基于Java的簽派員突發(fā)事件應急處置模擬演練系統(tǒng)的設計

羅鳳娥，陳陽怡，楊思瀚，付琦越

（中國民用航空飛行學院空中交通管理學院，廣漢 618307）

0 引言

近年來，各航空公司的運行控制手段日趨完善合理，但不安全事件和事故征候時有發(fā)生，如馬航MH370失聯(lián)事件、臺灣復興航空空難事件、東航MU750備降遭拒等不安全事件。簽派員是公司運行管理的主體，在應急處置中的實踐操作能力將直接影響公司的飛行安全。國際民航組織開始著手更新簽派員的訓練手冊并提出了名為基于能力訓練的概念，民航局也多次下發(fā)文件以及組織會議強調(diào)要提高航空公司的安全保障能力需要通過加強簽派員實踐訓練提升其應急處置的能力。因此通過改進簽派員訓練模式、訓練內(nèi)容和訓練要求，提高簽派員應急處置能力十分重要。本文基于Java的簽派員突發(fā)事件應急處置模擬演練系統(tǒng)的設計分析了目前航空公司在應急處置過程中的現(xiàn)狀，在實際調(diào)研的基礎上，考慮到在實際教學過程中教師與學生的聯(lián)動性，對系統(tǒng)功能以及架構(gòu)進行優(yōu)化。通過建立應急案例庫，為案例模擬演練提供案例，實現(xiàn)應急案例演練與培訓，切實提高簽派員的應急管理意識與應急管理能力，為航空公司提供更加優(yōu)秀的簽派專業(yè)高素質(zhì)人才。

1 系統(tǒng)的設計

1.1 開發(fā)平臺的選擇

簽派員突發(fā)事件應急處置模擬演練系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫使用Microsoft Access 2003中的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，使用B/S開發(fā)模式，并使用Java開發(fā)語言進行開發(fā)，前端使用HTML、JSP、JavaSCRIPT，整體采用前后端分離技術進行開發(fā)，系統(tǒng)能夠保證7×24小時連續(xù)不間斷穩(wěn)定運行，系統(tǒng)運行可用率≥99.97%，支持Windows操作系統(tǒng)。在可擴展性方面支持橫向及縱向擴展，符合SOA架構(gòu)規(guī)劃，支持SOA架構(gòu)擴展；支持虛擬化應用，可根據(jù)業(yè)務的變化與發(fā)展，靈活增加計算所需支撐數(shù)據(jù)的種類，并能在風險計算程序中便捷調(diào)整以適應風險因素的增減或調(diào)整，同時對應的可獨立、靈活配置風險計算各項參數(shù)，使系統(tǒng)具備更高的擴展能力、更強的適應能力和更靈活的調(diào)整能力。Java是一種可用于開發(fā)Windows環(huán)境下的各類應用程序的先編譯后解釋的特殊語言，可以編寫桌面應用程序、Web應用程序、分布式系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)應用程序，該應急處置模擬演練平臺的設計結(jié)合了Java多線程、平臺獨立與可移植性的長處，使系統(tǒng)功能的實現(xiàn)更加方便。

1.2 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)總體技術架構(gòu)采用面向服務（SOA）的架構(gòu)設計理念，通過服務容器和服務集成框架實現(xiàn)系統(tǒng)的核心功能模塊，為系統(tǒng)的業(yè)務實現(xiàn)提供支撐。在業(yè)務應用層，用戶交互顯示框架是用戶交互的核心實現(xiàn)，承擔了文字、圖表、動畫等各種數(shù)據(jù)類型的渲染和顯示，為案例演練提供用戶交互能力。在技術架構(gòu)底層，數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)訪問引擎是本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實現(xiàn)基礎。在技術架構(gòu)左側(cè)，任務調(diào)度管理框架負責系統(tǒng)后臺所有自動運行任務的調(diào)度和管理。在技術架構(gòu)右側(cè)，應用監(jiān)控與管理框架負責實現(xiàn)對系統(tǒng)運行狀態(tài)的監(jiān)控和管理。

