基于DORATASK方法的空中交通管制員配備與工作負荷研究?

李 錢

（中國民用航空中南地區(qū)空中交通管理局 廣州 510430）

1 引言

伴隨著習(xí)總書記一帶一路偉大構(gòu)想的深入開展，國民經(jīng)濟對交通運輸?shù)男枨笤絹碓綇娏?。近十年以來航空業(yè)規(guī)模以幾何級膨脹，航班數(shù)量的增加使得天空愈加繁忙。在確保航空運輸安全的多個環(huán)節(jié)中，空中交通管制員是最重要的因素。其需要在操作多種設(shè)備的同時進行復(fù)雜的腦力勞動，這就要求空中交通管制員時時保持充沛的精力和清醒的頭腦，才能應(yīng)付繁忙的工作，才能應(yīng)對隨時都可能發(fā)生的突發(fā)事件。工作負荷的強度直接關(guān)系到管制員的工作狀態(tài)?；诓粚ΨQ增長的工作負荷，對新形勢下的管制員配備提出了更高的要求。因此，探討研究人員配備狀況與管制工作負荷關(guān)系，對空中交通管制系統(tǒng)的改進、發(fā)展至關(guān)重要［1］。

管制員工作負荷的研究最早始于1978年由D.K.Schmidt提出的用排隊論方法分析管制員的工作負荷。其后出現(xiàn)了英國針對雷達管制員提出的“D0RATASK”方法、德國布魯姆和梅塞施密特等的研究的“MBB”方法和Daniele Cloarec等建立的RAMS 模型［2～3］。目前對管制員工作負荷評估的研究在國內(nèi)尚不成熟，多采用通過現(xiàn)場或模擬機采集工作數(shù)據(jù)，進而進行回歸的方法。

以上提及的幾種分析方法都是建立在人員配備不受限制的理想狀況下，其中“DORATASK”和“MBB”法是目前為止最常用的2種定量評估管制員工作負荷的方法，都是較成熟的管制員工作負荷評估方法，本文采用DORATASK方法，根據(jù)管制員在管制過程中發(fā)出指令的種類和時間來統(tǒng)計其工作負荷，將工作負荷值量化，進而再對所需的管制席位進行配備。這樣可以有效降低管制員的工作壓力，提高管制工作的效率和安全性［1，5～6］。

2 基于DORATASK方法的管制員人員配備與工作負荷模型

2.1 DORATASK方法概述

DORATAS方法是由英國運籌理事會最先提出的一種用于對管制工作人員工作負荷總量進行定量的方法，起初是針對雷達管制員提出的。該方法將管制員工作分作以下三類:1）正常工作的時間，指的是能夠看得見的工作所消耗的時間。即用于客觀的時間和；2）用來進行思考的時間，指的是看不見的工作所消耗的時間，即用于主觀的時間和；3）恢復(fù)時間，這段時間很短，但也是必不可缺的，對扇區(qū)的持續(xù)運行意義重大。前兩部分是管制員工作的關(guān)鍵部分。占據(jù)了絕大部分時間，也是最重要的。管制員填寫進程單、監(jiān)視指揮、執(zhí)行例行工作等都屬于看得見的工作，而未來計劃、數(shù)據(jù)計算等不能實際記錄的則屬于看不見的工作。此外，為使扇區(qū)能夠安全持續(xù)的運行。管制員需要有一部分時間進行恢復(fù)，這三段時間加起來的總和便是管制員的工作負荷。平均工作負荷強度應(yīng)控制在統(tǒng)計時間的80%之內(nèi)，看得見的工作應(yīng)該占全部工作的一半左右。

