《Research in Transportation Economics》：Task-level causal effects of maintenance staffing shortages on aircraft-on-ground (AOG) and reliability
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人员短缺与技能配比对航空维修AOG时间、延误及可靠性影响研究。通过准实验设计与多基地运营数据分析，发现短缺增加AOG暴露（0.10/千飞行小时）和延误（0.07/百航班），但高人力强度（HR≈1.11）加速维修关闭，技能升级效果最优。影响集中在夜间、雨天、小基地及ATA21/24系统。研究提供任务级因果证据，为航班调度优化和技能培训提供决策依据。
亚瑟·C·德拉佩尼亚（Arthur C. Dela Pe?a）| 梅雷迪思·I·鲁塔奥（Meredith I. Rutao）
菲律宾国家航空航天学院（National Aviation Academy of the Philippines）
摘要
飞机维护人员短缺是影响运营成本和可靠性的关键因素，但大多数研究仅关注总体效应，未能揭示任务层面的动态变化。本研究通过准实验方法，探讨了人员配备强度（Staffing Intensity, SI）和技能组合（Skill Mix, SM）与飞机停飞时间（Aircraft-on-Ground, AOG）、维修延误以及维修可靠性之间的关系，研究背景为多基地的维护、修理和大修（Maintenance, Repair, and Overhaul, MRO）体系。利用五个基地24至36个月的运营数据，我们采用了分阶段差异差异（staggered difference-in-differences）事件研究设计、Cox比例风险模型（Cox proportional hazards model）和中介分析（mediation analysis），以评估人员配备波动的直接和间接影响。根据各基地的特定人员配备强度阈值，研究结果显示：人员短缺会使飞机停飞时间每1000飞行小时增加0.10小时，每100次航班的维修延误增加0.07次。较高的人员配备强度能加快维修完成速度（风险比HR约为1.11），并降低重复故障的风险（OR介于0.88至0.91之间），其中三分之二的效果通过维修周转时间（Turnaround Time, TAT）的差异和维修延误的减少来体现。这些影响在夜间、降雨期间、小型基地以及全天候运营的航空运输协会（Air Transport Association, ATA）系统中更为显著。政策模拟表明，提升技能组合能够降低每单位飞机停飞时间的成本，为基于风险的人员配备和预测性排班提供实用策略。
引言
航空维护工作已从疫情后的临时中断转变为一种结构性劳动力短缺的环境，技术人员短缺与航线维护和基地维护流程（包括故障隔离、修复及返航服务，RTS）日益交织，从而影响航班调度可靠性和飞机停飞时间。根据ARSA（2023年）的数据，维护服务提供商报告称空缺职位持续存在，人员流动率上升，经验丰富的技术人员薪酬增加，表明劳动力市场紧张且剩余容量有限。ARSA还指出，为弥补人员短缺，航空公司越来越依赖加班、压缩航班计划和推迟维修。尽管这些观察反映了行业的普遍压力，但大多数公开数据仍停留在总体层面（如员工人数、证书颁发情况或调查问卷结果），未能揭示人员配备问题如何导致可量化的可靠性损失（GAO，2023年）。
人员补充方面的压力进一步加剧了“持证”技术人员与“具备航线操作能力”技术人员之间的差距。联邦航空管理局（FAA）第147部分的现代化更新了培训要求，但过渡过程中的摩擦、技术驱动的专业化以及跨资格认证要求的增加延长了技术人员达到熟练水平所需的时间（FAA，2022年；ATEC，2025年；Kabashkin & Perekrestov，2023年）。这些因素导致加班频率增加、维修周转时间延长，以及更多依赖推迟维修，从而增加了故障升级和服务中断的风险（Oliver，2023年）。尽管有这些行业趋势，但直接将人员配备波动与可靠性结果（如飞机停飞时间或航班调度表现）联系起来的实证研究仍然有限。
现有研究常指出资源限制或技能不匹配问题，但很少量化人员配备波动如何在任务层面影响运营可靠性。大多数研究仅提供描述性或相关性分析，依赖于基地层面的汇总数据，或关注相邻的运营领域（Kazda等人，2022年；Tucci等人，2025年；Wandelt & Wang，2024年）。即使将飞机停飞时间视为与工程停机时间类似的可靠性指标，也尚未建立人员配备与可靠性结果之间的因果关系（Alomar，2025年）。相比之下，医疗保健和铁路等安全关键领域的研究表明，劳动力规模直接影响吞吐量和可靠性（Dall’Ora等人，2022年；Zaranko等人，2023年；NSAR，2024年），但航空维护领域尚未广泛采用类似的因果研究方法。尽管运营商越来越多地收集高分辨率的排班数据、工作订单信息、维护事件日志（MEL）和零部件级数据，但这些数据很少被用于微观分析人员配备的影响（Manzini等人，2022年；Santiago等人，2024年）。这种脱节凸显了一个核心问题：缺乏描述人员配备波动如何影响可靠性表现的因果证据。
