民航机组人员管理问题研究论文

民用航空是高科技、高风险的资本密集型服务性行业，在当代社会中已成为国民经济发展的重要驱动力量。然而，航空灾害犹如挥之不去的幽灵，所造成的人身财产损失和无形的危害，在人们的心灵上投下了阴影。航空安全不仅关系到旅客的生命财产安全，而且关系到国计民生。目前，我国民航的安全形势相当严峻，面对加入WTO后面临的竞争与挑战，中国民航亟待改善安全管理的科学性和可靠性，进一步降低事故率，提高防灾减灾水平，促进民航业的健康持续发展。航空灾害预警管理系统的建立，具有迫切的必要性和现实的可行性。航空灾害的内涵及基本特征航空灾害是指一切危及民航正常航空运营活动、运营秩序以及社会政治经济生活的事故或事件造成的灾难性后果，包括航空事故灾害，如飞行事故、地面事故、严重差错等造成的有形和无形损失；环境灾害，如飞机噪音和尾气污染、有毒和放射性物品泄露造成的生态环境污染与破坏、空中航行传播疫病等;自然灾害，如雷暴、沙尘暴、冰雹等自然变故造成的损失；其它灾害，如威胁民航运营安全的非法行为的危害等等。航空事故灾害的危害性大且具有一定的可控性，因此是最主要的预警管理对象。航空灾害具有四个方面的基本特征：1.生成的突发性航空灾害往往是当事人无法预见的突发性的灾难。笔者2000年在武汉、石家庄等省会城市进行了抽样问卷调查，其中的居民认为最不安全的交通方式是乘坐飞机，在各种交通方式中占居首位。实际上，空难的发生概率较小，然而空难一旦发生则死亡率极高，其突发性和无可逃避性对人们的心理造成巨大的影响。由于航空灾害的发生是众多诱发因素交互作用的结果，某些因素本身包含随机性和突发性，必然影响到灾害的发生具有偶然性、突发性、不确定性及随机性。2.成因的综合性民航的地面——空中立体生产服务体系，是一个人造的社会技术系统，主要由航空公司、空中交通服务和机场服务三大子系统组成，涉及飞行、机务、地面保障和空中服务等多方面的计划、组织、协调和指挥，工作场地分散，组织协调的难度大，同时受自然环境和社会环境的影响较大。中国民航总局根据事故调查报告，对近5年来国内29起飞行事故的相关因素进行了分析，占第一位的是机组操纵不当()，第二位的是机务维护工作失误、航空公司组织管理缺陷(各为)，第三位的是机组违反飞行程序和规章、机组成员配合不好(各为)，第四位是天气()，第五位是机组判断错误、机组不能正确使用设备(各为)，其中人为因素累计高达80%以上。可见航空事故是由许多因素引发的，其中人为失误是最主要的因素，包括操纵者对环境变化及飞机故障的不良应对。航空灾害的发生，通常是民航运输过程中外部环境的突变、人为失误与飞机失控等因素相互作用的结果，其成因具有综合性。3.后果的双重性航空灾害的后果，一是灾害本身对人和社会造成的破坏，二是灾害发生后的社会心理影响。航空灾害的双重性表现在：伤害范围比较小，而造成的社会影响却很大。一次飞机失事死亡数百人，但造成的却是世界性的影响，引起许多人对乘坐飞机产生不安甚至恐惧心理。笔者的抽样调查表明，关于武汉6·22空难事故的影响，被调查者中的人感到悲伤或不安，的人表示不愿坐飞机，的人表示不愿坐“运七”飞机，只有的人表示自己或家人没有受到影响。虽然只有的人表示不愿坐“武航”的飞机，但反映出航空事故对航空企业的形象和声誉是有负面影响的。总体来看，这次空难事故使大约七成的人受到不同程度的影响，因此可见航空事故对社会心理的消极影响相当广泛。4.一定的可防性航空灾害的发生存在微观上的可避免性与宏观上的不可避免性。从理论上讲，随机事件有随机的规律，灾害的发生是事出有因的，那么预先控制了成因，就能预防灾害发生的结果。通过监测、识别、诊断和预控，及时纠正人为失误和机械故障，则可以防范灾害。但从宏观上分析，系统处在不断地演变、发展、完善过程之中，灾害又是不能绝对避免的。因此，航空灾害在一定程度上可以预防，至少能使灾害的发生及损失降到现有技术和管理水平所能控制的最低限度。以民航机场为例，事实表明，一些航空灾害的发生与机场管理不当是相关的。