基于變異系數(shù)的EWM-G1管制運(yùn)行效率主客觀綜合賦權(quán)評(píng)價(jià)方法

楊 非，張建平，謝方泉，吳卿剛

基于變異系數(shù)的EWM-G1管制運(yùn)行效率主客觀綜合賦權(quán)評(píng)價(jià)方法

楊 非1，張建平2，謝方泉2，吳卿剛2

（1. 中國民用航空局，北京 100710；2. 中國民用航空局第二研究所，成都 610041；）

對(duì)管制運(yùn)行效率進(jìn)行科學(xué)合理地評(píng)價(jià)，是提升管制運(yùn)行效率的前提條件。本文針對(duì)管制運(yùn)行效率評(píng)價(jià)問題，充分考慮投入、產(chǎn)出、資源利用以及資源配置等因素，建立管制運(yùn)行效率評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；之后，基于指標(biāo)變異系數(shù)對(duì)主客觀賦權(quán)信息進(jìn)行綜合，提出基于變異系數(shù)的EWM-G1管制運(yùn)行效率主客觀綜合賦權(quán)評(píng)價(jià)方法；最后，選擇某區(qū)管中心六片管制扇區(qū)，作為六個(gè)管制單位，驗(yàn)證本文所提出的管制運(yùn)行效率評(píng)價(jià)方法的可行性。

管制運(yùn)行效率；指標(biāo)體系；變異系數(shù)；組合賦權(quán)

0 引 言

國際民航組織（ICAO）在《全球航行績效手冊(cè)》中將效率作為一個(gè)關(guān)鍵績效領(lǐng)域[1]。近年來我國民航運(yùn)輸量和航班保障架次年增長率長期保持在10%左右的高位[2]，而管制員數(shù)量年均增長只有2.1%[3]。在民航運(yùn)輸業(yè)務(wù)量高速增長的形勢下，管制運(yùn)行單位應(yīng)在堅(jiān)守民航安全底線的同時(shí)提升管制運(yùn)行效率。對(duì)管制運(yùn)行效率進(jìn)行科學(xué)合理地評(píng)價(jià)，有助于識(shí)別影響管制運(yùn)行效率的關(guān)鍵因素[4]，及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行過程中的短板，為制定提升管制運(yùn)行效率方案提供指導(dǎo)[5]。

由于影響管制運(yùn)行效率的因素眾多，根據(jù)單一因素對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)缺乏全面性。則通常在對(duì)管制運(yùn)行效率進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，會(huì)建立一個(gè)可量化的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，通過結(jié)合各指標(biāo)信息對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)。因此，對(duì)管制運(yùn)行效率進(jìn)行評(píng)價(jià)的一個(gè)關(guān)鍵問題就是對(duì)指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)，按照賦權(quán)原理的不同，評(píng)價(jià)方法可分為主觀賦權(quán)評(píng)價(jià)法和客觀賦權(quán)評(píng)價(jià)法。夏正洪等人分析了影響管制中心運(yùn)行效能的各類因素，利用層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）對(duì)管制中心系統(tǒng)效能進(jìn)行評(píng)價(jià)[6]，該評(píng)價(jià)方法屬于主觀賦權(quán)評(píng)價(jià)法。王夢(mèng)麗等人利用主成分分析方法獲得機(jī)場管制系統(tǒng)運(yùn)行效率綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)[7]，其所使用評(píng)價(jià)方法屬于客觀賦權(quán)評(píng)價(jià)法。兩類方法各有優(yōu)勢，主觀賦權(quán)評(píng)價(jià)法能充分考慮行業(yè)專家給出的判斷，客觀賦權(quán)評(píng)價(jià)法能較大程度利用指標(biāo)數(shù)據(jù)本身的特性。因此，將主客觀賦權(quán)評(píng)價(jià)方法進(jìn)行結(jié)合，對(duì)管制運(yùn)行效率進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，能使兩類評(píng)價(jià)方法優(yōu)勢互補(bǔ)，進(jìn)而使得評(píng)價(jià)結(jié)果更加科學(xué)合理。主客觀賦權(quán)綜合評(píng)價(jià)方法的關(guān)鍵是確定主客觀兩種方法的賦權(quán)結(jié)果在綜合評(píng)價(jià)模型中的權(quán)重，一種較為簡單的處理方式為最終權(quán)值取主觀賦權(quán)和客觀賦權(quán)的算數(shù)平均值，即0.5：0.5[8]。這樣的取值較為單一固化，未能充分利用主客觀評(píng)價(jià)法的賦權(quán)信息。孫佳琦等人采用博弈論的方法將通過層次分析法確定的主觀權(quán)值和熵權(quán)法（Entropy Weight Method，EWM）確定的客觀權(quán)值相結(jié)合，建立終端區(qū)管制運(yùn)行效率評(píng)價(jià)模型，為針對(duì)管制運(yùn)行效率的主客觀綜合評(píng)價(jià)提供了新的思路[9]。

