航空模型（精选10篇）
航空模型 篇1
0引言
长期以来美、德等工业发达国家的制造业以信息技术创新应用为核心,运用系统工程方法论,采用基于模型的设计、制造、服务和管理等先进技术,以构建基于模型的企业为目标,不断地促进开发模式转型和企业架构重构,持续地提升复杂装备产品的协同开发能力。随着新一轮工业革命的到来,中航工业以德国工业4.0等为标杆,导入赛博-物理系统(Cyber-physical System,CPS)技术。引发虚拟产品生命周期与现实生产生命周期的集成,以及自优化、自重构、自诊断和对人的认知和智能支持等思想融合到航空制造企业的架构开发中,为构建信息技术和制造技术深度融合、支持高度柔性生产方式的智能制造企业提供示范指导。
1航空制造企业的总体架构
基于模型的航空制造企业是一种实体,如图1所示,它以CPS为基础,利用过程、产品和信息模型来定义、执行、控制和管理企业的全部业务;采用建模与仿真手段对需求、设计、制造、试验、生产、服务的全部技术和业务流程进行彻底的改进、无缝的集成以及战略的管理;使用科学的模拟与分析工具,对研发全生命周期的每一步工作进行综合验证和确认,以做出最佳决策;从根本上减少产品创新、开发、制造和支持的时间和成本。
1.1系统工程中的架构方法
信息、网络、自动化和嵌入式技术应用比例的不断扩大,使得航空产品研制活动从单纯组装型向系统集成型转变,并且产品不再由单一企业完成,而是依靠多个企业或企业联盟共同实现。因此,航空产品研制不可避免地成为了系统工程,具有统一的系统概念也成为对现代航空制造企业最基本的要求。架构作为解决系统复杂性的通用方法,针对围绕信息技术应用而构建的包含战略、业务、信息技术等多元要素于一体的复杂企业/系统,必须使用架构的方法对其整体结构和相互关系,以及这些关系之间的变化规则进行多层面、多角度的构建和描述,以指导信息技术在复杂企业/系统内的实施,确保与企业业务战略的一致。西门子公司在其工业4.0的战略中,就是在统一业务流程、统一工业软件和工业自动化的专业知识与技术的基础上,利用网络以及相关软硬件设备工具,为产品研发和生产过程提供一个基于CPS的、高度柔性化、自动化和智能化的全球统一的数字化企业(工厂)架构。
1.2架构开发中的模型技术
架构就是应用有效的开发方法,将企业战略愿景和目标逐步落实为具体的行动与解决方案,形成业务能力,其中模型及其建模技术是复杂系统架构开发的重要手段。基于模型的系统工程(Model Based System Engineering,MBSE)能提供在产品/系统开发的全生命周期不同阶段支持系统需求分析、功能分析、架构设计、产品验证和综合确认所需的模型和建模手段,以便确定系统需求、功能、表现和结构等要素之间的相关性。因此,在架构的开发过程中,需要应用MBSE逐步细化描绘出企业/系统的各个主要业务过程(需求工程、设计工程、制造工程、生产工程及IT在内的诸多相关要素),并将收集到的过程、产品和信息等模型转变为下一步开发的基础,以便构建更详细的子系统或组件模型,上述模型及其相互间的关系对于架构开发(业务架构-IT架构-技术架构)过程的确认、验证和跟踪都具有非常重要的作用。
2基于过程模型的业务架构
现代企业的核心价值链是业务过程,业务架构作为首先开展的架构活动,它以实现航空制造企业的业务战略为目标,提供开展其他领域(应用、数据和技术)架构工作所必须的知识,形成贯彻企业战略的业务运作模式,其中过程模型是企业/系统中执行任何过程的相关资源、信息、工具等要素的描述者和协调者。
2.1工程领域的过程模型
航空产品的研制是应用于全生命周期的跨学科的复杂系统工程,特别强调通过工程实践总结提炼过程模型,即通过对研制各个阶段的活动详细分析来描述环环相扣的业务过程,并得到涉及的技术方法、系统工具和工程经验。航空航天领域通常采用图2的“V”字模型来描述企业的业务过程,其中第1个V字模型代表传统的业务过程,即先进行数字化虚拟设计,然后生产制造实际产品,最后开展物理试验进行验证的过程。第2个V字模型代表数字化的业务过程,即所有业务过程(需求工程、设计工程、制造工程,试验工程、综合确认)均在数字化虚拟环境下完成,确保投入实际生产后一次成功,该模型代表的就是西门子实施工业4.0所采用的先进的数字化和虚拟化的产品研制过程。由于基于IT应用的各类知识——经验、规则、模型、标准和方法等需要长期的积累和集成,所以中航工业的数字化的试验工程和综合确认目前尚处于起步阶段。
2.2管理领域的过程模型
过程模型另一个重点是管理领域,管理过程模型就是以实现管理的敏捷化、精细化和精益化为目标,通过业务过程的显性化、结构化和标准化,达到对企业管理业务过程的建模、仿真、评估以及后续应用过程的执行、监控、交互和控制。并通过建模理解企业/系统的行为,通过仿真研究和预测企业系统的未来动态,为最终建造一种全新的企业管理方法和模式提供依据。为此,以西门子实施工业4.0中产品生命周期与生产生命周期的无缝集成为目标,将信息化与管理提升和企业再造紧密结合,一方面要运用需求、项目、构型及数据的管理思想,实现虚拟的产品生命周期业务过程中的工程需求、数据结构、配置功能和逻辑关系的全面管控。另一方面运用CPS及服务的管理理念,将现实的生产生命周期过程中独立的产品、工具与关联的服务相互连接,构成一个有机整体实现从原料进厂到产品出厂的生产过程自动化、装备制造信息化和智能化、生产过程的透明化。
3基于产品模型的IT架构
为了实现企业的战略目标和业务架构,需要在过程模型的基础上进行IT(数据和应用)架构开发,它将企业的业务实体抽象为信息对象-产品模型,进一步开展业务过程与系统/系统功能分析,明确系统间的信息交互关系,提升整个企业之间共享信息和服务的能力,实现从业务模式向信息模型的转变。在这个阶段不涉及具体的应用系统和技术,而是描述管理数据对象和支持业务功能的逻辑能力。
3.1产品模型的形成
产品模型是研制信息的载体和数据架构的可视化展示,它是随着对应用架构(系统功能及接口等)的细化分析而不断被丰富和延拓,在需求工程中,通过用例、功能、时序、状态、架构和接口等模型全面反映产品需求的属性信息(性能、物理结构、功能结构、质量和可靠性等),确保不同角色的工程设计人员能快速准确理解、识别、定义、分析、确认、分配需求。然后依据确认的需求指标开展产品研制,建立产品的逻辑、几何、功能、性能和关联等模型,实现基于模型的数字化产品定义与关联设计,在虚拟的数字世界中完成多学科优化、协同设计、优化分析、试验仿真、制造仿真以及模拟产品的制造和运营过程。产品模型的形成,是航空制造企业推进网络化、数字化、信息化、自动化、智能化等技术在产品全生命周期、企业全业务流程和产业全价值链的应用,提升研制数据跨地域/企业/系统的共享和传递能力,实现产品的虚拟、并行、协同的网络化研制的必然结果。
3.2产品模型的应用
数字化、网络化协同研制模式下,产品模型主要是按照业务架构的要求,完成应用架构所规定的功能,具体分为三种情况。首先,在单一数据源的管理思想下,以工程产品模型为基础,依次延拓出装配产品模型、检测产品模型、 制造产品模型等数据,最终进入实际生产。也可利用设计的工程产品模型直接进行生产,如增材制造等。其次,利用虚拟仿真技术,以各类产品模型(功能、 性能)为基础,实现数字化虚拟试验替代传统的物理试验,即依托试验工具、系统及模型(知识)库,完成产品功能性能验证、极限工况试验、故障模拟分析、工厂和生产线布局等活动,确保实际生产的顺利进行。最后,经过仿真验证的工程、装配、检测和制造模型结合生产现场的过程控制和自动化系统,通过产品模型实时获得生产和采购计划等信息,并由MES统一管理和下达生产计划和工艺指令,实现对生产计划调度、物料追踪、数据采集、生产设备状态监控、工位操作等生产运营全过程的优化整合。
4基于信息模型的技术架构
