基于系統(tǒng)動力學(xué)的空管單位安全與發(fā)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(fā)展，由此空管事業(yè)的發(fā)展歷程也變得日新月異。隨著民航事業(yè)的不斷發(fā)展，空管單位所面臨的安全管理壓力及挑戰(zhàn)也在不斷地增加，為了更好的進(jìn)行安全管理工作，空管單位基于系統(tǒng)動力學(xué)建立了安全與發(fā)展動力學(xué)模型。本文中，提出了模型的構(gòu)建方法及應(yīng)用，并利用該模型對三種模型進(jìn)行了仿真，得出了相應(yīng)的結(jié)果。

關(guān)鍵詞：系統(tǒng)動力學(xué)；空管單位；安全與發(fā)展

我國的經(jīng)濟(jì)得到了快速發(fā)展之后，人們的生活水平也得到了切實(shí)的提高，由此，更多的人開始走出家門去各地旅游，從而促進(jìn)了民航事業(yè)的蓬勃發(fā)展，據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)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(yīng)的增加，由于空管的原因?qū)е潞桨嘌诱`的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，這導(dǎo)致民航事業(yè)的發(fā)展受到了阻礙。因此，研究空管單位的安全與發(fā)展，對民航的發(fā)展來說具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 系統(tǒng)動力學(xué)及其分析解決問題的一般步驟

20世紀(jì)50年代，美國麻省理工學(xué)院Forrester教授創(chuàng)立了系統(tǒng)動力學(xué)，這是一種系統(tǒng)仿真方法，建立于大量的理論和方法之上，比如系統(tǒng)論、信息論等，系統(tǒng)動力學(xué)屬于一種數(shù)學(xué)模型。在早期，系統(tǒng)動力學(xué)的研究對象為以企業(yè)為中心的工業(yè)系統(tǒng)，主要用來解決企業(yè)生產(chǎn)及庫存管理方面的問題。隨著系統(tǒng)動力學(xué)的發(fā)展，其應(yīng)用范圍變得越來越廣，現(xiàn)今，城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展、企業(yè)經(jīng)營管理、安全管理等領(lǐng)域都已經(jīng)應(yīng)用了系統(tǒng)動力學(xué)模型。隨著民航事業(yè)的發(fā)展，空管單位的安全與發(fā)展面臨了極大的挑戰(zhàn)，為了更好的實(shí)現(xiàn)空管單位安全與發(fā)展，就可以利用系統(tǒng)動力學(xué)模型來進(jìn)行研究。系統(tǒng)動力學(xué)在分析及解決問題時，會按照一定的步驟來進(jìn)行，一般步驟為確定建模目的→構(gòu)建系統(tǒng)因果反饋環(huán)→反饋環(huán)分析并控制系統(tǒng)流圖→建立系統(tǒng)動力學(xué)方程→模型流圖檢驗(yàn)、調(diào)試及運(yùn)行→仿真及其結(jié)果分析。

2 空管單位安全與發(fā)展動力學(xué)模型的構(gòu)建及應(yīng)用

2.1 系統(tǒng)界限及模型假設(shè)的確定

隨著民航的發(fā)展，航班審批與空管單位能力之間的動態(tài)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(tǒng)動力學(xué)為基礎(chǔ)建立了相應(yīng)的動力學(xué)模型，以促進(jìn)空管單位可持續(xù)性的安全發(fā)展。系統(tǒng)界限為空管單位安全和發(fā)展環(huán)路，系統(tǒng)的內(nèi)外都會存在著變量，為了對其進(jìn)行合理的確定，在運(yùn)行模型中提出一些假設(shè)，通過對假設(shè)的驗(yàn)證，確定變量。

在空管單位的安全與發(fā)展系統(tǒng)中，存在著兩大因素：一個是促進(jìn)發(fā)展因素，另一個是抑制發(fā)展因素。每種因素所包含的內(nèi)容都很多，在促進(jìn)回路中，包含著管制指揮為空管單位帶來的航路費(fèi)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(tǒng)的分析，并在成長與投資不足的系統(tǒng)基模基礎(chǔ)上，將空管單位安全運(yùn)行的因果關(guān)系圖建立出來。

2.2 空管單位安全運(yùn)行能力流圖

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

2.3 模型的應(yīng)用

首先，要確定模型方程及變量初值。系統(tǒng)中各個變量都具有自身的性質(zhì)，根據(jù)其性質(zhì)及關(guān)系可以確定模型方程。而對于模型中的變量參數(shù)，可通過三種方法來進(jìn)行取值，第一種為統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)算術(shù)平均值法，第二種為發(fā)展趨勢推算法，第三種為表函數(shù)法。其次，對模型進(jìn)行檢驗(yàn)。在進(jìn)行檢驗(yàn)時，要先確定一個模擬時間段，之后在進(jìn)行相關(guān)的檢驗(yàn)。

3 情景模擬及仿真結(jié)果分析

對于不同的變量參數(shù)，取值也不相同，由此設(shè)定了三種情境：傳統(tǒng)發(fā)展模式、高速發(fā)展模式、協(xié)調(diào)發(fā)展模式，之后對這三種模式的仿真結(jié)果進(jìn)行分析對比。

3.1 傳統(tǒng)發(fā)展模式

這種模擬情景是以現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過對仿真結(jié)果的分析可知，這是一種發(fā)展比較平穩(wěn)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(dǎo)致空管單位的運(yùn)行能力處在較低的水平，使得空管單位缺乏發(fā)展的能力。而之所以造成發(fā)展能力不足，最根本的原因就是安全投入比較少，使得發(fā)展能力不能增加。

3.2 高速發(fā)展模式

該模式是在傳統(tǒng)發(fā)展模式的基礎(chǔ)上，將航班審批系數(shù)增大，提高通過率。通過對仿真結(jié)果分析可知，當(dāng)管制保障架次的增速達(dá)到一定的數(shù)值之后就不會再增加，而是呈現(xiàn)出急速下降的趨勢。出現(xiàn)這種現(xiàn)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?yún)s不能跟上增長的速度，也使得管制單位的發(fā)展能力出現(xiàn)不足的情況，因此當(dāng)增加到一定的數(shù)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(dǎo)致事故頻繁的發(fā)生，因此，這種模式不適合長期的發(fā)展。

3.3 協(xié)調(diào)發(fā)展模式

協(xié)調(diào)發(fā)展模式同樣是上調(diào)航班審批系數(shù)，但是這個系數(shù)值低于高速發(fā)展模式，而且協(xié)調(diào)發(fā)展模式還要相應(yīng)的增加安全投入，以保證安全狀況。通過對仿真結(jié)果分析可知，盡管短期內(nèi)架次增速沒有高速發(fā)展模式快，但會一直處于增長之中，而且空管單位運(yùn)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(fā)展模式。

4 結(jié)論

為了研究空管單位安全與發(fā)展，需要在系統(tǒng)動力學(xué)的基礎(chǔ)上建立相應(yīng)的模型，并通過情景模擬及仿真結(jié)果分析得出適合空管單位安全與發(fā)展的模式。通過對傳統(tǒng)發(fā)展模式、高速發(fā)展模式、協(xié)調(diào)發(fā)展模式的仿真結(jié)果對比可知，協(xié)調(diào)發(fā)展模式為最佳的運(yùn)行模式，能夠保證空管單位可持續(xù)的安全發(fā)展。

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