基于改进GRA-TOPSIS法的飞行员核心胜任力评估.pdf

第42 卷第1期2024年1月D01:10.20096/j.xhxb.1008-9233.2024.01.004西安航空学院学报Journal of Xian Aeronautical InstituteVol.42 No.1Jan.2024基于改进GRA-TOPSIS法的飞行员核心胜任力评估王向章（广电计量检测集团股份有限公司，广州510 6 30）摘要：为评估飞行员岗位核心胜任力，有针对性地改进飞行训练，基于改进的GRA-TOPSIS法对飞行员核心胜任力水平进行评估。首先，通过CBTA体系和EBT手册确定9大核心胜任力评估指标，以资深飞行员、教员为对象进行问卷调查、专家访谈，对所得结果进行信度、效度、独立样本检验，最终确定了33项飞行员核心胜任力指标。其次，运用群决策相对摘结法、熵权法确定指标体系权重，改进GRA-TOPSIS算法以相对贴近度形式评价飞行员核心胜任力。最后，对随机抽取5名A330机型机长和副驾驶的核心胜任力进行综合评估，并以雷达图算法表征各飞行员核心胜任力水平差异。结果表明，改进的评估方法可以客观反应权重数值，能有效评估飞行员核心胜任力，有效识别各飞行员的胜任力偏差。关键词：飞行员；核心胜任力；组合赋权法;GRA-TOPSIS法；差异性分析中图分类号：V323,X949Pilot Core Competency Assessment Based on Improved GRA-TOPSIS文献标识码：A文章编号：10 0 8-9 2 33(2 0 2 4)0 1-0 0 19-0 7WANG Xiangzhang(GRG Metrology&Test Co.,LTD,Guangzhou 510630,China)Abstract:In order to evaluate the core competency of pilots,improve flight training and reduce theincidence of aircrew accidents,an improved GRA-TOPSIS method is proposed to evaluate the corecompetency level of pilots.Firstly,nine core competency assessment indicators are determinedthrough CBTA system and EBT manual.Then,senior pilots and instructors are surveyed by ques-tionnaires and expert interviews,and reliability,validity and independent sample tests are conduc-ted on the obtained results,and 33 core competency indicators are finally determined.Secondly,the relative entropy knot method and entropy weight method of group decision are used to deter-mine the weight of the index system,and the GRA-TOPSIS algorithm is improved to evaluate thepilot core competency in the form of relative proximity degree.Finally,the core competency of 5pilots and co-pilots of A330 is evaluated comprehensively,and the differences of the core compe-tency of each pilot were represented by radar map algorithm.The results show that the improved收稿日期：2 0 2 3-10-10基金项目：民航局安全能力建设项目（ASSA202019）作者简介：王向章（198 8 一），男，四川成都人，博士，主要从事航空安全管理、系统安全工程研究。