唐衛(wèi)貞, 成昌浩, 于千容, 彭峻德

(中國民用航空飛行學(xué)院空中交通管理學(xué)院, 四川 廣漢 618307)

空管運(yùn)行作為民用航空的重要環(huán)節(jié),其高效運(yùn)行是推動(dòng)民航高速發(fā)展的重要基石,對(duì)于空管運(yùn)行影響因素的研究亟待加強(qiáng)。對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)源及影響因素,國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量研究,如德國飛行員帕布斯·海恩提出的“海恩法則”[1]; Yu和Chen[2]通過測(cè)量模型對(duì)空管運(yùn)行中的關(guān)鍵因素進(jìn)行識(shí)別分析;孫瑞山和馬廣福[3]用熵權(quán)-決策實(shí)驗(yàn)室法(decision-making trial and evaluation laboratory,DEMATEL)相結(jié)合,構(gòu)建出空管員疲勞風(fēng)險(xiǎn)因素體系;潘丹等[4]使用結(jié)構(gòu)方程模型(structural equation model,SEM)驗(yàn)證假設(shè)模型,找到影響飛行區(qū)安全的關(guān)鍵因素;倪曉梅等[5]利用文本挖掘與卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),將航空安全十年報(bào)告進(jìn)行分類評(píng)估,確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

綜上,目前針對(duì)空管運(yùn)行關(guān)鍵因素的研究較少,且對(duì)于空管運(yùn)行關(guān)鍵因素的研究在其作用路徑方面不充分,采用DEMATEL-ISM方法既可以明確分析空管運(yùn)行影響因素的強(qiáng)度,又可以呈現(xiàn)各因素間的聯(lián)系與結(jié)構(gòu)層次,針對(duì)關(guān)鍵因素對(duì)空管運(yùn)行系統(tǒng)提出相應(yīng)建議,推動(dòng)空管高效運(yùn)行[6]。

1 空管運(yùn)行影響因素識(shí)別

在空管運(yùn)行方面,針對(duì)不同地區(qū)機(jī)場(chǎng)的運(yùn)行過程中,由于地域差異,影響空管運(yùn)行的因素也會(huì)出現(xiàn)差異,在建立空管運(yùn)行影響因素體系過程中,基于某地區(qū)部分機(jī)場(chǎng)進(jìn)行考察學(xué)習(xí),與各機(jī)場(chǎng)一線空管運(yùn)行工作人員進(jìn)行討論,根據(jù)某地區(qū)《空管風(fēng)險(xiǎn)分類方法和核心要素構(gòu)件報(bào)告》,初步確定部分空管運(yùn)行過程中的影響因素,通過中國知網(wǎng)(CNKI)等數(shù)據(jù)庫,摘錄部分影響空管運(yùn)行的影響因素[7]。最后結(jié)合該地區(qū)各機(jī)場(chǎng)的風(fēng)險(xiǎn)源研究專家與高校教授意見,對(duì)初步確定的影響因素進(jìn)行篩選及優(yōu)化,共得到在該地區(qū)范圍內(nèi),各機(jī)場(chǎng)在空管運(yùn)行過程中的普適影響因素15項(xiàng),并建立空管運(yùn)行影響因素體系,如圖1所示。

圖1 空管運(yùn)行影響因素體系

2 DEMATEL-ISM方法介紹

決策實(shí)驗(yàn)室方法(DEMATEL),利用圖論與矩陣的工具,通過對(duì)各要素的原因度等指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算,從而達(dá)到分析復(fù)雜系統(tǒng)中要素的目的。

解釋結(jié)構(gòu)模型方法(interpratative structural model method,ISM),通過對(duì)系統(tǒng)中各要素進(jìn)行分析,將繁雜的系統(tǒng)通過要素進(jìn)行層次劃分,構(gòu)建更加直觀的關(guān)系圖[8]。

DEMATEL-ISM可以將系統(tǒng)中因素間的深層次關(guān)系直觀體現(xiàn)出來。空管運(yùn)行中存在很多關(guān)系復(fù)雜的因素,DEMATEL-ISM方法在研究空管運(yùn)行關(guān)鍵影響因素中存在優(yōu)勢(shì)。步驟如下。

