基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的民航安全監(jiān)管能力建設(shè)研究

王永剛，耿 浩

(中國民航大學(xué)安全科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300300)

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基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的民航安全監(jiān)管能力建設(shè)研究

王永剛，耿 浩

(中國民航大學(xué)安全科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300300)

為了探索不同投入比例模式下民航安全監(jiān)管能力增長效果，通過對(duì)民航安全監(jiān)管能力的建設(shè)要素和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，根據(jù)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論構(gòu)建了民航安全監(jiān)管能力建設(shè)系統(tǒng)的因果關(guān)系圖和流圖，研究了不同投入比例方案中民航安全監(jiān)管能力的增長狀況。研究結(jié)果表明：調(diào)節(jié)不同要素投入比例會(huì)得到不同的民航安全監(jiān)管能力增長效果；針對(duì)單一要素的投入不可能實(shí)現(xiàn)整體的建設(shè)目標(biāo)，會(huì)產(chǎn)生資源的浪費(fèi)，各建設(shè)要素需要均衡協(xié)調(diào)發(fā)展。該研究可為政府明確監(jiān)管投入方向和制定決策提供參考依據(jù)。

民航安全監(jiān)管；能力建設(shè)；系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)；模擬仿真

民航安全監(jiān)管工作是實(shí)現(xiàn)民航業(yè)持續(xù)安全和科學(xué)發(fā)展的重要保障[1]。目前我國民航安全生產(chǎn)綜合保障基礎(chǔ)依然薄弱，特別是在履行安全監(jiān)管職能、創(chuàng)新監(jiān)管手段、提升監(jiān)管效能等方面亟待加強(qiáng)[2-3]。

目前國內(nèi)外學(xué)者針對(duì)如何加強(qiáng)民航安全監(jiān)管能力建設(shè)進(jìn)行了大量的研究，歐美等發(fā)達(dá)國家學(xué)者強(qiáng)調(diào)加大科技創(chuàng)新投入對(duì)提升民航安全監(jiān)管能力的作用，并開發(fā)出了多種信息化監(jiān)管系統(tǒng)和航空安全數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)[4-5];國內(nèi)學(xué)者則認(rèn)為人員是民航安全監(jiān)管工作的基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)通過加強(qiáng)人員能力建設(shè)提升民航安全監(jiān)管能力，并提出了重點(diǎn)投入要素和績效考核管理辦法[6-8];此外，還有學(xué)者認(rèn)為應(yīng)從事故調(diào)查[9]、民航法規(guī)體系[10]、監(jiān)察機(jī)制[11]、監(jiān)管文化[12]等方面進(jìn)行投入以提升民航安全監(jiān)管能力。上述研究大多是從民航安全監(jiān)管能力建設(shè)要素方面進(jìn)行的，其成果能為投入決策提供宏觀性的指導(dǎo)，但在投入總額一定的情況下，何種投入分配比例能夠取得最優(yōu)的民航安全監(jiān)管能力建設(shè)效果仍不明確，政府在投入決策過程中存在一定的盲目性和經(jīng)驗(yàn)主義。為此，本文利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)(System Dynamics,SD)理論[13-15]結(jié)合定量評(píng)價(jià)方法，構(gòu)建民航安全監(jiān)管能力建設(shè)的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，并通過改變模型中的參數(shù)，模擬不同投入比例模式下民航安全監(jiān)管能力的建設(shè)效果，探索何種投入比例模式能夠取得最優(yōu)的民航安全監(jiān)管能力增長效果，為政府制定科學(xué)的監(jiān)管投入方向和制定決策提供依據(jù)。

1 民航安全監(jiān)管能力建設(shè)的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型構(gòu)建

民航安全監(jiān)管能力建設(shè)作為一個(gè)復(fù)雜的社會(huì)系統(tǒng)，其具有自身的系統(tǒng)特性和結(jié)構(gòu)框架，并通過構(gòu)成和影響要素相互作用形成具有系統(tǒng)功能的整體。民航安全監(jiān)管系統(tǒng)是一個(gè)由諸多要素相互作用、相互影響而成的具有特定功能的綜合動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，主要包括：人員素質(zhì)、監(jiān)管組織、法規(guī)制度、監(jiān)管信息化和科技支撐[4-7,9-12]。人員素質(zhì)又受到教育培訓(xùn)水平的影響，教育培訓(xùn)水平又直接影響監(jiān)管組織水平的高低，并且通過影響人員科技創(chuàng)新能力間接影響科技支撐水平?？萍贾嗡降牧硪粋€(gè)重要影響因素科研成果則又直接影響信息化水平和法規(guī)制度水平的高低。人員素質(zhì)和信息化水平的高低又直接影響監(jiān)管組織水平的變化。諸多因素通過經(jīng)費(fèi)投入轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的水平增量，并通過要素間復(fù)雜的關(guān)系最終影響民航安全監(jiān)管能力的增長。因此，民航安全監(jiān)管能力建設(shè)是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，除了具有一般系統(tǒng)的特性之外還具有以下特點(diǎn)：