20evaluation method can objectively reflect the weight value,effectively evaluate the core competen-cy of pilots,and effectively identify the competency deviation of each pilot.Keywords:pilots;core competency;combination weighting;GRA-TOPSIS method;difference analysis0引言中国民用航空局下发的关于全面深化运输航空公司飞行训练改革的指导意见（民航发【2 0 19 39号）要求确立“基于核心胜任力实施飞行训练”总体目标，强调加强队伍能力建设，提升飞行员对“灰犀牛”和“黑天鹅”事件的风险管控能力。据统计，飞行事故中的6 0%由飞行员导致，其中既包括飞行员本身操作技能不足的原因，也包括机组资源管理(Crew Resource Management,CRM)知识缺乏、特情处置能力、决策失误等非技能原因2 。随着航空新设备、新材料的不断应用，飞行员或机组可能会面对飞行手册中未提及和/或训练中未经历过的故障或特情，因此，科学有效地对飞行员胜任力进行评估，有针对性地加强飞行训练，是降低机组原因导致的差错、不安全事件、事故的先决条件。许多研究学者在人员选拔、飞行训练、循证培训等方面展开了系列胜任力评估研究，总结了若干胜任力模型。FAA从知识、技能和能力3个维度进行了细分，概括出了14项核心胜任力指标3。苗丹民等4利用Delphi法从10 4项胜任力指标中选出了40 项核心指标，将其归纳至个性特质、品行特质和能力倾向3个维度之中，构建年轻飞行员核心胜任力评价模型。李海龙5 基于胜任模型提出高高原航线飞行人员人才选拔方案，丰富了民航从业人员胜任特征研究。常松涛6 1通过识别飞机复杂状态预防和改出训练（UPRT)中的人因失误因素，构建了飞行员胜任特征模型，为UPRT训练和评估研究奠定了基础。李秀易等汀从态度、技能和知识三个层面出发，首次建立航校飞行学员培养的核心胜任力评价体系。陈琳等2 为提高民航院校实际教学工作水平，提升飞行学员专业技能，确定了飞行学员的八大核心胜任力，构建了飞行学员核心胜任力评价模型。综上，国内外学者针对飞行员胜任力模型的研究已较为成熟，但文献中少有对运输飞行员胜任力全面评估分析的报道，也未见有具体的评估体系和量化评价方法。鉴于此，本文结合航空公司实际运行，通过文献查阅、调查问卷及访谈等获取飞行员核心胜任力特征，利用因子分析进行验证，建立核心胜任力评西安航空学院学报估体系。通过群决策相对结法、熵权法计算指标权重，运用改进GRA-TOPSIS评价法对飞行员核心胜任力进行评估，为航司掌握飞行人员岗位胜任力，强化飞行训练，提高飞行安全水平提供理论与方法支持。1飞行员核心胜任力评价指标1.1调查问卷设计及统计分析自2 0 13年以来，国际民航组织和国际航空运输协会一直推行基于核心胜任力的飞行训练体系(Competency Based Training and Assessment,CBTA)和基于循证的飞行训练体系（EvidenceBasedTraining,EBT）。EBT 手册中将胜任力分为技术性胜任力和非技术性胜任力两大模块，技术性胜任力由程序应用、自动化、人工操纵和知识构成，非技术性胜任力由决策、工作负荷、领导力和团队工作、情景意识、沟通构成。为确保飞行员核心胜任力评价的科学性和适用性，本文以上述九大核心胜任力为基础，结合实际飞行运行和训练考核要求初步选取38项能力指标作为飞行员核心胜任力要素。为优化和完善指标，本文采用李克特量表将每个指标的重要性程度划分为很重要（5分）、比较重要（4分）、一般重要（3分）、不重要（2 分）、很不重要（1分）”5个等级，据此设计了调查问卷，并向飞行教员及以上级别人员广泛征意见。