CN112101753B - 一种基于三标度层次分析法的对空指挥管制席位配置方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于三标度层次分析法的对空指挥管制席位配置方法，包括：(1)确定影响对空指挥管制席位配置的因素；(2)将所述因素作为指标或子指标构建指标体系；(3)利用三标度层次分析法计算各指标和子指标相对于目标的权重；(4)设置各子指标的负荷值；(5)设置协调席和监控岗的工作负荷值；(6)基于所述指标体系、权重和负荷值体系计算管制员的工作负荷值，并通过与设置的协调席和监控岗的工作负荷值进行比较来合理设置对空指挥的协调席和监控岗。本发明根据影响对空指挥管制席位配置的因素以及管制员的动态工作负荷进行管制资源合理配置，不仅保证管制运行安全，还将对管制单位对空指挥的管制席位配置、设备和人力资源的优化配置具有重要意义。

Description

一种基于三标度层次分析法的对空指挥管制席位配置方法
技术领域
本发明涉及空中交通管制技术领域，尤其是一种基于三标度层次分析法的对空指挥管制席位配置方法。
背景技术
空中交通管制员(以下简称管制员)通过通信、监视和其他辅助设备对航空器发出各种管制指令以确保其能安全有效地运行，在航空器飞行过程中占据重要地位，涉及推出、滑行、起飞、降落等航空器运行的全过程。影响管制员安全指挥航空器的因素，不仅只是与飞行员直接通话的管制指挥岗位的管制员，还包括其他管制岗位的管制员，包括负责监控职责的管制员，以及负责协调工作的管制员，有可能还包括执行监控功能的管制辅助设备的可靠性等，在保证管制安全的前提下，如何对管制席位进行合理配置已成为亟待解决的问题。
管制席位包括管制指挥岗位、监控岗位和协调席位，只有三个岗位或席位的职责统筹规划、合理分工、共同协作才能安全完成管制指挥工作，某个岗位或席位的职责有疏忽或者懈怠都会给管制运行安全或运行效率带来影响。中国民用航空局于2018年5月1日正式实施《民用航空空中交通管理规则》(CCAR-93-R5)，其中取消了之前版本中的“塔台、进近、区域管制室管制席位应当安排2名(含)以上持有执照的管制员值勤”规定，也就是对负责监控职责的岗位应如何配置不做硬性规定，各个空中交通管制单位可以根据所在单位的实际情况，综合考虑多种因素合理配置管制席位。
根据对空中交通管制单位的调研分析，由于配置对空指挥的管制席位没有上位法依据，目前全国民航的空中交通管制单位还是维系之前的做法，对空指挥的管制席位中设置管制指挥的岗位，配置监控岗或配置具有监控职责的岗位(比如协调监控岗)，以对管制指挥的管制员与飞行员的通话进行有效监控，确保发出的管制指令准确、无误。但培养一个合格管制员(能够独立指挥)的周期较长，而由于工作压力和性质的原因造成管制员跳槽的现象频发，给空中交通管制单位的人力资源造成较大压力；而管制单位每年需要支出一批培训费以支持管制员进行定期培训和复训等，需要较大的资金给予支持。在新版R5《民用航空空中交通管理规则》对管制员“双岗制”不再进行明确要求的情况下，对如何优化管制人力资源、合理配置对空指挥的管制席位就成为目前管制单位急需解决的问题。所以，开展对空指挥的管制席位配置方法研究已是大势所趋。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种基于三标度层次分析法的对空指挥管制席位配置方法。
本发明采用的技术方案如下：
一种基于三标度层次分析法的对空指挥管制席位配置方法，包括如下步骤：
(1)确定影响对空指挥管制席位配置的因素；
(2)将所述因素作为指标或子指标构建影响对空指挥管制席位配置的指标体系；
(3)利用三标度层次分析法计算指标体系中各指标和子指标的权重；
(4)通过设置各子指标的负荷值，建立负荷值体系；
(5)各空中交通管制单位根据自身情况设置协调席和监控岗的工作负荷值；
(6)基于所述指标体系、子指标相对于目标的权重和负荷值体系计算管制员的工作负荷值，并通过与设置的协调席和监控岗的工作负荷值进行比较来合理设置对空指挥的协调席和监控岗。
