結(jié)合流程圖與 ISM的區(qū)域管制運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)分析*

閆少華　王騫　張兆寧

（1.中國民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院　天津300300；　2.國家空管運(yùn)行安全技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室　天津300300）

結(jié)合流程圖與 ISM的區(qū)域管制運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)分析*

閆少華1，2王騫1，2張兆寧1，2

（1.中國民航大學(xué)空中交通管理學(xué)院天津300300；2.國家空管運(yùn)行安全技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室天津300300）

為保障區(qū)域管制系統(tǒng)運(yùn)行的安全，采用流程圖法從管制員、設(shè)備、環(huán)境、管理四方面識(shí)別各運(yùn)行環(huán)節(jié)潛在的風(fēng)險(xiǎn) ，并建立風(fēng)險(xiǎn)因素集合。運(yùn)用解釋結(jié)構(gòu)模型（ISM），對(duì)風(fēng)險(xiǎn)因素間的關(guān)系進(jìn)行推理和計(jì)算，最終形成一個(gè)五級(jí)遞階結(jié)構(gòu)解釋模型，將風(fēng)險(xiǎn)因素之間原本模糊不清的關(guān)系轉(zhuǎn)化為直觀的具有層次分明的結(jié)構(gòu)。通過對(duì)解釋結(jié)構(gòu)模型的分析找出了影響區(qū)域管制運(yùn)行安全的直接因素、間接因素以及深層次的因素，并提出了相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)控制措施。

區(qū)域管制系統(tǒng) 風(fēng)險(xiǎn)因素 流程圖法 解釋結(jié)構(gòu)模型

0　引言

空中交通管制系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著保障航空器運(yùn)行安全和維護(hù)空中交通秩序的任務(wù)。隨著我國民航業(yè)的快速發(fā)展，空中交通流量成倍的增加，管制系統(tǒng)面臨的安全風(fēng)險(xiǎn)與日劇增。國際民航組織（ICAO）對(duì)空管安全風(fēng)險(xiǎn)有明確的定義：在特定的條件下，空中交通管制系統(tǒng)內(nèi)部及關(guān)系密切的各種相關(guān)因素造成不安全事件發(fā)生的可能性以及造成損失的程度。按管制運(yùn)行階段可劃分為塔臺(tái)管制、進(jìn)近管制和區(qū)域管制，其中區(qū)域管制是指對(duì)航空器在航路飛行階段實(shí)施的管制。目前國內(nèi)外學(xué)者往往都以空管大系統(tǒng)為對(duì)象進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)研究，針對(duì)區(qū)域管制系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)研究鮮有報(bào)道，本文在識(shí)別區(qū)域管制系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用ISM方法構(gòu)建一個(gè)多級(jí)遞階結(jié)構(gòu)解釋模型，探討風(fēng)險(xiǎn)因素之間相互影響的內(nèi)在機(jī)制和邏輯架構(gòu)，找出影響區(qū)域管制運(yùn)行安全的直接因素、間接因素以及深層次因素，為區(qū)域管制運(yùn)行的安全管理提供客觀的理論指導(dǎo)。

1　區(qū)域管制系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)因素的識(shí)別

流程圖法是識(shí)別系統(tǒng)運(yùn)行過程中潛在風(fēng)險(xiǎn)的重要方法。該方法將風(fēng)險(xiǎn)主體按照生產(chǎn)活動(dòng)過程及其活動(dòng)內(nèi)在的邏輯聯(lián)系繪成流程圖 ，針對(duì)流程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和薄弱環(huán)節(jié)識(shí)別出系統(tǒng)運(yùn)行中潛在的風(fēng)險(xiǎn)因素。區(qū)域管制工作是嚴(yán)格按照各項(xiàng)程序要求展開的，其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯(cuò)，都可能導(dǎo)致在航路上飛行的航空器出現(xiàn)危險(xiǎn)。因而對(duì)區(qū)域管制系統(tǒng)每個(gè)運(yùn)行流程進(jìn)行分析可以找出各個(gè)運(yùn)行環(huán)節(jié)主要的風(fēng)險(xiǎn)因素?；诹鞒虉D法結(jié)合區(qū)域管制系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)，按時(shí)間順序繪制出了區(qū)域管制運(yùn)行中的主要過程，如圖1所示。

根據(jù)MMEM模型，將影響區(qū)域管制系統(tǒng)運(yùn)行安全的因素劃分為管制員、設(shè)備、環(huán)境、管理四大類。根據(jù)區(qū)域管制系統(tǒng)運(yùn)行過程中各個(gè)環(huán)節(jié)，從管制員、設(shè)備、環(huán)境、管理四方面，給出了風(fēng)險(xiǎn)因素集合如表1所示，各個(gè)因素之間存在相互關(guān)聯(lián)并相互影響的關(guān)系。