共发放问卷150 份，回收有效问卷136 份，问卷回收率为90.7%。采用SPSS22.0对问卷信度进行检验，若问卷的Cronbachs系数达到0.9及以上，则问卷可靠度较高8 ，具有一定参考价值。信度统计结果如表1所示。表1信度统计结果项数Cronbachs 380.9111.2价筛选并确立指标体系根据调查问卷数据统计计算每个能力要素重要性评分的平均值、标准差，可以得出每个要素的变异系数。若能力要素的重要性平均值大于3.0，变异系数小于0.35，则该能力要素可作为人选指标。按照上述筛选标准，剔除了5个能力要素。最后结合相关案例分析和专业咨询，对人选指标进行第42 卷基于标准化项目的Cronbachs0.954第1期再次修订，得到9 个维度共计33个指标（指标描述如表2 所示），并建立了飞行员核心胜任力评价指标体系，如图1所示。表2 飞行员核心胜任力指标描述符号检查内容描述机组遵守并使用法规、程序；能够识别和执行操作程序Z11和 SOP；对程序执行进行确认并达到预期能够使用标准无线电通讯术语；准确阅读、理解并反应Z12数据通讯信息Z13对操作程序等的执行进行重新检查，并与在座机组完成相应的交叉检查Z14机组能够识别出操作指令的来源，能够理解该程序的目的及相关原理能够根据不同飞行阶段和工作量，选择适当的自动化Z21等级和模式；在使用自动设备时，能够精确控制飞机Z22能够对设备的接通和自动模式的转换进行监控能够及时发现飞机轨迹偏差，并采取相应措施对飞行Z23轨迹进行管理；能够使用自动化设备管理其他任务和干扰保持飞行轨迹能够通过人工操纵精确、柔和地控制飞机；能够通过飞Z31机姿态、速度和推力操纵，将飞机控制在正常飞行包线内能够根据不同飞行阶段和工作量，及时选择适当的飞Z32行引导系统等级和模式；能够对设备的接通和自动模式的转换进行监控能够及时发现飞机轨迹偏差，并采取相应措施管理飞Z33行轨迹；能够使用人工飞行管理其他任务和干扰保持飞行轨迹熟知航空法规、公司政策、SOP及建议的操作等并灵活ZA1运用Z42掌握与飞机系统、操纵及性能方面的知识Z43掌握与机场、地形、航路有关的知识Z44掌握与管制、航空气象有关的知识熟悉“威胁与差错管理TEM和 机组资源管理CRM”Z45等相关知识Z51能够获得准确、充分的信息，并能对信息进行综合分析处理在发现问题时，能够尽可能的提出可行性方案，并进行Z52决策Z33能够从风险角度进行问题分析，对关键风险进行规避，并坚持安全原则针对突发问题能够及时进行决策，并采取适当的管控Z54措施Z61执行飞行任务过程中，能够对时间负荷进行有效管理能够有计划、有准备，对飞行任务进行优先安排和布Z62置；能够对处置过程中的干扰、变化和失效进行及时修正Z63在必要时，能够提供或接受帮助，同时能够进行相应的授权能够准确识别、评估飞机及系统状态，清楚飞机位置和Z71应飞航迹；对时间和燃油能够有效管理王向章：基于改进GRA-TOPSIS法的飞行员核心胜任力评估检查内容描述Z72能够准确识别周围环境中影响飞行运行的危险因素，清楚不同飞行阶段需要重点监控的位置任何时候都能够保持清醒意识；发生意外事件后，能够Z73及时掌握情况并及时应对；清楚其他机组人员情景意识及预期能够发现潜在威胁并制定应对计划；能够识别飞机、人Z14员的安全威胁，并采取应对措施能够在团队中掌握主导权，关键场合能发挥职责所在Zs1的领导能力，并给出必要的指示；能够制定让组员参与的计划，并能够主动承担责任能够在团队中营造良好的发言、讨论氛围，提出建设性Z82意见，并在必要时能提出有效方案在团队中有不同意见时，能够解决意见冲突并尊重他Z83人意见Z91能够准确、清晰地表达信息，并确保接收方能够接收、理解重要信息信息传递及时、准确，并在接收方情景意识丢失时能及Z92时提醒Z93能够提出有效问题，并提供相应建议或意见Z94能够正确理解并使用其他“非语言交流”程疗执遵守法规、SOP程序Z.行能力Y白动飞行能力Y人工飞行能力Y知认运飞行员核心业仁力评估体系用能力Y4解决间题能力Y负荷管理能力Y情景意识能力Y领协作能力Y沟通交流能力Y图1飞行员核心胜任力评价指标体系21续表2符号合理使用无线电通讯落实交叉检查2 13掌据操作指令2FMS的输入和节理Z2自动设备的监控之2白动飞行能量节理一-！