结合流程图与 ISM的区域管制运行风险分析*

闫少华　王骞　张兆宁

（1.中国民航大学空中交通管理学院　天津300300；　2.国家空管运行安全技术重点实验室　天津300300）

结合流程图与 ISM的区域管制运行风险分析*

闫少华1，2王骞1，2张兆宁1，2

（1.中国民航大学空中交通管理学院天津300300；2.国家空管运行安全技术重点实验室天津300300）

为保障区域管制系统运行的安全，采用流程图法从管制员、设备、环境、管理四方面识别各运行环节潜在的风险 ，并建立风险因素集合。运用解释结构模型（ISM），对风险因素间的关系进行推理和计算，最终形成一个五级递阶结构解释模型，将风险因素之间原本模糊不清的关系转化为直观的具有层次分明的结构。通过对解释结构模型的分析找出了影响区域管制运行安全的直接因素、间接因素以及深层次的因素，并提出了相应的风险控制措施。

区域管制系统 风险因素 流程图法 解释结构模型

0　引言

空中交通管制系统担负着保障航空器运行安全和维护空中交通秩序的任务。随着我国民航业的快速发展，空中交通流量成倍的增加，管制系统面临的安全风险与日剧增。国际民航组织（ICAO）对空管安全风险有明确的定义：在特定的条件下，空中交通管制系统内部及关系密切的各种相关因素造成不安全事件发生的可能性以及造成损失的程度。按管制运行阶段可划分为塔台管制、进近管制和区域管制，其中区域管制是指对航空器在航路飞行阶段实施的管制。目前国内外学者往往都以空管大系统为对象进行风险研究，针对区域管制系统的风险研究鲜有报道，本文在识别区域管制系统运行风险的基础上，运用ISM方法构建一个多级递阶结构解释模型，探讨风险因素之间相互影响的内在机制和逻辑架构，找出影响区域管制运行安全的直接因素、间接因素以及深层次因素，为区域管制运行的安全管理提供客观的理论指导。

1　区域管制系统运行风险因素的识别

流程图法是识别系统运行过程中潜在风险的重要方法。该方法将风险主体按照生产活动过程及其活动内在的逻辑联系绘成流程图 ，针对流程中的关键环节和薄弱环节识别出系统运行中潜在的风险因素。区域管制工作是严格按照各项程序要求展开的，其中任何一个环节出现差错，都可能导致在航路上飞行的航空器出现危险。因而对区域管制系统每个运行流程进行分析可以找出各个运行环节主要的风险因素。基于流程图法结合区域管制系统运行的特点，按时间顺序绘制出了区域管制运行中的主要过程，如图1所示。

根据MMEM模型，将影响区域管制系统运行安全的因素划分为管制员、设备、环境、管理四大类。根据区域管制系统运行过程中各个环节，从管制员、设备、环境、管理四方面，给出了风险因素集合如表1所示，各个因素之间存在相互关联并相互影响的关系。

图1　区域管制系统运行流程

表1　区域管制系统运行风险因素集

2　ISM模型方法和步骤

ISM模型是由美国学者华费尔特于1973年在系统论的基础上提出来的。ISM模型的核心思想是借助积累的实践经验与知识，将复杂系统分解为若干个子系统要素，并根据各要素之间的相互关系，通过相应的矩阵演算与变换，将模糊化、复杂化的系统明朗化、简单化。近年来，ISM模型在城市轨道交通运营安全、工程经济、施工安全管理等领域得到了广泛应用。以下简要介绍ISM模型的步骤。

（1）生成邻接矩阵 A。设系统中的组成要素为Si（i=1，2，…，n），首先要确定系统中的要素的相互影响关系，将系统中任意两个要素进行比较 ，有直接影响关系用1表示，不存在直接影响关系用0表示，并建立邻接矩阵A，定义为：

（2）生成可达矩阵。可达矩阵表示从一个要素到另一个要素是否存在连接的路径，包含了直接和间接到达的关系。可达矩阵可以利用得到的邻接矩阵A加上单位矩阵I，并运用布尔代数运算规则求得。如果矩阵M满足下式：则称矩阵M为可达矩阵。

（3）层级的划分。设可达集 R（Si）为从要素 Si出发可以到达的全部要素的集合；先行集 Q（Si）为可以到达要素Si的全部要素的集合；最高级要素集（Li）为没有比它更高级别的要素能够到达，其可达集是其自身的全部要素的集合，需满足 R（Si）∩Q（Si）=R（Si）。

