作者簡(jiǎn)介：韓陽(yáng)（1983—），男，山東青島人，工程師，碩士研究生，研究方向：計(jì)算機(jī)智能應(yīng)用技術(shù)（E-mail：atcmet@163.com）。

摘要：隨著青島空域飛行流量的不斷增加，管制員的工作負(fù)荷不斷增大。管制員工作負(fù)荷的量化及班組資源的合理分配已經(jīng)成為制約扇區(qū)容量的重要因素之一。本文結(jié)合民航青島空管站在實(shí)際運(yùn)行和新增扇區(qū)工作中遇到的問題，討論影響管制員工作負(fù)荷的復(fù)雜性因素，提出管制負(fù)荷計(jì)算模型。通過充分利用現(xiàn)有的航班、通話等客觀數(shù)據(jù)，依據(jù)客觀反映我站管制員工作負(fù)荷的計(jì)算模型，由計(jì)算機(jī)生成不同扇區(qū)的工作負(fù)荷指數(shù)，并根據(jù)電子值班日志崗位計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)每一位管制員的工作負(fù)荷進(jìn)行量化與統(tǒng)計(jì)，從而為我站關(guān)于扇區(qū)容量評(píng)估、運(yùn)行分析、班組資源分配、人員績(jī)效等問題提供決策支持。文章最后對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析驗(yàn)證，進(jìn)一步討論該模型的可行性和存在的問題，并對(duì)論文的成果進(jìn)行總結(jié)和展望。

關(guān)鍵詞：管制員；工作負(fù)荷；計(jì)算模型；容量評(píng)估

中圖分類號(hào)：TP31文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1引言

青島空管站管制員工作負(fù)荷[1]統(tǒng)計(jì)與分析管理系統(tǒng)是以數(shù)據(jù)收集與處理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析為基礎(chǔ)，對(duì)管制員的工作負(fù)荷進(jìn)行量化分析而設(shè)計(jì)研發(fā)的。其主要設(shè)計(jì)目的是依據(jù)我站的實(shí)際運(yùn)行情況和運(yùn)行要素，依據(jù)從實(shí)際運(yùn)行情況出發(fā)制定的工作負(fù)荷計(jì)算函數(shù)，將對(duì)空席位的每一位管制員的工作負(fù)荷按指定時(shí)間段進(jìn)行量化計(jì)算與統(tǒng)計(jì)分析[2]。系統(tǒng)所依賴的多個(gè)數(shù)據(jù)源分別由各子系統(tǒng)從生產(chǎn)環(huán)境中自動(dòng)獲取、格式化、輸入和分析，無需人工干預(yù)。

通過對(duì)長(zhǎng)期積累的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析，系統(tǒng)可以直觀的顯示出管制員的工作負(fù)荷量值，因而可以對(duì)運(yùn)行扇區(qū)的班組資源優(yōu)化[3]、扇區(qū)容量評(píng)估[4]、運(yùn)行情況分析、人員和績(jī)效統(tǒng)計(jì)等提供一個(gè)客觀的數(shù)據(jù)分析，從而為管理層提供進(jìn)一步的決策支持。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理如下圖所示：

考慮到系統(tǒng)穩(wěn)定性和可恢復(fù)性，系統(tǒng)的運(yùn)行平臺(tái)采取了VMWARE 虛擬機(jī)加 windows 2003操作系統(tǒng)平臺(tái)，由于要進(jìn)行實(shí)時(shí)的大量的后臺(tái)數(shù)據(jù)處理，選取了ORACLE企業(yè)版[5]作為數(shù)據(jù)庫(kù)，網(wǎng)頁(yè)編程環(huán)境為微軟 Visual Studio 2005[6]開發(fā)平臺(tái)。

2系統(tǒng)詳細(xì)分析與設(shè)計(jì)

如上述流程圖所示，系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)主要來自以下幾個(gè)數(shù)據(jù)源：28所自動(dòng)化航班飛行數(shù)據(jù)流、東進(jìn)電話記錄儀語(yǔ)音數(shù)據(jù)、電子日志崗位值班數(shù)據(jù)、運(yùn)行要素情況（氣象、軍航等）添加和參量設(shè)定，因此大量的計(jì)算在后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)完成。

首先由遙出信號(hào)處理程序?qū)?8所自動(dòng)化系統(tǒng)的遙出信號(hào)進(jìn)行格式化處理，之后分成六個(gè)扇區(qū)（區(qū)調(diào)3個(gè)：AC01和AC02，AC03，AC06；進(jìn)近2個(gè)：AP01和AP02，塔臺(tái)1個(gè)：TWR），分別實(shí)時(shí)存入到oracle數(shù)據(jù)庫(kù)的ATC表中，表的結(jié)構(gòu)如下：PLAN_NO（計(jì)劃號(hào)），ACID（航班號(hào)），SECTOR（扇區(qū)標(biāo)識(shí)符），BEGIN_TIME（開始時(shí)間），END_TIME（結(jié)束時(shí)間），LEN（時(shí)長(zhǎng)）。由作業(yè)SD_TM_CNT_INSERT每分鐘調(diào)用一次存儲(chǔ)過程TM_CNT_INSERT對(duì)ATC表進(jìn)行分析，將每個(gè)扇區(qū)在當(dāng)前時(shí)間（單位為1分鐘）所容納的飛機(jī)數(shù)量寫入表TM_EVERYSECTOR_FNUM中，形成1分鐘航班數(shù)據(jù)。

