CN112256681A - 一种空管数字化指标应用系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空管数字化指标应用系统及方法，属于空中交通管理领域。针对现有技术中存在的数字化指标体系无法完全适用于空管领域，无法满足智慧空管建设需要的问题，本发明提供了一种空管数字化指标应用系统，包括：数据源、数据采集层、贴源层、缓冲层、数仓层、集市层、应用层和展示层，还提供了一种应用于该系统的空管数字化指标应用方法：通过对空管数据进行统计汇总；再对采集的数据进行抽取和清洗；整合处理后的数据建立数据仓库；根据数字化指标体系的需求建立数据分析模型、计算指标得分；对所述得分作出解释和评价，输出可视化结果。通过本发明能够使数字化指标体系满足空管领域的技术发展需要。

Description

一种空管数字化指标应用系统及方法

技术领域

本发明涉及空中交通管理领域，更具体地说，涉及一种空管数字化指标应用系统及方法。

背景技术

随着新一轮科技革命和产业变革的不断深入，利用数字化技术对传统企业进行全方位、全角度、全链条的改造，为企业发展注入新活力，是企业转型发展的重要机遇。开展华东空管局数字化转型能力评价指标体系的研究，对了解企业数字化转型状况，推动企业提升数字化转型能力，从而提升市场竞争力具有重要意义。数字化转型初期由于缺乏相关经验及缺少专业人员，可能会出现规划不当、重复建设、从数字投资中获得的价值比应该得到的要少等问题，从而阻碍了数字化的进程，影响了进行数字化转型的信心和决心。

数字化指标体系是在组织进行数字化转型的进程中使用的，用以衡量组织数字化转型进展程度的指标体系。有些领域已经率先开展了数字化指标体系的建立，如中国发明专利：中医临床数字化评价体系及其基于大数据分析的评价方法，公开号：CN105787262A，公开日：2018年04月10日，涉及的中医临床数字化评价体系，包括五个一级指标：临床疗效指标、优势病种指标、中医诊疗方法指标、工作态度指标和工作量指标；并在中医临床数字化评价体系基础上通过大数据分析技术对医生能力进行了评分计算和分析。但该方法并不适用于空中交通管理领域，存在信息孤岛，不同信息系统、不同部门之间的数据不能共享，无法满足智慧空管建设工作需要。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的数字化指标体系无法完全适用于空中交通管理领域，无法满足智慧空管建设需要的问题，本发明提供了一种应用于空管的数字化指标体系的建立方法，它可以结合空管领域数字化的特点实现数字化指标体系在空中交通管理中的应用。

2.技术方案

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种空管数字化指标应用系统，包括：数据源、数据采集层、贴源层、缓冲层、数仓层、集市层、应用层和展示层；所述数据源的数据来自空管系统，所述数据采集层用于根据数据类型选择采集工具并对数据源的数据进行采集，所述贴源层用于存储采集到的空管数据并建立数据湖，所述缓冲层用于对数据湖中的数据进行清洗、加工，所述数仓层用于存储清洗、加工后的数据，所述集市层用于根据数字化指标体系组织数据并对数据进行轻度汇总，为应用层的功能实现提供数字化指标所需的数据支持，所述应用层用于根据数字化指标体系构造多维数据模型，所述展示层用于空管数字化指标的分析展现。

进一步的，所述数据源包括空管生产系统，空管管理系统和外部数据；所述空管生产系统的数据包括飞行自动化处理数据、空管自动化数据、民航气象数据和地空数据链数据；所述空管管理系统的数据包括空管人力资源数据、空管设备信息、空管财务专用信息和空管项目管理信息。

进一步的，所述采集层的数据采集工具包括数据仓库、企业服务总线和卡夫卡分布式信息系统。

进一步的，所述应用层包括数字化指标监控模块、数字化指标运营分析模块、数字化指标运维管理模块和数字化指标评估模块，用于实现对数字化指标体系的数据监控、运营分析、运维管理和业务评估。