圖1　區(qū)域管制系統(tǒng)運(yùn)行流程

表1　區(qū)域管制系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)因素集

2　ISM模型方法和步驟

ISM模型是由美國學(xué)者華費(fèi)爾特于1973年在系統(tǒng)論的基礎(chǔ)上提出來的。ISM模型的核心思想是借助積累的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)，將復(fù)雜系統(tǒng)分解為若干個(gè)子系統(tǒng)要素，并根據(jù)各要素之間的相互關(guān)系，通過相應(yīng)的矩陣演算與變換，將模糊化、復(fù)雜化的系統(tǒng)明朗化、簡(jiǎn)單化。近年來，ISM模型在城市軌道交通運(yùn)營安全、工程經(jīng)濟(jì)、施工安全管理等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。以下簡(jiǎn)要介紹ISM模型的步驟。

（1）生成鄰接矩陣 A。設(shè)系統(tǒng)中的組成要素為Si（i=1，2，…，n），首先要確定系統(tǒng)中的要素的相互影響關(guān)系，將系統(tǒng)中任意兩個(gè)要素進(jìn)行比較 ，有直接影響關(guān)系用1表示，不存在直接影響關(guān)系用0表示，并建立鄰接矩陣A，定義為：

（2）生成可達(dá)矩陣?？蛇_(dá)矩陣表示從一個(gè)要素到另一個(gè)要素是否存在連接的路徑，包含了直接和間接到達(dá)的關(guān)系?？蛇_(dá)矩陣可以利用得到的鄰接矩陣A加上單位矩陣I，并運(yùn)用布爾代數(shù)運(yùn)算規(guī)則求得。如果矩陣M滿足下式：則稱矩陣M為可達(dá)矩陣。

（3）層級(jí)的劃分。設(shè)可達(dá)集 R（Si）為從要素 Si出發(fā)可以到達(dá)的全部要素的集合；先行集 Q（Si）為可以到達(dá)要素Si的全部要素的集合；最高級(jí)要素集（Li）為沒有比它更高級(jí)別的要素能夠到達(dá)，其可達(dá)集是其自身的全部要素的集合，需滿足 R（Si）∩Q（Si）=R（Si）。

首先根據(jù)最高要素集的定義確定結(jié)構(gòu)中的第一級(jí)最高級(jí)要素，然后從原來的可達(dá)矩陣中刪去最高級(jí)要素所對(duì)應(yīng)的行和列，得到一個(gè)新的可達(dá)矩陣，從而找出第二級(jí)最高級(jí)要素。重復(fù)上述步驟，直到確定最低一級(jí)的最高級(jí)要素，將系統(tǒng)中的全部要素分配到相應(yīng)的層級(jí)上。

（4）解釋結(jié)構(gòu)模型的生成。層級(jí)分配完成后，把各個(gè)層級(jí)的要素從上至下按層級(jí)的順序放置，用有向線連接相鄰層級(jí)存在影響關(guān)系的要素 ，從而生成解釋結(jié)構(gòu)模型。

3　區(qū)域管制系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的ISM分析

3.1建立鄰接矩陣和生成可達(dá)矩陣

通過咨詢行業(yè)內(nèi)多位專家 ，對(duì)系統(tǒng)中兩兩要素進(jìn)行比較，確定系統(tǒng)中要素的相互影響關(guān)系 ，生成鄰接矩陣A，經(jīng)過MATLAB編程運(yùn)算，可得到可達(dá)矩陣M。

3.2確定各個(gè)因素的層級(jí)

根據(jù)求得的可達(dá)矩陣，確定系統(tǒng)中各個(gè)要素的可達(dá)集、先行集和交集，結(jié)果見表2。從表2中可以得到滿足 R（Si）∩Q（Si）=R（Si）的要素有 S10，S11，S18，故將其確定為第一級(jí)要素。按照同樣的方法可以得到第二層級(jí)要素為 ：S3，S7，S8，S9，S13，S14；第三層級(jí)要素為：S1，S5，S6，S15；第四層級(jí)要素為：S2，S4，S12，S16，S17；第五層級(jí)要素為 ：S19，S20。

3.3建立解釋結(jié)構(gòu)模型

根據(jù)上述計(jì)算與分析，用有向線連接相鄰層級(jí)要素，得到區(qū)域管制系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)因素解釋結(jié)構(gòu)模型，如圖2所示。