(1)根據(jù)空管運(yùn)行影響因素體系建立直接影響關(guān)系矩陣A,確定各因素最初影響關(guān)系。

(2)對(duì)矩陣A進(jìn)行規(guī)范化處理,得到矩陣C。

(3)計(jì)算綜合影響矩陣B,得到空管運(yùn)行中各因素對(duì)體系中其他因素的影響程度。

(4)計(jì)算系統(tǒng)中各影響因素的影響度、被影響度、中心度、原因度等指標(biāo),并繪制原因結(jié)果圖。

(5)求整體影響矩陣H,優(yōu)化因素本身的影響。

(6)利用均值、方差確定閾值λ,對(duì)影響偏小的因素進(jìn)行處理。

(7)計(jì)算得可達(dá)矩陣K,呈現(xiàn)指向性因素矩陣。

(8)對(duì)矩陣進(jìn)行層級(jí)劃分,繪制空管運(yùn)行影響因素層級(jí)關(guān)系圖?；贒EMATEL-ISM的空管運(yùn)行影響因素研究流程如圖2所示[9]。

圖2 基于DEMATEL-ISM的空管運(yùn)行關(guān)鍵影響因素研究流程

3 基于DEMATEL-ISM的空管運(yùn)行關(guān)鍵影響因素研究模型構(gòu)建

3.1 DEMATEL法

3.1.1 確定直接影響關(guān)系矩陣A

運(yùn)用德爾菲法進(jìn)行數(shù)據(jù)收集,邀請(qǐng)空管運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)源方面專家5人、空管運(yùn)行一線工作人員5人、高校教授3人、已取得空管基礎(chǔ)培訓(xùn)合格證學(xué)生2人,共15人,對(duì)影響空管運(yùn)行的因素采用0～3打分法進(jìn)行評(píng)判賦值,0、1、2、3分別代表無影響、弱影響、一般影響、強(qiáng)影響。處理由以上方法得到的數(shù)據(jù),得到直接影響關(guān)系矩陣A:

A=[aij]m×n,aij為空管運(yùn)行影響因素Si對(duì)空管運(yùn)行影響因素Sj的影響大小。當(dāng)i=j時(shí),aij=0。

3.1.2 綜合影響矩陣B

將矩陣A進(jìn)行規(guī)范化處理,得到規(guī)范矩陣C=[cij]m×n。cij在區(qū)間[0,1]內(nèi),即

(1)

通過式(1)得到標(biāo)準(zhǔn)化矩陣,為得到空管運(yùn)行影響各因素對(duì)其他空管運(yùn)行影響因素的影響程度,根據(jù)式(2)求出綜合影響矩陣B:

(2)

式中:I為單位矩陣,因?yàn)镃ij在[0,1],當(dāng)n→∞時(shí),Cn-1→0,可得

B=C(I-C)-1

(3)

通過式(3)可以得到空管運(yùn)行影響因素綜合影響矩陣B。

3.1.3 影響度、被影響度、中心度、原因度計(jì)算

影響度是指矩陣B中各行值求和,表示矩陣B中各行要素對(duì)于其他要素的綜合影響程度,記為di:

(4)

被影響度是指矩陣B中各列值求和,表示矩陣B中各列要素對(duì)于其他要素的綜合影響程度,記為ci:

(5)

中心度是指某因素在空管運(yùn)行影響因素體系中的位置以及作用程度,為該要素的中心度與被影響度之和,該值越大,該要素越重要,記為ri:

ri=di+ci

(6)

原因度是指空管運(yùn)行影響因素體系中某因素的影響度減被影響度,當(dāng)原因度大于0,表示該因素對(duì)空管運(yùn)行影響因素體系中其他因素的影響程度大,稱為原因要素;當(dāng)原因度小于0,稱為結(jié)果要素,本文記為mi:

mi=di-ci

(7)

利用式(4)～式(7)進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算結(jié)果如表1所示,其中,bij(i=1,2,…,15)表示矩陣B中第j列元素;tij(i=1,2,…,15)表示矩陣B中第j行元素。

表1 空管運(yùn)行影響因素DEMATEL分析結(jié)果

3.1.4 原因結(jié)果圖繪制

基于計(jì)算數(shù)據(jù)結(jié)果(表1),橫坐標(biāo)使用中心度指標(biāo),縱坐標(biāo)使用原因度指標(biāo),構(gòu)建空管運(yùn)行影響因素原因結(jié)果圖(圖3),將計(jì)算得到的結(jié)果直觀地呈現(xiàn)出來。

