民航非例行维修任务智能分配模型研究

■ 彭朋 /深圳航空有限责任公司

随着中国经济的快速发展，民航业已进入一个高速发展的时期，各大航空公司积极拓展航线，增加市场份额，不断引进新飞机以应对业务增长。机队规模的扩张带来了维修工作量的迅速增长，各航企的机务维修队伍也在逐年壮大。面对复杂的航班情况、繁重的维修任务和资质不一的维修人员，如何合理地排班便成为难度较大的任务。研究人员为此提出了多种任务分配模型，包括基于人才成长规律的维修分配模型[1]、基于客户化的航线维修任务组合分配模型等[2]。本文提出一种基于故障字典和人员维修资质的非例行维修任务智能分配模型，可实现任务的自动分配，既能保障分配方案的正确性，也能提高排班效率。

1 基本概念

1.1 非例行维修工作和故障字典的定义

飞机出现故障、缺陷时，或在日常维修工作中检查发现故障、缺陷时，需要及时或限期实施必要的维修工作，这类必要的维修工作称为非例行维修工作。

故障字典是由航空公司的资深维修专家根据历史出现的典型故障，依据维修手册及丰富的维修经验整理编写而成，其结构如表1所示。对某种故障现象，字典中给出排故平均时间、排故责任人需要的技术等级和专业，以及是否需要试车、孔探等信息。一条故障记录由机型、ATA章节号和故障代码来唯一标识。

1.2 人员维修资质和维修经验的评价

对一位维修人员维修资质的评价项包括机型（73N/320/330…)，专业(AV/ME)，技术等级（机械员、工程师、中级工程师、高级工程师等)，是否有放行资格，是否有检验资格，能否试车，能否孔探，能否进行无损检测等，如表2所示

可以结合故障字典和人员资质表设计一种评价体系，用于评价维修人员对各种维修工作的熟练程度，如表3所示。由机型、ATA、故障代码三项可以唯一定位一种故障；责任人次数表示该工作者以责任人的角色完成该项任务的次数；参与人次数和检验员次数同理；经验指数是对责任人次数、参与人次数和检验员次数加权求和后得到的参数，用来评价该工作者对于任务的熟悉程度。

表1 故障字典结构

表2 人员资质表

表3 人员经验表

1.3 非例行任务的业务处理流程设计

非例行任务中最主要的流程是排故，图1描述了一个故障指令的生命周期。工作者发现飞机故障后，首先建立一条故障指令，通过查找故障字典，对该故障进行标准化，如果在故障字典中找不到记录，则直接将故障指令发送给维修控制中心，控制中心负责复核故障指令的内容，更新控制信息和故障字典，同时确定该任务的完成日期并下发到具体中队，中队的控制员为其组建维修团队，当故障排除后，关闭指令。系统会在指令关闭的同时自动更新相关工作者的经验履历，故障字典也会更新相关内容。

2 智能分配模型

2.1 责任人的分配算法

每一项非例行维修任务需要有一位责任人，责任人的选取需要考虑机型、专业和技术等级，在工时允许的情况下，一名责任人可以承担多项任务，但是必须保证这些任务属于同一架飞机，具体归纳为：

• 每项任务分配1名责任人；

• 责任人必须具有放行资格；

• 每一项任务在选择责任人时要求责任人的机型与专业匹配，技术等级不低于故障字典中要求的责任人技术等级；

• 责任人的有效剩余工时不能少于任务要求的规定时长；

• 不能为同一名责任人分配不同飞机上的维修任务。

• 责任人分配的流程图如图2所示，步骤如下：

1)将所有非例行任务按照飞机号进行分组。通过分组操作可以将同一架飞机的所有非例行任务归到一个组内，满足同一个人在同一架飞机上的原则。

2)获取一项任务的主键（飞机号、ATA章节和故障代码)，通过飞机号找到飞机型号，再通过飞机型号、ATA和故障代码到故障字典中找到责任人的机型、专业、技术等级、工时等。

3)根据机型和ATA，从人员经验库中查找从事过这类任务的所有人员，形成候选人列表，并按照责任人次数进行降序排列。

4)从候选人列表中的第一个候选人开始，判断是否为有效责任人（是否休假，是否做例行任务)，如果是则进行下一步，如果不是，转至步骤8。

5)判断候选人的机型、专业是否匹配，判断候选人的技术等级是否大于或者等于该任务要求的技术等级。如果符合则进行下一步判断，如果不满足，转至步骤8。

6)判断候选人是否已经承担了其他飞机上的工作，如果没有则进行下一步判断，否则转至步骤8。

7)判断候选人的剩余工时是否大于或者等于该任务要求的时长。如果满足要求则将责任人的资格赋予这位候选人，并进入下一个任务选取流程。如果条件不成立，转至步骤8。

8)判断该候选人是否是候选人列表中的最后一位，如果是，则该项任务找不到合适的责任人，需要中队控制员进行人工分配。如果不是最后一位，则提取候选人列表中的下一位候选人进行判断。