圖1 簽派員突發(fā)事件應急處置模擬演練平臺總體技術架構(gòu)設計圖

1.3 系統(tǒng)特點

本系統(tǒng)采用了B/S三層結(jié)構(gòu)體系設計而成，各層技術采用開源的輕量級框架技術和UML建模方法。系統(tǒng)設計具有以下特點：

（1）高可用性：客戶端無需進行安裝，有瀏覽器就可以隨時進行應急處置模擬演練；

（2）高穩(wěn)定性：系統(tǒng)采用J2EE的三層架構(gòu)，采用中間件應用服務器。數(shù)據(jù)庫、應用服務器和視圖進行分層設計，滿足多用戶同時在線演練的要求；

（3）易升級：系統(tǒng)只部署在服務器端，只要更新服務器端的系統(tǒng)就可以實現(xiàn)升級；

（4）低維護：日常系統(tǒng)維護只需要管理服務器端。

圖2 系統(tǒng)技術路線圖

2 系統(tǒng)的主要技術方法

2.1 作業(yè)調(diào)度管理

在進行應急演練模擬過程中，教師可以與學員進行聯(lián)動，教師端可以對整個演練進度進行控制，包括：開始/暫停、上一步、下一步等。在演練聯(lián)動過程中需要作業(yè)調(diào)度管理來保證教師端和學員端的演練一致性。

作業(yè)調(diào)度管理是指依據(jù)一定的調(diào)度策略從任務隊列中選擇一個任務等待分配空閑的處理機。它的核心是資源分配，即如何分配資源讓系統(tǒng)快速響應高時效性的任務，同時也保證低時效性的任務在規(guī)定的時間內(nèi)完成執(zhí)行。從技術實現(xiàn)體系上主要由6個部分組成：任務創(chuàng)建、優(yōu)先級計算、隊列管理、任務調(diào)度、超載處理以及處理機監(jiān)控。

任務創(chuàng)建模塊主要是負責隊列任務的創(chuàng)建，它根據(jù)應用程序提交的資料信息進行任務封裝，并對任務初始化生存周期。優(yōu)先級計算模塊主要負責對任務創(chuàng)建提交的任務進行優(yōu)先級計算，并將計算的結(jié)果提交給隊列管理。

隊列管理是優(yōu)先級隊列調(diào)度技術的核心，它負責對隊列進行添加、刪除、排序等操作。它支持多優(yōu)先級（0-9）的隊列管理，對于同一個隊列中的任務遵循先進先出的原則。任務調(diào)度模塊主要負責隊列任務的調(diào)度執(zhí)行。當系統(tǒng)有空閑處理機時，它根據(jù)優(yōu)先級調(diào)度策略從多優(yōu)先級隊列中取出優(yōu)先級最高的任務交給處理機去執(zhí)行。

超載處理主要負責系統(tǒng)過載時對多優(yōu)先級隊列進行管理，它通過檢測隊列任務的進入狀態(tài)來決定是否需要對多優(yōu)先級隊列進行超載處理。當檢測到超載時，它根據(jù)超載策略對隊列管理進行調(diào)控（比如清空低優(yōu)先級隊列中的任務等），使系統(tǒng)快速從超載中恢復過來。

處理機監(jiān)控主要負責監(jiān)控所有處理機的運行情況，它作為后臺程序在任務調(diào)度初始化的時候就開始工作。當有一個處理機出現(xiàn)異常時，處理機監(jiān)控程序負責捕獲這種異常并根據(jù)監(jiān)控策略對異常的事件進行處理。

2.2 插件技術

插件技術是在軟件的設計和開發(fā)過程中，將整個應用程序劃分為宿主程序和插件對象兩部分，宿主程序能夠調(diào)用插件對象，插件對象能夠在宿主程序上實現(xiàn)自己的邏輯，而兩者的交互基于一種公共的通信契約。宿主程序可以獨立于插件對象存在，即使沒有任何插件對象，宿主程序的運行也不受影響，因此，我們可以在避免改變宿主程序的情況下通過增減插件或修改插件的方式增加或調(diào)整功能。插件式框架能夠有效地降低功能對象與對象管理邏輯之間的耦合程度，并將耦合置于最優(yōu)的程度?；诓寮娇蚣茉O計可以把系統(tǒng)的擴展功能從系統(tǒng)的主框架中剝離了出來，降低了框架的復雜度。其結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

圖3 插件框架圖

3 功能測試

3.1 系統(tǒng)主界面

簽派員突發(fā)事件應急處置模擬演練系統(tǒng)主界面如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)主界面圖