技术架构是由IT架构驱动的、以技术和平台为核心的,实现IT架构的底层技术基础结构,涉及数据架构、应用架构和基础设施等方面。如图3所示,西门子公司在实施工业4.0时,使用自主的CAD、PLM、MES和全集成自动化(TIA)等软件搭建CPS,实现解决方案、软件技术、硬件技术、网络技术、信息安全、标准体系等IT要素的集成,以支撑企业应用的运转。
4.1信息模型的类型
开放的、全球化协作的航空产品研制模式,需要构建一个高效、安全的统一协同和管理数字化环境,并组建与之相适应的协调机制,为各个层次研制业务活动提供解决方案和所需软硬件、网络等的技术支持,以满足跨地域/多厂所数字化协同研制和项目、生产、供应链等的数字化管理业务的要求。当前,信息模型有同构和异构两种类型,同构的信息模型是指实现业务活动功能的工业软硬件均由同一代理商提供,特点是易于保证产品数据、业务过程和研发企业之间的集成与协同,缺点是从应用软件工具到硬件服务器都由代理商控制,不能按照业务要求自主可控的开展平台和环境的统一管理与建设。异构的信息模型是指实现业务活动功能的工业软硬件由不同的代理商提供,特点是可以根据业务活动需求自主可控的选择合适系统,缺点是易导致存在多种孤立不兼容的应用系统、大量异构平台、无法转换的数据格式等,造成信息交换和集成困难。
4.2信息模型的发展
德国工业4.0的推出,使得智能制造成为现代先进制造业新的发展方向,智能制造的核心是CPS,其原理是将物联网及服务引入制造业,建立起高度智能化的、自适应、自调整的柔性化的生产方式,从根本上改善工业过程。为使信息模型能够支持航空制造业务的重大变革与高速发展。需要充分应用物联网、云计算、社会性网络服务(SNS)等新一代的信息技术,实现更加高效的协同创新;利用物联网提高企业生产和物流自动化和智能化程度;利用云计算平台有效解决数值模拟、虚拟仿真、工业设计等所需超大规模的计算能力问题;利用SNS达成与合作伙伴的高效协同、与客户的敏捷响应;利用工程中间件提供的统一平台和标准,既可以使得各工业软件厂商兼容并存,又可在工程中间件之上开发自主业务系统。
5结束语
中国航空工业经过多年的探索和发展,现已形成比较成熟的信息化体系,当前针对企业创造价值的方式与组织和管理的矛盾越来越突的问题,体现在战略与执行的不一致、组织与业务相冲突、业务与IT分离等方面。中航工业从全局的角度审视与信息化相关的业务、信息、应用和技术间的相互关系以及这种关系对业务过程和功能的影响。全面导入架构方法,推动从业务架构(过程模型)统一规划、IT架构(数据和应用模型)具体分析、技术架构(信息模型)有效支撑的整体性设计,以满足未来航空制造业推动产品研制数字化和业务流程管理为核心的协同业务模型的变革需求,实现信息化与工业化的深度融合。
摘要：数字化技术的应用,使得源自企业不同领域的众多数据、组织和业务模型成为管理复杂系统的有效手段。因此,在系统工程指导下,导入架构的先进方法,理解模型内涵,推动航空制造企业的业务架构(过程模型)统一规划、IT架构(数据和应用模型)精确分析、技术架构(信息模型)有效支撑的整体性设计,满足研制数字化和管理集成化的协同创新变革需求,提升基于模型的企业架构设计水平。
关键词：系统工程,模型,基于模型的企业,企业架构
航空模型 篇2
航空模型比赛规则（讨论稿）
一、橡筋动力滑翔机留空计时赛（中、小学组）
1、动力橡筋为航模协会统一提供（自行购买），禁止使用进口橡筋。
2、自模型出手或起飞开始计时，模型触地终止计时。
3、发生以下情况应终止计时: 模型飞行过程中脱落零部件或解体，任一零部件触地时；模型碰到障碍物坠落触地时；模型着陆前，如参赛选手、助手或本参赛队人员接触模型。
4、模型飞行过程中，在障碍物上停止前进运动或飞出视线，应停止计时；模型如被障碍物遮挡，10秒钟内重新看见模型继续飞行，应连续计时。
5、比赛共两轮，每轮比赛时间为5分钟，满10秒为正式飞行，留空时间精确到0.01秒，每0.01秒换算为0.01分，取两轮成绩之和为比赛成绩。
二、手掷飞机直线距离赛（小学组）
1、泡沫飞机为航模协会统一提供（自行购买）,允许模型作少许改装，但最大飞行重量不超过70克。（见图2）
图2 泡沫飞机
2、比赛场地（见图3）：边线长30米（可以延长），端线宽20米的矩形场地。
图3 手掷飞机直线距离赛场地示意图
3、飞行比赛方法： 根据编组顺序飞行，每轮单向飞行2次；模型出手即为正式飞行；飞出去的模型由本人拣取。
4、成绩评定：测量模型机头最前端垂足距起飞端线的垂直距离。测量精确到0.01米，每0.01米换算为0.01分。比赛进行两轮，以较远一次距离为单轮成绩，以两轮成绩之和为比赛成绩。
5、以下情况成绩无效：放飞时踩线或跨线；模型机头着陆在边线或其延长线之外。
三、手掷飞机留空计时赛（中学组）
1、泡沫飞机为航模协会统一提供（自行购买）,允许模型作少许改装，但泡沫飞机的机翼面积不得增加。（见图2）
2、自模型出手或起飞开始计时，模型触地终止计时。
3、发生以下情况应终止计时: 模型飞行过程中脱落零部件或解体，任一零部件触地时；模型碰到障碍物坠落触地时；模型着陆前，如参赛选手、助手或本参赛队人员接触模型。
4、模型飞行过程中，在障碍物上停止前进运动或飞出视线，应停止计时；模型如被障碍物遮挡，10秒钟内重新看见模型继续飞行，应连续计时。
5、比赛共两轮，每轮比赛时间为5分钟，满3秒为正式飞行，留空时间精确到0.01秒，每0.01秒换算为0.01分，取两轮成绩之和为比赛成绩。
四、固定翼遥控飞机留空定点赛（小学组，禁止前拉式飞机，翼展不得大于1米）1.比赛时间：每轮比赛参赛选手进场准备时间为1分钟，飞行比赛时间为5分钟。模型起飞即为正式飞行并开始计时，模型着陆终止计时。2.着陆定点靶心为直径 20 厘米的圆点。3.比赛方法
(1)留空时间：最大测定值为 60 秒（动力时间＋滑翔时间），超过最大测定留空时间每1 秒扣 1分。最长动力时间限30 秒以内，动力只能一次性使用，第二次开动力该次飞行成绩无效。
(2)定点着陆分（Y）：满分为100 分。以模型着陆停稳后机头最前端的垂足距靶心的直线距离（X）
确定。计算公式是：Y=100-4X，其中 X 以米为单位。X、Y 均保留两位小数。Y 最小值是零，不取负数。
4.成绩评定：模型飞机（不含动力时间在内的）滑翔留空时间与着陆定点得分之和为比赛成绩。
5.如下情况判为零分： 超过留空时间（60 秒）最大测定值30 秒未着陆，着陆定点分为0分；留空时间（动力时间＋滑翔时间）不足30 秒，着陆定点分为0 分；模型着陆时若与参赛选手或其助手相碰，则该次飞行定点分为0 分；比赛时间结束后 1 分钟仍未着陆该次飞行成绩为0 分。
五、固定翼遥控飞机穿龙门赛（中学组）
1、场地设置：龙门规格为宽10 米、高4 米；两个龙门分置于10 米×10 米场地端线，见图5。
2、比赛时间：每轮比赛参赛选手进场准备时间为1 分钟，飞行比赛时间为 5 分钟。模型起飞即为正式飞行并开始计时，模型着陆终止计时。
3、比赛方法
(1)模型起飞后穿过龙门 A（B），再穿过另一个龙门B（A）飞出为1 次穿越。允许往返穿龙门。穿越方式不限。
(2)飞行中如果模型触地，则该轮飞行终止。
4、成绩评定：在该轮比赛规定时间 5 分钟内，以穿越的次数总和为该轮比赛成绩。
5、允许一名助手进场，助手不得操纵模型。
图5 遥控飞机穿龙门比赛场地示意图
六、遥控直升机障碍赛（小学组，比赛2轮，算总分）
1、场地设置：见图6。
2、比赛时间：（报名人数赛过多前会根据实际调整）每轮比赛参赛选手进场准备时间为1 分钟，飞行比赛时间为 3 分钟。模型起飞即为正式飞行并开始计时，模型着陆终止计时。
3、比赛方法：为减少比赛争议，结合全国比赛规则，比赛机型统一为美嘉欣F47，参赛选手操纵模型依次完成各飞行科目。允许参赛选手跟随模型操纵。
