淺談管制員排班試驗驗證系統

鄢丹青 金沙舟 王義建

（1.中國民用航空局第二研究所，四川成都 610000；2.浙江省低空飛行服務中心有限公司，浙江杭州 311600）

0.引言

隨著民航事業的高速發展，飛行流量與日俱增，空中交通管制任務重、責任大，空中交通管制員的排班也顯得愈發重要，科學合理的排班是保障航空安全的必要因素。

對空管系統而言，制定管制員排班計劃是件頗為棘手的工作。制定排班計劃時必須考慮疲勞管理、輪班分配、人員培訓和人員資質等多重因素，同時還必須考慮強制性和安全準則、計劃內、計劃外的休假、勞動協議、公平倒班和區域分配等要素[1-2]。除去強制性、休假、資質等固定因素外，管制員排班是否科學合理主要體現在工作強度，其中一個主要判斷標準為執勤時間的時長，特別是夜班的次數與時長，正常情況下，在一定時間段內，同級別管制員的值班天數、工作強度大致相等，且不超出行業規定的最高標準。

1.國內管制員排班現狀

目前，全國管制單位都是固定輪換的排班方式，將管制員分為不同的2 ～4 個組，每1 ～2 個組負責24h 的值班，各地區管制單位根據自身情況決定具體分組和輪換方式，且幾乎均為人工排班，多數為Excel 表格或Word形式，制定好固定格式的表格，根據歷史經驗進行排班，主要存在以下問題：

（1）不便保存和統計各種排班數據；（2）排班是建立在歷史經驗的基礎上，缺乏科學評估，存在將錯就錯的風險；（3）排班由專人負責，遇見緊急情況需要臨時調整人員時，應急能力差，適應性不強。

由于沒有詳細的數據庫和軟件系統的支持，人工排班往往遵循經驗原則，根據個人經驗進行排班，特別是大型管制單位，管制員數量多、管制席位多，人工排班難以平衡每個管制員的工作強度[3]。基于科學合理及公平性原則，本文提出一種具有仿真驗證功能的管制員排班試驗驗證系統。

2.管制員排班試驗驗證系統

系統的功能主要分為三大模塊，第一部分為排班模塊；第二部分為數據統計分析模塊；第三部分為席位配置驗證和排班優化模塊。后兩者為排班模塊提供理論支撐，三部分相輔相成。

2.1 排班模塊

在空中交通管理中，飛機在整個飛行過程中由機場管制塔臺、終端管制中心、區域管制中心3 個管制單位分別提供不同飛行階段的管制服務。空域被劃分為若干扇區，是實施空中交通管理的基本單元，每個扇區由一名管制員或一個管制員小組負責指揮和監視扇區內的飛行活動。根據我國管制現狀，每個扇區下有幾種管制席位，一般分為指揮席、監控席、協調席等（不同管制單位的情況會有所差異）。只有具有某個扇區放單資格的管制員，才有資格做該扇區的指揮監視等工作。

經調研，國內排班的模式基本是把一天的執勤時段分為早中夜班或者白班夜班，把管制員分成固定的組別，按組分時段輪換值班。值班表一般都有固定的模板，稱為排班模板，根據實際情況例如淡旺季、有無軍航活動、天氣情況等，模板間的席位配置情況和時間段會有差異。排班模板一般格式如下，橫坐標為席位名稱，縱坐標為時間段，字母對應的為管制員代號。如表1 所示。

表1 排班模板示例

排班試驗驗證系統的目的是把人工排班的方式轉變為智能排班，再輔以人工微調，所以上述的所有參數都需要在系統里進行設置。實現排班功能，首先要初始化各類參數，再進行排班。需要初始化的參數如下：

（1）分班情況及時間段，如早中晚班；（2）扇區種類及名稱；（3）席位種類及名稱；（4）管制員的基本信息及可放單扇區；（5）排班模板，即如表1 的示例圖所示，可根據管制單位的實際運行情況設置不同的席位配置、不同人員配置或者不同的時間段配置的數個排班模板；（6）錄入近3 個月的歷史排班數據，歷史數據作為智能排班的理論依據，為智能排班提供學習信息。

參數初始化完畢后，人工選擇排班日期、參與排班的管制員和排班模板，有兩個選項：

（1）系統自動匹配班表。系統根據歷史排班數據，自動排出當前人員配置下最貼近歷史數據統計的排班結果，最后人工可對該結果進行微調；（2）人工排班。不參考智能排班結果，直接人工將字母代號設置為相應的管制員。

排班表完成之后，點擊發布排班，系統即可將班表發送至管制員手機進行提醒。

2.2 統計分析模塊

排班管理應該是一個動態的過程，本模塊可對管制員的各項執勤時間進行統計，不僅便于查看和對比每個管制員的工作量，掌握工作量是否超標或不足，還可通過數據分析來判斷排班模板的合理性，便于及時修正不合理的管制運行模式和排班模板。統計的指標如下：

（1）每個管制員的夜班執勤次數與時長；（2）每個管制員的白班執勤次數與時長；（3）每個管制員在每個席位的執勤時長；（4）在每個扇區的主副席位，每個管制員和其他管制員的搭配時長。

正常情況下，普通管制員的執勤時間應該相當，對統計數據（1）（2）作柱狀圖分析并求均值，一般會有：

（1）管制員的執勤時間相差不大，且均值不超過行業最高標準，如有個別超高或者超低的人員可根據實際情況進行調整；（2）管制員的執勤時間相差不大，但均值超過行業最高標準，此時應調整整體排班運行模式，縮短休息時間增加上班時間，例如上一休二改為上二休二；（3）管制員執勤時間相差大，但均值不超過行業最高標準，此時應調整排班模板，盡量均衡每個人值班時間；（4）管制員執勤時間相差大，但均值超過行業最高標準，此時應先調整整體排班運行模式，縮短休息時間增加上班時間，再調整排班模板，盡量均衡每個人值班時間。

統計數據（3）（4）用于統計每個管制員熟悉的席位以及搭檔，該統計信息給系統自動排班和人工排班提供依據。

2.3 席位驗證與排班模板優化模塊

本功能是獨立于實際排班工作的一個模塊，用于席位配置驗證和排班模板優化。在實際管制運行中，由于實際運行情況和人員情況，可能會制定多個排班模板，適用于不同場景的運用。本模塊可靈活設置席位數量、類型和排班時間段，模擬真實排班場景，制定排班模板，并通過統計分析來評價排班模板的優劣。本模塊的主要功能如下：

（1）設置排班模板；（2）對真實的管制員進行模擬排班；（3）對排班結果進行統計分析。

本模塊的優點在于可在不影響實際管制工作的前提下對排班模板進行一套完整的仿真驗證，有利于管制單位對排班模板進行優化，提高工作效率，可用于以下場景：

（1）管制單位實際排班模板需改進，制定新模板后，可在本模塊對新模板進行仿真驗證；（2）管制單位需要新增或者減少席位，排班模板也需要隨之變動，新增席位后現有的管制員數量是否能滿足排班需求？減少席位后應如何調整排班模板等，可在本模塊進行仿真驗證。

3.結論

本文提出的管制員排班試驗驗證系統是不僅有正常排班功能，還包括了統計分析和驗證功能，其優點在于：

（1）既可智能排班，也可人工排班，多方面滿足排班人員的需求；（2）通過統計分析功能，可對排班模式和排班模板進行優劣評價；（3）通過模擬席位配置和排班情景，可以評價管制員數量是否能夠滿足當前席位配置情況，以及可以評價執行當前排班模式，管制員的執勤時間是否符合規章要求。