基于系統動力學的空管單位安全與發展研究

王珅

摘 要：改革開放以后，我國的民航得到了快速的發展，由此空管事業的發展歷程也變得日新月異。隨著民航事業的不斷發展，空管單位所面臨的安全管理壓力及挑戰也在不斷地增加，為了更好的進行安全管理工作，空管單位基于系統動力學建立了安全與發展動力學模型。本文中，提出了模型的構建方法及應用，并利用該模型對三種模型進行了仿真，得出了相應的結果。

關鍵詞：系統動力學；空管單位；安全與發展

我國的經濟得到了快速發展之后，人們的生活水平也得到了切實的提高，由此，更多的人開始走出家門去各地旅游，從而促進了民航事業的蓬勃發展，據統計數據顯示，我國民航每年飛行的架次都在快速的增加。但是空管卻并沒有相應的增加，由于空管的原因導致航班延誤的現象經常發生，這導致民航事業的發展受到了阻礙。因此，研究空管單位的安全與發展，對民航的發展來說具有十分重要的現實意義。

1 系統動力學及其分析解決問題的一般步驟

20世紀50年代，美國麻省理工學院Forrester教授創立了系統動力學，這是一種系統仿真方法，建立于大量的理論和方法之上，比如系統論、信息論等，系統動力學屬于一種數學模型。在早期，系統動力學的研究對象為以企業為中心的工業系統，主要用來解決企業生產及庫存管理方面的問題。隨著系統動力學的發展，其應用范圍變得越來越廣，現今，城市經濟發展、企業經營管理、安全管理等領域都已經應用了系統動力學模型。隨著民航事業的發展，空管單位的安全與發展面臨了極大的挑戰，為了更好的實現空管單位安全與發展，就可以利用系統動力學模型來進行研究。系統動力學在分析及解決問題時，會按照一定的步驟來進行，一般步驟為確定建模目的→構建系統因果反饋環→反饋環分析并控制系統流圖→建立系統動力學方程→模型流圖檢驗、調試及運行→仿真及其結果分析。

2 空管單位安全與發展動力學模型的構建及應用

2.1 系統界限及模型假設的確定

隨著民航的發展，航班審批與空管單位能力之間的動態匹配問題比較突出，為了更好的研究這個問題，民航空管部門以系統動力學為基礎建立了相應的動力學模型，以促進空管單位可持續性的安全發展。系統界限為空管單位安全和發展環路，系統的內外都會存在著變量，為了對其進行合理的確定，在運行模型中提出一些假設，通過對假設的驗證，確定變量。

在空管單位的安全與發展系統中，存在著兩大因素：一個是促進發展因素，另一個是抑制發展因素。每種因素所包含的內容都很多，在促進回路中，包含著管制指揮為空管單位帶來的航路費收入等，而在抑制回路中，則包含著多種能夠抑制管制流量的因素。通過對這個系統的分析，并在成長與投資不足的系統基模基礎上，將空管單位安全運行的因果關系圖建立出來。

2.2 空管單位安全運行能力流圖

在因果關系圖中，清晰的描述出了系統中各個變量的因果關系，并將要素之間的相關性及反饋過程也合理的表達了出來，但是對于各個變量的性質以及系統的管理和控制過程，因果關系圖是無法表現出來的，因此，就有了流圖的建立。流圖以因果關系圖為基礎，通過相應的符號描述出變量的性質及要素之間的邏輯關系。

2.3 模型的應用

首先，要確定模型方程及變量初值。系統中各個變量都具有自身的性質，根據其性質及關系可以確定模型方程。而對于模型中的變量參數，可通過三種方法來進行取值，第一種為統計數據算術平均值法，第二種為發展趨勢推算法，第三種為表函數法。其次，對模型進行檢驗。在進行檢驗時，要先確定一個模擬時間段，之后在進行相關的檢驗。

3 情景模擬及仿真結果分析

對于不同的變量參數，取值也不相同，由此設定了三種情境：傳統發展模式、高速發展模式、協調發展模式，之后對這三種模式的仿真結果進行分析對比。

3.1 傳統發展模式

這種模擬情景是以現實數據為基礎，通過對仿真結果的分析可知，這是一種發展比較平穩的模式，不安全狀況水平最低，但是在架次增速方面，速度比較緩慢，由此也導致空管單位的運行能力處在較低的水平，使得空管單位缺乏發展的能力。而之所以造成發展能力不足，最根本的原因就是安全投入比較少，使得發展能力不能增加。

3.2 高速發展模式

該模式是在傳統發展模式的基礎上，將航班審批系數增大，提高通過率。通過對仿真結果分析可知，當管制保障架次的增速達到一定的數值之后就不會再增加，而是呈現出急速下降的趨勢。出現這種現象的原因是在這種模式下，航班的審批通過率增加，使得管制保障架次急速增加，但是用于安全的投入卻不能跟上增長的速度，也使得管制單位的發展能力出現不足的情況，因此當增加到一定的數值之后就會急劇下降。而且，在這種模式中，由于不安全狀況水平比較高，導致事故頻繁的發生，因此，這種模式不適合長期的發展。

3.3 協調發展模式

協調發展模式同樣是上調航班審批系數，但是這個系數值低于高速發展模式，而且協調發展模式還要相應的增加安全投入，以保證安全狀況。通過對仿真結果分析可知，盡管短期內架次增速沒有高速發展模式快，但會一直處于增長之中，而且空管單位運行能力也在不斷地增長，由此可知，這種模式是一種良性的發展模式。

4 結論

為了研究空管單位安全與發展，需要在系統動力學的基礎上建立相應的模型，并通過情景模擬及仿真結果分析得出適合空管單位安全與發展的模式。通過對傳統發展模式、高速發展模式、協調發展模式的仿真結果對比可知，協調發展模式為最佳的運行模式，能夠保證空管單位可持續的安全發展。

參考文獻

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