进一步地，所述影响对空指挥管制席位配置的因素包括：
通话时长B1，包括：有效通话时长C1、与飞行员通话时长C2、与其他单位通话时长C3；
空域环境B2，包括：空域结构C4、飞行架次C5、航路数量C6、航路交叉点C7；
其他指标B3，包括：军航活动C8、天气状况C9、重大活动保障C10；
辅助设备B4，包括：设备功能C11和设备虚警率C12。
进一步地，所述指标体系包括目标层A、准则层B和方案层C；其中通话时长B1、空域环境B2、其他指标B3和辅助设备B4为准则层B的4个指标；有效通话时长C1、与飞行员通话时长C2、与其他单位通话时长C3、空域结构C4、飞行架次C5、航路数量C6、航路交叉点C7、军航活动C8、天气状况C9、重大活动保障C10、设备功能C11和设备虚警率C12为方案层C的12个子指标。
进一步地，步骤(3)中利用三标度层次分析法计算指标体系中各指标和子指标相对于目标的权重的方法，包括如下子步骤：
(31)通过对每个指标进行两两比较，形成三标度判断矩阵A：若指标ai比指标aj重要，则三标度判断矩阵中指标ai与指标aj的比较结果aij＝2，反之则为aij＝0，若相等，则aij＝1；其中，i,j＝1,2,3…,n，n表示指标总数；
(32)对三标度判断矩阵进行规范化处理：
Figure BDA0002660305720000031
(33)对规范化处理后的三标度判断矩阵进行行行相加计算：
Figure BDA0002660305720000032
得到矩阵
Figure BDA0002660305720000041
(34)将矩阵
Figure BDA0002660305720000042
进行规范化处理：
Figure BDA0002660305720000043
其中，Wi即为第i个指标的权重；
(35)根据AW＝λmaxW，计算出λmax，再根据
Figure BDA0002660305720000044
判断CR是否小于0.1：若CR＜0.1，则通过一致性检验，否则重新构造三标度判断矩阵，直到满足CR＜0.1；
(36)对于子指标也采用步骤(31)～(35)的方法计算权重；
(37)将子指标的权重乘以对应准则层的权重得到子指标相对于目标的权重。
进一步地，所述计算管制员的工作负荷值的方法为：各子指标的负荷值与权重的乘积即为各子指标对应的工作负荷值，将计算得到的每个子指标的工作负荷值相加得到管制员的工作负荷值。
更进一步地，设置协调席的工作负荷值f1、监控岗的工作负荷值f2，则设置对空指挥的协调席和监控岗的过程为：
(61)随着对空指挥时长，及各子指标的变化，计算管制员的工作负荷值FH；
(62)若管制员的工作负荷值FH＞f1(协调席的工作负荷值)，则设置协调席；
(63)随着对空指挥时长，及各子指标的变化，计算管制员的工作负荷值FH；
(64)若管制员的工作负荷值FH＞f2(监控岗的工作负荷值)，则设置监控岗。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明基于三标度层次分析法对空指挥管制席位配置的方法，是根据影响对空指挥管制席位配置的因素以及管制员的动态工作负荷进行管制资源合理配置，不仅保证管制运行安全，还将对管制单位对空指挥的管制席位配置、设备和人力资源的优化配置具有重要意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例的基于三标度层次分析法的对空指挥管制席位配置方法的流程框图。
图2为本发明实施例的指标体系示意图。
图3为本发明实施例的设置协调席和监控席的流程框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的设计思路为：
对空指挥的管制席位一般情况下有三个职责：管制指挥、协调和监控。按照管制员工作内容和负荷而言，可以将席位配置分为三个阶段：
首先，管制员在飞行流量少、空域环境较简单、无军航活动、天气条件较好等，即调配航空器间隔较少、潜在冲突很少的条件下进行管制指挥，这时一个合格管制员完全可以胜任该席位的管制工作。