4、遥控器管制：为维护更好的比赛秩序，不影响选手的正常水平发挥。每轮比赛均设置60分为遥控器管制任务分。
具体细则及得分：
（1）各参赛所有遥控器必须贴好标签：学校+学生姓名；每校用贴好标签的塑料箱收集全校参赛遥控器在比赛前交到比赛场地。（30分）
（2）每个选手每轮比赛完后将遥控器放回塑料箱继续管制，直到两轮比赛后大会通知一起领回。一轮比赛后机器故障需要领回遥控器出去调试，只能在中午比赛休息时间领出场地去调试。（30分）
（3）比赛期间所有选手的遥控器必须交到场地管制，包过备用遥控器，参赛选手有遥控器在比赛期间没交到场地管制，一经发现扣除该选手的两轮遥控器管制任务分60分。
4、飞行科目顺序、要求及计分：
(1)起 飞——模型自基地起飞，完成得50 分。
(2)穿越连环山门——每穿越直径 0.6 米的圆环1个得 50 分。3个圆环高度均为1.5 米，间隔1 米。圆环不在同一直线，同向，错位1 米。必须按顺序穿越1、2、3 号圆环，漏做后不得补做。
(3)绕 杆——模型绕标杆得50 分（杆高3 米以下）。
(4)着 陆——直升机返回基地：①着陆在直径25 厘米圆圈内得50 分；②着陆在直径60 厘米圆圈内得30 分；③着陆在直径60 厘米圈外的基地内得10 分，基地面积1.5 米×1.5 米。着陆压线按低分值计分。模型飞行时间不满20秒直接者陆不计分。
5、成绩评定：每轮遥控器管制任务分加每轮模型依次完成各飞行科目任务分为该轮比赛成绩。
6、判罚：飞行过程中模型触地复飞 1 次扣10 分，用手去接触一次模型（纠正触地复飞等）扣20分。模型的着陆必须是一次完成，在着陆区外触地再进着陆区内着陆，成绩计算为着陆区外。在着陆区内触地再停在着陆区外，成绩计算为着陆区外。模型着陆时侧翻，不记着陆分。如本轮飞行过程受其他遥控器干扰飞行失败，可以多给一次机会重新飞行，由场地裁判负责裁定。
图6 遥控直升机障碍赛（小学组）场地示意图
七、遥控直升机障碍赛（中学组，比赛2轮，算总分）1.场地设置：见图7。
2、比赛时间：（报名人数赛过多前会根据实际调整）每轮比赛参赛选手进场准备时间为1 分钟，飞行比赛时间为 3 分钟。模型起飞即为正式飞行并开始计时，模型着陆终止计时。
3、比赛方法：为减少比赛争议，结合全国比赛规则，比赛机型统一为美嘉欣F47，参赛选手操纵模型依次完成各飞行科目。允许参赛选手跟随模型操纵。
4、遥控器管制：为维护更好的比赛秩序，不影响选手的正常水平发挥。每轮比赛均设置60分为遥控器管制任务分。
具体细则及得分：
（1）各参赛所有遥控器必须贴好标签：学校+学生姓名；每校用贴好标签的塑料箱收集全校参赛遥控器在比赛前交到比赛场地。（30分）
（2）每个选手每轮比赛完后将遥控器放回塑料箱继续管制，直到两轮比赛后大会通知一起领回。一轮比赛后机器故障需要领回遥控器出去调试，只能在中午休息时间领出出场地去调试。（30分）
（3）比赛期间所有选手的遥控器必须交到场地管制，包过备用遥控器，参赛选手有遥控器在比赛期间没交到场地管制，一经发现扣除该选手的两轮遥控器管制任务分60分。
5、飞行科目顺序、要求及计分：
(1)起 飞——模型自基地起飞，完成得10 分。
(2)8字 穿越山门——直升机从基地飞往山门：绕杆完成水平8字飞行得50分。(3)时空隧道——直升机穿越宽 1 米、高1 米、长1 米的“隧道”得50 分。(4)高台观景——直升机着陆在高山平台上并停留至桨叶不动：①高平台边长 40 厘米分值50 分；②中平台边长60 厘米分值40 分；③低平台边长80 厘米分值30 分。
(5)飞越高山——直升机：①飞越高2 米宽1.5 米的横杆得30 分；②飞越横杆并绕杆1 圈得50 分。
(6)着 陆——直升机返回基地：①着陆在直径25 厘米圆圈内得50 分；②着陆在直径60 厘米圆圈内得30 分；③着陆在直径60 厘米圈外的基地内得10 分，基地面积1.5 米×1.5 米。着陆压线按低分值计分。模型飞行时间不满20秒直接者陆不计分。
6、在 4 条中，科目(2)(4)(5)的飞行得分，参赛选手须从低分值向高分值顺序完成，放弃低分值后不能补做。
7、成绩评定：每轮遥控器管制任务分加每轮模型依次完成各飞行科目任务分为该轮比赛成绩。
8、判罚：飞行过程中模型触地复飞 1 次扣10 分，用手去接触一次模型（纠正触地复飞等）扣20分。模型的着陆必须是一次完成，在着陆区外触地再进着陆区内着陆，成绩计算为着陆区外。在着陆区内触地再停在着陆区外，成绩计算为着陆区外。模型着陆时侧翻，不记着陆分。如本轮飞行过程受其他遥控器干扰飞行失败，可以多给一次机会重新飞行，由场地裁判负责裁定。
航空模型 篇3
关键词：评分管理 优先级 多项目管理 综合分值
1 概述
随着航空工业的迅速发展，飞机装备制造企业所承担的项目逐步增加，经常存在多个项目同时运行的情况，而项目所需要的企业资源却相对稳定。当前，项目间普遍存在资源和工期冲突的问题，给项目管理工作带来了很大的难度。如何采取有效的管理模式是航空企业管理好众多装备制造项目亟待解决的核心问题。
近年来，国内外学者对多项目管理进行了大量研究[1-2]，提出了一些多项目管理方法。李俊亭等[3]以资源受限下项目调度方法的平行法，加入了资源强度优先调度原则，给出了关键链项目资源多任务调度算法。冯晋奇等[4]通过对多项目协同管理的机理分析，构建了多项目协同管理模型，系统分析了多项目协同效应的产生，并阐述了企业在实施过程中实现多项目协同管理的方法。这些研究大都针对特大型国有企业及科研事业单位的多项目管理进行分析探讨，但对于中小型装备制造企业的多项目管理研究还较少，它们的产品具有多品种、小批量的特点，本文针对这类航空装备制造企业的多项目管理进行研究，详细说明了评分管理模型在Z企业多项目管理中的应用，给企业生产计划提出了合理化建议。
2 评分管理模型
评分管理主要针对项目评分和项目组成员评分，作为考核项目的一个参照标准。
2.1 项目评分模型
依据考核标准定义评分模型，并定期发布模型时，规定要求考核的项目组合、考核周期及参与评分的人员和审核评分结束的主管。对发布后的模型即可以由指定人员在规定周期内，按各项评分项对所要求评分的项目组合进行客观评分，并上报审核主管审核评分结果及其客观性、准确性；在评分周期结束时，由审核主管对此周期内，该模型中的各项目总体得分进行汇总计算；汇总计算完成后，即可对其进行项目得分排行分析，获得在各指标中，项目优劣排行情况，从而总体掌控项目情况。
业务处理流程如图1：
2.2 项目组成员评分模型管理
依据考核办法，由科研项目管理部门定制评分模型，并周期性发布，作为对项目组成员的评分基准。其评分流程见图2。
3 Z公司应用实例
Z公司是一家大型航空武器装备制造企业，近年来承担了国家多个重大项目的科研生产任务，呈现了“渠道多、数量多、专业多”的局面。以Z公司2014年为例，科研生产任务共涉及19个项目39个子项目，它们的研制节点重叠严重、周期长短不一，涉及的部门和人员交叉，需要占用企业的各种资源，如资金、设备等，给项目管理工作增加了很大难度。在实施过程中，这些项目对于资金、时间、人力等资源往往存在着争夺关系或资源过载问题，如果这些问题解决不好，势必影响多个项目的并行实施，直接影响企业的经济利益。
依据评分模型理论，Z公司根据自身特点，将装备制造项目分为5级，分别对应的分值范围为：10≥A>8、8≥B>6、6≥C>4、4≥D>2、2≥E>0。多个项目在利用同一种资源存在冲突时，按照各项目的评估分值顺序获得企业资源。装备制造项目的评价按照评分管理模型进行，即项目评价指标和参与人评价指标。下面以Z公司2014年2月的某项目为例，在公司评分管理模型下计算该项目的分值。
3.1 项目评价指标