一种空管数字化指标应用方法，应用于根据权利要求1至4中任一项所述的空管数字化指标应用系统，包括以下步骤：

步骤1，通过对空管数据进行统计汇总采集空管数据；

步骤2，对采集的数据进行抽取和清洗；

步骤3，整合处理后的数据建立数据仓库；

步骤4，根据数字化指标体系的指标需求建立数据分析模型、计算指标得分；

步骤5，针对所述得分作出合理解释和评价，通过可视化效果呈现评价结果。

进一步的，所述步骤4中，包括以下步骤：

步骤401，建立数字化指标总表，包括五个一级指标：数字化战略、治理及创新，以服务为中心的数字化业务，数字化运营及管理，数字化平台及技术，数字化支撑及服务；

所述总表中二级指标的编制是基于数字化成熟度模型的五大维度，结合空管能力框架与数字化能力，对五大维度展开到相应业务域；

所述总表中三级指标的编制是通过将二级指标中相关业务域的业务能力进行列举、或选取关键业务指标所构成，所述三级指标项包括定量指标和定性指标；

步骤402，生成数字化转型情况调研问卷，其评价内容从四个维度展开，分别是组织对于数字化转型的理解程度、参与程度、接受程度以及满意程度；

步骤403，通过平均分配法、德尔菲法、层次分析法对各指标项在整个指标体系中所占权重进行分配；

步骤404，对所述定量指标进行数据分析后获得评价结果，对于客观定性指标，采用单选、多选和引用其他评价体系来进行评价，对于主观定性指标，采用调研反馈的方式进行评价，数据来源为调研问卷的结果汇总。

进一步的，所述步骤401中，三级指标中定量指标包括数值预报占比、设备管理平台覆盖率、数据质量监控、关键系统可用率。

进一步的，对于设备管理平台覆盖率，采用如下公式进行分析：

通过设备管理平台进行管理的设备数/总设备数×100％。

进一步的，对于数据质量监控，采用如下公式进行分析：

∑((单个系统数据采集质量指标计算值)×权重)。

进一步的，对于关键系统可用率，采用如下公式进行分析：

∑(((周期时长-单个系统中断时长-单个系统计划内停用时长)/周期时长)×权重)。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)规范空管业务管理，更好地发挥数字化指标在空管工作中的支持作用，促进以数字化指标为核心的空管信息化建设工作；

(2)根据空管业务特点，采集科学、准确的空管数据，通过数据仓库设计，采用分析算法等对空管业务数据进行挖掘分析，展示数字化指标的优势和差异，进一步规范空管领域各子业务的开展；

(3)本发明的系统和方法通过大数据分析技术对空管领域中的数值预报占比、设备管理平台覆盖率、数据质量监控、关键系统可用率等指标进行分析和评价，直观地展示各业务运行情况，同时可视化的实现使得整个数字化指标体系透明化，提高各子业务的效率和质量。

附图说明

图1为本发明的系统架构图；

图2为本发明系统框图；

图3为本发明的数字化数据处理流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。

实施例1

如图1所示，一种空管数字化指标应用系统，包括：数据源、数据采集层、贴源层、缓冲层、数仓层、集市层、应用层和展示层；数据源的数据来自空管系统，数据源包括空管生产系统，空管管理系统和外部数据；空管生产系统的数据包括飞行自动化处理数据、空管自动化数据、民航气象数据和地空数据链数据；空管管理系统的数据包括空管人力资源数据、空管设备信息、空管财务专用信息和空管项目管理信息。数据采集层用于根据数据类型选择采集工具并对数据源的数据进行采集，数据采集工具包括数据仓库、企业服务总线和卡夫卡分布式信息系统。

贴源层用于存储采集到的空管数据并建立数据湖，缓冲层用于对数据湖中的数据进行清洗、加工，所述数仓层用于存储清洗、加工后的数据，集市层用于根据数字化指标体系组织数据并对数据进行轻度汇总，为应用层的功能实现提供数字化指标所需的数据支持。

应用层用于根据数字化指标体系构造多维数据模型，包括数字化指标监控模块、数字化指标运营分析模块、数字化指标运维管理模块和数字化指标评估模块，用于实现对数字化指标体系的数据监控、运营分析、运维管理和业务评估。最后的展示层用于空管数字化指标的分析展现。

该系统在分层体系架构的基础上采用数据分析和算法，从数据采集到结果展示的层层深入，内外部的有机结合，全面分析空管领域中生产系统、管理系统及外部数据，并采用大数据处理技术，对各指标详细的权重进行计算，得出有据可依的评价指标，从而科学评价空管领域中各业务工作的开展。

实施例2

本发明公开了一种空管数字化指标应用方法，包括以下步骤：

步骤1，建立数字化指标总表，包括五个一级指标：数字化战略、治理及创新，以服务为中心的数字化业务，数字化运营及管理，数字化平台及技术，数字化支撑及服务；

所述总表中二级指标的编制是基于数字化成熟度模型的五大维度，结合空管能力框架与数字化能力，对五大维度展开到相应业务域；

所述总表中三级指标的编制是通过将二级指标中相关业务域的业务能力进行列举、或选取关键业务指标所构成，所述三级指标项包括定量指标和定性指标。

步骤2，制定数字化转型情况调研问卷，其评价内容从四个维度展开，分别是组织对于数字化转型的理解程度、参与程度、接受程度以及满意程度；

步骤3，通过平均分配法、德尔菲法、层次分析法对各指标项在整个指标体系中所占权重进行分配；

步骤4，对所述定量指标进行数据分析后获得评价结果，对于客观定性指标，采用单选、多选和引用其他评价体系来进行评价，对于主观定性指标，采用调研反馈的方式进行评价，数据来源为调研问卷的结果汇总。