圖3 空管運(yùn)行影響因素原因結(jié)果

空管運(yùn)行影響因素原因結(jié)果圖能夠直觀地展現(xiàn)空管運(yùn)行中各影響因素的原因度跟中心度。通過原因度大于0為原因因素,小于0為結(jié)果因素的原則分析,將各空管運(yùn)行影響因素列為9個(gè)原因因素(一般為影響空管運(yùn)行的間接因素)與6個(gè)結(jié)果因素(一般為影響空管運(yùn)行的直接因素)。安全管理資源投入為該體系中心度最高的因素,該指標(biāo)能夠反映影響因素的重要度,表明安全管理資源的重要度最大,應(yīng)該更加注重對(duì)該影響因素采取科學(xué)高效的措施。

3.2 ISM法

3.2.1 構(gòu)建整體影響矩陣W和可達(dá)矩陣K

通過式(4)～式(7)計(jì)算得到的四種指標(biāo)可以體現(xiàn)各影響因素間的相互關(guān)系,在考慮到各因素本身,在該基礎(chǔ)上通過式(8)計(jì)算整體影響矩陣W

W=I+B

(8)

整體影響矩陣W中,存在影響度小的因素,為優(yōu)化系統(tǒng)整體,引入閾值λ消除影響矩陣W的其他信息。為了使選取的閾值更加具有科學(xué)性、客觀性,采用均值與方差之和作為閾值,計(jì)算公式如下

λ=α+β,λ∈[0,1]

(9)

式中:α為綜合影響矩陣B中所有因素的均值;β為綜合影響矩陣B中所有因素的方差。α=0.149,β=0.009,求出閾值λ=0.158,將閾值λ通過式(10),帶入整體影響矩陣W進(jìn)行計(jì)算,通過連續(xù)相乘處理,得到可達(dá)矩陣K。

(10)

式中:fij為Si與Sj的影響關(guān)系;當(dāng)fij=1時(shí),Si與Sj存在直接影響,若fij=0,則Si與Sj無直接影響。

3.2.2影響因素層級(jí)劃分

將可達(dá)矩陣K根據(jù)式(11)層次化處理獲得可達(dá)集K(Si)、先行集X(Si)以及交集J(Si),若K(Si)=K(Si)∩X(Si),取S(Si)為最高層因素,刪除已分層因素,再次進(jìn)行上述步驟,到所有影響因素完成劃分。

i,j=1,2,…,15

(11)

通過式(11)將空管運(yùn)行影響因素可達(dá)矩陣K進(jìn)行層次化處理完成,如表2所示,空管運(yùn)行影響因素層級(jí)如圖4所示,最終結(jié)果為

表2 空管運(yùn)行影響因素分層

圖4 空管運(yùn)行影響因素層級(jí)關(guān)系

L1={12};L2={5,14};L3={9};L4={3,7};L5={6,13};L6={1,4,10};L7={2,8,15};L8={11}。

4 模型分析與優(yōu)化策略

4.1 DEMATEL分析

通過DEMATEL方法可以識(shí)別出空管運(yùn)行關(guān)鍵影響因素,通過分析可得。

(1)影響度:排名靠前的因素為設(shè)備的穩(wěn)定性(S3)、安全管理資源的投入(S14)、機(jī)場(chǎng)氣象信息(S11),說明此三項(xiàng)因素易影響體系中其他的因素,因此需要保證設(shè)備的穩(wěn)定性,增加安全管理資源的投入,以及及時(shí)準(zhǔn)確獲取機(jī)場(chǎng)氣象信息。

(2)被影響度:排名靠前的因素為設(shè)備系統(tǒng)工作環(huán)境(S5)、危險(xiǎn)天氣保障能力(S12)、本單位扇區(qū)開放情況(S9),說明此三項(xiàng)因素易被體系中其他因素影響,可以通過該三項(xiàng)因素大致判斷其他因素的作用大小。

(3)中心度:排名靠前的因素為安全管理資源的投入(S14),本單位扇區(qū)開放情況(S9),設(shè)備系統(tǒng)工作環(huán)境(S5),中心度得分靠前,標(biāo)明這些因素在空管運(yùn)行影響因素中十分重要,完善這些因素有利于提升空管運(yùn)行過程中的整體效益。

