基于SD模型的不停航施工情景下機場安全風險作用機理研究

潘 丹，羅 帆

(武漢理工大學管理學院，湖北武漢430070)

基于SD模型的不停航施工情景下機場安全風險作用機理研究

潘 丹，羅 帆

(武漢理工大學管理學院，湖北武漢430070)

以不停航施工為特定情景，構建SD模型對機場安全風險的發生及作用機理進行研究。首先采用魚骨圖識別不停航施工情景下的機場安全風險，得到不停航施工情景下的機場安全風險共包括22個關鍵影響因子;然后采用因果關系圖分析安全風險的影響關系，并運用SD模型軟件Vensim PLE構建不停航施工情景下的機場安全風險SD模型流圖，分析風險的作用機理，得到各風險因子相互作用形成5個主要的風險回饋循環;最后從機場層面、政府層面、施工企業層面三方面著手，提出了具體管理建議。該研究豐富了不停航施工情景下的機場安全風險方面的理論研究，可為減少不停航施工情景下的機場安全風險、完善民用機場安全風險管理體系提供參考。

不停航施工;機場;SD模型;安全風險;魚骨圖;

隨著航空業的快速發展，安全問題越來越受到人們的重視，確保航空安全零事故，提高安全運行水平，一直是業界的不懈追求。然而，近年來航空不安全事件頻發，航空事故征候數量居高不下，據《中國民航不安全事件統計分析報告》顯示，我國近幾年的航空不安全事件和事故征候平均每年多達2 000多起，所造成的人員傷亡和財產損失較為嚴重，因此航空安全管理一直是業界關注的重點問題。隨著我國國民經濟的不斷增長，人民生活水平的不斷提升，民航業已從初期服務于高端客戶向大眾化發展，市場需求不斷擴大，各大機場交通流量日益增大，國內各機場相繼開始實施大規模的改擴建，并進入改擴建的高峰期，僅新疆一個地區2015年新建和改擴建的機場就多達7個，不停航施工情景下的機場安全管理愈發困難，也給機場安全管理者帶來了前所未有的挑戰。一方面，施工項目具有難度大、投資大、環境影響大、有限作業時間內突擊作業、周期長等特點，給施工方帶來挑戰，給機場安全管理帶來大量的風險;另一方面，機場安全管理不僅涉及機場、航空公司、空管等機構，還涉及政府、外來人員等，涉及設備設施等可控因素、人員等難控因素以及環境等不可控因素的管理。不停航施工情景下的機場安全管理是一個非常復雜的系統，多種風險因素交互作用、相互影響，安全風險的可能性大、嚴重性強，其后果不僅給航空器的正常運行埋下潛在隱患，給機場安全管理帶來潛在的威脅，還會造成負面的社會影響，因此對不停航施工情景下的機場安全風險作用機理進行分析具有重要意義。

目前關于不停航施工的安全管理方面的研究，Liou等［1］、毛軍［2］針對不停航施工的特點、制約因素以及安全管理方面存在的難點和重點問題進行了分析;翁訓龍［3］、周滔［4］、王永剛等［5］通過制定改進的不停航施工的安全管理制度和新的管理方法，優化了整個不停航施工過程的安全管理;Maeda［6］、Jones等［7］、黃占軍［8］通過改進機場施工中的方法，對不停航施工安全技術進行了優化研究。關于機場安全風險方面的研究，賈索［9］、王永剛等［10］從“人-機-環-管”4個方面對機場安全風險因素進行了分析;還有一些國內外學者采用證據推理、灰色關聯分析、貝葉斯網絡等方法對機場、場務保障、跑道等區域的安全風險評估進行了研究［11-14］;趙桂紅等［15］采用人工神經網絡建立了機場停機坪安全風險預警模型;梅軍飛［16］采用人工神經網絡、貝葉斯網絡模型、熵理論模型及模糊物元模型建立了跑道入侵的安全風險預警模型。

綜上所述，針對不停航施工的研究，當前學者們關于不停航施工的特點、施工技術、安全管理方面研究較多，且對不停航施工情景下機場安全風險管理方面的研究較為鮮見，并且機場安全風險的研究對象側重于飛行區、滑行道、跑道、機坪的安全風險，研究方法主要采用模糊層次分析法、復雜網絡模型、貝葉斯網絡、人工神經網絡等，而采用SD模型進行研究的較少，且未見針對不停航施工情景下機場安全風險作用機理的研究成果。鑒于此，本文以不停航施工為特定情景，以機場安全風險作為研究對象，以系統動力學模型(SD模型)作為研究方法，對不停構造入手，通過建造反映系統基本結構的模型，進而航施工情景下機場安全風險的作用機理進行了研究，以豐富不停航施工情景下機場安全風險的研究，為減少機場安全風險、完善民用機場安全風險管理體系提供參考。