其次，随着流量较大、空域结构较复杂，或者出现军航活动，或天气较差，或有重大活动保障等，这时管制员工作压力逐渐上升，负荷也越来越大，在该管制员负责管制指挥外，无法再进行必要的协调工作时，这时就需要把协调职责分配给其他人，这时就需多设置一个席位：协调席，但此时的管制员管制指挥航空器思路清晰、指挥得当，不会出现低级失误或潜在的隐患。
最后，随着管制指挥压力的增大，飞行流量或调配间隔时可能会让管制员出现一些潜在的低级失误，或者随着压力的提升管制员感觉越来越疲惫，这时则需要增设监控岗，以便监控管制指挥岗的管制员发出指令的准确性，同时还可负责一些点击标牌的工作，以减轻管制指挥岗的压力。
综上所述，各空中交通管制单位可以根据管制员工作负荷，结合本单位实际情况进行对空指挥的管制席位配置，利用层次分析法对影响管制员工作负荷的各个因素构建指标体系、建立数学模型和综合评价，确定设置协调席和监控岗的管制员工作负荷值。由此，本发明的一种基于三标度层次分析法的对空指挥管制席位配置方法，如图1所示，包括如下步骤：
(1)确定影响对空指挥管制席位配置的因素；
(2)将所述因素作为子指标构建影响对空指挥管制席位配置的指标体系；
(3)利用三标度层次分析法计算指标体系中各子指标相对于目标层的权重；
(4)通过设置各子指标的负荷值，建立负荷值体系；
(5)各空中交通管制单位根据自身情况设置协调席和监控岗的工作负荷值；
(6)基于所述指标体系、子指标相对于目标的权重和负荷值体系计算管制员的工作负荷值，并通过与设置的协调席和监控岗的工作负荷值进行比较来合理设置对空指挥的协调席和监控岗。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
(1)确定影响对空指挥管制席位配置的因素；
影响对空指挥管制席位配置的因素一般有管制员有效通话时长(包括与飞行员和各协调单位的通话)、管制辖区的空域结构复杂度、军航活动范围及频次、重大活动保障的范围及频次、天气条件恶劣程度、航空器飞行架次、具备监控职责的辅助设备等。为了能够建立指标体系，选用12个可量化的因素，具体如下：
通话时长B1，包括：有效通话时长C1、与飞行员通话时长C2、与其他单位通话时长C3；
空域环境B2，包括：空域结构C4、飞行架次C5、航路数量C6、航路交叉点C7；
其他指标B3，包括：军航活动C8、天气状况C9、重大活动保障C10；
辅助设备B4，包括：设备功能C11和设备虚警率C12。
需要说明的是，每个管制单位因为所处的环境不一样，可能选用的因素不一样，但只要符合实际需求都是可行的，即每个空中交通管制单位可根据自身情况调减或增加影响因素。
(2)将所述因素作为指标或子指标构建影响对空指挥管制席位配置的指标体系；
如图2所示，所述指标体系包括目标层A、准则层B和方案层C；其中通话时长B1、空域环境B2、其他指标B3和辅助设备B4为准则层B的4个指标；有效通话时长C1、与飞行员通话时长C2、与其他单位通话时长C3、空域结构C4、飞行架次C5、航路数量C6、航路交叉点C7、军航活动C8、天气状况C9、重大活动保障C10、设备功能C11和设备虚警率C12为方案层C的12个子指标。
(3)利用三标度层次分析法计算指标体系中各指标和子指标相对于目标(即目标层)的权重；
由于每个空中交通管制单位实际情况不一样，包括空域环境、管制员能力、军航和重大活动形式等，所以形成权重的条件也不一样，这就需要各空中交通管制单位根据本单位实际需要，邀请本地一线管制员或资深专家，对本单位影响对空管制席位配置的各个因素进行评判、打分。本实施例采用三标度层次分析法计算指标体系中各指标和子指标相对于目标的权重，可以避免专家在评估过程中出现的计算量过大、偏差大、主观性强和操作复杂等缺点，包括如下子步骤：
(31)通过对每个指标进行两两比较，形成三标度判断矩阵A：若指标ai比指标aj重要，则三标度判断矩阵中指标ai与指标aj的比较结果aij＝2，反之则为aij＝0，若相等，则aij＝1；其中，i,j＝1,2,3…,n，n表示指标总数；