为填补这一空白，本研究估计了人员配备波动（包括人员配备强度和技能组合）对飞机停飞时间和航班调度可靠性的影响。我们将飞机停飞时间视为从故障发现到返航服务的关键路径上的可靠性延误时间，从而以工程学上一致的方式表达人员配备的影响。研究方法将排班变化与工作订单时间戳和维修事件状态联系起来，并利用了合理的外生人员配备冲击事件（如突然的罢工、分阶段的培训计划发布和局部交通中断）。现代的分阶段差异差异和事件研究方法，结合重复事件生存模型（recurrent-event survival models），能够捕捉不同基地、时间和维护类别之间的异质性效应。
本研究对航空和运输经济学做出了四项贡献：首先，它提供了人员配备强度和技能组合对飞机停飞时间和航班调度可靠性的因果估计，超越了单纯描述性分析；其次，它将准实验方法与基于可靠性的建模相结合；第三，它阐明了人员配备条件如何通过具体的运营路径（如班次安排、技术人员经验水平和维护类别）影响可靠性结果；第四，它提供了对政策有意义的弹性系数和人员配备阈值，为在预算和容量限制下运营的MRO服务提供商的排班设计、培训计划制定和资源分配提供了参考。通过整合高粒度运营数据和现代因果分析工具，本研究将技术人员短缺问题转化为可操作的运营风险，并为劳动力规划、维护调度和可靠性管理提供了直接证据。
本文的其余部分结构如下：第2节回顾相关文献；第3节介绍准实验设计和概念框架；第4节展示研究结果；第5节讨论政策意义和应用。
研究片段
航空维护人员短缺与MRO绩效
自2019年以来，多项研究指出航空维护领域的劳动力状况持续紧张，原因包括资格要求提高、技术专业化程度加深以及疫情后的技能提升需求（Ben-Saed & Pilbeam，2022年；Hoff等人，2022年；Karunakaran & Ashok Babu，2022年）。尽管这些研究指出了导致这一现象的机制（如培训瓶颈、技能不匹配和能力要求提升），但很少使用标准化或任务层面的数据来量化其对运营的影响。
研究设计
我们采用准实验方法，在多个基地进行了为期24至36个月的观测研究，使用了任务层面的运营数据。因果关系的识别基于分阶段差异差异（staggered difference-in-differences）和事件研究（event-study）方法，这些方法利用了人员配备强度低于基地特定基线的时段（station × shift period）。选择这种设计是因为不同基地的人员配备波动发生在不同时间，传统的双变量固定效应模型无法准确反映这些差异。
描述性统计
我们首先分析了两个关键人员配备指标——人员配备强度（Staffing Intensity, SI）和技能组合（Skill-Mix, SM）在任务和基地×班次层面的分布情况。人员配备强度定义为合格技术人员工作时间与工作总量的比例，并在每个基地内进行标准化处理。技能组合的基地标准化分布见图4的a和b部分。
主要发现
人员短缺显著降低了可靠性，实证研究结果证实并扩展了先前描述性研究的发现。事件研究和差异差异分析表明，在短缺期间，飞机停飞时间每1000飞行小时增加约0.10小时，每100次航班的维修延误增加约0.07次。较高的人员配备强度能够加快维修完成速度（风险比HR约为1.11，即速度加快约11%），同时降低重复故障的风险。
结论
本研究提供了基于任务的准实验证据，证明人员短缺显著增加了飞机停飞时间、维修延误，并减缓了维修进度。这些影响在夜间、降雨期间、小型基地以及全天候运营的航空运输协会系统中更为明显。机制分析表明，人员短缺主要加剧了维修周转时间的波动并增加了维修延误；而更丰富的技能组合和更高的人员配备强度则有助于稳定维修流程并减少重复故障。将研究结果转化为实际措施，提升技能组合能够有效降低运营成本。
作者贡献声明
亚瑟·C·德拉佩尼亚（Arthur C. Dela Pe?a）：负责撰写、审稿与编辑、初稿撰写、验证及概念框架的构建。梅雷迪思·I·鲁塔奥（Meredith I. Rutao）：负责软件开发、方法论设计、数据整理及概念框架的完善。
关于生成式AI和AI辅助技术的声明
在撰写本文过程中，作者使用了ChatGPT（OpenAI）辅助语言润色和结构编辑。使用该工具后，作者对所有内容进行了全面审查和修改，并对文章的准确性和完整性负全责。
作者声明没有可能影响本研究结果的财务利益冲突或个人关系。