(1) 動(dòng)態(tài)性：民航安全監(jiān)管能力建設(shè)涉及眾多變量按照一定規(guī)律動(dòng)態(tài)發(fā)展和變化。

(2) 延遲性：民航安全監(jiān)管能力各要素水平的增長過程在時(shí)間上會(huì)產(chǎn)生延遲效應(yīng)。

(3) 非線性：民航安全監(jiān)管能力建設(shè)過程中經(jīng)費(fèi)投入對(duì)各因素水平的轉(zhuǎn)化率在數(shù)量和程度上表現(xiàn)出種種非線性關(guān)系。

1.2 民航安全監(jiān)管能力建設(shè)系統(tǒng)因果關(guān)系圖

通過對(duì)民航安全監(jiān)管系統(tǒng)中各要素之間相互影響、相互制約關(guān)系進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，確定該系統(tǒng)模型的主回路包括：

韓國堪輿主題的漢文小說中塑造了眾多“有血有肉”的人物，這些人物經(jīng)作者寥寥幾筆，刻畫得生動(dòng)形象，活靈活現(xiàn)。 其中，恃術(shù)驕縱的地師，聰慧機(jī)智的童婢和心地善良的士人等，無不令人印象深刻，他們?cè)谡麄€(gè)故事情節(jié)發(fā)展過程中起著舉足輕重的作用。

L1：民航安全監(jiān)管經(jīng)費(fèi)投入+→信息化建設(shè)經(jīng)費(fèi)投入+→信息化水平+→民航安全監(jiān)管能力-→民航安全監(jiān)管能力建設(shè)需求系數(shù)+→民航安全監(jiān)管經(jīng)費(fèi)投入；

L2：民航安全監(jiān)管經(jīng)費(fèi)投入+→監(jiān)管組織建設(shè)經(jīng)費(fèi)投入+→監(jiān)管組織水平+→民航安全監(jiān)管能力-→民航安全監(jiān)管能力建設(shè)需求系數(shù)+→民航安全監(jiān)管經(jīng)費(fèi)投入；

L3：民航安全監(jiān)管經(jīng)費(fèi)投入+→人員能力建設(shè)經(jīng)費(fèi)投入+→人員素質(zhì)+→民航安全監(jiān)管能力-→民航安全監(jiān)管能力建設(shè)需求系數(shù)+→民航安全監(jiān)管經(jīng)費(fèi)投入；

L4：民航安全監(jiān)管經(jīng)費(fèi)投入+→人員能力建設(shè)經(jīng)費(fèi)投入+→教育培訓(xùn)水平+→人員素質(zhì)+→民航安全監(jiān)管能力-→民航安全監(jiān)管能力建設(shè)需求系數(shù)+→民航安全監(jiān)管經(jīng)費(fèi)投入；

L5：民航安全監(jiān)管經(jīng)費(fèi)投入+→科技建設(shè)經(jīng)費(fèi)投入+→科研成果+→科技支撐水平+→民航安全監(jiān)管能力-→民航安全監(jiān)管能力建設(shè)需求系數(shù)+→民航安全監(jiān)管經(jīng)費(fèi)投入；

L6：民航安全監(jiān)管經(jīng)費(fèi)投入+→科技建設(shè)經(jīng)費(fèi)投入+→人員科技創(chuàng)新能力+→科技支撐水平+→民航安全監(jiān)管能力-→民航安全監(jiān)管能力建設(shè)需求系數(shù)+→民航安全監(jiān)管經(jīng)費(fèi)投入；

L7：民航安全監(jiān)管經(jīng)費(fèi)投入+→法規(guī)制度建設(shè)經(jīng)費(fèi)投入+→法規(guī)制度水平+→民航安全監(jiān)管能力-→民航安全監(jiān)管能力建設(shè)需求系數(shù)+→民航安全監(jiān)管經(jīng)費(fèi)投入。

利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真軟件Vensim PLE，可作出民航安全監(jiān)管系統(tǒng)的因果關(guān)系圖，見圖1。