同時(shí)由電話數(shù)據(jù)導(dǎo)出與轉(zhuǎn)換程序?qū)|進(jìn)電話記錄儀中的數(shù)據(jù)進(jìn)行提取與格式轉(zhuǎn)換，該程序每天夜間運(yùn)行一次，每運(yùn)行一次完成六項(xiàng)任務(wù)，即分別取得六個(gè)扇區(qū)昨日的電話數(shù)據(jù)寫入以下六個(gè)表：RECORD_AC01（CDATE：日期，RTIME：時(shí)間，RLEN：時(shí)長(zhǎng)），RECORD_AC03，RECORD_AC06，RECORD_AP01，RECORD_AP02，RECORD_TWR，其中RTIME以兩分鐘為單位遞增，RLEN則代表在當(dāng)前兩分鐘內(nèi)通話時(shí)長(zhǎng)（秒），這樣就獲得了每個(gè)扇區(qū)的兩分鐘通話飽和度數(shù)據(jù)。

第三部分?jǐn)?shù)據(jù)是對(duì)主觀因素的調(diào)整。基于實(shí)際運(yùn)行情況，由值班主任手工添加當(dāng)日影響指揮飛行難度的氣象、軍航等因素（或者可以選擇由電子值班日志系統(tǒng)同步分析輸入），并在部門內(nèi)部對(duì)不同扇區(qū)和席位進(jìn)行了難度區(qū)分，形成了因素系數(shù)表，用戶在使用過程中可以根據(jù)需要對(duì)系數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，以及不同扇區(qū)、不同席位在不同航班數(shù)量的情況下指揮的壓力不同，所以對(duì)航班數(shù)量進(jìn)行分段討論，綜合以上主觀因素，在與管制一線人員經(jīng)過多次協(xié)商和溝通后，生成了管制員工作壓力計(jì)算函數(shù)：

F（總）= F1（架次，通話）*（1+a）*（1+b） * （1+c）…

a代表氣象因素（人工定值或系統(tǒng)自動(dòng)分析）。

b代表軍航因素（人工定值或系統(tǒng)自動(dòng)分析）。

c代表部門內(nèi)部扇區(qū)難度系數(shù)。

基于以上所述，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)根據(jù)航班數(shù)據(jù)和電話數(shù)據(jù)，根據(jù)工作負(fù)荷壓力計(jì)算函數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，從而生成了不同部門的1分鐘負(fù)荷指數(shù)曲線。

根據(jù)生成的1分鐘負(fù)荷指數(shù)曲線，結(jié)合管制員電子日志崗位值班數(shù)據(jù)，主要數(shù)據(jù)有在崗時(shí)長(zhǎng)表Duty_Status，人員信息表ManInfo等。以區(qū)調(diào)西扇為例，通過每天運(yùn)行一次的數(shù)據(jù)庫(kù)作業(yè)SD_ACC_X_LOAD執(zhí)行存儲(chǔ)過程LOADCNT_ACC_X_GJX，該存儲(chǔ)過程將根據(jù)昨日的1分鐘負(fù)荷曲線，累計(jì)計(jì)算Duty_Status中昨日人員在崗時(shí)長(zhǎng)，以及每個(gè)人在崗時(shí)長(zhǎng)所跨的負(fù)荷曲線時(shí)間段對(duì)負(fù)荷值進(jìn)行累加，累加的同時(shí)考慮氣象、軍航因素的影響，以及管制席、監(jiān)視席、協(xié)調(diào)席之間難度的區(qū)分，將該扇區(qū)昨日的人員負(fù)荷值寫入到數(shù)據(jù)表ACC_X_LOAD_GJX中并進(jìn)行積累，在前臺(tái)頁(yè)面給出了請(qǐng)求的起止日期之后，對(duì)該表進(jìn)行查詢返回請(qǐng)求時(shí)間段內(nèi)的人員負(fù)荷值，最后通過水晶報(bào)表將工作負(fù)荷數(shù)據(jù)量化后的結(jié)果直觀的顯示出來。