DORATASK方法是通過專家主觀評估管制員工作負荷，進一步評估管制扇區(qū)主觀容量的方法。該方法著重對雷達管制員所承擔(dān)的工作負荷進行評估，將管制員的工作負荷劃分為“看得見部分”和“看不見部分”。所謂“看得見部分”是指管制員進行常規(guī)管制工作、解決沖突的通訊和填寫進程單等能夠被觀察員記錄和記時的工作；而“看不見部分”是指管制員監(jiān)控雷達屏幕、對照進程單、思考計劃等工作，這部分工作不便進行記錄和記時。此外，DORATASK方法認為必須為管制員留有一定的恢復(fù)時間，并且管制員平均工作負荷強度必須小于負荷上限的80%，這對扇區(qū)的安全運行極為重要。

2.2 理論模型

DORATSAK方法把管制工作負荷分解，將管制員工作任務(wù)進行分類，并以“時間”為單位來定量分析。將陸空通話、系統(tǒng)操作等能夠直接觀察和測量的任務(wù)歸類為“可測量”的任務(wù)；將管制員思考和計劃等難以直接測量的活動歸為“無法測量”的任務(wù)；此外，DORATASK方法還考慮為保障工作得以持續(xù)的“腦力恢復(fù)”時間。同時，隨著空中飛行流量的不斷增長，一定范圍空域內(nèi)很難由1名管制員單獨實施管制指揮，通常是以團隊形式開展工作，因此管制員工作負荷測量應(yīng)考慮團隊中每一角色的負荷情況。1997年，民航總局空管局提出了實施“雙崗制”的要求，即各空管單位在安排管制人員值班時，扇區(qū)內(nèi)不得少于兩名正式管制員。其中一名管制員進行管制指揮，主要負責(zé)對空中及地面航空器的管制指揮、監(jiān)督，準確掌握航空器位置，正確調(diào)配飛行沖突等；另一名管制員負責(zé)管制協(xié)調(diào)，主要負責(zé)管制移交協(xié)調(diào)、通報等工作，同時負責(zé)監(jiān)督管制指揮的工作［7～8］。因此，可以將指揮席、協(xié)調(diào)席的工作任務(wù)按照DORATSAK的思路進行細化，見表1。

表1 基于DORATSAK思路的空管指揮系、協(xié)調(diào)席工作任務(wù)分類

以表1為基礎(chǔ)，對指揮席和協(xié)調(diào)席管制員工作負荷測量分別建立模型。

指揮席工作負荷WL1為

其中i=1，2，…，4，Δt為單位時間1小時進行計算。

協(xié)調(diào)席工作負荷WL2為

其中j=1，2，…，4，Δt為單位時間1小時進行計算。

現(xiàn)階段，大部分空中交通管制中心使用了新系統(tǒng)，雷達標牌已經(jīng)完全整合了電子進程單，因此指揮席、協(xié)調(diào)席的工作任務(wù)中的進程單填寫、標記、擺放、移動和掃視等操作可以忽略，按照DORATSAK的思路進行簡化，見表2。

以表2為基礎(chǔ)，對指揮席和協(xié)調(diào)席管制員工作負荷測量分別建立模型。

表2 基于新系統(tǒng)的空管指揮系、協(xié)調(diào)席工作任務(wù)分類

指揮席工作負荷WL1為

其中i=1，2，…，4，Δt為單位時間1小時進行計算。協(xié)調(diào)席工作負荷WL2為

其中j=1，2，…，4，Δt為單位時間1小時進行計算。

3 DORATASK方法的模型參數(shù)確定

3.1 指揮席管制員工作負荷參數(shù)確定

“可測量”工作主要包括指管制員進行常規(guī)管制工作、解決沖突的通訊和填寫進程單等能夠被觀察員記錄和記時的工作，其中管制員無線電陸空通話是構(gòu)成“可測量”負荷的主要部分。目前，管制單位都配備了語音記錄設(shè)備，大部分管制單位使用的語音記錄系統(tǒng)可以直接記錄陸空通話的內(nèi)容和時間。

