运控中心突发应急事件协同决策研究

2016-09-06罗凤娥

中国科技信息 2016年7期

罗凤娥　郭爽

运控中心突发应急事件协同决策研究

罗凤娥郭爽

航空公司运行控制中心是组织和实施飞行的指挥中心、决策中心和执行中心，是集中、迅速处理不正常及紧急事件的决策和发布机构。运控中心各部门之间的协同是保证航班顺利实施的关键。本文首先分析航空公司应急突发事件特征，分析参与应急时各部门之间的协同作用，并构建应急处置协同网络。通过定义应急响应的协同矩阵，来描述部门间决策的影响。最后，综合运用线性规划理论与方法，将应急协同决策问题抽象成多目标协同决策问题，并建立多目标协同决策优化模型。运用临界值－加权的方法，对应急处置方案进行优化选择。

决策作为企业管理的核心内容，其水平的高低，直接决定了企业发展水平的高低。随着企业规模的扩大和业务的扩张，企业内部各部门以及各地区分公司的组织功能将会增强化，而组织结构却会趋于分散化。这将对企业的决策提出更大的挑战，既要满足企业整体利益的需求，又要顾及分公司以及各部门的利益分配。因此，对企业的协同决策可以理解为：企业决策系统中的各个子系统，在共同的外界环境压力和公司总体利益的驱动下，不仅为本部门的利益做出决策，更要与其他部门相互协调，使公司的整体利益达到最优。

对于航空公司来说，各部门间的协同决策显得更为重要。特别是发生大规模航班延误、紧急事件处理等，更需要各部门精诚合作，共同参与决策处理。在航空公司规模扩大，业务面多，公司之间竞争激烈的情况下，如何将公司内部组织结构强化，如何及时有效的地完成各类决策，成为航空公司获得利润、赢得市场的关键问题之一。加强航空公司内部各部门之间的协同是解决该类问题的有效途径。针对航空公司运行特点，研究适用于航空公司内部各部门之间协同决策的一般性规律，建立相应的一般性模型。这对于利用IT技术建立航空公司运行控制决策支持系统有着重要的理论依据。因此本文依据以上分析，按照航空公司现有各部门的职责分工与信息交互流向，提出多目标多部门的航空公司应急协同决策模型。

航空公司应急突发事件特征分析

部门多样性

运控中心是运行机构，包括通信、签派和外围团队。主要部门代表有：值班主任、区域经理、飞行签派员、气象专家、导航数据库分析员、空管/机场协调员、机务维修、飞机排班、客户服务、机组跟踪、性能工程师、配载等。因此当航空公司突发应急事件时为了及时有效应对，必须联合各个部门力量进行协同处置。

目标多样性

目标的多样性是指在进行突发事件的应急决策时，针对不同部门的不同应急方案需要从多个评判维度对该方案进行评判，例如，旅客、收益、风险等。因此，在进行协同决策时，需要协同考虑不同部门应急处置的目标，综合分析并尽可能优化选择出各部门都满意的应急决策方案。

航空公司多部门多目标应急协同决策建模

假设航空公司发生某种突发应急事件，该事件需要N个部门进行协同处置，这N个部门分别从自身利益出发制定了各自的应急处置方案，对于这些方案有P个评价指标，包括旅客、收益、成本、风险等。如何平衡考虑各部门的方案，得出令参与协同决策的部门都尽可能满意的方案，是建模的关键。

航空公司应急协同网络

航空公司应急事件的处置往往涉及多个部门，这些部门有的是彼此间决策不受影响的，有的是需要考虑其他部门的决策才能完成自身的决策方案。为建立航空公司突发应急事件的协同网络，我们通过有向图来表征应急响应的整个过程，如图1所示。图中标注的每个部门都参与该次协同决策的部门，如果部门j的决策方案对部门i的决策方案产生影响，那么就从部门i到部门j画一条有向边。这里，我们用矩阵A｛A（ i，j）｝表示邻接矩阵用在应急协同决策网络中，其中，A（ i，j）是用来表示在协同网络中部门i和部门j存在的联系。记：

表1　多目标协同决策模型中的一些定义

图1　航空公司运控中心突发事件应急协同网络

当航空公司突发应急事件时，公司运行控制中心会立即成立应急指挥小组，该小组会立即前往应急指挥中心参与整个事件的协调指挥工作，是应急决策的核心。因此在协同网络中会向每个部门连一条有向边。