本发明的数字化指标总表中共包括5个一级指标，一级指标的编制以数字化成熟度模型作为框架，具体内容包括数字化战略、治理及创新；以服务为中心的数字化业务；数字化运营及管理；数字化平台及技术；数字化支撑及服务。总表中共包括29个二级指标，二级指标的编制基于数字化成熟度模型的五大维度，结合空管能力框架与数字化能力，对五大维度展开到相应业务域。总表中还包括121个三级指标，三级指标是通过将二级指标中相关业务域的业务能力进行列举、或选取关键业务指标所构成。数字化指标的类别主要包括三类，分别是定量指标、客观定性指标以及主观定性指标。对于定量指标，一般通过采集空管数据并对其进行计算以获得评估结果。如表1所示，对于客观定性指标，可以采用单选、多选和引用其他评价体系来进行评价，其中单选是通过识别组织目前所处的数字化转型程度进行评价，多选是通过判别组织目前具备哪些数字化能力来进行评价，而引用其他评价体系则表示该指标项的评价结果是通过对其他评价体系进行评估而获得。三者的评价结果均通过管理层或专家评定的方式获得。对于主观定性指标，主要采用调研反馈的方式进行评价，数据来源为调研问卷的结果汇总。

表1指标分类

数字化转型情况调研问卷分表作为数字化指标库的一部分，如表2所示，其评价内容从四个维度展开，分别是组织对于数字化转型的理解程度、参与程度、接受程度以及满意程度。通过对组织成员对于数字化转型在如上四个方面的直观感受的测量，为数字化转型的进展程度提供主观度量与评价依据。

表2评价内容

实施例2

一种空管数字化指标应用方法，本实施例在空管业务数字化指标体系的基础上通过数据分析技术对空管能力进行评分计算和分析。具体包括以下步骤：

第一步，建立如图1所示的空管数字化指标体系构架；

第二步，设定各指标的权重：先设定一级指标的权重，再设定二级、三级指标的权重；

第三步，运用数据分析方法对空管业务能力做出评价分析，得出结论；

如图2所示，为本发明的数字化指标系统框图，该系统首先将各业务领域间的数据链路打通。通过ETL工具对业务系统产生的原始数据采集、清理并存储到数据湖。由于不同来源的数据可能存在不同的结构，需要通过CUBE将数据转换成规范、清晰、又易于分析的结构存入数据仓库或数据集市。最后按照不同指标的计算方式建立数据分析模型、计算指标得分、针对所述得分作出合理解释和评价，通过可视化效果呈现评价结果。

本发明的数据分析方法包括：数据源采集、数据转换、数据仓库建立，数据应用分析、数据展现共五部分，数据流向如图所示，业务系统(IT和OT)或者数据湖的数据通过ETL清洗、再通过CUBE加工形成数据集市，再通过应用分析为展现提供服务。如图3所示，具体而言，包括如下步骤：

步骤1，采集空管业务数据：本实施例中空管业务数据泛指空管各信息系统的总集，包括气象相关系统、流量相关系统、管制相关系统系统。信息系统中对空管各业务数据采用xml文件形式处理，提供了统一、便捷的上传接口，支持实时文件处理情况查询、上传批次管理以及问题数据回滚，同时兼容其他数据格式处理和接口方。

步骤2，数据转换：对空管业务数据进行清洗、转换、加载。对采集到的海量空管数据进行分析存在许多挑战。首先，空管信息系统通常不是为了科研和数据分析设计的。从数据分析的角度看，空管数据通常比较复杂，数据的异构度较大，存在很多缺失信息和不一致信息；其次，理解空管业务数据通常需要不同领域的知识。针对以上问题，本实施例建立分布式计算平台并提供空管业务数据的预处理ETL，包括数据的清洗、转换、加载，并进一步结合空管业务规范，对数据进行梳理，使得整个预处理过程满足调度自动化和可维护性，再通过批量分析及可视化工具提取有用的信息，对评价做出正确的决策。