例如，由于疏于管理，没能及时发现机场跑道上有金属物件，使“协和”超音速客机起飞时轮胎受损而导致机毁人亡；由于安检不力，使歹徒可能携凶器混上飞机，导致多起劫机事件发生。如果民航机场在完善检测等硬件设备的基础上，加强系统化的安全预警管理，就能有效预防此类灾害的发生。航空灾害预警管理系统的目的和功能航空灾害预警管理系统的研究，是以预警管理理论为指导，在行业管理层面的应用研究。通过综合运用复杂系统理论、安全科学、人素科学、灾害学等学科领域的最新成果，对航空灾害的可控制诱因进行监测、识别、诊断及预先控制的一种管理制度和手段，旨在防止和矫正航空事故和事件诱发因素的萌生与发展，预防和减少航空灾害造成的有形或无形危害，并保证民航运营系统处于有序的安全状态。具体地说，航空灾害预警管理系统的目的在于解决航空行为人的内在局限性或失误的可能性；航空环境和飞机故障异常变化的成因和过程，以及它们与人为失误之间的联系；飞机在不同因素和条件下发生事故和灾害的概率；民航安全管理在什么条件作用下可能出现管理失误；如何识别和诊断航空事故征候或灾害征兆；如何预测和控制其发展趋势；如何运用有效的预控方法等问题。实践证明，采用单项措施是难以预防航空灾害的，只有在法规、管理、技术、教育诸方面进行全方位的综合防治和预控，才能收到良好的效果。建立航空灾害预警管理系统，就是要在航空公司、机场与空中管制机构中，构建一种能对同质性航空事故具有免疫功能，并对各种航空灾害现象具有预防和矫正功能的“自组织”机制。建立航空灾害预警管理系统的必要性国际航空安全网最新统计资料显示，2000-2001两年内，全球共发生航空安全事故349起，仅我国有96起；全球空难达227起。2001年发生在美国的“9·11”事件，不仅造成机毁人亡的惨剧，而且随着纽约世贸大楼的坍塌，几千人刹那间灰飞烟灭，美国民航业乃至全美经济遭受重创，对全球航空安全产生了重大影响，甚至导致现有的航空安全体系遭到质疑。中国国际航空公司自1955年以来，创造了世界民航运输企业连续安全飞行四十年的罕见记录，并被国际民航组织授予荣誉奖章。然而今年发生在韩国釜山机场附近的“4·15”空难，使这个“全国安全飞行标兵单位”在经济和声誉方面遭受了不良的影响；中国北方航空公司“5·7”大连空难不仅损失惨重，而且引发了此后旅客集体罢乘与失事飞机同型号客机的严重事件。如果说“9·11”恐怖事件具有从行业或企业管理层面难以预防的不可控因素，但大多数航空灾害并非是不可能预警和防范的。加强航空灾害的防范，已不仅是一家航空公司、机场或空中管制机构的问题，而且是一个国家民航业的问题，令整个世界关注的问题。国际航空运输协会已经提出到2004年为止，要把事故率降到1995年的一半的计划。飞行安全基金会(FSF)也提出到2006年将现有事故率降低50%的目标。随着我国经济的迅猛发展，我国民航在深化改革和不断前进的过程中潜伏的灾害隐患不容忽视。根据波音公司2001年的预测报告，到2020年，中国拥有的客机数量将超过2209架，机队规模几乎是现在的四倍，现有机队中一半以上的飞机届时仍在服役。国内市场运输量将以的速度增长，国内航班频率迅速增加；国际市场运输量和国际航班频率也将有大幅度增长。假设事故率不变，灾害损失将放大数倍。同时，我国正在深化的民航体制改革和航空公司重组过程中，难免出现法规不够完善、监察机制不够健全的现象，可能导致基层安全责任不落实而留下安全管理漏洞。例如，我国有的地方航空公司安全基础较薄弱，安全工作忙于“亡羊补牢”，在安全管理理念、机制、模式和体系方面，在预防控制技术以及紧急救援系统等方面，仍有许多实际问题尚待解决。因此，建立航空灾害预警管理系统，有效降低事故率和灾害率，减少航空灾害损失，具有迫切的必要性。建立航空灾害预警管理系统的可行性1.建立航空灾害预警系统的理论准备在民用航空领域，美国和欧洲航空业率先加强了机载环境的预警系统研究，开发了交通警戒和防撞系统、近地警告系统、风切变预警系统；法国加强了航空事故调查和预防的对策研究，如法国航空公司应用里森的因果模式理论建立法航飞行安全组织开展事故预防等。