项目评价指标包含市场知名度、市场使用度、技术成熟度、操作难易度、适用性。指标向量设为P=[p1，p2，p3，p4，p5]T，P的评价指标分为1、3、5、7、9五个等级，该航空武器产品项目P=[3 9 7 1 5]T。5个项目评价指标的权重向量设为V=[v1，v2，v3，v4，v5]T，该航空武器产品项目V=[0.4 0.3 0.1 0.1 0.1]T，即=1。则项目的项目评估分值如式（1）：
W=VTP
=[v1，v2，v3，v4，v5]·[p1，p2，p3，p4，p5]T
=v1p1+v2p2+v3p3+v4p4+v5p5(1)
式（1）中指标权重向量的取值由公司专家根据各个项目的自身情况综合确定。根据上述该项目的指标权重计算可得:
W=VTP
=v1p1+v2p2+v3p3+v4p4+v5p5
=0.4×3+0.3×9+0.1×7+0.1×7+0.1×1+0.1×5 (2)
W=5.2 (3)
3.2 参与人评价指标
每个项目都可以定义多层指标，每层指标均为上一层次指标的细化。每个指标下必须至少定义一个评分项，此评分项作为项目评分交互窗口，由每位评分人在此为项目评分。每个评分人评分指标向量设为S=[s1，s2，s3，s4，s5]T，S的范围为0≤S≤10。项目的参与人包含设计、校对、审核、审定、批准，该项目各个参与人分别给出的分数为S=[8 9 7 7 8]T。指标向量设为C=[c1，c2，c3，c4，c5]T，在Z公司内，C的评价指标分为0.75、0.15、0.05、0.05、0.05，即c1+c2+c3+c4+c5=1，这些指标由公司专家确定并在公司内发布。则项目的参与人评估分值如式（4）：
T=CTS
=[c1，c2，c3，c4，c5]·[s1，s2，s3，s4，s5]T
=c1s1+c2s2+c3s3+c4s4+c5s5 (4)
根据上述该项目的指标权重可以得到：
T=CTS=c1s1+c2s2+c3s3+c4s4+c5s5
=0.75×8+0.15×9+0.05×7+0.05×7+0.05×8(5)
T=8.45 (6)
3.3 综合分值
项目分级综合评估分值由项目评价指标值和参与人评价指标值联合确定。设项目分级综合评估分值为R，见式（7）
R=β1W+β2T (7)
式（7）中β1和β2为权重，由装备制造企业单位专家确定，经过专家根据企业自身情况综合评定β1=0.73、β2=0.27，即β1+β2=1。通过R值可以判断项目处于A、B、C、D、E哪个级别，也可以对所有项目的优先级进行排序，以保证及时生产，及时交付。
R=β1W+β2T=0.73×5.2+0.27×8.45=6.0755(8)
通过评分管理模型得到R值，确定了该项目的优先级。该航空武器产品项目R值处于8≥B>6级范围内，属于B级项目，因此，在产品制造生产过程中存在时间、人员、机器设备冲突时，可以按照优先级的顺序合理调配企业资源，给企业生产计划提出合理化建议。
3.4 计划调整
根据以上评分结果，按优先级对项目排序，编制项目网络图，对项目进度、资源进行安排。保证多项目不会发生人员、节点、资源等冲突。图3为某项目网络图局部。
同时，公司在一定周期内，根据新项目加入和老项目变动情况，重新进行一次评分，根据评分结果，对网络图做出动态调整。
4 结论
随着航空工业市场竞争日益激烈，面向订单的多品种、小批量甚至单件的生产方式将成为航空产品制造业的主导生产模式，但是这种模式目前主要由计划人员凭经验进行安排。本文尝试对项目各要素进行量化评分，尽可能实现客观准确，使企业资源分配合理高效。通过2012、2013年度的实践，该评分模型对Z公司合理安排多个项目的研制具有一定的成效，并对于提高产品研制生产的实时性有很大帮助。评分模型算法简单，2014年，Z公司准备细化评分准则，根据公司情况，调整评分要素和分值等级，在多项目管理中进行深入应用。
参考文献：
[1]林晶晶，周国华.基于优先级的关键链多项目管理研究[J].科技管理研究，2009(8):131-133.
[2]钟声，李同玉.航天企业多项目管理中的资源配置问题研究:基于文献综述[J].科技和产业，2013(1):99-101.
[3]李俊亭，王润孝，杨云涛.基于资源冲突调度的关键链项目进度研究[J].西北工业大学学报，2010，28(4):547-525.
[4]冯晋奇，张卓.多项目协同管理研究[J].中国高新技术企业，2009，(1):167-169.
作者简介：
王林静（1968-），女，河南卫辉人，技术员，工程师，主要从事企业多项目管理研究。
endprint
摘要：本文针对某中小航空装备制造企业多品种、小批量生产方式的多项目管理，构建了评分管理模型。采用评分管理模型算法，计算了某航空武器产品项目的综合分值，确定了该项目的优先级。通过识别优先级，对企业多项目编制网络图，实现基于优先级的多项目进度及资源安排，提高企业项目运营效率，减缓资源压力、降低项目成本，保证项目进度，对合理化生产调度具有指导意义。
关键词：评分管理 优先级 多项目管理 综合分值
1 概述
随着航空工业的迅速发展，飞机装备制造企业所承担的项目逐步增加，经常存在多个项目同时运行的情况，而项目所需要的企业资源却相对稳定。当前，项目间普遍存在资源和工期冲突的问题，给项目管理工作带来了很大的难度。如何采取有效的管理模式是航空企业管理好众多装备制造项目亟待解决的核心问题。
近年来，国内外学者对多项目管理进行了大量研究[1-2]，提出了一些多项目管理方法。李俊亭等[3]以资源受限下项目调度方法的平行法，加入了资源强度优先调度原则，给出了关键链项目资源多任务调度算法。冯晋奇等[4]通过对多项目协同管理的机理分析，构建了多项目协同管理模型，系统分析了多项目协同效应的产生，并阐述了企业在实施过程中实现多项目协同管理的方法。这些研究大都针对特大型国有企业及科研事业单位的多项目管理进行分析探讨，但对于中小型装备制造企业的多项目管理研究还较少，它们的产品具有多品种、小批量的特点，本文针对这类航空装备制造企业的多项目管理进行研究，详细说明了评分管理模型在Z企业多项目管理中的应用，给企业生产计划提出了合理化建议。
2 评分管理模型
评分管理主要针对项目评分和项目组成员评分，作为考核项目的一个参照标准。
2.1 项目评分模型
依据考核标准定义评分模型，并定期发布模型时，规定要求考核的项目组合、考核周期及参与评分的人员和审核评分结束的主管。对发布后的模型即可以由指定人员在规定周期内，按各项评分项对所要求评分的项目组合进行客观评分，并上报审核主管审核评分结果及其客观性、准确性；在评分周期结束时，由审核主管对此周期内，该模型中的各项目总体得分进行汇总计算；汇总计算完成后，即可对其进行项目得分排行分析，获得在各指标中，项目优劣排行情况，从而总体掌控项目情况。
业务处理流程如图1：
2.2 项目组成员评分模型管理
依据考核办法，由科研项目管理部门定制评分模型，并周期性发布，作为对项目组成员的评分基准。其评分流程见图2。
3 Z公司应用实例
Z公司是一家大型航空武器装备制造企业，近年来承担了国家多个重大项目的科研生产任务，呈现了“渠道多、数量多、专业多”的局面。以Z公司2014年为例，科研生产任务共涉及19个项目39个子项目，它们的研制节点重叠严重、周期长短不一，涉及的部门和人员交叉，需要占用企业的各种资源，如资金、设备等，给项目管理工作增加了很大难度。在实施过程中，这些项目对于资金、时间、人力等资源往往存在着争夺关系或资源过载问题，如果这些问题解决不好，势必影响多个项目的并行实施，直接影响企业的经济利益。
依据评分模型理论，Z公司根据自身特点，将装备制造项目分为5级，分别对应的分值范围为：10≥A>8、8≥B>6、6≥C>4、4≥D>2、2≥E>0。多个项目在利用同一种资源存在冲突时，按照各项目的评估分值顺序获得企业资源。装备制造项目的评价按照评分管理模型进行，即项目评价指标和参与人评价指标。下面以Z公司2014年2月的某项目为例，在公司评分管理模型下计算该项目的分值。