空管自動化系統(tǒng)的鍵盤、鼠標操作包含航班數(shù)據(jù)錄入、移交、電子進程單查閱、雷達標牌拖動等，這部分工作負荷通過統(tǒng)計指揮管制員指揮一架飛機的鍵盤、鼠標操作平均時間進行計算。雷達屏幕掃視時間按照DORATASK方法歸為無法測量的工作，難以對其進行精確測量和統(tǒng)計。

在劉永欣和聶潤兔的《管制員工作負荷分析方法》［2］及解耘知的《基于DORATASK方法的復(fù)雜氣象條件下民航區(qū)域管制工作負荷評估》［9］中都認為“看得見部分”應(yīng)當占整個工作負荷的50%左右，即總工作負荷為“看得見的工作負荷”的2倍左右。本文也采用這一標準進行評估將觀察時段內(nèi)指揮管制員對雷達屏幕掃視的總次數(shù)設(shè)定為統(tǒng)計觀察時段內(nèi)航班架次的2倍，每次掃視平均耗時2s。

腦力恢復(fù)是管制員從一種工作情景轉(zhuǎn)換到另一種工作情景的轉(zhuǎn)換時間，由于陸空通話是管制指揮中的主要活動，因此指揮席腦力恢復(fù)考慮陸空通話后的恢復(fù)時間。恢復(fù)次數(shù)記為統(tǒng)計時段內(nèi)陸空通話總次數(shù)，每次恢復(fù)時間設(shè)定為2s。因為無線電通話系統(tǒng)在統(tǒng)計陸空通話時間時存在系統(tǒng)延遲，導(dǎo)致每次通話時間的統(tǒng)計存在1s～2s的余量，所以通話記錄系統(tǒng)里統(tǒng)計的時間可以記為無線電通話時間與指揮腦力恢復(fù)時間之和。

3.2 協(xié)調(diào)席管制員工作負荷參數(shù)確定

協(xié)調(diào)席管制員的通話包括協(xié)調(diào)管制員與相關(guān)管制單位（相鄰管制單位、軍航等）進行協(xié)調(diào)／移交的通話。在統(tǒng)計協(xié)調(diào)通話時長時可以參考指揮管制員通話工作負荷的測量方法，從語音記錄儀中獲得通話時長。進程單填寫／標記總次數(shù)可以通過現(xiàn)場統(tǒng)計，得出每個航班平均進行多少次進程單操作，乘以每次操作的時間得到進程單操作時間。鍵盤、鼠標操作的工作負荷通過統(tǒng)計單位架次協(xié)調(diào)管制員操作鍵盤、鼠標的平均時間進行計算。監(jiān)視工作主要是監(jiān)聽陸空通話中指揮管制員發(fā)布的指令和飛行員復(fù)誦的指令，所需時間等于陸空通話時間。統(tǒng)計時段內(nèi)協(xié)調(diào)席對進程單掃視總次數(shù)設(shè)定為統(tǒng)計時段內(nèi)航班架次的2倍，每次掃視耗時2 s。統(tǒng)計時段內(nèi)協(xié)調(diào)管制對雷達屏幕的掃視總次數(shù)設(shè)定為統(tǒng)計時段內(nèi)航班架次的2倍，每次掃視耗時2s。腦力恢復(fù)時間的統(tǒng)計和指揮席做同樣的處理。