步骤3，数据整合，建立数据仓库：分区储存预处理后的数据，建立索引和缓存机制。优选的，按关键字段分区存储，一般按照时间参数设立分区数据块。系统处理数据时采用性能较高的SQL Server 2008R2数据库和优秀的挖掘工具ETL，对海量数据进行分区操作，减小系统负荷，建立索引和缓存机制，加大虚拟内存等提高访问速度，在此基础上采用基于编程语言的反射技术和Python脚本技术实现数据清洗从而在根本上解决海量数据可能存在的误差。

步骤4，建立数据分析模型：在数据整合的基础上进行数据挖掘算法，得出空管业务数字化评价体系中评价指标的得分。

步骤5，数据展现与可视化：针对所述得分作出合理解释和评价，通过可视化效果呈现评价结果。

选取部分定量性三级指标，按如下计算方法进行评价：

年度数字化执行情况，采用如下公式进行评价：

按时完成数字化项目数量/总规划项目数量；

数字化创新项目投资占比，采用如下公式进行评价：

数字化创新项目投资/组织总项目投资×100％；

数字化创新成果转化率，采用如下公式进行评价：

落地实施项目/全部创新项目×100％；

对服务对象提出建议的反馈速度达成率，采用如下公式进行评价：

∑(单个业务平均反馈天数/服务承诺×权重)；

设备管理平台覆盖率，采用如下公式进行评价：

通过设备管理平台进行管理的设备数/总设备数×100％；

数据质量监控，采用如下公式进行评价：

∑((单个系统数据采集质量指标计算值)×权重)；

关键系统可用率，采用如下公式进行评价：

∑(((周期时长-单个系统中断时长-单个系统计划内停用时长)/周期时长)×权重)；

新技术研究与试点应用投资占比，采用如下公式进行评价：

数字化创新项目投资/组织总项目投资×100％；

数字化专职人员晋升占比，采用如下公式进行评价：

数字化专职人员晋升人数/总晋升人数×100％。

所述步骤3中，权重分配采用如下方式：

(1)按照不同指标层级构筑层次结构模型；

(2)在每一层级，利用德尔菲法与优序图法对每个指标的权重进行计算：

a.画棋盘图，对每层指标进行两两对比，将需要对比的指标分别放入棋盘图的第一列和第一行；

表1指标棋盘

	X1	X2	…	Xn
					X1
X2
					…
Xn

专家对指标进行两两对比，若指标Xi比指标Xj重要，则Xi得1分；若同等重要，则Xi得0.5分；若指标Xj比指标Xi重要，则Xi得0分。

假设专家对指标评分结果如下所示：

表2评价结果

	X1	X2	…	Xn
					X1	A11	A12		A1n
X2	A21	A22		A2n
					…
Xn	An1	An2		Ann

b.计算各指标得分：将每项指标的评分进行横向求和，得到该指标的最终得分。

c.将每一指标得分除以所有指标得分之和计算得到该指标权重。

(3)将每项三级指标乘以对应二级指标的权重，再乘以对应的一级指标的权重即得到每项三级指标最终的权重得分。

按上述计算方法得出各指标的评价方法后，具体实施过程如下：

(1)确定主管部门

数字化转型评价工作的主导部门为质量办，具体将负责每年或每半年评价工作的牵头启动、从指标库中选取主要考核指标、推动评价工作在组织各级单位中的开展、评价结果的汇总分析与报告、对评价结果的最终解释等。

(2)确定评价频率

数字化指标的评价频率为周期性评价，由每年或每半年进行一次。

(3)确定评价组织

由于数字化转型的推动不能依赖于一个组织，而是需要由整个华东空管局至上而下共同推动，而且数字化转型的范围覆盖所有部门，因此评价工作开展的范围为全局范围。具体来说，针对总表进行评价的组织包括各业务中心、局机关各运行与职能部门，以及各地区分站。评价人员可由各级单位的单位领导以及部门领导及相关业务的专家共同进行。而对于调研问卷，建议下发到整个组织，对组织的全员进行调研。

(4)确定评价分数

数字化指标体系中各指标项评价分数的确定将遵循以下机制：首先从指标库中选取关键指标项。通过平均分配法、德尔菲法、层次分析法等方法对各指标项在整个指标体系中所占权重进行分配。对每个指标项进行评分，其中对于复选项，以所有目标值全部达成计为满分；对于单选项，以最高级别达成计为满分；对于定量指标或调研问卷，以确定的目标值作为满分。

(5)融合到质量管理体系

数字化转型过程中，数字化指标将与质量管理指标共同使用，分别对转型程度和质量管理绩效进行评价与考核。数字化转型完成后，数字化指标体系中的关键指标将被提取并加入质量管理体系指标中，对日后的数字化常规业务进行评价与考核。