表2　第一級(jí)可達(dá)集與先行集

圖2　區(qū)域管制系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)解釋結(jié)構(gòu)模型

3.4解釋結(jié)構(gòu)模型的分析

第一層級(jí)的要素為：應(yīng)急程序的缺失、特情處置不當(dāng)以及忽視雷達(dá)告警。這三方面是影響區(qū)域管制系統(tǒng)運(yùn)行安全最直接的要素，其他要素只有通過它們才能影響區(qū)域管制運(yùn)行事故的發(fā)生。第一層級(jí)屬于最后一道防御線，防御失效將導(dǎo)致事故的發(fā)生。因此管理者應(yīng)完善應(yīng)急程序；對(duì)管制員加強(qiáng)訓(xùn)練，提高應(yīng)對(duì)緊急情況的能力；同時(shí)加強(qiáng)對(duì)管制員的監(jiān)督力度，杜絕忽視雷達(dá)告警的情況發(fā)生。

第二層級(jí)到第四層級(jí)屬于中間層級(jí)，起著承上啟下的作用，如第三層級(jí)的要素直接影響第二層級(jí)要素，并通過第二層級(jí)要素對(duì)第一層級(jí)要素產(chǎn)生影響。中間層要素對(duì)事故的發(fā)生起著間接的作用。在解釋結(jié)構(gòu)模型中，當(dāng)許多個(gè)要素指向同一要素或同一要素指向許多個(gè)要素時(shí)，該要素可能為關(guān)鍵性要素。從圖2中可以看出遺忘飛行動(dòng)態(tài)和對(duì)扇區(qū)的飛行動(dòng)態(tài)把握不足為關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素。因此加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理，提高管制員的安全意識(shí) ，并加強(qiáng)管制員復(fù)雜情況下的訓(xùn)練，使這兩項(xiàng)關(guān)鍵性風(fēng)險(xiǎn)因素發(fā)生的概率降到最低，能極大地提高區(qū)域管制運(yùn)行安全性。

第五層級(jí)是影響區(qū)域管制系統(tǒng)運(yùn)行安全的最深層次的因素，包括安全規(guī)章制度的執(zhí)行力度不夠和管制協(xié)議不合理。這兩方面通過不同途徑對(duì)其他因素產(chǎn)生直接或間接的影響。因此加大對(duì)安全規(guī)章制度的執(zhí)行力度，及時(shí)更正不合理的管制協(xié)議，可以從根本上減少區(qū)域管制系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。

4　結(jié)論

（1）運(yùn)用流程圖法從人、機(jī)、環(huán)、管四方面識(shí)別區(qū)域管制系統(tǒng)運(yùn)行中的風(fēng)險(xiǎn)因素，并采用ISM法對(duì)風(fēng)險(xiǎn)因素之間的關(guān)系進(jìn)行推理和計(jì)算，將風(fēng)險(xiǎn)因素之間原本模糊不清的關(guān)系轉(zhuǎn)化為直觀的具有層次分明的結(jié)構(gòu)模型。

（2）通過對(duì)結(jié)構(gòu)模型的分析找出了影響區(qū)域管制運(yùn)行安全的直接因素、間接因素以及根本因素。結(jié)果表明影響區(qū)域管制運(yùn)行安全的直接因素為應(yīng)急程序缺失、特情處置不當(dāng)以及忽視雷達(dá)告警 ；間接因素中最關(guān)鍵的兩個(gè)因素是遺忘飛行動(dòng)態(tài)和對(duì)扇區(qū)整體飛行動(dòng)態(tài)把握不利；深層次因素為安全規(guī)章制度執(zhí)行力度不夠和管制協(xié)議不合理。

Risk Analysis of Area Control Operation Based on Combining Flow diagram Method with ISM

YAN Shaohua1，2WANG Qian1，2ZHANG Zhaoning1，2
（1.College of Air Traffic Management，Civil Aviation University of China Tianjin 300300）

To guarantee the area control system safety operation，flow diagram is used to identify potential risk factors of each operation process from the aspects of controller，equipment，enviroment and management and risk factors sets are established.The interpretative structure（ISM）is applied to calculate the relations between risk factors，finally，a five-layer interpretative structure model is established and the relations of risk factors transform a distinct layer from ambiguity. Through the structure model，the direct indirect and in-depth fundamental level risk-leading factors can be obtained for area control sytem and corresponding risk controlmeasures are put forward.

area control system risk factors flow diagram ISM

國家自然科學(xué)基金（71171190），國家空管委項(xiàng)目（GKG20140001）。

閆少華 ，男 ，副教授，研究方向?yàn)榭罩薪煌ü苤葡到y(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)管理。

（2015-05-10）