CDM系統(tǒng)在民航空管中的應(yīng)用

魏寶軍

摘 要：航班協(xié)同決策系統(tǒng)在民航空管中有著重要的應(yīng)用。本文以我國(guó)航班流量日益增長(zhǎng)的背景為切入點(diǎn)，介紹了協(xié)同決策系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外民航領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，然后在協(xié)同理論的基礎(chǔ)上，分析了協(xié)同決策系統(tǒng)（CDM）在民航空管中的應(yīng)用。本文的分析可以為各航空運(yùn)行保障單位提供參考。

關(guān)鍵詞：CDM；協(xié)同決策；空管；民航

1前言

最近幾年，我國(guó)航空事業(yè)蓬勃發(fā)展，國(guó)內(nèi)航班流量急劇增加，空中交通壓力日益明顯，航班延誤概率越來(lái)越高。特別是出現(xiàn)惡劣天氣時(shí)，很容易因旅客沖動(dòng)而造成群體性事件。另外，航班在氣象條件較差的情況下也很難安全降落[1]。這些問(wèn)題都嚴(yán)重影響了航班運(yùn)行的安全。為了改善旅客體驗(yàn)，提高航班準(zhǔn)點(diǎn)率，提升民航管理信息化水平，最有效的方法就是開發(fā)和引進(jìn)先進(jìn)管理模式和技術(shù)。民航協(xié)同決策系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用，對(duì)我國(guó)航班的跨區(qū)協(xié)調(diào)、聯(lián)合管控和資源共享都有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2協(xié)同決策系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

協(xié)同決策機(jī)制的概念起源于西方國(guó)家，歐美等航空強(qiáng)國(guó)早在上世紀(jì)末就開展 多機(jī)場(chǎng)航班協(xié)同起飛的基礎(chǔ)研究，并完成了第一代CDM系統(tǒng)的開發(fā)[2]，大大提高了航班離港管理的效率，取得了很好的成效。到目前為止，歐美在基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵技術(shù)和系統(tǒng)工具等領(lǐng)域都有了較多成果[3]，應(yīng)用進(jìn)一步成熟，并且還在迅速地發(fā)展中。

我國(guó)提出空管運(yùn)行協(xié)調(diào)要求是在第十二個(gè)五年計(jì)劃期間，標(biāo)志著我國(guó)向協(xié)同決策系統(tǒng)的應(yīng)用和研發(fā)邁出重要一步，通過(guò)國(guó)際交流等方式引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)和管理理念，使得協(xié)同決策和航班排序在國(guó)內(nèi)日益受到重視。

2.2目前存在的問(wèn)題

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)和國(guó)際合作的常態(tài)化，國(guó)內(nèi)民航機(jī)隊(duì)規(guī)模日益擴(kuò)大，各機(jī)場(chǎng)的飛行流量急劇增加，機(jī)場(chǎng)運(yùn)行保障壓力受到了前所未有的挑戰(zhàn)。目前，我國(guó)各大機(jī)場(chǎng)都明顯表現(xiàn)出了空域資源緊張、航路擁擠、進(jìn)出點(diǎn)不足、飛行程序沖突、軍航活動(dòng)增加等困境，機(jī)場(chǎng)吞吐量逐漸飽和，飛行安全和準(zhǔn)點(diǎn)率都更加難以保證。從管理模式上看，目前的空管體制缺乏先進(jìn)的管理理念，未形成標(biāo)準(zhǔn)的管理規(guī)范，已跟不上不斷增長(zhǎng)的飛行容量需求。從技術(shù)上看，現(xiàn)有的空管系統(tǒng)功能不夠完善，決策能力薄弱，協(xié)同效率低下，航班延誤現(xiàn)象明有發(fā)生。

3協(xié)同決策系統(tǒng)

3.1協(xié)同理論

協(xié)同決策是指為了使參與各方協(xié)調(diào)有序地制定出高效可靠的決策而進(jìn)行的信息交換過(guò)程[4]。通過(guò)協(xié)同，參與方均能在現(xiàn)在環(huán)境和設(shè)備限制的基礎(chǔ)上，達(dá)成一個(gè)滿足各方要求的基本認(rèn)識(shí)。協(xié)同決策內(nèi)容十分豐富，從決策范疇上看，它可以分為全國(guó)協(xié)同、地區(qū)協(xié)同和機(jī)場(chǎng)協(xié)同三個(gè)層次。其中，機(jī)場(chǎng)協(xié)同是最常見(jiàn)也是最基本的決策類型，它為機(jī)場(chǎng)相關(guān)的參與單位提供了一個(gè)協(xié)作平臺(tái)，使各方面的資源利用和效率都能實(shí)現(xiàn)最大化。

3.2機(jī)場(chǎng)協(xié)同決策

機(jī)場(chǎng)協(xié)同的一系列過(guò)程均是通過(guò)民航機(jī)場(chǎng)協(xié)同決策系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。民航協(xié)同決策（Collaborative Decision Making， CDM）系統(tǒng)集信息采集、數(shù)據(jù)分析、資源共享與事件預(yù)測(cè)等功能于一體，是一個(gè)開放而高效的空管平臺(tái)。通過(guò)CDM系統(tǒng)，平臺(tái)的使用可以及時(shí)準(zhǔn)確地共享平臺(tái)上的所有信息，明確各方面現(xiàn)處的情境，從而提高機(jī)場(chǎng)通航事件的可預(yù)測(cè)性。CDM中的一個(gè)重要概念是“關(guān)鍵事件”，關(guān)鍵事件就是有關(guān)航班運(yùn)行的重要節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，可以指導(dǎo)航班由計(jì)劃至起飛的整個(gè)流程，從而達(dá)到對(duì)航班進(jìn)行跟蹤管理和協(xié)調(diào)運(yùn)行的目標(biāo)。