以波音公司为代表的各国航空公司，进一步加强了基于人素工程的人-机系统研究等等。上述研究主要集中在航空技术、航空法规、标准制订方面。我国在航空安全技术、航空安全管理、航空安全法规、航空安全心理学、人为差错、事故调查研究等方面取得了丰富的成果。近两年以来，国家自然科学基金项目“交通灾害预警系统研究”课题组，在航空、公路、水运、铁路等交通灾害的预警管理研究已取得了阶段性成果。在航空灾害预警管理方面，提出了航空灾害预警管理系统模型和组织方式，包括该系统的构建思路、工作内容、运转模式与工作流程。通过调查分析我国民航飞行品质监控的管理模式和措施，提出了利用民航飞行品质监控进行航空灾害预警管理的新思路，探讨了预测超限事件发生趋势的方法，为航空灾害预警管理提供对策依据。探讨了社会心理品质、动机、情绪等心理因素与民航机组行为失误之间的联系；对机组行为失误的心理背景进行了分析；分析了机组管理不善对群体行为失误的影响，提出了改善机组管理的对策思路。这些研究，共同奠定了建立航空灾害预警管理系统的理论基础。2.建立航空灾害预警系统的现实条件80年代，国际民航界加强了CRM的研究，采取一系列有效措施。同时世界各国加强了可靠性管理。90年代以来，世界各国推出了许多重大的鼓励性措施提高航空安全标准，并采取了一系列重要措施，建立全球安全标准系统。如1998年，35个欧洲民航联合会参加国建立了违反安全惯例或适航规则的飞机和航空公司数据库；1999年，国际航空运输为其成员航空公司制定了运营质量标准。美国联邦航空局(FAA)于1989年规定在商用飞机上安装风切变预警系统(RWS)；从70年代起，欧洲和亚洲的主要航空公司着手开发应用飞行品质监控软件，以检测在飞机运行、飞机维修和发动机性能监控方面的超限事件及发展趋势。澳大利亚快达公司与飞行数据分析公司合作研发的软件最早投入商业使用。一些机场针对停机坪事故，专门成立停机坪安全委员会，制定和执行相关的保障安全的措施；加强硬件设备的配备。迄今为止，我国民航安全管理工作取得了重大进步，积累了相当丰富的实践经验，在运用预警思想加强事故防范方面也取得了一些成果。中国南方航空公司于1995年建立了“南方可靠性控制闭环系统”，设立了数据可靠性标准，并加强了可靠性分析；1995年，我国民航开发了针对B737、B757的飞行操纵品质监控软件。1997年，民航总局要求所有运输机加装QAR设备，并对每个航班实施监控，为保证飞行安全，加快培养新飞行员提供了有效的科学手段，有利于事前的安全管理。一些航空公司已开始重视人为因素的管理，如进行驾驶舱资源管理(CRM)，开展安全分析与评估，通过了解航空运输系统的薄弱环节，有针对性地采取安全措施。航空灾害预警管理系统的建立，是以现有航空安全技术和航空安全管理体系为基础的。例如，对航空环境的监测，可与航空气象部门的气象预报服务、机场安检工作相匹配；对飞机运行状态的监测、评价及预先控制，可与可靠性管理中的统计评估体系相结合，并与先进民航飞机的机载环境预警系统(包括交通警戒防撞系统、近地警告系统和风切变探测系统)和空中交通管制部门的二次监控雷达系统配合使用；对飞机操纵人行为的监测、评价和优化，是驾驶舱资源管理工作的深化和完善；对安全管理活动的监测、评价和预警预控，是航空公司、机场、空中管制安全评估工作的补充、修正和强化。总之，建立航空灾害预警管理系统，是一项势在必行的系统工程，具有现实的可行性。安全是民用航空的生命线和不懈追求的永恒主题。航空灾害预警管理系统的建立，是航空安全“预防为主”思想的具体体现，是“安全第一”方针的深化和发展，对于不断提高我国航空安全管理的科学性、可靠性以及防灾减灾水平，促进当前深入开展的“企业负责，行业管理，国家监察，群众监督”的民航体制改革，促进航空安全体系建设和民航业的健康发展，具有积极的推动作用。