(32)对三标度判断矩阵进行规范化处理：
Figure BDA0002660305720000081
(33)对规范化处理后的三标度判断矩阵进行行行相加计算：
Figure BDA0002660305720000082
得到矩阵
Figure BDA0002660305720000083
(34)将矩阵
Figure BDA0002660305720000091
进行规范化处理：
Figure BDA0002660305720000092
其中，Wi即为第i个子指标的权重；
(35)根据AW＝λmaxW，计算出λmax，再根据
Figure BDA0002660305720000093
判断CR是否小于0.1：若CR＜0.1，则通过一致性检验，否则重新构造三标度判断矩阵，直到满足CR＜0.1；
(36)对于子指标也采用步骤(31)～(35)的方法计算权重；
(37)将子指标的权重乘以对应准则层的权重得到子指标相对于目标的权重，例如：
有效通话时长C1、与飞行员通话时长C2和与其他单位通话时长C3相对于目标的权重，是由(31)～(35)的方法计算得到的各自的权重乘以由(31)～(35)的方法计算得到的通话时长B1的权重；
空域结构C4、飞行架次C5、航路数量C6和航路交叉点C7相对于目标的权重，是由(31)～(35)的方法计算得到的各自的权重乘以由(31)～(35)的方法计算得到的空域环境B2的权重；
军航活动C8、天气状况C9和重大活动保障C10相对于目标的权重，是由(31)～(35)的方法计算得到的各自的权重乘以由(31)～(35)的方法计算得到的其他指标B3的权重；
设备功能C11和设备虚警率C12相对于目标的权重，是由(31)～(35)的方法计算得到的各自的权重乘以由(31)～(35)的方法计算得到的辅助设备B4的权重。
(4)通过设置各子指标的负荷值，建立负荷值体系；
各空中交通管制单位应当根据辖区内的实际情况来设置各子指标的负荷值，例如：有效通话时长C1的负荷值设置为(T，单位：小时)：T≤0.5，负荷值为0.2；0.5<T≤1，负荷值为0.5；1<T≤1.5，负荷值为0.8；1.5<T，负荷值为1。
(5)各空中交通管制单位根据自身情况设置协调席和监控岗的工作负荷值；
不同空中交通管制单位因为自身情况不同，应结合本单位的具体情况，在征求本单位一线管制员的基础上，通过管制员的实际经验进而合理确定设置协调席和监控岗的工作负荷值。
(6)基于所述指标体系、权重和负荷值体系计算管制员的工作负荷值，并通过与设置的协调席和监控岗的工作负荷值进行比较来合理设置对空指挥的协调席和监控岗。
在影响对空指挥管制席位配置各因素中，管制辖区的空域结构在某一时间段基本是不变的，机场跑道和滑行道等情况也是不变的，所以这些因素影响席位配置的负荷值在某个阶段是不变的，影响席位配置的动态变量与通话时长、军航活动、天气条件恶劣程度和飞行架次等有关，随着管制员管制指挥的时长增加，管制员的工作负荷值也在变化，当管制员的工作负荷值分别达到设置协调席和监控岗的工作负荷值时，空中交通管制单位应设置相应的协调席和监控岗。如图3所示，设置协调席的工作负荷值f1、监控岗的工作负荷值f2，则设置对空指挥的协调席和监控岗的过程为：
(61)随着对空指挥时长，及各子指标的变化，计算管制员的工作负荷值FH；
(62)若管制员的工作负荷值FH＞f1(协调席的工作负荷值)，则设置协调席；
(63)随着对空指挥时长，及各子指标的变化，计算管制员的工作负荷值FH；
(64)若管制员的工作负荷值FH＞f2(监控岗的工作负荷值)，则设置监控岗。
其中，所述计算管制员的工作负荷值的方法为：各子指标的负荷值与其权重的乘积即为各子指标对应的工作负荷值，将计算得到的每个子指标的工作负荷值相加得到管制员的工作负荷值。