1 不停航施工情景下機場安全風險識別

關于不停航施工的定義，《民用機場不停航施工管理規定》中對其進行了界定，不停航施工是指在機場不關閉并按照航班計劃接收和放行航空器的情況下，在飛行區、部分航站區內實施工程作業。飛行區是指機場內供民用航空器起飛、著陸、滑行和停放的地區，包括跑道、滑行道、升降帶、跑道端安全區、停止道等。航站區是指機場內以旅客航站樓為中心的區域，包括站坪、旅客航站樓建筑、機動車車道與飛行區之間的區域、停車設施和組織地面交通所涉及的區域［17］。

目前，關于不停航施工情景下的機場安全風險因素還沒有一個通用的標準，因此需要對不停航施工情景下機場安全風險進行識別。一般采用的風險識別方法有分類結構法、情景分析法、決策樹法、風險源清單法、故障樹法、階段風險報告法、風險檔案表法、系統分解法、魚骨圖法、運用核對表法、專家調查法、流程法和條件-轉換-后果圖法等。本文根據SHEL模型，按照人、設備、環境和管理4個維度分類，并借助魚骨圖法針對不停航施工情景下的機場具體安全風險進行識別，共識別出30個安全風險影響因素，詳見圖1。

2 不停航施工情景下機場安全風險SD模型的構建

從系統的角度來看，不停航施工情景下機場安全風險管理是一個由多種因素所構成的具有特定功能的有機整體，包含機場、航空公司、空管、施工企業多方面，所涉及的眾多部門在執行各自職能的過程中和外界環境以及部門之間不斷地進行著各種溝通與合作，這些都決定了不停航施工情景下機場安全風險管理是一個動態的復雜系統，在安全風險分析過程中，會遇到風險因素的隨機性、模糊性以及事故的歷史統計數據不完整等不確定性問題。而系統動力學是綜合系統論、控制論、信息論等理論研究復雜的、動態的、不確定性問題的一種重要工具，它以定性與定量相結合的研究方法為基礎，從系統的微觀對系統隨時間變化的行為進行模擬研究。因此，可以將SD模型作為研究方法，分析系統各風險因素的互動作用機理。

圖1 不停航施工情景下機場安全風險識別魚骨圖Fig．1 Fishbone diagram of airport security risk identification under the circumstance of non-suspend air construction

2．1 系統邊界的劃分

模型研究的特定情景是不停航施工，研究對象是機場安全風險，分析機場系統內部風險作用機理及機場系統在外生變量的干預情況下的風險作用機理，目標是保證機場子系統以最安全的狀態運行。通常確定模型邊界的一般原則是先選擇有關的狀態變量，并將狀態確定的載體進行歸類、排列，確定所要研究的變量是受哪些狀態變量控制。由于認知的局限性，不可能對一個無所不包的模型進行分析，因此本文假定模型的邊界為:

(1)模型主要研究機場安全風險，考慮機場自身的安全風險，考慮由航空公司、空管、施工企業、政府、外來人員等原因對機場安全帶來直接影響的關鍵因素;

(2)不考慮航空公司、空管、施工企業、政府等機構內部的安全風險;

(3)不考慮社會因素、經濟因素和科學技術因素對機場安全風險帶來的影響。

2．2 不停航施工情景下機場安全風險因果關系圖

不停航施工情景下機場安全風險管理過程中涉及很多因素，分析這些因素的因果關系是建立不停航施工安全風險SD模型的基礎。為了確保研究的針對性，本文采取專家評價法對“人—機—環—管”4個方面的30個影響因子進行篩選，按照影響因子的可衡量性、與機場安全風險的相關性和重要性篩選出22個關鍵因子，并通過對這些關鍵因子的互動關系進行分析，建立了不停航施工情景下機場安全風險的因果關系圖，見圖2。其中，圖2中正關系表明某變量增加會引起相關聯的另一變量增加，負關系則相反，分別用帶“+”、“－”號的箭頭表示。