3.2 模擬演練過程

當教師開始演練后，學員端界面自動進入演練界面，提示相關要求及應急處置過程中的演練要點，界面如圖5所示。

圖5 學員端演練界面圖

該系統(tǒng)有兩個主要的特點：應急演練信息的交互功能以及應急案例進程化管理。系統(tǒng)搭建應急響應信息交互平臺，當對應急案例進行演練時，教師用戶、學員用戶可以通過騰訊通為相關人員建立討論組，實現(xiàn)群組信息交流共享，并支持文本、語音、圖片、視頻等信息共享內(nèi)容。在討論組里進行信息溝通交流，討論組可分為公共討論組、案例演練討論組、學員討論組等其他模塊。既可以讓其他人員了解到相關的信息，來進行對應急案例演練全力配合。同時，該模塊還包括一些信息、檢查項、崗位模塊。信息包括通報信息、補充人員信息以及各個值班部門到位情況、機隊通報情況等。比如可以發(fā)布各部門值班人員，5分鐘之內(nèi)前往應急實驗室，參與組織指揮預案實施。檢查項包括獲取通報信息、明確信息、預案評估、到位情況。崗位信息可以查看任何崗位負責人以及崗位負責人聯(lián)系方式，以此來進行協(xié)調(diào)配合。還可以通過添加、刪減崗位人員進行必要的調(diào)配。應急響應事件交互功能如圖6所示。

圖6 應急響應事件交互圖

應急案例進程化管理可以實現(xiàn)教師端對學生處理事件整個過程進行管理。系統(tǒng)通過組織建立總體應急演練預案，從應急響應流程入手，對應急響應流程進行分析、梳理，識別應急處置所需要的活動，通過定量和定性的方法，從響應效率、演練情況、應對能力等角度評估應急響應進程中斷帶來的影響隨時間推移的變化情況，結(jié)合組織的風險偏好，確定最大可容忍中斷時間和業(yè)務恢復時間目標等指標。系統(tǒng)識別和分析可能造成應急響應進程中斷的風險點，評價所需要處置的風險環(huán)節(jié)，建立與組織目標和風險偏好相符合的風險措施。制定應急處置連續(xù)性計劃，建立量化的資源需求。應急案例進程化管理如圖7所示。

圖7 應急案例進程化管理圖

系統(tǒng)實現(xiàn)對應急案例的全程跟蹤，包括從事件的開始到結(jié)束，具體為：案例的全程跟蹤，包括所有需要操作的流程都要以彈框的形式展現(xiàn)下一步需要做的事項；已執(zhí)行完的事項顯示為綠色，正準備執(zhí)行的事項為黃色，將要發(fā)生的預警為紅色；在案例演練的關鍵節(jié)點設置評估項，也可以進行多項選擇，最終案例演練完之后對本次案例演練進行系統(tǒng)自動評估，并給出分值。學員評分界面如圖8所示。

圖8 學員評分界面圖

系統(tǒng)通過設定時間軸節(jié)點，針對不同應急演練角色，實現(xiàn)響應流程工作檢查單跟蹤功能，已完成內(nèi)容綠色通過，未完成事項紅色告警提醒等功能。應急響應反饋跟蹤應急預案進程時間軸節(jié)點中未完成的事項，通過提醒或者彈出對話框形式進行反饋提醒完成。當未發(fā)生應急情況的時候，通過此次系統(tǒng)進行新建應急事件，包括事件的等級（A類、B類、其他），進行情景模擬演練，更好地提高學員、簽派員應急管理處置能力。該系統(tǒng)不但可以對新進員工進行應急管理培訓，還可以不時地進行真實案例演練。紅色告警界面如圖9所示。

圖9 紅色告警圖

4 結(jié)語

飛行簽派員是飛行運行的核心，在飛行運行中充當組織、決策的重要角色，與機長共同對每次飛行的簽派放行、安全和效益負責。因此，為保障飛機的安全運行，降低不安全事件發(fā)生的頻率，提高簽派員的應急處置能力是極其重要的。本文介紹了基于Java的簽派員突發(fā)事件應急處置模擬演練系統(tǒng)的設計，通過在校學員以及畢業(yè)進入公司的學生對該系統(tǒng)進行使用后反饋的信息發(fā)現(xiàn)，百分之九十學生認為該系統(tǒng)可以有效地增強學員的應急管理意識，提高應急處置能力。