2.2 参与人的分配算法

每一项任务可能需要有一名到多名参与者。具体归纳为：

• 参与人不需要具有放行资格；

• 参与人有机型、专业要求，无技术等级要求；

• 参与人的有效剩余工时不能少于具体任务要求的规定时长；

• 不能为同一名参与人分配不同飞机上的任务。

参与人排班的流程如图3所示，步骤如下：

1)按照飞机进行分组排序，形成任务序列。

2)获取任务的飞机号、ATA章节和故障代码，即为主键，通过飞机号找到飞机型号，再通过飞机型号、ATA和故障代码到故障字典表中找到该任务要求的时长和需要的参与人数量。

3)判断该任务是否需要参与人，如果需要，进入步骤4，如果不需要，转入下一个任务分配流程。

4)根据机型和ATA从人员经验库查找从事过这类任务的所有人员，形成候选人列表，并按照经验指数进行降序排列。

图1 基于故障库的非例行任务智能分配业务流程图

5)从第一个候选人开始，判断该员工是否为有效的参与人员，如果是，进入步骤6。如果不是，转至步骤9。

6)判断候选人的机型和专业是否相符，如果相符，则进行下一步，如不相符，进入步骤9。

图2 （左） 责任人分配流程图

图3 （右） 参与人分配流程图

7)判断此候选人是否已经承担了其他飞机上的工作。如果没有，进入步骤8；如果不满足，转至步骤9。

8)判断候选人的剩余工时是否大于或等于该任务的时长。如果满足要求则选中该候选人。如果条件不成立，转至步骤9。

9)判断候选人是否是列表中的最后一个，如果是，表明没有人能够满足这项任务，参与人空缺，留待后续人工分配，进行下一个任务循环。如果不是，则继续选取候选人列表中下一个候选人进行判断。

2.3 检验员的分配算法

检验员的选取具体归纳如下：

• 每项维修任务有必检和非必检之分，为每一项必检任务分配一名检验员；

• 检验员必须要有检验资格；

• 同一项任务的责任人和检验员不能由同一个人担任；

• 每一项必检任务在选择检验员时要求检验员的机型和专业匹配；

• 检验员的有效剩余检验工时不能少于故障字典中规定的检验时长；

• 不能为同一名检验员人分配不同飞机上的任务。

检验员分配流程如图4所示。

1)按照飞机进行分组排序，形成任务序列。

2)获取任务的飞机号、ATA章节和故障代码，即为主键，通过飞机号来找到飞机型号，再通过飞机型号、ATA和故障代码到故障字典中找到检验员的机型、专业、工时。

3)判断该任务是否必检，如果是则进行后续的流程，如果不是则进入下一个任务循环。

4)提取该任务所属飞机上已经分配的责任人和检验员，并去掉该任务的责任人（按责任人和检验员不能同一人规则)，将提取的人员组成侯选检验员列表1，并根据人员经验表中的检验次数来做逆排序。

5)从前面的候选人列表1中选取候选人判断是否为有效的检验员，如果候选人有效，则进入步骤6，如果不是则转到步骤8。

6)对候选人的机型和专业进行匹配，如果匹配成功则进入步骤7，如果不匹配则转入步骤8。

7)对候选人的剩余工时进行判断，如果工时够用，则将此候选人定为该项任务的检验员，并转入下一个任务的选取程序，如果工时不够则转入步骤8。

8)判断该候选人是否是检验员列表1中的最后一个，如果不是，则提取下一个候选人进行判断；如果是，则表明同一架飞机的责任人和检验员中已经无人可从事此项任务的检验工作，进入步骤9继续寻找。

9)从人员经验库中提取有效检验员形成列表2。

10)对列表2的检验员进行判断，如果机型和专业匹配，则被选取为该任务的检验员，如果没有一个检验员能满足，则该项任务的检验员置空，留待人工处理，进入下一个任务的分配流程。

2.4 算法匹配统计

该模型经过半年的运行，自动分配成功率如图5所示，从刚上线时的10%上升到50%左右，后期有所微降，经分析，主要原因是飞机增多而具有责任人资格的人员没有同步增加，导致同一飞机的分配原则阻碍了匹配成功率的进一步提升。

3 结论

选择了民航非例行维修任务的分配问题为研究对象，通过建立较完善的飞机故障字典、完备的维修人员历史经验库和资质库，设计了维修任务和人员维修能力的匹配算法。该系统上线后，提高了维修过程管理安全性、可靠性，故障字典的故障条数已经积累了5000多条，为1000多位维修人员建立了维修熟练度履历，自动匹配成功率从刚上线时的10%上升到现在的50%左右，证明该分配模型是有效的。下一阶段将结合移动信息技术，在前期工作的基础上，推进维修工时优化管理，提高维修生产组织效率。

图5 自动匹配成功率

[1]陈冰，朱小东，王毅刚，叶飞. 基于人才成长规律的维修任务分配模型研究[J]. 计算机与数字工程，2013(5)：763-766

[2]卢婷婷,左洪福,孙见忠,李怀远.客户化的航线维修任务组合分配模型[J].飞机设计, 2017 (1): 50-54.