1.3 民航安全監(jiān)管能力建設(shè)系統(tǒng)流圖

因果關(guān)系圖描述了系統(tǒng)內(nèi)部各變量間的因果關(guān)系，表達(dá)了系統(tǒng)要素之間的相關(guān)性和反饋過程。但是，因果關(guān)系圖無法表達(dá)系統(tǒng)中變量的性質(zhì)，無法描述系統(tǒng)管理和控制的過程。流圖是在因果關(guān)系圖的基礎(chǔ)上進(jìn)一步區(qū)分變量的性質(zhì)，用更加直觀的符號(hào)刻畫系統(tǒng)要素之間的邏輯關(guān)系，是對(duì)系統(tǒng)更細(xì)致和更深入描述的圖形表示方法[16]。為了清晰地描述民航安全監(jiān)管能力建設(shè)系統(tǒng)中動(dòng)態(tài)變量的積累情況，在因果關(guān)系圖的基礎(chǔ)上，對(duì)不同變量做了區(qū)分，將民航安全監(jiān)管能力作為存量，得到該系統(tǒng)流圖，見圖2。

2 民航安全監(jiān)管能力建設(shè)的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模擬

2.1 模型方程和參數(shù)的確定

模型方程的確定是根據(jù)各變量的性質(zhì)和變量間的關(guān)系，通過采用查閱歷史數(shù)據(jù)及文獻(xiàn)或?qū)＜易稍兊确绞酱_立模型變量間的定量關(guān)系。民航安全監(jiān)管能力建設(shè)系統(tǒng)的主要變量及變量方程見表1。

模型中投入對(duì)各分量水平的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化呈非線性變化趨勢(shì)，在投入的初期轉(zhuǎn)化率會(huì)較高，而隨著時(shí)間變化和建設(shè)投入的增加，轉(zhuǎn)化率會(huì)相應(yīng)降低，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)中的表函數(shù)較好地表征了這一變量之間的變化關(guān)系[12]。本文表函數(shù)的建立參考文獻(xiàn)[17]的構(gòu)建過程，可通過對(duì)評(píng)價(jià)出的12個(gè)月內(nèi)監(jiān)管局單位投入對(duì)各能力因素增量值擬合確定。以求“投入對(duì)人員素質(zhì)的轉(zhuǎn)化率”為例，每個(gè)月對(duì)提高監(jiān)察員素質(zhì)的投入平均為11.5萬，然后評(píng)價(jià)出一年中每個(gè)月的人員素質(zhì)水平后得出每個(gè)月人員素質(zhì)水平的增量，將增量除以投入11.5，則可以得出12個(gè)月的投入對(duì)人員素質(zhì)的轉(zhuǎn)化率，并將此擬合為表函數(shù)曲線，作為仿真時(shí)間內(nèi)(48個(gè)月)投入對(duì)人員素質(zhì)的轉(zhuǎn)化率。

模型中參數(shù)或變量初始值的給定主要參考中國民用航空局年度安全工作報(bào)告和民航統(tǒng)計(jì)資料[18]，以及基于科研項(xiàng)目中對(duì)民航華東某監(jiān)管局的定量化評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，見表2。

2.2 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型檢驗(yàn)

將構(gòu)建的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型通過Vensim中的“unit check”，進(jìn)行量綱一致性檢驗(yàn)[13-14]。理論上對(duì)所有建設(shè)要素不進(jìn)行投入時(shí)，民航安全監(jiān)管能力不會(huì)增加，在模型中設(shè)定各建設(shè)要素投入比例值為0時(shí)，得到的民航安全監(jiān)管能力增量值仿真圖像如圖3所示，圖中顯示其能力增量值為0，符合理論分析結(jié)果，模型通過了極端值檢驗(yàn)。

注：①INTEG是指對(duì)狀態(tài)變量的每個(gè)時(shí)刻取值的積累，民航安全監(jiān)管能力初始值設(shè)定為60；DELAY1指一階延遲，延遲時(shí)間為10個(gè)月；EXP指指數(shù)函數(shù)，民航安全監(jiān)管能力建設(shè)需求系數(shù)隨著民航安全監(jiān)管能力的負(fù)值變化呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系；WITH LOOKUP指表函數(shù)。②各因素變化量引起的能力增量的權(quán)重系數(shù)通過層次分析法確定。

表2 模型參數(shù)或變量初始值

有關(guān)參數(shù)檢驗(yàn)，模型在構(gòu)造過程中對(duì)各參數(shù)的意義和取值進(jìn)行了說明，并且模型運(yùn)行中通過調(diào)整各參數(shù)的值，其他變量沒有突變，說明模型的參數(shù)與實(shí)際情況相符。