3系統(tǒng)特點(diǎn)和使用說明

系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初，根據(jù)項(xiàng)目需求分析和設(shè)計(jì)，由于要實(shí)時(shí)處理航班數(shù)據(jù)、語(yǔ)音數(shù)據(jù)，以及隨機(jī)的事件數(shù)據(jù)（氣象、軍航等），計(jì)算過程較為復(fù)雜，經(jīng)過測(cè)試難以實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)完成，所以將計(jì)算和統(tǒng)計(jì)工作放在后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)定期進(jìn)行，用戶在前臺(tái)發(fā)出請(qǐng)求后只需對(duì)結(jié)果集進(jìn)行篩選返回，因此可以獲得較短的響應(yīng)時(shí)長(zhǎng)。 統(tǒng)計(jì)結(jié)果頁(yè)面返回后，以水晶報(bào)表[7]的形式進(jìn)行直觀的展現(xiàn)，可以進(jìn)行結(jié)果打印、導(dǎo)出等。

系統(tǒng)登錄后，用戶可操作的部分只需要進(jìn)行系數(shù)權(quán)重的重新設(shè)置和事件的添加即可，系統(tǒng)在計(jì)算的時(shí)候會(huì)自動(dòng)考慮在當(dāng)前時(shí)間段內(nèi)的事件產(chǎn)生的影響。

查詢的部分分為區(qū)調(diào)、進(jìn)近和塔臺(tái)三個(gè)部門，考慮到分扇和合扇的問題，區(qū)調(diào)分西北、西南、高（東）扇、負(fù)荷統(tǒng)計(jì)四部分，其中西北、西南、高（東）扇顯示了所請(qǐng)求查詢?nèi)掌诘脑敿?xì)運(yùn)行要素統(tǒng)計(jì)，包含1分鐘航班流量、2分鐘通話流量、1分鐘負(fù)荷曲線、崗位值班表、管制席和監(jiān)視席的人員負(fù)荷柱狀圖。其他部門類似。統(tǒng)計(jì)完成的最終效果圖如下圖所示：

在負(fù)荷統(tǒng)計(jì)部分，系統(tǒng)根據(jù)管制員所在部門進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以區(qū)調(diào)為例，點(diǎn)擊“區(qū)調(diào)”下的“負(fù)荷統(tǒng)計(jì)”，進(jìn)入頁(yè)面之后首先選擇統(tǒng)計(jì)的起止日期，然后可以選擇班組，或者選擇區(qū)調(diào)所有管制員，系統(tǒng)將后臺(tái)統(tǒng)計(jì)的結(jié)果根據(jù)請(qǐng)求的起止日期進(jìn)行篩選，返回每一位管制員分別在管制席、監(jiān)視席、協(xié)調(diào)席的負(fù)荷值，并通過水晶報(bào)表的形式展現(xiàn)出來，分為柱狀圖部分和表格數(shù)據(jù)部分，另外用戶可以根據(jù)需要將結(jié)果打印、導(dǎo)出，以備查閱。

統(tǒng)計(jì)完成的人員負(fù)荷數(shù)據(jù)表格如下所示：

4結(jié)論和展望

本文結(jié)合我站實(shí)際情況，在航班流量迅速增長(zhǎng)的情況下，討論研究了扇區(qū)容量評(píng)估與管制員工作負(fù)荷量化的問題，并依據(jù)負(fù)荷計(jì)算模型，對(duì)來自生產(chǎn)環(huán)境下的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行了加工和處理，對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行了友好的可視化展示。

通過對(duì)管制員的工作負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，可以對(duì)運(yùn)行扇區(qū)的班組資源優(yōu)化、扇區(qū)容量評(píng)估、運(yùn)行情況分析、人員評(píng)比和績(jī)效統(tǒng)計(jì)等提供一個(gè)客觀的數(shù)據(jù)分析，從而為管理層提供進(jìn)一步的決策支持。另外，系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果并可以根據(jù)需要保存和打印，以備查用。

管制員負(fù)荷量化統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)還處于較早的發(fā)展階段，系統(tǒng)從提出需求到科研開發(fā)，用戶要求和負(fù)荷計(jì)算方法一直處于討論和修訂中。目前系統(tǒng)的不足之處主要有：

1）在后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)了諸多計(jì)算過程（Stored Procedure）和調(diào)度作業(yè)（Scheduler），有的1天執(zhí)行一次，所以對(duì)數(shù)據(jù)的及時(shí)性要求較高，如果在作業(yè)運(yùn)行之前，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換導(dǎo)入程序（航班和語(yǔ)音數(shù)據(jù)）工作不正常，將導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果不完整。

2）由于負(fù)荷統(tǒng)計(jì)以天為單位定期運(yùn)算執(zhí)行，所以事件的添加（氣象、軍航）起止時(shí)間目前不能跨日（UTC時(shí)間）計(jì)算，因此如果事件跨日，用戶在輸入時(shí)應(yīng)在23：59（時(shí)分）結(jié)束，并從新的一天的00：00（時(shí)分）開始。

作者將在日后的研究中繼續(xù)完善系統(tǒng)，使該系統(tǒng)真正有效應(yīng)用于空中交通管制單位，為管理者提供決策支持。

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