本文針對(duì)管制運(yùn)行效率評(píng)價(jià)問題，充分考慮投入、產(chǎn)出、資源利用以及資源配置等因素，建立了管制運(yùn)行效率評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；接著，運(yùn)用客觀賦權(quán)法EWM[10]和主觀賦權(quán)法G1法[11]，分別對(duì)所建立指標(biāo)體系中各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)；之后，基于指標(biāo)變異系數(shù)[12]對(duì)主客觀信息進(jìn)行綜合，提出基于變異系數(shù)的EWM-G1管制運(yùn)行效率主客觀綜合賦權(quán)評(píng)價(jià)方法；最后，運(yùn)用本文所提出的管制運(yùn)行效率主客觀綜合賦權(quán)評(píng)價(jià)方法，對(duì)某管制單位6片管制扇區(qū)的管制運(yùn)行效率進(jìn)行評(píng)價(jià)，并對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行分析。

1 管制運(yùn)行效率評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

關(guān)于管制運(yùn)行效率的具體內(nèi)涵，部分學(xué)者給出了相應(yīng)的定義。羅貫中等人在文獻(xiàn)[13]中指出“管制運(yùn)行效率是指在管制運(yùn)行系統(tǒng)中，一定的管制投入對(duì)管制服務(wù)需求的滿足程度，即運(yùn)行活動(dòng)中所消耗的勞動(dòng)量與所獲勞動(dòng)效果的比率”。杜實(shí)等人在文獻(xiàn)[14]中指出“管制運(yùn)行效率是指一定的管制資源投入與獲得的勞動(dòng)效果的比率。”參考上述定義，本文充分考慮投入、產(chǎn)出、資源利用以及資源配置等因素，建立管制運(yùn)行效率評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。其中，投入在管制運(yùn)行方面主要涉及人力資源、時(shí)間資源、空域資源等；產(chǎn)出主要是指正常運(yùn)行的管制指揮架次、航空器沖突解脫次數(shù)、運(yùn)行可預(yù)測性等。

在加入單架次平均保障時(shí)間之后，管制工作量表征更加具體，更能貼切反映實(shí)際管制工作情況。

最后，綜合考慮指標(biāo)的典型性和可采集性，本文構(gòu)建如圖1所示的管制運(yùn)行效率評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

圖1 管制運(yùn)行效率評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2 基于變異系數(shù)的EWM-G1管制運(yùn)行效率主客觀綜合賦權(quán)評(píng)價(jià)方法

本文選用EWM和G1法獲得指標(biāo)的客觀和主觀權(quán)值。EWM是一種客觀賦權(quán)法，其基本原理是通過度量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中指標(biāo)數(shù)據(jù)所蘊(yùn)含的信息量來計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重。當(dāng)評(píng)價(jià)對(duì)象在某項(xiàng)指標(biāo)上的值相差較大，熵值較小，說明該指標(biāo)提供的有效信息量較大，指標(biāo)的權(quán)重也應(yīng)較大；反之，若某項(xiàng)指標(biāo)的值相差越小，熵值較大，說明該指標(biāo)提供的信息量較小，指標(biāo)的權(quán)重也應(yīng)較小。G1法相較于常用的AHP法，不用構(gòu)造判斷矩陣，即無需進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，計(jì)算量較AHP成倍減少，且具有保序性，便于后續(xù)指標(biāo)集擴(kuò)充[15]，因此本文選用G1進(jìn)行主觀賦權(quán)。最后，本文基于變異系數(shù)，對(duì)客觀權(quán)值和主觀權(quán)值進(jìn)行加權(quán)組合，所得到的綜合權(quán)值能同時(shí)體現(xiàn)主客觀信息集成特征。

2.1 EWM賦權(quán)

（3）計(jì)算各個(gè)管制單位指標(biāo)對(duì)于全部樣本的比重：

2.2 G1法賦權(quán)

Tab.1 Assignment reference table of

2.3 基于變異系數(shù)的主客觀賦權(quán)信息綜合

變異系數(shù)被定義為一組數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差與均值的商，反映一組數(shù)據(jù)的離散程度。利用指標(biāo)變異系數(shù)，構(gòu)造如下式子：

式中：為指標(biāo)變異系數(shù)加權(quán)和，體現(xiàn)評(píng)價(jià)對(duì)象之間的整體差異，其值越大，則主客觀綜合評(píng)價(jià)的區(qū)分度就越大。由此得到下面的最優(yōu)化模型：

利用Lagrange極值原理求解上述最優(yōu)化問題，構(gòu)造Lagrange函數(shù)如下：

3 評(píng)價(jià)實(shí)例及分析

3.1 管制扇區(qū)管制運(yùn)行效率評(píng)價(jià)示例

基于本文所建立的管制運(yùn)行效率評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和基于變異系數(shù)的EWM-G1管制運(yùn)行效率主客觀綜合賦權(quán)評(píng)價(jià)方法，可對(duì)管制運(yùn)行單位的管制運(yùn)行效率進(jìn)行評(píng)價(jià)。本節(jié)選擇某區(qū)管中心六片管制扇區(qū)，作為六個(gè)管制單位，對(duì)本文所提出的評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)具體流程進(jìn)行說明。