2.3 模擬方案

為了探索不同投入比例情況下民航安全監(jiān)管能力的增長狀況，本文通過設(shè)定不同投入比例，來考察民航安全監(jiān)管能力增長效果。假設(shè)各要素均等投入設(shè)定為方案1，重點(diǎn)對(duì)組織能力和科技水平進(jìn)行投入設(shè)定為方案2和方案3，對(duì)方案1中各要素投入比例進(jìn)行微調(diào)設(shè)定為方案4和方案5。各方案模型參數(shù)具體取值見表3。模型中設(shè)仿真時(shí)長為48個(gè)月，步長為1個(gè)月。

表3 民航安全監(jiān)管能力建設(shè)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模擬方案模型參數(shù)值

2.4 各方案模擬結(jié)果及分析

各方案民航安全監(jiān)管能力增量和監(jiān)管能力隨時(shí)間變化的模擬結(jié)果見圖4和圖5。

由圖4和圖5可以看出：方案1、方案4和方案5總體好于方案2和方案3，特別是方案3民航安全監(jiān)管能力增長水平最低，可見單純針對(duì)某一要素進(jìn)行投入會(huì)造成資源的浪費(fèi)，不會(huì)產(chǎn)生較好的監(jiān)管能力增長效果；對(duì)于方案1、方案4和方案5，民航安全監(jiān)管能力增量有逐漸降低的趨勢(shì)，說明監(jiān)管能力的增長速度隨著時(shí)間的增長逐漸變緩，其中方案5降低得最為緩慢，其監(jiān)管能力增長效果最好，可見均衡投入并不是均等投入，通過調(diào)節(jié)各要素投入比例將會(huì)得到不同的監(jiān)管能力增長效果。

3 結(jié) 論

本文研究了不同投入分配模式下民航安全監(jiān)管能力的增長效果，得到如下結(jié)論：

(1) 通過分析民航安全監(jiān)管能力建設(shè)系統(tǒng)中各要素之間的相互作用和影響機(jī)制，構(gòu)建了民航安全監(jiān)管能力建設(shè)系統(tǒng)的因果關(guān)系圖和流圖。

(2) 通過模擬分析得出方案5為民航安全監(jiān)管能力增長的最優(yōu)投入方案，調(diào)節(jié)不同要素投入比例會(huì)得到不同的監(jiān)管能力增長效果，該方法能夠?yàn)檎鞔_監(jiān)管投入方向和制定決策提供參考依據(jù)。

(3) 民航安全監(jiān)管能力建設(shè)是諸多要素共同作用的結(jié)果，針對(duì)單一要素的投入不可能實(shí)現(xiàn)整體的建設(shè)目標(biāo)，反而會(huì)產(chǎn)生資源的浪費(fèi)，各建設(shè)要素需要均衡協(xié)調(diào)發(fā)展，不能存在“短板”。

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Research on the Safety Oversight Capability Construction for Civil Aviation Based on System Dynamics

WANG Yonggang,GENG Hao

(CollegeofSafetyScience&Engineering，CivilAviationUniversityofChina，Tianjin300300，China)

For the purpose of exploring the growth effect of the safety oversight capability for civil aviation with different distribution and investment modes,this paper analyzes the significant factors and system structure of the safety oversight capacity,and builds the causal relationships and flow chart of the safety oversight capability construction through system dynamics.The paper also studies the growth condition of the safety supervision capacity in different proportion of investment programs.Researchers show that proportion of different inputs can get different capacity growth effect.It is impossible to achieve the construction of the overall goal and that can cause the waste of resources with single factor inputs.So the construction factors need to have a balanced and coordinated development.The method provides a reference for government to be clear with the direction of supervision inputs and decision making.

civil aviation safety oversight;capability construction;system dynamics;model verify

樊運(yùn)曉(1969—)，女，副教授，主要從事風(fēng)險(xiǎn)管理與安全文化方面的研究。E-mail:fanyxiao@cugb.edu.cn

1671-1556(2015)01-0158-05

2014-05-13

2014-11-19

2014年民航科技項(xiàng)目計(jì)劃(MHRD20140316)

王永剛(1963— )，男，博士，教授，主要從事民航風(fēng)險(xiǎn)管理、安全質(zhì)量管理等方面的研究。E-mail：caucwyg@163.com

X949

A

10.13578/j.cnki.issn.1671-1556.2015.01.030