劉勝新，周 超

（南京萊斯信息技術(shù)股份有限公司，江蘇 南京210007）

我國(guó)民航事業(yè)的快速發(fā)展、航班數(shù)量急劇增加，截至目前航班起降架次為上百萬(wàn)架次。民航的發(fā)展需要有一支具有高素質(zhì)的空管隊(duì)伍做保障。同樣的，高素質(zhì)的人才隊(duì)伍需要由相應(yīng)的訓(xùn)練設(shè)施、訓(xùn)練環(huán)境、訓(xùn)練條件、訓(xùn)練方法來(lái)保障。所以為保證空中交通流量的增加和空中交通運(yùn)行的安全、高效，只有對(duì)空管人員的管制技巧、管制理論、管制方法等進(jìn)行模擬操作訓(xùn)練，多層次多方位的訓(xùn)練，處理能力和快速應(yīng)變能力的訓(xùn)練，全面提高人員的素質(zhì)水平和操作技能，才能實(shí)現(xiàn)保證飛行安全和航班正常的要求。本文提出一種量化評(píng)估的培訓(xùn)管制思路，通過(guò)數(shù)字化的方式進(jìn)行可精確計(jì)量的評(píng)估方式，可提高管制培訓(xùn)的效率，為民航更多更快的增加人才儲(chǔ)備。

1 管制評(píng)估現(xiàn)狀

目前的民航事業(yè)需要更多的空中交通管制員保障飛行安全。未來(lái)一年預(yù)計(jì)有數(shù)百名新參加工作的管制員需要進(jìn)行培訓(xùn)，約上萬(wàn)管制員需要復(fù)訓(xùn)，預(yù)計(jì)未來(lái)需要參與培訓(xùn)的管制員會(huì)增長(zhǎng)更多。現(xiàn)階段中國(guó)管制員基礎(chǔ)培訓(xùn)、崗位培訓(xùn)等多個(gè)環(huán)節(jié)都規(guī)范了大量的雷達(dá)管制模擬實(shí)踐、程序管制模擬實(shí)踐及機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)管制模擬實(shí)踐環(huán)節(jié)?！犊罩薪煌ü苤茘徫慌嘤?xùn)大綱——機(jī)場(chǎng)管制（WM-TM-2006-003）》《民用航空空中交通管制模擬機(jī)評(píng)估管理規(guī)定（AP-70-TM-2003-01）》等中國(guó)民用航空局下發(fā)的規(guī)范，詳細(xì)規(guī)定了各個(gè)崗位管制訓(xùn)練培訓(xùn)的要求。其中交通運(yùn)輸部令2016年第46號(hào)《民用航空空中交通管制培訓(xùn)管理規(guī)則》規(guī)定：“空中交通管制員每年至少應(yīng)當(dāng)進(jìn)行一次復(fù)習(xí)培訓(xùn)和考核。機(jī)場(chǎng)、進(jìn)近、區(qū)域管制員模擬機(jī)培訓(xùn)時(shí)間不少于40小時(shí)”。

現(xiàn)有管制員技能考核時(shí)教官缺乏明確合理的考評(píng)依據(jù)，全由教官進(jìn)行人為主觀評(píng)判。同時(shí)原有的培訓(xùn)考核管理模式以師傅帶徒弟模式為主，考核需要由具備管制帶班主任、檢查員、監(jiān)察員、高級(jí)管制崗位教員、中級(jí)管制崗位教員資格的考官（2名）進(jìn)行考核工作培訓(xùn)內(nèi)容。這樣的考核時(shí)間長(zhǎng)，消耗人力較多。同時(shí)培訓(xùn)考核判斷依據(jù)很多由培訓(xùn)教員自行掌握，有較大隨意性。同時(shí)管制教員培訓(xùn)水平高低對(duì)管制學(xué)員的見(jiàn)習(xí)工作影響很大，管制領(lǐng)導(dǎo)層無(wú)法精確掌握學(xué)員培訓(xùn)進(jìn)度和培訓(xùn)質(zhì)量，效率較低，導(dǎo)致很多管制學(xué)員不清楚自己的見(jiàn)習(xí)進(jìn)度，知識(shí)掌握不夠全面。不清楚管制員的業(yè)務(wù)水平高低，存在一定的隱患。

