民航非例行維修任務(wù)智能分配模型研究

■ 彭朋 /深圳航空有限責(zé)任公司

隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，民航業(yè)已進(jìn)入一個高速發(fā)展的時期，各大航空公司積極拓展航線，增加市場份額，不斷引進(jìn)新飛機(jī)以應(yīng)對業(yè)務(wù)增長。機(jī)隊規(guī)模的擴(kuò)張帶來了維修工作量的迅速增長，各航企的機(jī)務(wù)維修隊伍也在逐年壯大。面對復(fù)雜的航班情況、繁重的維修任務(wù)和資質(zhì)不一的維修人員，如何合理地排班便成為難度較大的任務(wù)。研究人員為此提出了多種任務(wù)分配模型，包括基于人才成長規(guī)律的維修分配模型[1]、基于客戶化的航線維修任務(wù)組合分配模型等[2]。本文提出一種基于故障字典和人員維修資質(zhì)的非例行維修任務(wù)智能分配模型，可實現(xiàn)任務(wù)的自動分配，既能保障分配方案的正確性，也能提高排班效率。

1 基本概念

1.1 非例行維修工作和故障字典的定義

飛機(jī)出現(xiàn)故障、缺陷時，或在日常維修工作中檢查發(fā)現(xiàn)故障、缺陷時，需要及時或限期實施必要的維修工作，這類必要的維修工作稱為非例行維修工作。

故障字典是由航空公司的資深維修專家根據(jù)歷史出現(xiàn)的典型故障，依據(jù)維修手冊及豐富的維修經(jīng)驗整理編寫而成，其結(jié)構(gòu)如表1所示。對某種故障現(xiàn)象，字典中給出排故平均時間、排故責(zé)任人需要的技術(shù)等級和專業(yè)，以及是否需要試車、孔探等信息。一條故障記錄由機(jī)型、ATA章節(jié)號和故障代碼來唯一標(biāo)識。

1.2 人員維修資質(zhì)和維修經(jīng)驗的評價

對一位維修人員維修資質(zhì)的評價項包括機(jī)型（73N/320/330…)，專業(yè)(AV/ME)，技術(shù)等級（機(jī)械員、工程師、中級工程師、高級工程師等)，是否有放行資格，是否有檢驗資格，能否試車，能否孔探，能否進(jìn)行無損檢測等，如表2所示

可以結(jié)合故障字典和人員資質(zhì)表設(shè)計一種評價體系，用于評價維修人員對各種維修工作的熟練程度，如表3所示。由機(jī)型、ATA、故障代碼三項可以唯一定位一種故障；責(zé)任人次數(shù)表示該工作者以責(zé)任人的角色完成該項任務(wù)的次數(shù)；參與人次數(shù)和檢驗員次數(shù)同理；經(jīng)驗指數(shù)是對責(zé)任人次數(shù)、參與人次數(shù)和檢驗員次數(shù)加權(quán)求和后得到的參數(shù)，用來評價該工作者對于任務(wù)的熟悉程度。

表1 故障字典結(jié)構(gòu)

表2 人員資質(zhì)表

表3 人員經(jīng)驗表

1.3 非例行任務(wù)的業(yè)務(wù)處理流程設(shè)計

非例行任務(wù)中最主要的流程是排故，圖1描述了一個故障指令的生命周期。工作者發(fā)現(xiàn)飛機(jī)故障后，首先建立一條故障指令，通過查找故障字典，對該故障進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，如果在故障字典中找不到記錄，則直接將故障指令發(fā)送給維修控制中心，控制中心負(fù)責(zé)復(fù)核故障指令的內(nèi)容，更新控制信息和故障字典，同時確定該任務(wù)的完成日期并下發(fā)到具體中隊，中隊的控制員為其組建維修團(tuán)隊，當(dāng)故障排除后，關(guān)閉指令。系統(tǒng)會在指令關(guān)閉的同時自動更新相關(guān)工作者的經(jīng)驗履歷，故障字典也會更新相關(guān)內(nèi)容。

2 智能分配模型

2.1 責(zé)任人的分配算法

每一項非例行維修任務(wù)需要有一位責(zé)任人，責(zé)任人的選取需要考慮機(jī)型、專業(yè)和技術(shù)等級，在工時允許的情況下，一名責(zé)任人可以承擔(dān)多項任務(wù)，但是必須保證這些任務(wù)屬于同一架飛機(jī)，具體歸納為：

? 每項任務(wù)分配1名責(zé)任人；

? 責(zé)任人必須具有放行資格；

? 每一項任務(wù)在選擇責(zé)任人時要求責(zé)任人的機(jī)型與專業(yè)匹配，技術(shù)等級不低于故障字典中要求的責(zé)任人技術(shù)等級；