资态推力控制、航迹管理7，人工飞行能管理7 33熟知法规、于肌41掌握机场航路知识热悉TEM.CRM知识Z信息分析能力7风险评估及决策7.3时问负街管理1务分配与指派飞行状况评估Z机组意识水平么3领导能力解决意见冲炎影衣达准确清晰Z咨询和提问Z%飞行引导管理1一1掌握操纵和性能知议宝握空管和气象知训可行性方案突发情况处理7任务优先管理6 2环境和时问意识Z机组预测能尼Z州队与协助能力信总传递和提醒及时准确2非语立沟通能力Zo222飞行员核心胜任力综合评估模型飞行员的岗位胜任力需要考虑程序的执行程度、飞行能力、解决问题情况、领导力与协作的等各方面核心胜任力，是一个多属性、多目标决策过程。TOPSIS方法是一种为了解决单一型或混合型多属性决策问题，依据计算贴近度排序的方法。将灰色关联度方法与之结合，能弥补计算相对距离而忽视曲线趋势所导致的不能准确反映现实情况的缺陷9。2.1评价指标处理西安航空学院学报ey;+0.1则第j个指标的熵权，即客观权重为：1-ej2(1-e,)(3)求组合权重。采用群决策相对嫡集结法和权法组合主客观权重，设,为结合后的指标权重，定义为：,=第42 卷,Zi,p;ln(p;)(4)Inn(5),Uj(6)m假如有n个飞行员核心胜任力需评价，包括m个评价指标，建立决策矩阵X=（，）n x m，j 0(i=1,2,n；j=1,2，,m），对其指标进行归一化处理。本文指标采用专家评分法，属于效益型指标，即属性值越大越好的指标，其归一化公式为aij-minaj1inmaxc-minaj1in2.2确定指标权重(1)群决策相对嫡集结法计算指标主观权重。此方法是对多目标进行评判决策的主观性方法，克服了群决策特征根法的不足，计算简单。构建群决策矩阵H=（h;）n X m。采用10 分值计算，其中h;为专家对i指标的评判结果,且i=1,2,n;j=1,2,m。计算标准化决策矩阵C=（c,）n m。Cij计算群偏好向量=（1，2，m），即各指标的主观权重。=2.II(c,)%其中,为专家对指标j的决策权重,取8;=1/n。(2)熵权法计算指标客观权重。熵权法是根据数据本身进行计算，从而得到多目标评判决策的客观性方法。利用此法处理指标离异程度较大，评估时可以获取更准确的权重10。传统的嫡权法当pi=O和pi=1时，p;ln（p i）都为0,在此基础上求解系统中第i个指标的信息熵权，可采用如下方式对熵权法进行改进2.3改进的 GRA-TOPSIS 法(1)传统的TOPSIS法。依据矩阵算数方法将标准化后的决策矩阵Y与组合权重,结合，构造加权规范化矩阵R。R=(ri,)nxm=(;yi)nxm构造正理想解R+=（R t,R 2，,R）和负理想解R=(Ri,Rz，,R）。其中效益型正负理想解(1)分别为R+=(max(rin),max(ri2),max(ri)、R=(min(ri),min(ri2),min(rj)。成本型正负理想型结果与效益型相反。通过欧式距离计算与正、负理想解的距离分别为D、D,i=1,2,n,其中D=/2,(r;-Rt)*D=Z,(r,-R,)2计算贴近度并排序。D,B:=D+Dhi(2）(3)(7)(8)(9)(10)当贴进度值越大，其飞行员核心胜任力水平越靠前，反之亦然。(2)改进的TOPSIS法。传统的TOPSIS法具有计算简单和结果可靠等优点，但当两个或多个评价对象位于理想解的中垂直线上时，其求得正负理想解的欧式距离相等，无法达到评判对象的优劣性,如图 2 所示。X2A0图2 传统TOPSIS法的缺陷示意图X 1第1期针对上述不足，利用灰色关联方法对传统的TOPSIS法进行改进，构造一种新的计算贴近度方法，以进行飞行员核心胜任力排序11-12。首先计算加权规范化矩阵（式（7），并确定最优指标集U,*，将其作为改进GRA-TOPSIS法中的参考序列U,=(R(1)*,R(2)*,R(m)*）(11)式中,R。（j）*为第j个评判对象中最优指标数值。接下来计算各指标的灰色关联系数si，得到灰色关联矩阵S=(s;）n x mminmin,(j)+g m a x m a x,(j)S;=,(j)+gmaxmax,(j)式中：（j)为R。