相較于國(guó)內(nèi)的研究，國(guó)外的各個(gè)機(jī)構(gòu)處于領(lǐng)先地位。比如NASA有Future Flight Central Tower Simulator，CAE-Link公司的Virtual Tower Visual Simulator及Cell-ITS的DATS-Durable Aviation系統(tǒng)等是現(xiàn)今較為著名的成熟塔臺(tái)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)。在ATC模擬機(jī)的考核中，基于教員對(duì)情況的主觀評(píng)估，計(jì)算機(jī)評(píng)估工具可以幫助教員分析學(xué)員的表現(xiàn)，同時(shí)也能減少教員之間的主觀差異，提高培訓(xùn)的整體質(zhì)量，支持對(duì)復(fù)雜條件下新考核項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)。

目前國(guó)際上的培訓(xùn)機(jī)構(gòu)有德國(guó)DFS（Deutsche Flugsicherung）和英國(guó)NATS（National Air Traffic Service）與瑞典北歐空管學(xué)院。其中DFS和NATS這些大型的培訓(xùn)機(jī)構(gòu)擁有自己專用的訓(xùn)練設(shè)施，可以滿足機(jī)構(gòu)內(nèi)部新管制員的培訓(xùn)需求。這些模擬訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)施可以將空中交通管制員從見(jiàn)習(xí)開(kāi)始的每一次理論考核情況、見(jiàn)習(xí)情況、放單情況、每年復(fù)習(xí)培訓(xùn)以及特殊培訓(xùn)等培訓(xùn)情況記錄到系統(tǒng)中。系統(tǒng)會(huì)智能判斷該管制員見(jiàn)習(xí)到什么程度，理論和實(shí)際操作培訓(xùn)時(shí)長(zhǎng)是否達(dá)到民航局要求，什么時(shí)候能夠申請(qǐng)放單，每年的復(fù)習(xí)培訓(xùn)是否完成，是否缺失某一專項(xiàng)培訓(xùn)而不能上崗執(zhí)勤。極大地提升了中心管理層對(duì)管制員技術(shù)能力。

我國(guó)其他領(lǐng)域智能考核的發(fā)展?fàn)顩r：首先是汽車駕考的應(yīng)用，機(jī)動(dòng)車道路考試系統(tǒng)采用人工智能技術(shù)、傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、高精度GPS/GIS定位技術(shù)等實(shí)現(xiàn)大部分考試項(xiàng)目的自動(dòng)評(píng)判，摒棄了以往考生成績(jī)?nèi)坑煽脊俅蚍值姆绞?，同時(shí)能夠更好地監(jiān)視考試中考生及考官的情況。

其次是航海模擬器的智能考核：教練員可根據(jù)公約要求和我國(guó)海事局的有關(guān)培訓(xùn)要求來(lái)制定訓(xùn)練考核的目標(biāo)，然后要向?qū)W員明確在訓(xùn)練考核中的注意事項(xiàng)，完成訓(xùn)練考核科目的下達(dá)。學(xué)員在利用模擬器進(jìn)行訓(xùn)練考核時(shí)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集學(xué)員的當(dāng)前本船姿態(tài)、當(dāng)前環(huán)境等綜合信息，將評(píng)判點(diǎn)之后的學(xué)員操作記錄形成學(xué)員的操作庫(kù)，然后和標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中規(guī)則進(jìn)行模糊邏輯判斷。

這兩個(gè)領(lǐng)域的評(píng)估方法都希望能夠避開(kāi)教練員的主觀意見(jiàn)，并且減少人工操作以及更好地記錄訓(xùn)練者的狀況。

2 現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)展

目前大數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。大數(shù)據(jù)可以從結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)中，篩選有價(jià)值的信息。大數(shù)據(jù)技術(shù)是可通過(guò)大并發(fā)的模式采集MySQL和Oracle、Redis和MongoDB等數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，可瞬時(shí)預(yù)處理100Mbps以上數(shù)據(jù)，基于MySQL的列式存儲(chǔ)Infobright和Hadoop、GreenPlum、Exadata等分布式計(jì)算集群進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘的一種技術(shù)。數(shù)據(jù)挖掘可從大量不完全與有噪聲的數(shù)據(jù)中分析挖掘出結(jié)構(gòu)化的信息結(jié)構(gòu)，并用這些信息結(jié)構(gòu)建立相關(guān)模型，為用戶提供決策性的支持。