2．3 不停航施工情景下機場安全風險SD模型

2．3．1 不停航施工情景下機場安全風險SD模型流圖

因果關系圖是對系統反饋結構基本情況的描述，不能反映不同性質變量間的區別，因此需要在此基礎上構建不停航施工情景下的流量存量圖(簡稱流圖)。本文運用SD模型軟件Vensim PLE將因果關系圖模型化，建立不停航施工情景下機場安全風險SD模型流圖(見圖3)，用來分析風險因子對系統影響的累積效應及其改變的速率。該SD模型流圖將不同性質的變量進行了區分，主要分為五類變量:狀態變量是系統的存量，等于單位時間的變化量加上上個時刻的值，圖中方形符號中的變量表示系統的狀態變量;速率變量反映狀態變量增加或減少的速度，圖中方形符號箭頭上的變量表示速率變量;輔助變量是由其他變量通過計算獲得，其當前時刻的值和歷史時刻的值相互獨立;決策變量是人為引入的，通過影響輔助變量的值，實現對狀態變量的干預;常數變量為不受系統內因素影響的變量。五類變量之間的箭頭指向表示因果影響關系。

圖2 不停航施工情景下機場安全風險因果關系圖Fig．2 Causality diagram of airport security risks under the circumstance of non-suspend air construction

圖3 不停航施工情景下安全風險SD模型流圖Fig．3 SD model flow chart of airport security risks under the circumstance of non-suspend air construction

系統動力學中反映變量累積效應的反饋回路包括正、負反饋回路兩類:正反饋回路表示各影響因素之間的累積效應為正，即具有自加強的作用，若反饋回路中包括偶數個負的影響關系，則為正反饋回路;負反饋回路表示各影響因素之間的累積效應為負，負反饋回路通過控制回路的變量最后趨于穩定，若反饋回路中包含奇數個負的影響關系，則為負反饋回路［18］。由圖3可見，不停航施工情景下安全風險SD模型存在如下5個負反饋回路:

(1)負反饋回路:↑人員風險→↑安全培訓投入→↑安全培訓效果→↑機場工作人員持證上崗率→↓機場工作人員操作違規率→↓人員風險。

(2)負反饋回路:↑管理風險→↑安全培訓投入→↑安全培訓效果→↑機場管理人員不停航施工安全監管經驗和能力→↓不停航施工安全檢查和監督漏查率/機場與相關單位通報與溝通差錯率→↓管理風險。

(3)負反饋回路:↑機場安全風險→↑安全培訓投入→↑安全培訓效果→↑機場管理人員不停航施工安全監管經驗和能力→↓機場工作人員操作違規率/不停航施工安全檢查和監督漏查率→↓關閉跑道和滑行道的標志合格率/施工圍擋設施設置的合格率/施工破壞了助航設施修復工作延誤率/施工區域警戒線合格率→↓設備設施風險→↓機場安全風險。

(4)負反饋回路:↑機場安全風險→↑政府提高準入資格→↑施工機構資質水平→↓施工人員誤入航空器運行區域的次數/施工機械設備遺漏在航空器運行區域的次數/施工現場材料、雜物和垃圾的堆放與處理不當次數→↓環境風險→↓機場安全風險。

(5)負反饋回路:↑機場安全風險→↓施工期間航班流量→↓員工工作壓力水平→↓工作差錯次數→↓人員風險→↓機場安全風險。

2．3．2 不停航施工情景下機場安全風險SD模型變量集

不停航施工情景下機場安全風險SD模型變量集包括4個狀態變量、4個速率變量、20個輔助變量、2個決策變量、4個常數變量，詳見表1。

表1 不停航施工情景下機場安全風險SD模型變量集Table 1 SD model variable set of airport security risks under the circumstance of non-suspend air construction

2．4 不停航施工情景下機場安全風險作用機理分析

本文圍繞5個主要的回饋循環對不停航施工情景下機場安全風險的作用機理進行了分析。

機場人員安全風險增加，為防止安全事故的發生，機場管理當局將加大對安全工作人員的培訓力度，增加經費的投入，迫于壓力將對員工設定更高的培訓效果方面的要求。一方面，員工能力水平得以提高，持證上崗率將會增加，操作違規率下降，人員風險得以減少;另一方面，安全管理人員的能力水平得到提升，減少了不停航施工安全檢查和監督漏查情況，且能保證機場與相關單位通報差錯減少，從而降低了管理方面的風險。

安全管理人員的能力水平得到提升，員工操作違規率下降，減少了不停航施工安全檢查和監督漏查情況，關閉跑道和滑行道的標志、施工圍擋設施和施工區域警戒線不按照要求設置的情況減少，將有助于對施工破壞了助航設施的修復工作，減少了設備設施方面的風險，進而減少了機場安全風險。