通过上述内容可知，本发明基于三标度层次分析法对空指挥管制席位配置的方法，是根据影响对空指挥管制席位配置的因素以及管制员的动态工作负荷进行管制资源合理配置，不仅保证管制运行安全，还将对管制单位对空指挥的管制席位配置、设备和人力资源的优化配置具有重要意义。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于三标度层次分析法的对空指挥管制席位配置方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）确定影响对空指挥管制席位配置的因素；
（2）将所述因素作为指标或子指标构建影响对空指挥管制席位配置的指标体系；
（3）利用三标度层次分析法计算指标体系中各指标和子指标相对于目标的权重；
（4）通过设置各子指标的负荷值，建立负荷值体系；
（5）各空中交通管制单位根据自身情况设置协调席和监控岗的工作负荷值；
（6）基于所述指标体系、子指标相对于目标的权重和负荷值体系计算管制员的工作负荷值，并通过与设置的协调席和监控岗的工作负荷值进行比较来合理设置对空指挥的协调席和监控岗；
所述影响对空指挥管制席位配置的因素包括：
通话时长B1，包括：有效通话时长C1、与飞行员通话时长C2、与其他单位通话时长C3；
空域环境B2，包括：空域结构C4、飞行架次C5、航路数量C6、航路交叉点C7；
其他指标B3，包括：军航活动C8、天气状况C9、重大活动保障C10；
辅助设备B4，包括：设备功能C11和设备虚警率C12；
所述指标体系包括目标层A、准则层B和方案层C；其中通话时长B1、空域环境B2、其他指标B3和辅助设备B4为准则层B的4个指标；有效通话时长C1、与飞行员通话时长C2、与其他单位通话时长C3、空域结构C4、飞行架次C5、航路数量C6、航路交叉点C7、军航活动C8、天气状况C9、重大活动保障C10、设备功能C11和设备虚警率C12为方案层C的12个子指标；
所述计算管制员的工作负荷值的方法为：各子指标的负荷值与权重的乘积即为各子指标对应的工作负荷值，将计算得到的每个子指标的工作负荷值相加得到管制员的工作负荷值；
设置协调席的工作负荷值f1、监控岗的工作负荷值f2，则设置对空指挥的协调席和监控岗的过程为：
（61）随着对空指挥时长，及各子指标的变化，计算管制员的工作负荷值FH；
（62）若管制员的工作负荷值FH＞f1协调席的工作负荷值，则设置协调席；
（63）随着对空指挥时长，及各子指标的变化，计算管制员的工作负荷值FH；
（64）若管制员的工作负荷值FH＞f2监控岗的工作负荷值，则设置监控岗。
2.根据权利要求1所述的基于三标度层次分析法的对空指挥管制席位配置方法，其特征在于，步骤（3）中利用三标度层次分析法计算指标体系中各指标和子指标相对于目标的权重的方法，包括如下子步骤：
（31）通过对每个指标进行两两比较，形成三标度判断矩阵A：若指标a i 比指标a j 重要，则三标度判断矩阵中指标a i 与指标a j 的比较结果a ij =2，反之则为a ij =0，若相等，则a ij =1；其中，i,j=1,2,3,…,n，n表示指标总数；
（32）对三标度判断矩阵进行规范化处理：
Figure 428153DEST_PATH_IMAGE001
（33）对规范化处理后的三标度判断矩阵进行行行相加计算：
Figure 781774DEST_PATH_IMAGE002
得到矩阵
Figure 579966DEST_PATH_IMAGE003
；
（34）将矩阵
Figure 795178DEST_PATH_IMAGE003
进行规范化处理：
Figure 995215DEST_PATH_IMAGE004
其中，W i 即为第i个指标的权重；
（35）根据AW=λ max W，计算出λ max ，再根据
Figure 254158DEST_PATH_IMAGE005
，判断CR是否小于0.1：若CR＜0.1，则通过一致性检验，否则重新构造三标度判断矩阵，直到满足CR＜0.1；
（36）对于子指标也采用步骤（31）～（35）的方法计算权重；
（37）将子指标的权重乘以对应准则层的权重得到子指标相对于目标的权重。
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