首先根据最高要素集的定义确定结构中的第一级最高级要素，然后从原来的可达矩阵中删去最高级要素所对应的行和列，得到一个新的可达矩阵，从而找出第二级最高级要素。重复上述步骤，直到确定最低一级的最高级要素，将系统中的全部要素分配到相应的层级上。

（4）解释结构模型的生成。层级分配完成后，把各个层级的要素从上至下按层级的顺序放置，用有向线连接相邻层级存在影响关系的要素 ，从而生成解释结构模型。

3　区域管制系统运行风险的ISM分析

3.1建立邻接矩阵和生成可达矩阵

通过咨询行业内多位专家 ，对系统中两两要素进行比较，确定系统中要素的相互影响关系 ，生成邻接矩阵A，经过MATLAB编程运算，可得到可达矩阵M。

3.2确定各个因素的层级

根据求得的可达矩阵，确定系统中各个要素的可达集、先行集和交集，结果见表2。从表2中可以得到满足 R（Si）∩Q（Si）=R（Si）的要素有 S10，S11，S18，故将其确定为第一级要素。按照同样的方法可以得到第二层级要素为 ：S3，S7，S8，S9，S13，S14；第三层级要素为：S1，S5，S6，S15；第四层级要素为：S2，S4，S12，S16，S17；第五层级要素为 ：S19，S20。

3.3建立解释结构模型

根据上述计算与分析，用有向线连接相邻层级要素，得到区域管制系统运行风险因素解释结构模型，如图2所示。

表2　第一级可达集与先行集

图2　区域管制系统运行风险解释结构模型

3.4解释结构模型的分析

第一层级的要素为：应急程序的缺失、特情处置不当以及忽视雷达告警。这三方面是影响区域管制系统运行安全最直接的要素，其他要素只有通过它们才能影响区域管制运行事故的发生。第一层级属于最后一道防御线，防御失效将导致事故的发生。因此管理者应完善应急程序；对管制员加强训练，提高应对紧急情况的能力；同时加强对管制员的监督力度，杜绝忽视雷达告警的情况发生。

第二层级到第四层级属于中间层级，起着承上启下的作用，如第三层级的要素直接影响第二层级要素，并通过第二层级要素对第一层级要素产生影响。中间层要素对事故的发生起着间接的作用。在解释结构模型中，当许多个要素指向同一要素或同一要素指向许多个要素时，该要素可能为关键性要素。从图2中可以看出遗忘飞行动态和对扇区的飞行动态把握不足为关键风险因素。因此加强现场管理，提高管制员的安全意识 ，并加强管制员复杂情况下的训练，使这两项关键性风险因素发生的概率降到最低，能极大地提高区域管制运行安全性。

第五层级是影响区域管制系统运行安全的最深层次的因素，包括安全规章制度的执行力度不够和管制协议不合理。这两方面通过不同途径对其他因素产生直接或间接的影响。因此加大对安全规章制度的执行力度，及时更正不合理的管制协议，可以从根本上减少区域管制系统运行风险的发生。

4　结论

（1）运用流程图法从人、机、环、管四方面识别区域管制系统运行中的风险因素，并采用ISM法对风险因素之间的关系进行推理和计算，将风险因素之间原本模糊不清的关系转化为直观的具有层次分明的结构模型。

（2）通过对结构模型的分析找出了影响区域管制运行安全的直接因素、间接因素以及根本因素。结果表明影响区域管制运行安全的直接因素为应急程序缺失、特情处置不当以及忽视雷达告警 ；间接因素中最关键的两个因素是遗忘飞行动态和对扇区整体飞行动态把握不利；深层次因素为安全规章制度执行力度不够和管制协议不合理。

Risk Analysis of Area Control Operation Based on Combining Flow diagram Method with ISM

YAN Shaohua1，2WANG Qian1，2ZHANG Zhaoning1，2
（1.College of Air Traffic Management，Civil Aviation University of China Tianjin 300300）

To guarantee the area control system safety operation，flow diagram is used to identify potential risk factors of each operation process from the aspects of controller，equipment，enviroment and management and risk factors sets are established.The interpretative structure（ISM）is applied to calculate the relations between risk factors，finally，a five-layer interpretative structure model is established and the relations of risk factors transform a distinct layer from ambiguity. Through the structure model，the direct indirect and in-depth fundamental level risk-leading factors can be obtained for area control sytem and corresponding risk controlmeasures are put forward.

area control system risk factors flow diagram ISM

国家自然科学基金（71171190），国家空管委项目（GKG20140001）。

闫少华 ，男 ，副教授，研究方向为空中交通管制系统的风险管理。

（2015-05-10）