维修合理性、飞机先进性、签派可靠性等6个维度建立民用飞机运行需求指标体系，应用AHP−熵权法综合考虑指标的主观权重与客观权重，得出各指标综合权重；采用模糊集方法确定指标的隶属度，构建模糊综合评价矩阵；提出民用飞机运行需求模糊综合评价模型，通过B737−800机型实例验证该模型的合理性和方法的可行性. 结果表明，该模型反映了民用飞机运行需求的技术指标，实现对民用飞机运行需求的综合评价.Abstract: At present, the evaluation index for the demonstration program of civil aircraft operation requirement is not comprehensive and complete, and it is difficult to identify key indicators that affect the quality and competitiveness of civil aircraft products. On the basis of analyzing the operational environment and operational mission of civil aircraft, an index system of operational requirements for civil aircraft was established from six dimensions of aircraft adaptability, aircraft usability, equipment matching, maintenance rationality, aircraft advancement and dispatch reliability. The subjective weight and objective weight of the index were considered by the AHP-entropy method. The weight of each index was obtained, the membership degree of the index was determined by fuzzy set method, and fuzzy comprehensive evaluation matrix was constructed. A model for fuzzy evaluating the operational requirements of civil aircraft was proposed, an example of B737−800 was used to verify the rationality and feasibility of the evaluation model. The result shows that the model can reflect technical indicators of civil aircraft operation requirements and realize comprehensive evaluation of operational needs of civil aircraft.
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图 1 民用飞机运行需求指标体系层次结构
Figure 1. Hierarchy of civil aircraft operation demand index system
表 1 层次分析法的判断矩阵
Table 1. Judgment matrix of analytic hierarchy process
序号 判断矩阵 判断矩阵阶数 代表含义 权重向量阶数 1 HB1 3×3 机型适应性判断矩阵 1×3 2 HB2 4×4 飞机使用性判断矩阵 1×4 3 HB3 3×3 机载设备匹配性判断矩阵 1×3 4 HB4 5×5 维修合理性判断矩阵 1×5 5 HB5 3×3 飞机先进性判断矩阵 1×3 6 HB6 4×4 签派可靠性判断矩阵 1×4 7 HA 6×6 运行需求判断矩阵 1×6 
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表 2 评价等级
Table 2. Evaluation grade
得分 等级 描述 [81, 100] 优秀 运行需求符合度高 [61, 80] 良好 运行需求符合要求 [41, 60] 中等 运行需求需要改进 [0, 40] 较差 运行需求符合度低
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表 3 第1位专家一级指标的判断矩阵
Table 3. Judgment matrix of the first expert level index
运行需求A 机型适应性B1 飞机使用性B2 机载设备匹配性B3 维修合理性B4 飞机先进性
B5签派可靠性B6 机型适应性B1 1 1 3 1 4 2 飞机使用性B2 1 1 2 1/2 2 1 机载设备匹配性B3 1/3 1/2 1 1/3 2 1/2 维修合理性B4 1 2 3 1 5 2 飞机先进性B5 1/4 1/2 1/2 1/5 1 1/2 签派可靠性B6 1/2 1 2 1/2 2 1
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表 4 准则层一级指标AHP主观权重
Table 4. Subjective weight of first level index AHP at criterion level
运行需求A 专家1 专家2 专家3 专家4 专家5 专家6 专家7 专家8 平均值 机型适应性B1 0.248 0.247 0.246 0.246 0.234 0.233 0.232 0.232 0.240 飞机使用性B2 0.164 0.174 0.152 0.174 0.166 0.176 0.153 0.176 0.167 机载设备匹配性B3 0.090 0.084 0.089 0.090 0.097 0.091 0.097 0.097 0.092 维修合理性B4 0.289 0.287 0.306 0.287 0.292 0.290 0.309 0.290 0.294 飞机先进性B5 0.063 0.062 0.062 0.058 0.063 0.063 0.063 0.059 0.062 签派可靠性B6 0.146 0.145 0.145 0.145 0.148 0.147 0.146 0.146 0.146
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表 5 准则层一级指标熵权法的权重
Table 5. Entropy weight of first-order index in criterion layer
专家 专家评价水平向量Ei 熵值Hi 熵权重ci 准确度排序 E1 E2 E3 E4 E5 专家1 0.9677 0.9830 0.9794 0.9838 0.9841 1.0000 0.1008 0.1855 1 专家2 0.9718 0.9602 0.9175 0.9773 1.0000 0.9932 0.1749 0.1070 5 专家3 0.9758 0.9148 0.9691 0.9612 1.0000 0.9932 0.1806 0.1036 6 专家4 0.9758 0.9602 0.9794 0.9773 0.9365 0.9932 0.1738 0.1076 4 专家5 0.9758 0.9943 0.9485 0.9935 0.9841 0.9865 0.1154 0.1621 2 专家6 0.9718 0.9489 0.9897 0.9871 0.9841 0.9932 0.1232 0.1518 3 专家7 0.9677 0.9205 0.9485 0.9515 0.9841 1.0000 0.2213 0.0845 8 专家8 0.9677 0.9489 0.9485 0.9871 0.9524 1.0000 0.1911 0.0979 7
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表 6 一级和二级指标的最终权重
Table 6. Final weight of primary and secondary indicators
准则层指标
名称准则层指标
权重排序 方案层指标名称 方案层指标权重 排序 机型适应性B1 0.2400 2 航线适应性C11 0.1197 2 机场适应性C12 0.0720 3 空域适应性C13 0.0506 7 飞机使用性B2 0.1673 3 驾驶舱人机化C21 0.0584 6 客舱服务方便性C22 0.0373 12 货舱使用便捷性C23 0.0237 17 客舱舒适性C24 0.0478 8 机载设备匹配性B3 0.0918 5 基本飞行设备C31 0.0464 10 应急设备C32 0.0280 15 特殊设备C33 0.0180 20 维修合理性B4 0.2928 1 维修工作量少C41 0.0218 18 维修可达性C42 0.0310 14 维修安全性C43 0.0719 4 维修费用最小化C44 0.2328 1 维修通用性C45 0.0465 9 飞机先进性B5 0.0619 6 基础性功能要求C51 0.0313 13 竞争性新技术C52 0.0188 19 前瞻性新技术C53 0.0121 22 签派可靠性B6 0.1462 4 正常可用性C61 0.0262 16 维修可靠性C62 0.0610 5 飞行安全性C63 0.0413 11 后勤保障性C64 0.0176 21
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表 7 准则层指标模糊评价向量及隶属度等级
Table 7. Fuzzy evaluation vector and membership grade of criteria layer index
准则层指标 模糊评价向量 隶属度等级 优秀 良好 中等 较差 机型适应性 0.273 0.454 0.212 0.071 良好 飞机使用性 0.349 0.308 0.271 0.071 优秀 机载设备匹配性 0.313 0.353 0.191 0.151 良好 维修合理性 0.225 0.281 0.281 0.213 中等 飞机先进性 0.171 0.252 0.433 0.151 中等 签派合理性 0.282 0.290 0.252 0.176 良好
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