隨著航空業(yè)的發(fā)展，模擬訓(xùn)練管制數(shù)據(jù)呈爆炸式增長(zhǎng)。管制培訓(xùn)過(guò)程中留下的語(yǔ)音數(shù)據(jù)，管制操作數(shù)據(jù)，可依托現(xiàn)有的大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理技術(shù)，通過(guò)采集、計(jì)算、歸類、挖掘與聚類分析等方法對(duì)空管培訓(xùn)數(shù)據(jù)進(jìn)行量化分析，并利用語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)分析管制通話數(shù)據(jù)，利用CNN等語(yǔ)言處理方法進(jìn)行語(yǔ)義分析，抽取結(jié)構(gòu)化指令信息，用于驗(yàn)證和發(fā)現(xiàn)量化評(píng)估的關(guān)鍵知識(shí)信息。

3 管制量化評(píng)估的方法實(shí)現(xiàn)

管制量化評(píng)估系統(tǒng)模型（見(jiàn)圖1），使用德?tīng)柗品?、層次分析法、聚類分析法、模糊?shù)學(xué)法，將與決策有關(guān)的元素按一定準(zhǔn)則進(jìn)行分層，在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行定性和定量分析，并將集合中的對(duì)象按照一定的規(guī)則進(jìn)行分組，達(dá)到同一個(gè)組中的對(duì)象有很大的相似性。模型通過(guò)以上方法對(duì)培訓(xùn)人員、培訓(xùn)時(shí)間、培訓(xùn)科目及培訓(xùn)過(guò)程中的基礎(chǔ)訓(xùn)練數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)訓(xùn)練過(guò)程數(shù)據(jù)及語(yǔ)音數(shù)據(jù)，結(jié)合評(píng)估規(guī)則指標(biāo)集對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析、分析、記錄，統(tǒng)計(jì)，并根據(jù)設(shè)定的評(píng)估規(guī)則和評(píng)判模型對(duì)訓(xùn)練進(jìn)行智能評(píng)估模型驗(yàn)證與優(yōu)化。平臺(tái)可生成評(píng)估報(bào)告并將培訓(xùn)信息長(zhǎng)期存儲(chǔ)于系統(tǒng)中，形成結(jié)構(gòu)化的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，為后續(xù)的模型優(yōu)化提供大數(shù)據(jù)樣本。

圖1 管制量化評(píng)估模型

管制量化評(píng)估系統(tǒng)模型可通過(guò)接收管制培訓(xùn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)訓(xùn)練數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)訓(xùn)練過(guò)程數(shù)據(jù)及語(yǔ)音數(shù)據(jù)，結(jié)合搜集的管制評(píng)估數(shù)據(jù)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析、分析、記錄，使用研制的評(píng)估模型單元進(jìn)行訓(xùn)練過(guò)程的實(shí)時(shí)跟蹤評(píng)估。

管制指標(biāo)體系的確定是管制量化評(píng)估系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)，本模型通過(guò)將指標(biāo)分為區(qū)調(diào)管制培訓(xùn)評(píng)估指標(biāo)、進(jìn)近管制培訓(xùn)評(píng)估指標(biāo)和塔臺(tái)管制培訓(xùn)評(píng)估指標(biāo)，每類評(píng)估指標(biāo)以規(guī)則、通話、安全、效率、人機(jī)界面五個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，并分別設(shè)置相應(yīng)的三級(jí)指標(biāo)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法和層次分析法對(duì)所建立的指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重的確定，同時(shí)結(jié)合歷史培訓(xùn)大數(shù)據(jù)，通過(guò)制定二級(jí)和三級(jí)指標(biāo)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)制定管制量化評(píng)估的評(píng)估指標(biāo)體系。

培訓(xùn)考核智能評(píng)估指標(biāo)權(quán)重的確定有很多方法值得類比和選擇，由于考核指標(biāo)體系滿足針對(duì)性、動(dòng)態(tài)性、可量化性和層次性，每個(gè)相對(duì)獨(dú)立的指標(biāo)也有可能會(huì)存在潛在的相互聯(lián)系，因此，確定權(quán)重的方法需要滿足存在多個(gè)指標(biāo)且體系較為復(fù)雜等條件。在眾多賦權(quán)方式中，大多以主客觀來(lái)進(jìn)行區(qū)分，即主觀賦權(quán)法與客觀賦權(quán)法。在主觀賦權(quán)法中比較有代表性的就是層次分析法、德?tīng)柗品ǖ?。層次分析法是通過(guò)建立目標(biāo)、準(zhǔn)則與方案層，在不同層級(jí)內(nèi)對(duì)指標(biāo)進(jìn)行劃分和設(shè)置，通過(guò)重要度的判斷最終確定權(quán)重。德?tīng)柗品ň褪峭ㄟ^(guò)專家評(píng)審打分而得到的最終權(quán)重。為了避免主觀性占據(jù)因素太多，當(dāng)專家打分出現(xiàn)較大差異時(shí)，可以持續(xù)循環(huán)修改，直到最終專家打分保持相對(duì)統(tǒng)一。結(jié)合眾多考慮最終選擇層次分析法作為管制員統(tǒng)一培訓(xùn)考核智能評(píng)估指標(biāo)權(quán)重確定的方法。同時(shí)層次分析法滿足了指標(biāo)層次性多樣化的原則，通過(guò)打分得到的權(quán)重可以反映單位的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。