機場安全風險增加的情況下，為確保社會的安全與穩定，政府將會對機場施工情況進行干預，也會制定不停航施工安全管理相關的法律、規章制度、管理規定來約束各施工機構的安全管理行為，提高了施工機構的準入資格，不停航施工機構資質水平的提升，對施工人員、材料、垃圾的管理更好，會減少由于施工方給機場帶來的環境風險，從而降低了機場安全風險水平。

機場安全風險增加的情況下，機場會從影響機場安全風險的各方面著手，對施工期間的航班流量進行控制，機場員工的工作強度將減少，員工的工作壓力降低，出現工作差錯的次數減少，從而降低了人員風險，進而減少了機場安全風險。

2．5 安全風險管理建議

綜上分析可知，若政府對不停航施工情景下的機場安全管理進行積極干預，則機場安全風險將會大大減少;若增加不停航施工安全管理經費的投入，則管理風險、人員風險和設備設施風險將會大大減少;若引入管理水平較高的施工企業，則環境風險將會大大減少。因此，若要降低不停航施工情景下的機場安全風險水平，一方面應從閉環內著手，不斷優化5大回饋循環，關注每個回路的各個關鍵點，并制定措施完善每個關鍵點，避免上一個環節的失控對下一個環節造成影響。另一方面，在機場層面，應建立科學的安全投入原則和機制，確定合理的投入比例和結構，強化安全投入監督機制，并合理控制航班流量，將單位航班流量下安全管理人員的數量控制在合理范圍;在施工企業層面，應提高施工機構的安全管理水平，加強安全監督;在政府層面，應完善不停航施工情景下的機場安全管理法律法規體系和管理規范，加大安全執法力度，提高執法效能，規范施工機構的選人、用人機制，提高施工機構的準入資格。

3 結論與展望

本文基于SD模型對不停航施工情景下機場安全風險作用機理進行研究，主要得到以下結論:

(1)采用魚骨圖識別不停航施工情景下的機場安全風險，共包括人員風險、機械設備風險、環境風險、管理風險4個方面的30個影響因素。

(2)通過對各風險子系統和影響因素的互動關系分析，建立了不停航施工情景下機場安全風險的因果關系圖，并運用SD模型軟件Vensim PLE將因果關系圖模型化，得到不停航施工情景下的機場安全風險因素作用機理的SD流圖，分析了5個主要的風險相互作用的回饋循環及其作用機理。

(3)根據不停航施工情景下機場安全風險的作用機理，提出了具體的管理建議:一方面，從閉環內著手，制定措施完善每個關鍵點;另一方面，從政府層面、機場層面、施工企業層面加強管理，以減少不停航施工情景下的機場安全風險。

展望未來，可更深入地分析不停航施工情景下機場安全風險的作用機理，對機場方面的風險指標進行更深入的研究，全面考慮政府、施工機構、航空公司、空管等方面的影響，建立評價指標體系，通過調研獲取數據，對不停航施工情景下的機場安全風險作用機理進行仿真模擬，對未來的風險進行預測和預警，將有助于飛行安全預警與預控管理，防患于未然，從而為機場安全管理提供更具實踐價值的建議。

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Airport Security Risk Mechanism under the Circumstance of Non-suspend Air Construction Based on the System Dynamics Model

PAN Dan，LUO Fan
(School of Management，Wuhan University of Technology，Wuhan430070，China)

Taking non-suspend air construction as the specific circumstance，this paper builds the System Dynamics (SD)model to research the airport safety risk occurrence and functional mechanism．The paper applies Fishbone Diagram to identify airport security risks and gains 22 key factors under the circumstance of non-suspend air construction．Then，the paper establishes causality diagram to analyze the interaction of the influence factors and builds the SD model flow chart by software Vensim PLE under the circumstance of non-suspend air construction．Through analysis of risk mechanism，the paper obtains five major feedback loops formed under the interaction of the risk factors．Finally，the paper puts forward management suggestions concerning the airports，government and construction enterprises．The paper enriches the theory research about airport security risks under the circumstance of non-suspend air construction，which may provide reference for reducing airport security risks and improving the civil airport security risk management system under the circumstance of non-suspend air construction．

non-suspend air construction;airport;SD model;safety risk;fishbone diagram

X949;V351

ADOI:10．13578/j．cnki．issn．1671-1556．2016．05．028

1671-1556(2016)05-0163-07

羅 帆(1963—)，女，博士，教授，主要從事交通災害預警管理與人力資源管理等方面的研究。E-mail:sailluof@126．com

2016-03-07

2016-03-23

國家自然科學基金項目(71271163)

潘 丹(1988—)，女，博士研究生，主要研究方向為風險管理與人力資源管理。E-mail:492157582@qq．com