4 管制人員配備統(tǒng)計

DORATAsK方法認為，管制員平均工作負荷強度必須小于80%，因此管制員在1小時以內(nèi)的工作上限應(yīng)為3600s×80%=2880s。

機場流量對進近管制員產(chǎn)生的工作壓力為

T=2×(T進場×進場架次+T離場×離場架次+

機場流量對區(qū)域管制員產(chǎn)生的工作壓力為

單位時間內(nèi)管制員人數(shù)為

經(jīng)過統(tǒng)計計算，可得出管制員數(shù)量配備。

5 管制員工作負荷情況等級劃分

英國運籌理事會專門對DORATASK計算的負荷化成五個不同的等級。其中由一至五逐漸增強:當空管人員處于等級一中時，其會因為負荷太低而感到無所事事。當空管人員處于等級二中時，空管人員可以有很充足的時間來進行作業(yè)。當空管人員處于等級三中時，就是作為空管人員在崗位上的正常工作節(jié)奏，工作負荷恰到好處，同時在完成工作的同時不會感覺到疲憊。當空管人員處于等級四中時，空管人員的負荷就已經(jīng)偏高，但是雖然會些許感受到一些疲勞，但是并不會影響到作業(yè)的順利實施。但是當空管人員處于等級五中時，其工作的強度遠遠超出了正常人所能承受的負荷水平，時間長了就會導(dǎo)致空管人員身心疲勞，反應(yīng)緩慢，不能夠正常的完成工作［10～11］。

在評估管制員工作質(zhì)量的時候主要考慮的有兩點主要的標準:效率和效能，前者指完成任務(wù)需要的時間，即完成速度，后者指完成任務(wù)的安全性和有序程度，即任務(wù)完成的質(zhì)量和精度。工作負荷強度直接影響管制的工作質(zhì)量。但是由于影響的因素是多方面的的也無法直接地給出兩者之間的簡單關(guān)系。

我們在衡量管制員工作負荷、在評測管制員所能承受的工作負荷時，一定要考慮到影響工作負荷的多樣性和復(fù)雜性。工作壓力是從人為角度來考慮的，工作負荷是測量人們在完成工作任務(wù)時承受的壓力。憑直覺我們認為，隨著工作負荷的增加工作壓力也會隨著增加，工作質(zhì)量會下降，但這只說對了一部分［12～13］。

長時間在低于中等工作負荷的環(huán)境中工作，和長時間在高于中等工作負荷的環(huán)境中工作一樣容易發(fā)生問題。在處于低負荷工作強度時，管制員感受到的工作壓力可能下降到要保持足夠的注意力和警覺的最低要求以下。多年來的管制原因不正常事件分析表明，大多數(shù)人為失誤都是發(fā)生在航班量較少的低工作負荷時期。同時在持續(xù)了一段間的低強度的工作之后，突然到來的高峰會對一個要求注意力和警覺的工作產(chǎn)生負面的影響。因此，面對兩個高峰期之間長時間的低流量時，需要格外警惕。當無法集中精力、心思紊亂時，要及時調(diào)整自己的狀態(tài)。

管制員實際工作中工作負荷并不是一直保持在某種狀態(tài)的，具有強度不一，交替變化的特點。受客觀環(huán)境影響，在某個時段某個區(qū)域內(nèi)會出現(xiàn)飛行流量的高峰期，出現(xiàn)暫時高強度的工作負荷，隨著時間的推移又會出現(xiàn)低強度的工作負荷。在分析探討工作質(zhì)量與工作負荷的關(guān)系時，應(yīng)該結(jié)合客觀工作負荷的影響，考慮管制的環(huán)境因素。管制員在實際的工作當中應(yīng)該對自身的承受工作壓力能力有一定的了解，學(xué)習(xí)和掌握工作負荷的管理，在實際工作當中有針對性地調(diào)整自己的工作狀態(tài)適應(yīng)工作負荷變化的要求。管制員在正常的工作負荷下能夠達到較好的工作質(zhì)量，而在中等工作負荷強度下能夠達到最佳的工作質(zhì)量［14～15］。

6 結(jié)語

作為一名從事空中交通管制工作的一線管制員，結(jié)合工作經(jīng)驗，從實際工作的角度出發(fā)，運用管制員工作效能的DORATASK方法評估人員配備狀況與工作負荷的關(guān)系。通過驗證，該方法給出的管制員數(shù)量配備可以有效降低管制員的工作壓力，對正確評估管制員負荷大小，改進管制工作，減輕管制員工作壓力起著很重要的作用，能夠有效提高管制系統(tǒng)運行的安全性。