結(jié)合評(píng)估指標(biāo)分析，模型將評(píng)估指標(biāo)體系中的三級(jí)考核指標(biāo)轉(zhuǎn)化為與管制量化評(píng)估中關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，通過(guò)獲取培訓(xùn)中的相關(guān)數(shù)據(jù)，為后續(xù)量化評(píng)估模型提供數(shù)據(jù)分析的信息。結(jié)合評(píng)估指標(biāo)對(duì)培訓(xùn)過(guò)程中的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行剖析，數(shù)據(jù)信息主要由3類組成。包含：（1）訓(xùn)練基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；（2）培訓(xùn)過(guò)程數(shù)據(jù)；（3）相關(guān)分析培訓(xùn)評(píng)估參數(shù)指標(biāo)集記錄。培訓(xùn)訓(xùn)練數(shù)據(jù)可通過(guò)模擬機(jī)的輸出接口進(jìn)行獲取，數(shù)據(jù)以文本文件或者數(shù)據(jù)庫(kù)表的方式存儲(chǔ)。

訓(xùn)練基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要是與評(píng)估指標(biāo)有關(guān)的各類地圖場(chǎng)景相關(guān)的靜態(tài)數(shù)據(jù)和管制員受訓(xùn)的地圖場(chǎng)景密切關(guān)聯(lián)，包含機(jī)場(chǎng)跑道信息、扇區(qū)信息、管制區(qū)信息、告警區(qū)信息、移交參數(shù)及間隔信息、協(xié)議間隔標(biāo)準(zhǔn)信息等。

培訓(xùn)過(guò)程數(shù)據(jù)是指在培訓(xùn)過(guò)程中與管制指揮相關(guān)的數(shù)據(jù)，主要數(shù)據(jù)項(xiàng)包含：練習(xí)基礎(chǔ)信息（登錄信息、練習(xí)信息、航班計(jì)劃信息、席位扇區(qū)分配信息）、實(shí)時(shí)訓(xùn)練信息（機(jī)長(zhǎng)操作指令信息、航跡信息、告警信息、五邊信息、移交信息、人機(jī)界面操作信息、管制語(yǔ)音信息）等。

培訓(xùn)評(píng)估指標(biāo)集信息是指本次訓(xùn)練使用的指標(biāo)集及各個(gè)指標(biāo)的設(shè)置參數(shù)。在訓(xùn)練開(kāi)始前，教員可以根據(jù)培訓(xùn)類型選擇不同的培訓(xùn)考核指標(biāo)作為本次培訓(xùn)的考核指標(biāo)。培訓(xùn)評(píng)估指標(biāo)集可以分為基礎(chǔ)培訓(xùn)、復(fù)訓(xùn)、資格考試等；當(dāng)指標(biāo)進(jìn)行選取后，本次使用的指標(biāo)集將會(huì)與練習(xí)匹配關(guān)聯(lián)，關(guān)聯(lián)后的指標(biāo)集用于管制培訓(xùn)的培訓(xùn)效果評(píng)估及評(píng)估結(jié)果展示。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，目前在民航模擬訓(xùn)練系統(tǒng)中存在管制員技能考核時(shí)缺乏明確合理依據(jù)的現(xiàn)狀。文章提出的管制量化評(píng)估模型可實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)方法的定性經(jīng)驗(yàn)評(píng)判到定量客觀評(píng)判的跨越式轉(zhuǎn)變，為保障空管系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供了理論依據(jù)和技術(shù)支持，同時(shí)有利于進(jìn)行科學(xué)的班組資源搭配，便于對(duì)管制員組織專項(xiàng)的技能培訓(xùn)和針對(duì)性的復(fù)習(xí)訓(xùn)練，提高培訓(xùn)的效果與質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)各班組的最優(yōu)化運(yùn)行。