3.1 项目评价指标
项目评价指标包含市场知名度、市场使用度、技术成熟度、操作难易度、适用性。指标向量设为P=[p1，p2，p3，p4，p5]T，P的评价指标分为1、3、5、7、9五个等级，该航空武器产品项目P=[3 9 7 1 5]T。5个项目评价指标的权重向量设为V=[v1，v2，v3，v4，v5]T，该航空武器产品项目V=[0.4 0.3 0.1 0.1 0.1]T，即=1。则项目的项目评估分值如式（1）：
W=VTP
=[v1，v2，v3，v4，v5]·[p1，p2，p3，p4，p5]T
=v1p1+v2p2+v3p3+v4p4+v5p5(1)
式（1）中指标权重向量的取值由公司专家根据各个项目的自身情况综合确定。根据上述该项目的指标权重计算可得:
W=VTP
=v1p1+v2p2+v3p3+v4p4+v5p5
=0.4×3+0.3×9+0.1×7+0.1×7+0.1×1+0.1×5 (2)
W=5.2 (3)
3.2 参与人评价指标
每个项目都可以定义多层指标，每层指标均为上一层次指标的细化。每个指标下必须至少定义一个评分项，此评分项作为项目评分交互窗口，由每位评分人在此为项目评分。每个评分人评分指标向量设为S=[s1，s2，s3，s4，s5]T，S的范围为0≤S≤10。项目的参与人包含设计、校对、审核、审定、批准，该项目各个参与人分别给出的分数为S=[8 9 7 7 8]T。指标向量设为C=[c1，c2，c3，c4，c5]T，在Z公司内，C的评价指标分为0.75、0.15、0.05、0.05、0.05，即c1+c2+c3+c4+c5=1，这些指标由公司专家确定并在公司内发布。则项目的参与人评估分值如式（4）：
T=CTS
=[c1，c2，c3，c4，c5]·[s1，s2，s3，s4，s5]T
=c1s1+c2s2+c3s3+c4s4+c5s5 (4)
根据上述该项目的指标权重可以得到：
T=CTS=c1s1+c2s2+c3s3+c4s4+c5s5
=0.75×8+0.15×9+0.05×7+0.05×7+0.05×8(5)
T=8.45 (6)
3.3 综合分值
项目分级综合评估分值由项目评价指标值和参与人评价指标值联合确定。设项目分级综合评估分值为R，见式（7）
R=β1W+β2T (7)
式（7）中β1和β2为权重，由装备制造企业单位专家确定，经过专家根据企业自身情况综合评定β1=0.73、β2=0.27，即β1+β2=1。通过R值可以判断项目处于A、B、C、D、E哪个级别，也可以对所有项目的优先级进行排序，以保证及时生产，及时交付。
R=β1W+β2T=0.73×5.2+0.27×8.45=6.0755(8)
通过评分管理模型得到R值，确定了该项目的优先级。该航空武器产品项目R值处于8≥B>6级范围内，属于B级项目，因此，在产品制造生产过程中存在时间、人员、机器设备冲突时，可以按照优先级的顺序合理调配企业资源，给企业生产计划提出合理化建议。
3.4 计划调整
根据以上评分结果，按优先级对项目排序，编制项目网络图，对项目进度、资源进行安排。保证多项目不会发生人员、节点、资源等冲突。图3为某项目网络图局部。
同时，公司在一定周期内，根据新项目加入和老项目变动情况，重新进行一次评分，根据评分结果，对网络图做出动态调整。
4 结论
随着航空工业市场竞争日益激烈，面向订单的多品种、小批量甚至单件的生产方式将成为航空产品制造业的主导生产模式，但是这种模式目前主要由计划人员凭经验进行安排。本文尝试对项目各要素进行量化评分，尽可能实现客观准确，使企业资源分配合理高效。通过2012、2013年度的实践，该评分模型对Z公司合理安排多个项目的研制具有一定的成效，并对于提高产品研制生产的实时性有很大帮助。评分模型算法简单，2014年，Z公司准备细化评分准则，根据公司情况，调整评分要素和分值等级，在多项目管理中进行深入应用。
参考文献：
[1]林晶晶，周国华.基于优先级的关键链多项目管理研究[J].科技管理研究，2009(8):131-133.
[2]钟声，李同玉.航天企业多项目管理中的资源配置问题研究:基于文献综述[J].科技和产业，2013(1):99-101.
[3]李俊亭，王润孝，杨云涛.基于资源冲突调度的关键链项目进度研究[J].西北工业大学学报，2010，28(4):547-525.
[4]冯晋奇，张卓.多项目协同管理研究[J].中国高新技术企业，2009，(1):167-169.
作者简介：
王林静（1968-），女，河南卫辉人，技术员，工程师，主要从事企业多项目管理研究。
endprint
摘要：本文针对某中小航空装备制造企业多品种、小批量生产方式的多项目管理，构建了评分管理模型。采用评分管理模型算法，计算了某航空武器产品项目的综合分值，确定了该项目的优先级。通过识别优先级，对企业多项目编制网络图，实现基于优先级的多项目进度及资源安排，提高企业项目运营效率，减缓资源压力、降低项目成本，保证项目进度，对合理化生产调度具有指导意义。
关键词：评分管理 优先级 多项目管理 综合分值
1 概述
随着航空工业的迅速发展，飞机装备制造企业所承担的项目逐步增加，经常存在多个项目同时运行的情况，而项目所需要的企业资源却相对稳定。当前，项目间普遍存在资源和工期冲突的问题，给项目管理工作带来了很大的难度。如何采取有效的管理模式是航空企业管理好众多装备制造项目亟待解决的核心问题。
近年来，国内外学者对多项目管理进行了大量研究[1-2]，提出了一些多项目管理方法。李俊亭等[3]以资源受限下项目调度方法的平行法，加入了资源强度优先调度原则，给出了关键链项目资源多任务调度算法。冯晋奇等[4]通过对多项目协同管理的机理分析，构建了多项目协同管理模型，系统分析了多项目协同效应的产生，并阐述了企业在实施过程中实现多项目协同管理的方法。这些研究大都针对特大型国有企业及科研事业单位的多项目管理进行分析探讨，但对于中小型装备制造企业的多项目管理研究还较少，它们的产品具有多品种、小批量的特点，本文针对这类航空装备制造企业的多项目管理进行研究，详细说明了评分管理模型在Z企业多项目管理中的应用，给企业生产计划提出了合理化建议。
2 评分管理模型
评分管理主要针对项目评分和项目组成员评分，作为考核项目的一个参照标准。
2.1 项目评分模型
依据考核标准定义评分模型，并定期发布模型时，规定要求考核的项目组合、考核周期及参与评分的人员和审核评分结束的主管。对发布后的模型即可以由指定人员在规定周期内，按各项评分项对所要求评分的项目组合进行客观评分，并上报审核主管审核评分结果及其客观性、准确性；在评分周期结束时，由审核主管对此周期内，该模型中的各项目总体得分进行汇总计算；汇总计算完成后，即可对其进行项目得分排行分析，获得在各指标中，项目优劣排行情况，从而总体掌控项目情况。
业务处理流程如图1：
2.2 项目组成员评分模型管理
依据考核办法，由科研项目管理部门定制评分模型，并周期性发布，作为对项目组成员的评分基准。其评分流程见图2。
3 Z公司应用实例
Z公司是一家大型航空武器装备制造企业，近年来承担了国家多个重大项目的科研生产任务，呈现了“渠道多、数量多、专业多”的局面。以Z公司2014年为例，科研生产任务共涉及19个项目39个子项目，它们的研制节点重叠严重、周期长短不一，涉及的部门和人员交叉，需要占用企业的各种资源，如资金、设备等，给项目管理工作增加了很大难度。在实施过程中，这些项目对于资金、时间、人力等资源往往存在着争夺关系或资源过载问题，如果这些问题解决不好，势必影响多个项目的并行实施，直接影响企业的经济利益。