以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，在不背离本发明的精神或者基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。附图中所示的也只是本发明创造的实施方式之一，实际的结构并不局限于此，权利要求中的任何附图标记不应限制所涉及的权利要求。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。此外，“包括”一词不排除其他元件或步骤，在元件前的“一个”一词不排除包括“多个”该元件。产品权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims (10)

1.一种空管数字化指标应用系统，其特征在于，包括：数据源、数据采集层、贴源层、缓冲层、数仓层、集市层、应用层和展示层；所述数据源的数据来自空管系统，所述数据采集层用于根据数据类型选择采集工具并对数据源的数据进行采集，所述贴源层用于存储采集到的空管数据并建立数据湖，所述缓冲层用于对数据湖中的数据进行清洗、加工，所述数仓层用于存储清洗、加工后的数据，所述集市层用于根据数字化指标体系组织数据并对数据进行轻度汇总，为应用层的功能实现提供数字化指标所需的数据支持，所述应用层用于根据数字化指标体系构造多维数据模型，所述展示层用于空管数字化指标的分析展现。

2.根据权利要求1所述的一种空管数字化指标应用系统，其特征在于，所述数据源包括空管生产系统，空管管理系统和外部数据；所述空管生产系统的数据包括飞行自动化处理数据、空管自动化数据、民航气象数据和地空数据链数据；所述空管管理系统的数据包括空管人力资源数据、空管设备信息、空管财务专用信息和空管项目管理信息。

3.根据权利要求2所述的一种空管数字化指标应用系统，其特征在于，所述采集层的数据采集工具包括数据仓库、企业服务总线和卡夫卡分布式信息系统。

4.根据权利要求3所述的一种空管数字化指标应用系统，其特征在于，所述应用层包括数字化指标监控模块、数字化指标运营分析模块、数字化指标运维管理模块和数字化指标评估模块，用于实现对数字化指标体系的数据监控、运营分析、运维管理和业务评估。

5.一种空管数字化指标应用方法，其特征在于，应用于根据权利要求1至4中任一项所述的空管数字化指标应用系统，包括以下步骤：

步骤1，通过对空管数据进行统计汇总采集；

步骤2，对采集的空管数据进行抽取和清洗；

步骤3，整合处理后的数据建立数据仓库；

步骤4，根据数字化指标体系的指标需求建立数据分析模型、计算指标得分；

步骤5，针对所述得分作出合理解释和评价，通过可视化效果呈现评价结果。

6.根据权利要求5所述的一种空管数字化指标应用方法，其特征在于，所述步骤4中，包括以下步骤：

步骤401，建立数字化指标总表，包括五个一级指标：数字化战略、治理及创新，以服务为中心的数字化业务，数字化运营及管理，数字化平台及技术，数字化支撑及服务；

所述总表中二级指标的编制是基于数字化成熟度模型的五大维度，结合空管能力框架与数字化能力，对五大维度展开到相应业务域；

所述总表中三级指标的编制是通过将二级指标中相关业务域的业务能力进行列举、或选取关键业务指标所构成，所述三级指标项包括定量指标和定性指标；

步骤402，生成数字化转型情况调研问卷，其评价内容从四个维度展开，分别是组织对于数字化转型的理解程度、参与程度、接受程度以及满意程度；

步骤403，通过平均分配法、德尔菲法、层次分析法对各指标项在整个指标体系中所占权重进行分配；

步骤404，对所述定量指标进行数据分析后获得评价结果，对于客观定性指标，采用单选、多选和引用其他评价体系来进行评价，对于主观定性指标，采用调研反馈的方式进行评价，数据来源为调研问卷的结果汇总。

7.如权利要求6所述的一种空管数字化指标应用方法，其特征在于，所述步骤401中，三级指标中定量指标包括数值预报占比、设备管理平台覆盖率、数据质量监控、关键系统可用率。

8.如权利要求7所述的一种空管数字化指标应用方法，其特征在于，对于设备管理平台覆盖率，采用如下公式进行分析：

通过设备管理平台进行管理的设备数/总设备数×100％。

9.如权利要求7所述的一种空管数字化指标应用方法，其特征在于，对于数据质量监控，采用如下公式进行分析：

∑((单个系统数据采集质量指标计算值)×权重)。

10.如权利要求7所述的一种空管数字化指标应用方法，其特征在于，对于关键系统可用率，采用如下公式进行分析：

∑(((周期时长-单个系统中断时长-单个系统计划内停用时长)/周期时长)×权重)。

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