（j）*一ri(j)l;为分辨系数,在0,1中取值，通常取9=0.5。确定矩阵S的正理想解s和负理想解s。参考上述传统型构建方式并结合灰色关联理论，得计算公式为s=max(j)=(s(1),s(2),s+(m)(13)1is=min(j)=(s(1),s(2),s(m)(14)1iKn式中，s;(j)为各位飞行员所计算得s;值。基于式（9)和(10)，分别计算第i个飞行员的各核心胜任力指标到正理想解s+和负理想解s的欧式距离。dt=,(s;(j)-s(j)2d;=r,(s;(j)-s(j)2飞行员核心胜任力的灰色关联相对贴近度Gi=a+dd根据计算结果，对飞行员核心胜任力水平排序，G,最大者胜任力水平最佳。3实证分析3.1数据预处理及权重确定以机长和副驾驶为评价对象，根据某航空公司飞行员训练大纲，机组需定期完成模拟机复训，以保持近期熟练水平。飞行员模拟机复训4小时，根据机组技术标准和训练需要，在“左”或“右”座接受训练，飞行教员对参训飞行员的各项胜任力进行评价打分，划分为非常满意（90 10 0）、满意（8 0 90）、一般（7 0 8 0）、不满意（6 0 7 0）和非常不满意（0 6 0)5个等级（括号内数字为该等级赋分范围），共需收集6 位专家的评分。王向章：基于改进GRA-TOPSIS法的飞行员核心胜任力评估P3Z1190Z1285Z1370Z1475(12)Z21Z22：Z82Z83Zo1Z02Z93Z94根据6 名专家对评价指标重要度评分，结合客观熵权法，由式（1）（6）得各评价指标最终组合权重=(0.065 6,0.043 6,0.038 8,0.022 9,0.019 6,(15)0.039 5,0.021 8,0.023 4,0.031 5,0.031 4,(16)0.018 8,0.020 5,0.016 7,0.030 0,0.036 2,0.017 2,0.020 1,0.043 0,0.035 5,0.019 3,0.030 4,0.021 0,0.026 0,0.027 0,0.031 8,(17)0.033 6,0.044 3,0.042 1,0.019 8,0.035 3,0.0451,0.0288,0.019 5)3.2基基于改进GRA-TOPSIS法的飞行员核心胜任力评估利用标准化矩阵与组合权重计算得加权矩阵R，再根据灰色关联方法，结合TOPSIS法，选择加权矩阵R中最优指标集合U,=(0.6159,0.5199,0.4623,0.571 3,0.585 4)由式(11）（16)分别计算出各飞行员核心胜任力（P1，P2,Ps，P4，Ps）到正负理想解的欧式距离,d=1.813,d=2.120,d#=1.899,dt=1.928,d=1.763;di=1.849,dz=1.009,d;=1.635,d=1.453,d,=1.639。最后，根据式（17)求得各飞行员灰色关联相对贴近度：G=0.505,Gz=0.322,G=0.463,G4=232020年，该航空公司完成了2 46 名A330机长和副驾驶的模拟机复训检查。随机抽取5名飞行员对前述改进的评估方法进行有效性验证，按照评价指标要素对飞行员进行评分，结果如表3所示。表3评价指标原始数据评价指标P18590：857095859590P2857570806585：758090807585PA807580808585908080757585：758085857075807580807590Ps858580859075：808065758080240.430,G5=0.482，即5名飞行员核心胜任力水平优劣排序为 PiPsP:PP2。对传统TOPSIS法、灰色关联法与改进方法所得结果进行比较以验证方法的可行性。传统的GRA方法计算关联度结果为：Q1=0.660，Q 2=0.474,Q:=0.607,Q=0.563,Q=0.621,故P1PPP4P2。由式（9)(11)求得传统TOPSIS法结果为B=0.496,B2=0.312,B：=0.456,B=0.426,B,=0.473,故P1PsPP4P2。比较结果如图3可示（图3中的G-T融合法即改进 GAR-TOPSIS 法)。