航空公司应急协同矩阵

航空公司应急协同矩阵是对参与协同的应急部门之间不同决策方案的相互影响的表征。定义协同矩阵W，它反映的是参与应急决策时，部门之间参与决策时互相影响的程度。其元素W（i，j），即协同系数，表示的是部门i的决策与部门j的决策之间的影响程度。

多目标协同决策优化模型

航空公司应急突发事件的协同决策其实质就是综合评估各决策部门的利益，从中选出让各部门都能满意的应急决策方案。因此，我们将应急协同决策问题转换成对多目标进行优化的问题，于是我们考虑建立多目标优化模型。为了阐述模型，我们定义了一些模型中用到的变量和参数，见表1。

由表1中各变量和参数结合其定义，我们便可以通过计算得到参与协同决策的各部门对部门i的方案在给出的评价标准j下的综合满意度为：

为了满足参与应急协同决策中所有部门间的利益，我们希望筛选出的应急处置方案C，在满足每个评价标准前提下的综合满意度能够尽可能的高，于是这便是一个由P个目标组成的多目标优化问题。由于为一个N维向量，因此我们求解它的最大范数。通过以上分析，我们提出以下多目标协同决策模型：

多目标优化决策模型求解

我们所建立的模型是一个多目标优化问题模型，要解决这个问题就必须确定各个评价标准的权重，为了便于解决需对其进行简化处理，即利用线性加权的方法将之转化为单目标优化问题。获取评价标准i的权重a（i）有两种方法，一是通过层次分析法，二是由该部门的相关人员来制定。通过将指标进行两两比较，重要得1分，不重要得0分，求出每个指标的得分在总分中所占比例，将其视为权重。此时就得到了单目标优化决策模型如下：

算法实施

将多目标决策模型转化成了单目标决策模型，虽然模型得到了简化，但是其中仍有多个未知变量，例如某部门给出决策方案时其对自身方案的认可程度函数。其中目标函数也是一个N维的向量。这些问题都将导致多目标优化模型在求解释比较困难，于是，我们采用设定临界值及权重的决策方法来解决目标函数是N维向量这个问题。

打分

对应急决策方案的认可程度，我们采用打分的方式来表达。首先由参与应急的各协同部门分别对自己的所有子方案打分，打分的标准为之前确定的p个评价标准。打分的范围在0～1之间，分数越高则表示该部门对此方案越认可。记s（A，i；k）为部门A对自己的方案i在标准k下的打分。

如果该部门的决策会对其他部门决策产生影响，那么对于受到其影响的部门还应对自己部门的每个方案进行打分。记s（B，B2，A，A1；k）为在评价标准k上，部门A对于部门B方案B2在自己选择Al的情况下的打分。

应急处置方案在各评价标准上的得分计算

我们将来自部门i的应急处置子方案C设为C（i），在评价标准k下的得分定义为：

所有应急处置子方案的得分构成此次应急处置方案的综合得分。假设参与此次应急决策的部门有N个，则应急处置方案C在评价标准为k时的得分记为：

应急处置方案的得分计算

结合评价分s(C;K)及评价标准权重a（ k），应急处置方案C的综合得分定义如下：

此时s(C)仍是 N维的得分向量，为确定最优组合方案，我们需要比较不同组合方案的得分向量。

最优决策方案的选取

为了避免出现“高低混合搭配”的决策方案，保证决策的公平性，我们提出临界值-加权决策方法。

我们选定一个数值a作为临界值。然后去除组合方案中，各方案对应的分数向量其向量的分量小于a的情况。

利用加权的方法选取出最优的应急处置方案。假设应急事件共涉及N个部门，则每一个应急处置方案都对应一个N维的向量。设应急方案C的得分向量的元素为S （1），S（2），…，S（N），则应急处置方案C的最终得分记为：

其中的b（i）为部门i的重要程度，由航空公司应急指挥中心专家给出。

3）在各个方案之间进行比较，选出分数最大的应急决策方案。

结语

本文将协调理论与决策论运用于航空公司决策问题的研究，提出航空公司突发应急事件协同网络、应急协同矩阵、多目标优化决策模型，通过三者的结合，清晰地为航空公司运控中心各部门间协同决策方案的选择提供了参照模型，并通过临界值-加权方法，对应急处置方案进行优化选择。为实现航空公司运控部门间针对应急突发事件进行协同决策提供了理论依据。