協(xié)同決策要求具備很高的時(shí)效性，平臺(tái)各方要隨時(shí)了解航班的動(dòng)態(tài)。當(dāng)平臺(tái)下的多個(gè)站點(diǎn)同時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作時(shí)，有可能會(huì)產(chǎn)生并發(fā)事件沖突，從而造成決策錯(cuò)誤。為了解決這個(gè)問(wèn)題，需要制定一套有效的并發(fā)控制策略，才能保證各方操作結(jié)果的一致性和唯一性。傳統(tǒng)的方法是通過(guò)限制并發(fā)數(shù)量來(lái)達(dá)到避免沖突的目的，這種方案過(guò)于死板，給操作上帶來(lái)極大的不便。目前已形成了比較先進(jìn)合理的并發(fā)控制機(jī)制，例如資源加鎖、集中控制、依賴檢測(cè)、可逆執(zhí)行等。

4協(xié)同決策系統(tǒng)在民航中的應(yīng)用

4.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

從總體模塊設(shè)計(jì)上看，機(jī)場(chǎng)協(xié)同決策系統(tǒng)由協(xié)同決策子系統(tǒng)和航班起飛排序子系統(tǒng)兩大部分構(gòu)成。前者的的功能是對(duì)各參與單位和部門進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、分析和處理，從而為航班運(yùn)營(yíng)各方提供一個(gè)統(tǒng)一的情境認(rèn)識(shí)，通過(guò)決策平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了協(xié)同決策機(jī)制。后者需要以前者的數(shù)據(jù)和分析結(jié)果為前提，根據(jù)一定的規(guī)則和算法對(duì)航班的起飛順序進(jìn)行排序并逐一放行，從而達(dá)到航班運(yùn)行的可靠保障。

從體系結(jié)構(gòu)上看，則由數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)應(yīng)用和客戶終端四大部分。數(shù)據(jù)接口采用標(biāo)準(zhǔn)化信息交換技術(shù)，對(duì)各保障單位產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。數(shù)據(jù)處理通過(guò)信息分析平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，它對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行整體的分析整合，作上層應(yīng)用平臺(tái)的入口信息。系統(tǒng)應(yīng)用是系統(tǒng)的核心功能所在之處，它可為平臺(tái)的參與者提供多種服務(wù)，例如協(xié)同決策、數(shù)據(jù)展示、天氣監(jiān)測(cè)等。用戶終端為用戶訪問(wèn)系統(tǒng)提供了方便的操作界面。典型的機(jī)場(chǎng)協(xié)同決策系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如1圖所示。

4.2系統(tǒng)功能分析

目前各大機(jī)場(chǎng)都配備了技術(shù)先進(jìn)的協(xié)同決策系統(tǒng)，機(jī)場(chǎng)各運(yùn)行保障單位統(tǒng)一通過(guò)平臺(tái)來(lái)參與航班管理，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)接口來(lái)發(fā)布信息，系統(tǒng)構(gòu)架簡(jiǎn)潔而高效，運(yùn)行可靠而穩(wěn)定，而且使用簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，具有很大的靈活性和開放性。

4.3協(xié)同決策過(guò)程

協(xié)同決策系統(tǒng)的工作過(guò)程可簡(jiǎn)單描述如下：首先，協(xié)同決策子系統(tǒng)由空管系統(tǒng)、機(jī)場(chǎng)單位、航空公司等其它外部系統(tǒng)采集有關(guān)航班運(yùn)行保障的所有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)通過(guò)統(tǒng)一接口傳輸至航班離港航班排序子系統(tǒng)；然后，航班離港航班排序子系統(tǒng)根據(jù)收到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)預(yù)處理結(jié)果，并根據(jù)機(jī)場(chǎng)當(dāng)前流量情況和原有計(jì)劃，按照事先規(guī)定的排序規(guī)則，綜合推算出各航班放行次序和離港時(shí)間；最后，航班離港航班排序子系統(tǒng)將計(jì)算結(jié)果返回給協(xié)同決策子系統(tǒng)，并對(duì)空管部門、航空公司、機(jī)場(chǎng)公司、安監(jiān)部門、油料公司、聯(lián)檢單位等相關(guān)參與方進(jìn)行信息發(fā)布，從而完成了整個(gè)協(xié)同決策過(guò)程。

5結(jié)論

航班協(xié)同決策系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用產(chǎn)生了很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。首先，系統(tǒng)的投運(yùn)使大面積航班延誤現(xiàn)象的概率進(jìn)一步降低，改善了乘客的出行體驗(yàn)，提升了航空公司的社會(huì)形象；其次，系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)一步推進(jìn)了空管信息化步伐，改變了傳統(tǒng)低效的空管模式，為地區(qū)協(xié)同決策以及全國(guó)協(xié)同決策提供了基礎(chǔ)平臺(tái)。再次，通過(guò)協(xié)同決策系統(tǒng)進(jìn)行決策，保證了決策的客觀性和公平性，信息共享和信息發(fā)布使得空管決策透明化，有利于航班保障單位間的相互監(jiān)督，也為社會(huì)監(jiān)督提供了有效的途徑。最后，系統(tǒng)的高效性大大改善了民航資源緊張的狀況，提高了航空公司的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)提高了乘客出行的便利性。

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