依据评分模型理论，Z公司根据自身特点，将装备制造项目分为5级，分别对应的分值范围为：10≥A>8、8≥B>6、6≥C>4、4≥D>2、2≥E>0。多个项目在利用同一种资源存在冲突时，按照各项目的评估分值顺序获得企业资源。装备制造项目的评价按照评分管理模型进行，即项目评价指标和参与人评价指标。下面以Z公司2014年2月的某项目为例，在公司评分管理模型下计算该项目的分值。
3.1 项目评价指标
项目评价指标包含市场知名度、市场使用度、技术成熟度、操作难易度、适用性。指标向量设为P=[p1，p2，p3，p4，p5]T，P的评价指标分为1、3、5、7、9五个等级，该航空武器产品项目P=[3 9 7 1 5]T。5个项目评价指标的权重向量设为V=[v1，v2，v3，v4，v5]T，该航空武器产品项目V=[0.4 0.3 0.1 0.1 0.1]T，即=1。则项目的项目评估分值如式（1）：
W=VTP
=[v1，v2，v3，v4，v5]·[p1，p2，p3，p4，p5]T
=v1p1+v2p2+v3p3+v4p4+v5p5(1)
式（1）中指标权重向量的取值由公司专家根据各个项目的自身情况综合确定。根据上述该项目的指标权重计算可得:
W=VTP
=v1p1+v2p2+v3p3+v4p4+v5p5
=0.4×3+0.3×9+0.1×7+0.1×7+0.1×1+0.1×5 (2)
W=5.2 (3)
3.2 参与人评价指标
每个项目都可以定义多层指标，每层指标均为上一层次指标的细化。每个指标下必须至少定义一个评分项，此评分项作为项目评分交互窗口，由每位评分人在此为项目评分。每个评分人评分指标向量设为S=[s1，s2，s3，s4，s5]T，S的范围为0≤S≤10。项目的参与人包含设计、校对、审核、审定、批准，该项目各个参与人分别给出的分数为S=[8 9 7 7 8]T。指标向量设为C=[c1，c2，c3，c4，c5]T，在Z公司内，C的评价指标分为0.75、0.15、0.05、0.05、0.05，即c1+c2+c3+c4+c5=1，这些指标由公司专家确定并在公司内发布。则项目的参与人评估分值如式（4）：
T=CTS
=[c1，c2，c3，c4，c5]·[s1，s2，s3，s4，s5]T
=c1s1+c2s2+c3s3+c4s4+c5s5 (4)
根据上述该项目的指标权重可以得到：
T=CTS=c1s1+c2s2+c3s3+c4s4+c5s5
=0.75×8+0.15×9+0.05×7+0.05×7+0.05×8(5)
T=8.45 (6)
3.3 综合分值
项目分级综合评估分值由项目评价指标值和参与人评价指标值联合确定。设项目分级综合评估分值为R，见式（7）
R=β1W+β2T (7)
式（7）中β1和β2为权重，由装备制造企业单位专家确定，经过专家根据企业自身情况综合评定β1=0.73、β2=0.27，即β1+β2=1。通过R值可以判断项目处于A、B、C、D、E哪个级别，也可以对所有项目的优先级进行排序，以保证及时生产，及时交付。
R=β1W+β2T=0.73×5.2+0.27×8.45=6.0755(8)
通过评分管理模型得到R值，确定了该项目的优先级。该航空武器产品项目R值处于8≥B>6级范围内，属于B级项目，因此，在产品制造生产过程中存在时间、人员、机器设备冲突时，可以按照优先级的顺序合理调配企业资源，给企业生产计划提出合理化建议。
3.4 计划调整
根据以上评分结果，按优先级对项目排序，编制项目网络图，对项目进度、资源进行安排。保证多项目不会发生人员、节点、资源等冲突。图3为某项目网络图局部。
同时，公司在一定周期内，根据新项目加入和老项目变动情况，重新进行一次评分，根据评分结果，对网络图做出动态调整。
4 结论
随着航空工业市场竞争日益激烈，面向订单的多品种、小批量甚至单件的生产方式将成为航空产品制造业的主导生产模式，但是这种模式目前主要由计划人员凭经验进行安排。本文尝试对项目各要素进行量化评分，尽可能实现客观准确，使企业资源分配合理高效。通过2012、2013年度的实践，该评分模型对Z公司合理安排多个项目的研制具有一定的成效，并对于提高产品研制生产的实时性有很大帮助。评分模型算法简单，2014年，Z公司准备细化评分准则，根据公司情况，调整评分要素和分值等级，在多项目管理中进行深入应用。
参考文献：
[1]林晶晶，周国华.基于优先级的关键链多项目管理研究[J].科技管理研究，2009(8):131-133.
[2]钟声，李同玉.航天企业多项目管理中的资源配置问题研究:基于文献综述[J].科技和产业，2013(1):99-101.
[3]李俊亭，王润孝，杨云涛.基于资源冲突调度的关键链项目进度研究[J].西北工业大学学报，2010，28(4):547-525.
[4]冯晋奇，张卓.多项目协同管理研究[J].中国高新技术企业，2009，(1):167-169.
作者简介：
王林静（1968-），女，河南卫辉人，技术员，工程师，主要从事企业多项目管理研究。
航空维修安全评价模型构建研探 篇4
对于上文的理解, 精准的把握是, 要对安全管理“起到作用”, 需要“形成有意义的形式和结论”, 在此基础上“持续监控、审核、调查”, 并辅之“其他信息获取活动”。因此, 安全管理首要的、关键的是, 必须创建一套行之有效的量化系统, 并通过对它的分析, 进行风险控制措施的持续有效性评价, 据此得出结论, 才能最终“对管理起到作用”。依据上面分析, 本文重在对航空维修安全评价模型的构建及其功能的实现进行探讨。
1 安全评价模型的构建方略
安全评价有定量分析与定性判断之分, 定量分析是定性判断的基础。本研究要构建的是维修安全评价量化系统。其中科学的确定评价指标与指标体系, 依据指标权重与隶属函数得出指标指数是关键。它直接关系到安全评价模型评价功能的信度与效度, 直接影响到安全管理的科学性。
1.1 确定安全评价指标与指标体系
维修安全评价需要借助一定的评价指标, 而设置的指标能否真实、有效的评价维修安全状况, 直接关系到安全管理的客观性、科学性。为此, 本研究严格地运用社会研究方法中的概念操作化理论, 将“维修安全”这一抽象概念经过概念澄清、界定, 进而发展成四个维度, 即安全政策、风险管理、安全保证、安全促进, 这四个维度亦是航空维修SMS体系理论的四大支柱, 其内容可以说完全覆盖了航空维修的方方面面。
指标应是具体的、适切的、可计量的, 因此在维度的基础上需要再将其转化为具体的可计量的指标。单一的指标只能说明某一方面的问题, 而要全面的反映维修安全状况, 则必须构建科学的评价指标体系。这个体系是由表征评价对象各方面特性及其相互联系的多个指标所构成的具有内在结构的有机整体。为了使指标体系科学化、规范化, 能够代表航空维修专业特点, 在构建指标体系时, 应遵循典型性、系统性、可对比、可量化的原则。各指标之间要有一定的逻辑关系, 它们要从不同的侧面反映出安全政策、安全监控、安全文化等子系统的主要特征和状态。每一个子系统由一组指标构成, 各指标之间相互独立, 又彼此联系, 共同构成一个有机统一体。只有如此, 才能提高维修安全评价的信度与效度。表1是概念操作化后所确定的由四个维度构成的一级指标 (其中安全促进用维修质量指标表示) 与二级指标 (具体指标) 构建的安全评价模型。指标体系详见该表中的第1列与第6列。
1.2 确定各指标的权重
指标权重是指某一指标在整个评价中的相对重要程度, 它是一个相对概念, 一个重要性权数。由于不同的指标在整体评价中的重要性不一样, 因而构建评价体系必然涉及到指标权重的确定问题。其步骤如下。