? 責(zé)任人的有效剩余工時不能少于任務(wù)要求的規(guī)定時長；

? 不能為同一名責(zé)任人分配不同飛機(jī)上的維修任務(wù)。

? 責(zé)任人分配的流程圖如圖2所示，步驟如下：

1)將所有非例行任務(wù)按照飛機(jī)號進(jìn)行分組。通過分組操作可以將同一架飛機(jī)的所有非例行任務(wù)歸到一個組內(nèi)，滿足同一個人在同一架飛機(jī)上的原則。

2)獲取一項任務(wù)的主鍵（飛機(jī)號、ATA章節(jié)和故障代碼)，通過飛機(jī)號找到飛機(jī)型號，再通過飛機(jī)型號、ATA和故障代碼到故障字典中找到責(zé)任人的機(jī)型、專業(yè)、技術(shù)等級、工時等。

3)根據(jù)機(jī)型和ATA，從人員經(jīng)驗庫中查找從事過這類任務(wù)的所有人員，形成候選人列表，并按照責(zé)任人次數(shù)進(jìn)行降序排列。

4)從候選人列表中的第一個候選人開始，判斷是否為有效責(zé)任人（是否休假，是否做例行任務(wù))，如果是則進(jìn)行下一步，如果不是，轉(zhuǎn)至步驟8。

5)判斷候選人的機(jī)型、專業(yè)是否匹配，判斷候選人的技術(shù)等級是否大于或者等于該任務(wù)要求的技術(shù)等級。如果符合則進(jìn)行下一步判斷，如果不滿足，轉(zhuǎn)至步驟8。

6)判斷候選人是否已經(jīng)承擔(dān)了其他飛機(jī)上的工作，如果沒有則進(jìn)行下一步判斷，否則轉(zhuǎn)至步驟8。

7)判斷候選人的剩余工時是否大于或者等于該任務(wù)要求的時長。如果滿足要求則將責(zé)任人的資格賦予這位候選人，并進(jìn)入下一個任務(wù)選取流程。如果條件不成立，轉(zhuǎn)至步驟8。

8)判斷該候選人是否是候選人列表中的最后一位，如果是，則該項任務(wù)找不到合適的責(zé)任人，需要中隊控制員進(jìn)行人工分配。如果不是最后一位，則提取候選人列表中的下一位候選人進(jìn)行判斷。

2.2 參與人的分配算法

每一項任務(wù)可能需要有一名到多名參與者。具體歸納為：

? 參與人不需要具有放行資格；

? 參與人有機(jī)型、專業(yè)要求，無技術(shù)等級要求；

? 參與人的有效剩余工時不能少于具體任務(wù)要求的規(guī)定時長；

? 不能為同一名參與人分配不同飛機(jī)上的任務(wù)。

參與人排班的流程如圖3所示，步驟如下：

1)按照飛機(jī)進(jìn)行分組排序，形成任務(wù)序列。

2)獲取任務(wù)的飛機(jī)號、ATA章節(jié)和故障代碼，即為主鍵，通過飛機(jī)號找到飛機(jī)型號，再通過飛機(jī)型號、ATA和故障代碼到故障字典表中找到該任務(wù)要求的時長和需要的參與人數(shù)量。

3)判斷該任務(wù)是否需要參與人，如果需要，進(jìn)入步驟4，如果不需要，轉(zhuǎn)入下一個任務(wù)分配流程。

4)根據(jù)機(jī)型和ATA從人員經(jīng)驗庫查找從事過這類任務(wù)的所有人員，形成候選人列表，并按照經(jīng)驗指數(shù)進(jìn)行降序排列。

圖1 基于故障庫的非例行任務(wù)智能分配業(yè)務(wù)流程圖

5)從第一個候選人開始，判斷該員工是否為有效的參與人員，如果是，進(jìn)入步驟6。如果不是，轉(zhuǎn)至步驟9。

6)判斷候選人的機(jī)型和專業(yè)是否相符，如果相符，則進(jìn)行下一步，如不相符，進(jìn)入步驟9。

圖2 （左） 責(zé)任人分配流程圖

圖3 （右） 參與人分配流程圖

7)判斷此候選人是否已經(jīng)承擔(dān)了其他飛機(jī)上的工作。如果沒有，進(jìn)入步驟8；如果不滿足，轉(zhuǎn)至步驟9。

8)判斷候選人的剩余工時是否大于或等于該任務(wù)的時長。如果滿足要求則選中該候選人。如果條件不成立，轉(zhuǎn)至步驟9。

9)判斷候選人是否是列表中的最后一個，如果是，表明沒有人能夠滿足這項任務(wù)，參與人空缺，留待后續(xù)人工分配，進(jìn)行下一個任務(wù)循環(huán)。如果不是，則繼續(xù)選取候選人列表中下一個候選人進(jìn)行判斷。

