運控中心突發應急事件協同決策研究

羅鳳娥　郭 爽

運控中心突發應急事件協同決策研究

羅鳳娥郭 爽

航空公司運行控制中心是組織和實施飛行的指揮中心、決策中心和執行中心，是集中、迅速處理不正常及緊急事件的決策和發布機構。運控中心各部門之間的協同是保證航班順利實施的關鍵。本文首先分析航空公司應急突發事件特征，分析參與應急時各部門之間的協同作用，并構建應急處置協同網絡。通過定義應急響應的協同矩陣，來描述部門間決策的影響。最后，綜合運用線性規劃理論與方法，將應急協同決策問題抽象成多目標協同決策問題，并建立多目標協同決策優化模型。運用臨界值－加權的方法，對應急處置方案進行優化選擇。

決策作為企業管理的核心內容，其水平的高低，直接決定了企業發展水平的高低。隨著企業規模的擴大和業務的擴張，企業內部各部門以及各地區分公司的組織功能將會增強化，而組織結構卻會趨于分散化。這將對企業的決策提出更大的挑戰，既要滿足企業整體利益的需求，又要顧及分公司以及各部門的利益分配。因此，對企業的協同決策可以理解為：企業決策系統中的各個子系統，在共同的外界環境壓力和公司總體利益的驅動下，不僅為本部門的利益做出決策，更要與其他部門相互協調，使公司的整體利益達到最優。

對于航空公司來說，各部門間的協同決策顯得更為重要。特別是發生大規模航班延誤、緊急事件處理等，更需要各部門精誠合作，共同參與決策處理。在航空公司規模擴大，業務面多，公司之間競爭激烈的情況下，如何將公司內部組織結構強化，如何及時有效的地完成各類決策，成為航空公司獲得利潤、贏得市場的關鍵問題之一。加強航空公司內部各部門之間的協同是解決該類問題的有效途徑。針對航空公司運行特點，研究適用于航空公司內部各部門之間協同決策的一般性規律，建立相應的一般性模型。這對于利用IT技術建立航空公司運行控制決策支持系統有著重要的理論依據。因此本文依據以上分析，按照航空公司現有各部門的職責分工與信息交互流向，提出多目標多部門的航空公司應急協同決策模型。

航空公司應急突發事件特征分析

部門多樣性

運控中心是運行機構，包括通信、簽派和外圍團隊。主要部門代表有：值班主任、區域經理、飛行簽派員、氣象專家、導航數據庫分析員、空管/機場協調員、機務維修、飛機排班、客戶服務、機組跟蹤、性能工程師、配載等。因此當航空公司突發應急事件時為了及時有效應對，必須聯合各個部門力量進行協同處置。

目標多樣性

目標的多樣性是指在進行突發事件的應急決策時，針對不同部門的不同應急方案需要從多個評判維度對該方案進行評判，例如，旅客、收益、風險等。因此，在進行協同決策時，需要協同考慮不同部門應急處置的目標，綜合分析并盡可能優化選擇出各部門都滿意的應急決策方案。

航空公司多部門多目標應急協同決策建模

假設航空公司發生某種突發應急事件，該事件需要N個部門進行協同處置，這N個部門分別從自身利益出發制定了各自的應急處置方案，對于這些方案有P個評價指標，包括旅客、收益、成本、風險等。如何平衡考慮各部門的方案，得出令參與協同決策的部門都盡可能滿意的方案，是建模的關鍵。

航空公司應急協同網絡

航空公司應急事件的處置往往涉及多個部門，這些部門有的是彼此間決策不受影響的，有的是需要考慮其他部門的決策才能完成自身的決策方案。為建立航空公司突發應急事件的協同網絡，我們通過有向圖來表征應急響應的整個過程，如圖1所示。圖中標注的每個部門都參與該次協同決策的部門，如果部門j的決策方案對部門i的決策方案產生影響，那么就從部門i到部門j畫一條有向邊。這里，我們用矩陣A｛A（ i，j） ｝表示鄰接矩陣用在應急協同決策網絡中，其中，A（ i，j）是用來表示在協同網絡中部門i和部門j存在的聯系。記：

表1　多目標協同決策模型中的一些定義

圖1　航空公司運控中心突發事件應急協同網絡

當航空公司突發應急事件時，公司運行控制中心會立即成立應急指揮小組，該小組會立即前往應急指揮中心參與整個事件的協調指揮工作，是應急決策的核心。因此在協同網絡中會向每個部門連一條有向邊。