第一步, 确定权重分析法。权重确定的方法较多, 有主观赋权法、客观赋权法与主客观赋权法三大类。本研究采用G1权重分析法。它是假设在某一层次中有n个指标, 指标间的重要性分为同等重要、稍微重要、比较重要、明显重要、强烈重要、极端重要, 然后由专家对其重要度进行排序, 对相邻的指标进行对比得到rk, 为指标Xk-1与Xk之间的比较结果。由此可得出如下赋值:指标X (k-1) 与X (k) 具有同等重要, rk为1.0, 指标X (k-1) 比X (k) 稍微重要, rk为1.2, 指标X (k-1) 比X (k) 比较重要, rk为1.4, 指标X (k-1) 比X (k) 明显重要, rk为1.6, 指标X (k-1) 比X (k) 强烈重要, rk为1.8, 指标X (k-1) 比X (k) 极端重要, rk为2.0。
根据赋值结果, 然后使用如下公式计算指标权重:
之所以采用G1权重分析法, 是基于其三个优点:一是在对rk进行理性赋值后, 不需要进行一致性验证;二是计算量较小;三是增减指标后仅需要定位新增指标, 并对其上下关联的rk进行赋值, 其余rk不需要调整, 就可以重新确定权重。
第二步, 专家进行指标权重赋值。为了确保权重分析的权威性, 模型构建邀请了10位航空维修业资深人员各自独立地进行指标权重赋值。重要性比较的赋值采用统计学众数的计算法, 即采用多数认同法。经过整理得出维修安全评价指标重要性阵列, 详见表1.。
第三步, 根据赋值结果, 最终确定评价体系各指标权重。详见表1。
1.3 确定各指标的隶属函数
模型构建, 需要全面、精确地度量变量之间的数量关系。因而, 确定指标权重的同时需确定各指标的隶属函数。
首先确定每一个指标特征值。函数的目的是无量纲化和归一化处理, 将不同取值的不同指标值统一至百分制下。确定函数要考虑各指标的分布特性、历史数据、考核指标值。先要考虑各指标的分布特性确定分布类型。限于篇幅, 这里只列举几个典型的指标特征值。详见表2第2大列。
其次确定选择隶属函数原则:第一, 对于满分和零分均有明确要求的, 采用线性函数。如事故征候万时率。第二, 由于正态分布有极其广泛的实际背景, 生产与科学实验中很多随机变量的概率分布都可近似地用正态分布来描述, 因此对于没有满分和零分值的函数选用降半正态分布。降半正态函数随机变量, 以五年均值的特征值进行计算可以得出。如SDR千次率。第三, 对于没有满分和零分值的函数选择, 如果取值呈正反馈, 则采用1-正态分布函数。如有效自愿报告数量。
根据以上原则, 同时结合其历史数据和现行考核指标的数值, 综合确定所有指标的隶属函数如表2。表中随机变量由系统根据函数特征值算出。
1.4 计算安全质量指数
由于目前机务维修部门会议以月度召开, 因此指标取值区间定为每月。此外, 由于航空公司可靠性管理系统数据库已日趋完善, 所有数据均可从该系统实时抓取, 故将各指标的权重与月度数据逐级计算后, 便可得到当月安全评价得分。例如, 某航空公司某年10月的航空维修安全评价得分如表3所示。
1.5 形成维修安全评价模型
按照以上设计流程, 完成用于软件设计的《航空维修安全评价系统-需求规格说明书》和《机务维修安全评估系统项目启动分析报告书》。将该模型分为指标监管和数图查询两个模块, 其逻辑图如图1所示。
该模型中指标监管模块分为3个串行的子功能:指标编辑、指标审核、指标计算。其中, 指标编辑实现指标特征值的输入, 由系统自动计算函数的随机变量;指标审核用于实现指标设置的审批;指标计算用于每月指标得分的最终计算。数图查询模块包含4个并行的功能:它通过对月报数据、图表展示、统计推演的查询, 展现对维修安全的评述、评判、比较、预警4方面功能。该模块是安全评价系统的核心, 也是目的。指标监管模块作为后台数据源, 支持数图查询模块;同时数图查询模块也可通过输出的数据值监控数据采集的正确性。
2 安全评价模型功能的实现
模型对航空维修安全的评价具有简明、直观、形象、具体的特点。它既可以从不同方面, 静态的分析评价维修安全状况, 也可以动态分析评估维修安全发展形势与趋势, 方便管理部门完整、有效地掌握各类维修安全信息, 有针对性的利用信息, 定期进行安全评价, 提高安全管理效率。模型主要是通过诸如雷达分析图、折线趋势图、条形比较图、安全月报、时间数列等相关图表, 同时结合季节变动分析、相关分析、时间数列预测、运行参数估计等统计手段来实现如下四大功能。
2.1 安全状况评价功能
模型评价维修安全的一大功能是, 它可以按照指定的分析表格, 自动生成简单月报, 以及一级指标和各二级指标得分雷达图, 视觉化的按月度呈现各个部门各项指标得分, 由此评价当前 (一般为当月) 维修安全状况。雷达图能在同一坐标系内展示多个指标的分析比较情况, 通过它可以清晰地看出当月维修安全状况。图2A表明, 四个一级指标均在80%的可接受水平之上。观察图2B、图2C、图2D, 可看出一般人为差错万时率、审核发现问题数、保留故障千次率是主要扣分项。
按照指定的分析表格, 模型自动生成的简单月报:本月飞机维修工程部安全质量评价指标为90.49, 出现拐点止升下跌, 同比下降5.44%, 环比下降0.51%。安全政策指标、维修质量指标、安全保证指标、风险管理指标均高于80%的可接受水平, 具体分析如下:1) 安全政策指标为92.95, 高于80的可接受水平。扣分的主要指标为一般人为差错万时率, 一般人为差错数为0.6;2) 风险管理指标为80.00, 高于80的可接受水平。扣分的主要指标为二级及以上危险源数量;3) 安全保证指标为98.03, 高于80的可接受水平, 扣分的主要指标为审核发现问题数量, 数量为6个;4) 维修质量指标为83.22, 高于80的可接受水平, 扣分的主要指标为保留故障千次率。
2.2 安全趋势评判功能
有了各月安全评价得分, 模型便可以利用时间数列、安全趋势图动态分析一级指标与二级指标走势, 评定特定时间内 (一般为一个年度) 维修安全的趋势。图3便显示了这一功能。
图3的上图表明某年机务维修部门安全评价趋势, 在9月份出现明显安全评分下滑后, 部门着手开展安全整顿, 安全形势明显好转, 10~12月份安全评分达到了年度最高水平。图3的中图为年度的四个一级指标走势图, 可以看出安全保证和维修质量指标在本年度走势较为平稳, 风险管理指标在9月份后有较大幅度的提升, 安全政策指标起伏很大。主要原因是10月份开展安全管理体系 (SMS) 系统和工作分析后, 系统性开展识别危险源工作, 导致人为因素原因的维修偏差事件减少, 安全形势回升。图3的下图为年度的维修质量二级指标走势图:SDR千次率整体表现较差, 全年得分基本处于低位, 但在10月份安全整顿之后出现了好转;另一个值得注意的是保留故障千次率在12月份出现明显下滑, 保留故障责任单位应给予高度重视。
此外, 还可根据不同年份的时间数列, 进行季节变动分析 (这里所说的“季节”是个广义概念, 它既指一年中的四季, 也指一年之内周期性变化) 。为此, 需要采用连续三年以上的各月或各季的完整资料。通过季节变动分析, 可以发现维修安全状况哪个时段处于高峰, 哪个时段次之, 哪个时段处于低谷。
2.3 安全管理比较功能
每个部门均有安全管理责任, 都可以根据模型设置独自的特征值。利用条形图, 可以看出各个部门安全形势的比较情况。图4是某年10月各部门间安全形势的比较图。
图4表明, 多数部门安全形势较好, 但有两个部门低于飞机维修工程部水平, 将给予安全形势的警示。
2.4 安全风险预警功能
安全风险预警是模型安全评价的基本功能。这无论是从安全形势评价雷达图, 还是安全管理趋势图、部门比较分析图, 都能显示其功能。维修安全部门设置好每一指标可接受水平底线, 当维修安全指标得分触碰或低于安全管理可接受水平底线时, 模型便会警示风险。
目前模型已正常运行一段时间, 其功能的实现为安全政策的制定提供了数据支持, 对安全管理起到了一定的决策作用。模型拟尝试运用灰色预测模型、蛛网模型, 以增强对未来安全形势的预测功能, 相信对安全形势的评价作用将更加明显, 对安全决策的指导作用会更加科学。
参考文献
[1]风笑天.社会研究方法 (第4版) .北京:高等教育出版社, 2006.