航班运行调度是指调度飞机与安排机组人员的生产资源配置工作，以落实航班计划的具体实施。航班运行调度工作一直存在安全与成本的矛盾：首先必须考虑航班运行安全因素，使执行航班飞行任务的飞机能够按规定完成例行检修，且机组人员值勤的飞行时间、值勤时间以及休息时间严格满足有关规章条例要求；在确保运行安全基础上，需要考虑航班运行成本因素，优化航班运行过程中的飞机日利用率与机组资源利用效率。妥善解决这一对矛盾对于航空公司组织生产运营、完成生产计划，以及实现飞机与机组人员等关键资源的优化配置有着至关重要的意义。为此，本文在详细深入分析国内外研究现状和我国航空公司运行特点基础上，结合民航当局有关航班运行管理规章，重点研究航班运行调度过程中的飞机排班问题和机组排班问题。出于降低问题复杂性、提高航班运行调度计划编排效率以及便于局部调整计划考虑，本文将机组排班问题分解成勤务组编排和机组轮班两个子问题分别进行研究。关于飞机排班问题，建立协同多任务分配方法，为每一架飞机指派每天的航班飞行任务和必要的例行检修任务，在确保航班运行安全基础上，提高飞机日利用率。首先，分析例行检修约束，构建飞机日利用率优化模型。随后，运用分枝定价算法求解。算法引入检修节点、虚拟飞机源节点以及剩余飞行时间的定义，将协同多任务分配过程表示为分区间的生成飞机路径，通过迭代求解由部分飞机路径构成的限制主问题，以及寻找飞机路径以改进目标值的定价问题，获得线性松弛问题的最优解；给出多种分枝方法划分解空间，以删除分数解，生成飞机排班计划。最后以实际航班计划为例，验证所提出的模型与算法的有效性。关于勤务组编排问题，考虑机组配置多样性，提出协同多任务分配方法，为每一个航段分配合适的机组配置，并严格遵循相应人员配置的机组需满足的编排约束，将航段组织为机组资源利用效率较高的勤务组。首先，根据不同人员配置的机组需满足的休息要求，为每一种机组配置构建相应的连接网络，通过由不同连接网络生成飞行路径实现协同多任务分配。其次，建立满足值勤期限制和飞行时间限制、优化机组资源利用效率的数学模型，使用分枝定价算法求解。并基于遵循时间限制因机组配置不同而各异但有序的特点，提出机组配置修正算子，以提高算法寻优效率。最后，选择与飞机排班问题相同的算例，验证所给的模型和算法的有效性。关于机组轮班问题，研究机组稳定性最优的轮班计划，将勤务组衔接为机组人员搭配相对固定的轮班任务，以提高机组人员满意度。首先，在分析机组轮班规则基础上，为每一个机型、基地以及机组人员岗位职级构建相应的连接网络，建立以执行勤务组计划所需机组人员数量最少为优化目标的数学模型，采用分枝定价算法求解。随后，给出机组稳定性的定义及其量化方法，针对不同岗位职级分别建立满足轮班任务数量约束，并优化机组稳定性的数学模型，设计启发式迭代算法，编排尽量减少机组人员构成发生变化的机组轮班计划。最后，根据勤务组编排问题的求解结果进行算例验证分析。本文通过以上三大部分的研究，给出了飞机排班、勤务组编排和机组轮班的调度模型和求解算法，实现了航班运行调度计划编排。 [1] 吴东华,夏洪山. 基于多目标模糊线性规划求解方法的飞机排班问题研究[J]. 计算机科学. 2012(01)[2] 赵正佳. 航空公司机组排班计划研究[J]. 运筹与管理. 2011(06)[3] 朱星辉,朱金福,高强. 基于约束编程的飞机排班问题研究[J]. 交通运输系统工程与信息. 2011(06)[4] 牟德一,王志新,夏群. 基于机组延误概率的鲁棒性机组配对问题[J]. 系统管理学报. 2011(02)[5] 孙宏,张培文,胡海青,廖仲宇. 航空公司机组飞行实力利用率影响因素分析[J]. 交通运输工程与信息学报. 2010(02)[6] 李耀华,谭娜. 飞机指派问题优化模型及算法研究[J]. 控制工程. 2010(02)[7] 王莹,刘军,苗建瑞. 基于列生成算法的动车组检修计划优化[J]. 中国铁道科学. 2010(02)[8] 徐海荣,张兴媛,胡盛斌. 差值排序算法在飞机排班问题中的应用[J]. 计算机应用与软件. 2010(01)[9] 宋静波. 基于单亲遗传算法的飞行机组指派技术[J]. 哈尔滨商业大学学报(自然科学版). 2009(03)[10] 李远,彭辉,沈林成. 协同任务规划中基于约束满足的资源冲突检测与消解[J]. 系统工程与电子技术. 2009(04)