由图3可见，三种飞行员核心胜任力评估方法从整体上看，趋势与结果一致，P1飞行员核心胜任力表现最优，表明本文提出的G-T融合法用于胜任力评估有效可行。此外，由图3还可见,G-T融合法所得结果位于两种传统方法之间，且该方法具有考虑两者整体性分析以及相关性分析的优势，因此当两种传统方法计算结果有偏差时，可以利用改进方法进行参考与决断。飞行员Y1PI0.563P20.080P30.504PA0.407P50.577P5西安航空学院学报0.80.60.4.0.20.03.3基基于雷达图的飞行员核心胜任力差异分析为直观比较五名飞行员胜任力水平，根据式（15)(17),求得九项胜任力指标子系统的灰色关联相对贴进度，部分结果示于表4。通过雷达图分析法，将九个核心胜任力水平表征出来，部分结果如图4所示。表45名飞行员胜任力水平的贴近度部分结果及排序排序Y220.65350.40230.23740.55710.356P10.7.第42 卷TOPSISGRAG-TP1P2图3评价方法比较图排序Y310.46730.42750.39120.50640.590P2P5P3五名飞行员排序Y730.42940.17950.58020.43410.437P10.70.6P4排序Y830.48650.3371.0.31940.64420.274.P10.8P2P5P5排序Y920.99130.40840.18710.32450.110P2排序12432P4对5名飞行员胜任力雷达图进行差异分析，可以发现5名飞行员在不同层面上的表现具有差异性，相关部门可根据结果提出有针对性的解决方案。由前述分析可知，第一位飞行员核心胜任力总体上较优，能够胜任机长岗位工作。不过，该飞行员“沟通交流”能力方面较优，但“知识的运用”和“负荷管理 两个方面较弱。据此，技术训练部门通过梳理地面理论培训内容，加强考核把关提升理论P3(a)Y4P4图45名飞行员胜任力水平部分雷达图学习效果，并每年安排一定时长的地面理论训练，作为飞行员定期复训的一部分，并应定期进行飞行员负荷校准，有针对性地提高飞行员的胜任力。4结论(1)通过调查问卷、专家访谈等方式确定了飞行员9项核心胜任力评价指标共计33项。结合飞行人员实际训练科目，对每项指标关键点进行细P3(b)Y,P4P3(c)Y.第1期化，编制了胜任力检查单，作为飞行员胜任力评估工具。(2)针对单个专家在因素重要性程度比较时的模糊性和不确定性，采用群决策方式与权法，建立了基于组合权重计算方法，实现了飞行员核心胜任力评估结论客观化。(3)针对传统TOPSIS法无法达到评判对象优劣性的问题，提出将灰色关联度方法与传统TOPSIS方法结合，构造一种新的计算贴近度方法，以对飞行员核心胜任力进行排序。（4)运用灰色关联与逼近理想法融合以构建新的贴近度对随机抽样的A330机型机长和副驾驶胜任力进行评估，实例验证了方法的有效性。基于雷达图的飞行员核心胜任力差异性分析，可直观显示各飞行员能力水平，如P飞行员在“知识的运用”能力“负荷管理”能力方面存在欠缺，需要针对性开展培训，进一步提高技术性能力，降低机组原因导致的不安全事件触发率。参考文献1民航局出台关于全面深化运输航空公司飞行训练改革的指导意见EB/OL（2 0 19-0 7-13)2 0 2 3-0 9-12 .https:/ 0 2 2，44（4）：7 3-7 9,8 9.王向章：基于改进GRA-TOPSIS法的飞行员核心胜任力评估汉：中国民用航空飞行学院，2 0 16.6常松涛.基于CREAM模型的UPRT人因分析及飞行员胜任特征模型构建D.广汉：中国民航飞行学院，2 0 18.7车李秀易，伍伟.全过程管理视角下民航飞行学员核心胜任能力评价体系研究J.民航学报，2 0 2 15（2）：9 4-97,88.8王超，韩杏.空中交通管制组织安全文化量表优化设计及实证研究J.安全与环境学报，2 0 2 2，2 2（1）：235-241.9王莉芳.基于组合赋权与灰色改进 TOPSIS方法的受灾点应急物质需求紧迫性分级评价J.安全与环境工程,2 0 17,2 4(6):9 4-10 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