航空公司應急協同矩陣

航空公司應急協同矩陣是對參與協同的應急部門之間不同決策方案的相互影響的表征。定義協同矩陣W，它反映的是參與應急決策時，部門之間參與決策時互相影響的程度。其元素W（i，j），即協同系數，表示的是部門i的決策與部門j的決策之間的影響程度。

多目標協同決策優化模型

航空公司應急突發事件的協同決策其實質就是綜合評估各決策部門的利益，從中選出讓各部門都能滿意的應急決策方案。因此，我們將應急協同決策問題轉換成對多目標進行優化的問題，于是我們考慮建立多目標優化模型。為了闡述模型，我們定義了一些模型中用到的變量和參數，見表1。

由表1中各變量和參數結合其定義，我們便可以通過計算得到參與協同決策的各部門對部門i的方案在給出的評價標準j下的綜合滿意度為：

為了滿足參與應急協同決策中所有部門間的利益，我們希望篩選出的應急處置方案C，在滿足每個評價標準前提下的綜合滿意度能夠盡可能的高，于是這便是一個由P個目標組成的多目標優化問題。由于為一個N維向量，因此我們求解它的最大范數。通過以上分析，我們提出以下多目標協同決策模型：

多目標優化決策模型求解

我們所建立的模型是一個多目標優化問題模型，要解決這個問題就必須確定各個評價標準的權重，為了便于解決需對其進行簡化處理，即利用線性加權的方法將之轉化為單目標優化問題。獲取評價標準i的權重a（i）有兩種方法，一是通過層次分析法，二是由該部門的相關人員來制定。通過將指標進行兩兩比較，重要得1分，不重要得0分，求出每個指標的得分在總分中所占比例，將其視為權重。此時就得到了單目標優化決策模型如下：

算法實施

將多目標決策模型轉化成了單目標決策模型，雖然模型得到了簡化，但是其中仍有多個未知變量，例如某部門給出決策方案時其對自身方案的認可程度函數。其中目標函數也是一個N維的向量。這些問題都將導致多目標優化模型在求解釋比較困難，于是，我們采用設定臨界值及權重的決策方法來解決目標函數是N維向量這個問題。

打分

對應急決策方案的認可程度，我們采用打分的方式來表達。首先由參與應急的各協同部門分別對自己的所有子方案打分，打分的標準為之前確定的p個評價標準。打分的范圍在0～1之間，分數越高則表示該部門對此方案越認可。記s（A，i；k）為部門A對自己的方案i在標準k下的打分。

如果該部門的決策會對其他部門決策產生影響，那么對于受到其影響的部門還應對自己部門的每個方案進行打分。記s（B，B2，A，A1；k）為在評價標準k上，部門A對于部門B方案B2在自己選擇Al的情況下的打分。

應急處置方案在各評價標準上的得分計算

我們將來自部門i的應急處置子方案C設為C（i），在評價標準k下的得分定義為：

所有應急處置子方案的得分構成此次應急處置方案的綜合得分。假設參與此次應急決策的部門有N個，則應急處置方案C在評價標準為k時的得分記為：

應急處置方案的得分計算

結合評價分s(C;K)及評價標準權重a（ k） ，應急處置方案C的綜合得分定義如下：

此時s(C)仍是 N維的得分向量，為確定最優組合方案，我們需要比較不同組合方案的得分向量。

最優決策方案的選取

為了避免出現“高低混合搭配”的決策方案，保證決策的公平性，我們提出臨界值-加權決策方法。

我們選定一個數值a作為臨界值。然后去除組合方案中，各方案對應的分數向量其向量的分量小于a的情況。

利用加權的方法選取出最優的應急處置方案。假設應急事件共涉及N個部門，則每一個應急處置方案都對應一個N維的向量。設應急方案C的得分向量的元素為S （1），S（2），…，S（N），則應急處置方案C的最終得分記為：

其中的b（i）為部門i的重要程度，由航空公司應急指揮中心專家給出。

3）在各個方案之間進行比較，選出分數最大的應急決策方案。

結語

本文將協調理論與決策論運用于航空公司決策問題的研究，提出航空公司突發應急事件協同網絡、應急協同矩陣、多目標優化決策模型，通過三者的結合，清晰地為航空公司運控中心各部門間協同決策方案的選擇提供了參照模型，并通過臨界值-加權方法，對應急處置方案進行優化選擇。為實現航空公司運控部門間針對應急突發事件進行協同決策提供了理論依據。

羅鳳娥郭 爽

中國民用航空飛行學院

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.07.008