(4)原因度:通過分析結(jié)果可得,專職安全管理人員數(shù)量(S1)、能獨(dú)立上崗的空管人員數(shù)量(S2)、設(shè)備的穩(wěn)定性(S3)、設(shè)備的干擾頻率(S4)、設(shè)備正常率(S6)、軍航活動(dòng)影響(S8)、航路及飛行程序優(yōu)化(S10)、機(jī)場(chǎng)氣象信息(S11)、軍民航協(xié)調(diào)情況(S15)為原因因素,對(duì)體系中其他因素影響程度大;設(shè)備系統(tǒng)工作環(huán)境(S5)、設(shè)備備品備件(S7)、本單位扇區(qū)開放情況(S9)、危險(xiǎn)天氣保障能力(S12)、召開安全管理會(huì)議頻次(S13)、安全管理資源的投入(S14)為結(jié)果因素,易被體系中其他因素影響。排名最高的原因因素為機(jī)場(chǎng)氣象信息(S11),說明該因素最容易影響體系中其他因素;排名最高的結(jié)果因素為安全管理資源的投入(S14),說明該因素最容易受體系中其他因素影響。

綜上,通過DEMATEL法可從15個(gè)影響空管運(yùn)行的因素中識(shí)別出6項(xiàng)關(guān)鍵因素,設(shè)備的穩(wěn)定性(S3)、設(shè)備系統(tǒng)工作環(huán)境(S5)、本單位扇區(qū)開放情況(S9)、機(jī)場(chǎng)氣象信息(S11)、危險(xiǎn)天氣保障能力(S12)、安全管理資源的投入(S14),科學(xué)對(duì)待以上6個(gè)關(guān)鍵因素能夠提高空管運(yùn)行整體安全效益水平。

4.2 ISM分析

由圖4可知,所有影響因素被分為八層,機(jī)場(chǎng)氣象信息(S11)屬于第八層,為根本影響因素,對(duì)空管運(yùn)行起到關(guān)鍵影響作用;第二層至第七層為中間影響因素,其中包含設(shè)備的穩(wěn)定性(S3)、設(shè)備系統(tǒng)工作環(huán)境(S5)、安全管理資源的投入(S14)等因素;危險(xiǎn)天氣保障能力(S12)屬于第一層,為直接因素,對(duì)空管運(yùn)行起著直接推動(dòng)作用。

底層(第八層)有一個(gè)因素,為機(jī)場(chǎng)氣象信息(S11),屬于根本影響因素,如機(jī)場(chǎng)氣象信息顯示最近會(huì)出現(xiàn)對(duì)空管運(yùn)行不利的氣象條件,會(huì)影響到危險(xiǎn)天氣保障能力;中間層(第二層至第七層)共有13個(gè)因素,其中的因素對(duì)表層因素存在潛在一定影響,如當(dāng)設(shè)備系統(tǒng)的工作環(huán)境(S5)低于正常要求時(shí),會(huì)影響到安全管理資源的投入(S14),當(dāng)安全管理資源的投入(S14)增加,可以增強(qiáng)危險(xiǎn)天氣保障能力(S12),而設(shè)備系統(tǒng)的工作環(huán)境(S5)也可以直接影響危險(xiǎn)天氣保障能力(S12);表層(第一層)有一個(gè)因素,為危險(xiǎn)天氣保障能力(S12),可以直接對(duì)空管運(yùn)行起到影響作用。

4.3 DEMATEL-ISM分析

對(duì)DEMATEL-ISM綜合分析可得,機(jī)場(chǎng)氣象信息(S11)為ISM方法分析得到的根本因素,也是DEMATEL方法得到的關(guān)鍵影響因素,易影響體系中的其他因素,因此為原因因素;安全管理資源的投入(S14)、設(shè)備系統(tǒng)工作環(huán)境(S5)、本單位扇區(qū)開放情況(S9)通過DEMATEL方法可得中心度排名在前三,易被體系中其他因素影響,為結(jié)果因素,與ISM方法的中間影響因素吻合;危險(xiǎn)天氣保障能力(S12)為直接因素,也屬于結(jié)果因素;安全管理資源的投入(S14)的中心度、影響度、被影響度排名均靠前,整體屬于結(jié)果因素,在ISM方法中位于第二層。上述影響因素均為關(guān)鍵影響因素,且在DEMATEL方法與ISM方法中體現(xiàn)出高度一致性,驗(yàn)證了該方法模型的科學(xué)準(zhǔn)確性。