步驟1 指標(biāo)數(shù)據(jù)采集和標(biāo)準(zhǔn)化處理。對(duì)應(yīng)本文所建立的管制運(yùn)行效率評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采集2015年11月19日到2016年1月15日共六周某區(qū)管中心對(duì)應(yīng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，得到管制運(yùn)行效率評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)集，如表2所示。

表2 管制運(yùn)行效率評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)集

Tab.2 Dataset of air traffic control operational efficiency evaluation index

步驟3 運(yùn)用G1法對(duì)各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行主觀賦權(quán)。邀請(qǐng)行業(yè)內(nèi)9位資深專家，對(duì)本文所構(gòu)建的管制運(yùn)行效率評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行主觀排序賦值，根據(jù)2.2節(jié)G1法的賦權(quán)原則，先要對(duì)專家給出的序關(guān)系進(jìn)行分類。經(jīng)整理，共得到4種不同的序關(guān)系，4種序關(guān)系下指標(biāo)重要程度之比的專家賦值結(jié)果如表3所示。

表3 專家主觀排序賦值結(jié)果

Tab.3 Expert’s subjective ranking assignment results[吳25]

表4 管制扇區(qū)管制運(yùn)行效率綜合評(píng)價(jià)得分

Tab.4 Air traffic control operational efficiency evaluation scores of control sectors

3.2 評(píng)價(jià)結(jié)果分析

根據(jù)表4的加權(quán)評(píng)價(jià)得分，6片管制扇區(qū)的運(yùn)行效率由高到低排序?yàn)锳CC01>ACC05> ACC02>ACC08>ACC09>ACC04，即ACC01扇區(qū)的管制運(yùn)行效率最高，ACC04扇區(qū)的管制運(yùn)行效率相對(duì)最低。從表2可以看出，雖然ACC04扇區(qū)的航班延誤情況和環(huán)保指數(shù)都是參與比較的扇區(qū)中最高的，但由于人力資源利用率指標(biāo)和空域利用率指標(biāo)較低，且管制復(fù)雜度也相對(duì)較低，因此管制運(yùn)行效率偏低。

4 結(jié) 論

本文針對(duì)管制運(yùn)行效率評(píng)價(jià)問題，充分考慮投入、產(chǎn)出、資源利用以及資源配置等因素，建立了具有典型性和可操作性的管制運(yùn)行效率評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，進(jìn)而提出基于變異系數(shù)的EWM-G1管制運(yùn)行效率主客觀綜合賦權(quán)評(píng)價(jià)方法。該方法能充分綜合主客觀兩種賦權(quán)方法的信息，既能反映專家所給出的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，也能利用指標(biāo)數(shù)值之間的客觀差異。最后將本文所提出的管制運(yùn)行效率綜合評(píng)價(jià)方法運(yùn)用到實(shí)際運(yùn)行單位的效率評(píng)價(jià)當(dāng)中，驗(yàn)證了該方法的可行性。

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EWM-G1 Objective and Subjective Comprehensive Evaluation Method for Air Traffic Control Operational Efficiency Based on Variation Coefficient

YANG Fei1，ZHANG Jian-ping2，XIE Fang-quan2，WU Qing-gang2

（1. Civil Aviation Administration of China，Beijing 100710，China；2. The Second Research Institute of Civil Aviation Administration of China，Chengdu 610041，China）

A scientific and reasonable evaluation of air traffic control operational efficiency is a prerequisite for improving it. Based on such an evaluation , this study fully considers the factors of input, output, resource utilization, and allocation, and establishes an evaluation index system. The subjective and objective information is combined and empowered based on variation coefficient, and the EWM-G1 subjective and objective comprehensive evaluation method for the aforementioned efficiency based on variation coefficient is proposed. Finally, six control sectors of an ACC are selected as control units to verify the feasibility of the proposed air traffic control operational efficiency evaluation method.

air traffic control operational efficiency; index system; variation coefficient; combination empowerment

V355

A

10.3969/j.issn.1672-4747.2020.03.015

1672-4747（2020）03-0126-07

2019-08-27

四川省重大科技專項(xiàng)項(xiàng)目（2019YFG0390）

楊非（1972—），男，北京人，正處級(jí)調(diào)研員，碩士研究生，主要研究方向?yàn)榭展苓\(yùn)行、無人機(jī)管理、航空安全管理，E-mail：yangfei@caac.gov.cn

張建平（1976—），男，安徽南陵人，研究員，博士，主要研究領(lǐng)域?yàn)榭罩薪煌ò踩芾恚珽-mail：zhangjp@caacsri.com

楊非，張建平，謝方泉，等. 基于變異系數(shù)的EWM-G1管制運(yùn)行效率主客觀綜合賦權(quán)評(píng)價(jià)方法[J]. 交通運(yùn)輸工程與信息學(xué)報(bào)，2020，18（3）：126-132

（責(zé)任編輯：李愈）