2.3 檢驗員的分配算法

檢驗員的選取具體歸納如下：

? 每項維修任務(wù)有必檢和非必檢之分，為每一項必檢任務(wù)分配一名檢驗員；

? 檢驗員必須要有檢驗資格；

? 同一項任務(wù)的責(zé)任人和檢驗員不能由同一個人擔(dān)任；

? 每一項必檢任務(wù)在選擇檢驗員時要求檢驗員的機(jī)型和專業(yè)匹配；

? 檢驗員的有效剩余檢驗工時不能少于故障字典中規(guī)定的檢驗時長；

? 不能為同一名檢驗員人分配不同飛機(jī)上的任務(wù)。

檢驗員分配流程如圖4所示。

1)按照飛機(jī)進(jìn)行分組排序，形成任務(wù)序列。

2)獲取任務(wù)的飛機(jī)號、ATA章節(jié)和故障代碼，即為主鍵，通過飛機(jī)號來找到飛機(jī)型號，再通過飛機(jī)型號、ATA和故障代碼到故障字典中找到檢驗員的機(jī)型、專業(yè)、工時。

3)判斷該任務(wù)是否必檢，如果是則進(jìn)行后續(xù)的流程，如果不是則進(jìn)入下一個任務(wù)循環(huán)。

4)提取該任務(wù)所屬飛機(jī)上已經(jīng)分配的責(zé)任人和檢驗員，并去掉該任務(wù)的責(zé)任人（按責(zé)任人和檢驗員不能同一人規(guī)則)，將提取的人員組成侯選檢驗員列表1，并根據(jù)人員經(jīng)驗表中的檢驗次數(shù)來做逆排序。

5)從前面的候選人列表1中選取候選人判斷是否為有效的檢驗員，如果候選人有效，則進(jìn)入步驟6，如果不是則轉(zhuǎn)到步驟8。

6)對候選人的機(jī)型和專業(yè)進(jìn)行匹配，如果匹配成功則進(jìn)入步驟7，如果不匹配則轉(zhuǎn)入步驟8。

7)對候選人的剩余工時進(jìn)行判斷，如果工時夠用，則將此候選人定為該項任務(wù)的檢驗員，并轉(zhuǎn)入下一個任務(wù)的選取程序，如果工時不夠則轉(zhuǎn)入步驟8。

8)判斷該候選人是否是檢驗員列表1中的最后一個，如果不是，則提取下一個候選人進(jìn)行判斷；如果是，則表明同一架飛機(jī)的責(zé)任人和檢驗員中已經(jīng)無人可從事此項任務(wù)的檢驗工作，進(jìn)入步驟9繼續(xù)尋找。

9)從人員經(jīng)驗庫中提取有效檢驗員形成列表2。

10)對列表2的檢驗員進(jìn)行判斷，如果機(jī)型和專業(yè)匹配，則被選取為該任務(wù)的檢驗員，如果沒有一個檢驗員能滿足，則該項任務(wù)的檢驗員置空，留待人工處理，進(jìn)入下一個任務(wù)的分配流程。

2.4 算法匹配統(tǒng)計

該模型經(jīng)過半年的運(yùn)行，自動分配成功率如圖5所示，從剛上線時的10%上升到50%左右，后期有所微降，經(jīng)分析，主要原因是飛機(jī)增多而具有責(zé)任人資格的人員沒有同步增加，導(dǎo)致同一飛機(jī)的分配原則阻礙了匹配成功率的進(jìn)一步提升。

3 結(jié)論

選擇了民航非例行維修任務(wù)的分配問題為研究對象，通過建立較完善的飛機(jī)故障字典、完備的維修人員歷史經(jīng)驗庫和資質(zhì)庫，設(shè)計了維修任務(wù)和人員維修能力的匹配算法。該系統(tǒng)上線后，提高了維修過程管理安全性、可靠性，故障字典的故障條數(shù)已經(jīng)積累了5000多條，為1000多位維修人員建立了維修熟練度履歷，自動匹配成功率從剛上線時的10%上升到現(xiàn)在的50%左右，證明該分配模型是有效的。下一階段將結(jié)合移動信息技術(shù)，在前期工作的基礎(chǔ)上，推進(jìn)維修工時優(yōu)化管理，提高維修生產(chǎn)組織效率。

圖5 自動匹配成功率

[1]陳冰，朱小東，王毅剛，葉飛. 基于人才成長規(guī)律的維修任務(wù)分配模型研究[J]. 計算機(jī)與數(shù)字工程，2013(5)：763-766

[2]盧婷婷,左洪福,孫見忠,李懷遠(yuǎn).客戶化的航線維修任務(wù)組合分配模型[J].飛機(jī)設(shè)計, 2017 (1): 50-54.