4.4 優(yōu)化對(duì)策與建議

重點(diǎn)加強(qiáng)管理根本因素機(jī)場(chǎng)氣象信息,對(duì)于影響飛行活動(dòng)的氣象因素,如溫度、大氣壓力、機(jī)場(chǎng)能見度、云底高度等,在空管運(yùn)行過程中,氣象工作人員應(yīng)及時(shí)獲取并分析相關(guān)氣象的情報(bào),并且及時(shí)準(zhǔn)確將結(jié)果傳達(dá)給相關(guān)部門;在工作環(huán)境方面,惡劣天氣影響下會(huì)對(duì)空管運(yùn)行人員產(chǎn)生出一定的影響,空管部門應(yīng)該針對(duì)此方向加強(qiáng)完善相應(yīng)預(yù)防措施,針對(duì)不同地區(qū)的差異,制定合理的應(yīng)對(duì)流程。

提高中間因素的整體水平,機(jī)場(chǎng)各類保障航空器運(yùn)行設(shè)備及地面運(yùn)行保障設(shè)備,如燈光、電源、精密設(shè)備,保證其運(yùn)行正常,根據(jù)規(guī)定適當(dāng)調(diào)整設(shè)備位置點(diǎn),減少設(shè)備間可能存在的干擾,并根據(jù)機(jī)場(chǎng)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)及時(shí)進(jìn)行檢查及維修,保障設(shè)備的可靠運(yùn)行,及時(shí)檢查更新設(shè)備備品備件,防止在設(shè)備故障難以避免時(shí)影響正?？展苓\(yùn)行工作。增加對(duì)安全管理資源的投入,可以適當(dāng)制定激勵(lì)政策,增強(qiáng)空管運(yùn)行工作人員的工作激情,提高其在工作中的競技狀態(tài),以此降低工作失誤率,在開展“安全月”等活動(dòng)時(shí),摒棄形式主義,真正地著手于提升空管運(yùn)行安全水平,更新投入風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的方法,以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)源與安全隱患,落實(shí)雙重預(yù)防防范機(jī)制,打造良好的空管運(yùn)行工作環(huán)境。

對(duì)危險(xiǎn)天氣保障能力的直接因素加強(qiáng)管理,在國內(nèi)的民航不安全事件中,有相當(dāng)部分的影響因素為危險(xiǎn)天氣,應(yīng)提高空管運(yùn)行工作過程中對(duì)危險(xiǎn)天氣保障能力,除了氣象部門應(yīng)及時(shí)準(zhǔn)確將對(duì)空管運(yùn)行有影響的氣象狀況通報(bào)外,應(yīng)當(dāng)在歷史數(shù)據(jù)庫中及時(shí)更新記錄,根據(jù)季節(jié)規(guī)律與前期氣象條件,提前做好應(yīng)對(duì)方式。對(duì)于在危險(xiǎn)天氣下的工作環(huán)境中,應(yīng)保障空管運(yùn)行人員的安全健康,盡可能保證空管運(yùn)行工作環(huán)境的正常性,防止出現(xiàn)人員方面的差錯(cuò)[10]。

5 結(jié)語

本文在某地區(qū)空管運(yùn)行基礎(chǔ)上,構(gòu)建從人員、設(shè)備、環(huán)境、管理四部分構(gòu)成的空管運(yùn)行影響因素體系,通過DEMATEL-ISM方法對(duì)影響因素進(jìn)行計(jì)算分析,既能通過各因素的影響度、被影響度、中心度、原因度分析空管運(yùn)行關(guān)鍵影響因素,又能根據(jù)原因結(jié)果圖、層級(jí)圖將各影響因素對(duì)空管運(yùn)行的作用直觀地呈現(xiàn)出來,根據(jù)關(guān)鍵影響因素為民航空管運(yùn)行的發(fā)展提出優(yōu)化對(duì)策與建議,為推動(dòng)民航空管運(yùn)行的發(fā)展提供參考。