[2]刘建, 等.基于G1法的应急能力评估指标权重的确定[J].中国安全科学学报, 2006 (1) :30-33.
[3]万健, 朱恒宇, 张丽娟.航空安全.2015 (3) :6-9.
航空模型活动计划 篇5
为提高我校学生的创新能力，培养科技后备人才，学校非常重视航模活动的开展。为了真正做到以人为本、一切为了学生、为了学生的一切，以及确保本项活动开展的生机活泼、井然有序，结合学生实际特制定如下计划：
一、指导思想：
1、活跃校内学生科技气氛。以在全校营造浓厚的学术氛围为目的，以航空模型运动为基础，建立并逐步完善一套层次清晰、结构分明且行之有效的学生科技创新工作的组织机制，领导校内学生的科技创新活动。
2、培养学生的科技创新意识，提高学生动手、动脑、想象能力，引导学生将所学知识应用于实践，为学生成长为具有创新精神的人才奠定基础。
3、通过航模课外活动的展开，在校内广泛开展科普宣传活动，向全校学生宣传航空航天知识，使全校逐渐形成学科学、爱科学、用科学的氛围。
二、具体做法：
1、我作为本项课外兴趣小组的指导教师，将继续加强综合实践活动理念、航模教学方法、实践技能的学习和掌握，保证在活动中有效指导学生操作试飞。
2、继续加强对活动课程的开发，规范校本课程内容；并在实践中不断的完善教学方案。
3、请有关航模专家来与教师进行交流，辅导学生进行航模活动，与外校教师多多进行交流等。以保证课程开展的丰富多彩，有章有法。
4、在学校教育网上，进行一些航模基础教育的宣传，与同学们加强交流。
5、加强管理力度，使航模活动健康有序的开展。
6、积极的参与各级举行的各项比赛活动，争取多为学校争取荣誉。
7、在航模教学活动中，锻炼学生的动手能力、动脑能力、团队协作以及交流能力。
8、在教学中，有意识的采用探究式教学，如飞机的飞行原理等，就完全可以让学生们自己思考讨论试验。
9、鼓励学生自主学习，利用多媒体以及学校购买的航模书籍杂志、航模模具开展自学并且了解航模活动的最新动态。
三、航模教学计划
（一）木制飞机组
1、认知领域要求 ⑴了解模型的分类
⑵知道制作的程序（包括调试、验证、竞技等）⑶明白模型制作应用的广泛领域 ⑷了解使用工具的安全性
2、情意领域要求 ⑴珍惜良好的学习条件 ⑵培养对模型运动的浓厚兴趣 ⑶自觉维护科技制作教室的卫生清洁
3、操作领域要求
⑴学会砂纸的使用，砂纸板的制作，飞机的打磨 ⑵学会剪刀的正确使用方法、胶水的涂抹和粘合 ⑶能组装简单的模型并进行简易的调试 ⑷能对损坏的飞机进行维修
⑸学会全部三种木制航模的制作技术，并且学会通过调整重心、水平尾翼、垂直尾翼等来调整飞机的飞行效果。
4、创新领域要求：能够自己制作木制航模飞机，并进行初步调试试飞
（二）电动飞机组
1、认知领域要求
⑴无线电遥控和线操纵的简单原理及操控手法 ⑵实物与模型间的比例 ⑶了解遥控电路，线操纵电路
2、情意领域要求
⑴通过对无线电遥控飞机和线操纵飞机的操控，培养学生不怕困难、持之以恒的品质
⑵通过参加各级比赛培养学生“为校争光”的精神 ⑶重视培养自己在比赛中临危不乱心理素质
3、操作领域要求
⑴能较熟练地操控无线电遥控飞机和线操纵飞机 ⑵可以自己维修无线电遥控飞机和线操纵飞机
4、创新领域要求：能够自己组装电动航模飞机、激发学生将其进行改进，并能调试试飞。
四、航模兴趣小组活动计划
队员从各年级中自愿报名产生，要求学生必须告知家长并取得家长的支持。兴趣小组主要以“专题讲座”和“项目实践”方式开展活动。采取室内讲座、室内制作、室外调试、室外试飞、室外飞行、室内维修相结合的方式活动。每次活动后填写“兴趣小组活动记录表”备案。
兴趣小组的主要活动地点为：航模教室和操场，时间暂定为每周末下午的最后两节课活动。
活动时间：2015年3月——2015年7月。（1）第一阶段
专题讲座：使学生掌握必要的基础理论知识。（2）第二阶段
项目实践（放飞）:初步使学生了解航模放飞的基本要领。（3）第三阶段
项目实践（制作）：使学生了解航模制作的一般规律。掌握航模制作的基本技术。
（4）第四阶段
项目实践（改进制作），让其时间飞得更长。参加十五届全国“飞北”航模选拔赛。
航空模型 篇6
随着航空运输业的快速发展，航空运输量急剧增加，空域容量与航空运输需求之间的矛盾日益突出。提高空域容量，并结合导航、通信方面新技术的应用，如卫星导航、自动相关监视等，使得在安全水平不变条件下，进一步缩小间隔标准成为可能[1]。本文通过对研究侧向碰撞危险中经典的Reich模型进行分析，提出建立基于事件的侧向碰撞危险模型，并就二者各自的应用优势进行分析，以在缩小间隔方面进行基础理论的探究。
1 Reich模型的分析
1.1 Reich模型的总体思想
Reich模型是由英国的P.G.Reich针对平行航路系统中相邻航线飞机之间单个碰撞危险建立的数学模型[2]。该模型被用于确定北大西洋区域侧向飞行间隔。在Reich模型中，重要的假设条件是管制员仅负责将飞机引导到正确的飞行路径上，随后飞机将自主导航飞行，当发生飞机失去侧向间隔相撞的过程中管制员并不干预飞机。Reich模型中将飞机按照实际尺寸定为方盒以简化计算，研究在高度相同的相邻航迹上具备标准侧向间隔SY的两架飞机在发生航迹偏离后的碰撞危险概率：
碰撞危险=交通因子×飞机参数×导航性能
交通因子是指相邻航迹上的交通流量，即相邻航迹上两架飞机纵向重叠可能性。飞机参数包括飞机大小、相对速度及同高度飞机重叠的可能性。这里重叠指的是相邻的两架飞机，其中一架飞机进入另一架飞机盒子中。导航性能，表示为Py(SY），指的是两架具有标准间隔SY的飞机重叠的概率，在计算该值时，将会用到所研究飞机侧向导航误差的统计数据。
1.2 Reich模型的特点和不足
Reich模型相对比较抽象，它主要是计算飞机盒子间距离小于标准间隔的频次，通过一个飞机盒子穿过另一个飞机盒子的平均时间除以小于标准间隔的时间得出相撞的频率。Reich模型确定了飞机盒子之间三种相撞类型，即顺向相撞、垂直相撞和侧向相撞的数学模型。Reich模型在实际中具有广泛的应用，特别是北大西洋系统规划小组（NATSPG）将其应用于北大西洋航路结构重新设计中，取得了较好的效果。在使用中，对于其谨慎的程度，即其是否过度估计了相撞危险，提出了置疑，同时认为其表达方式体现不出关键参数，也很难向模型中加入一些其他特性，如相撞探测系统的对于碰撞危险的影响。FAA和欧洲空管认为Reich模型提供了在其理想环境下对碰撞危险进行评估的广泛可接受的工具的同时，一些缺点也逐渐显现出来，特别是该模型使用了分布褶积表示因为飞行技术误差，允许的导航设备误差等造成的预计偏差和因为飞行员疏忽、电子设备失效等造成的非预期偏差[3]。总之，Reich模型应用中存在以下突出缺点：一是应用的假设条件是固定的，并通常是平行的航迹，限制了使用范围；二是模型中不包括通信、监视设备性能和空中交通管制因素的影响；三是对于导航系统性能和飞行员疏忽所造成的设备问题和人为误差导致的少量观测现象建模困难。
Reich模型针对其构建时的特定目的是非常适用的模型。对于复杂人为因素参数Reich模型并非极其客观。当试图在Reich模型中加入其他危险分析要素时，其模型需要非常复杂的数学。Burt(1997）曾对平行航迹上空管干预率进行研究，其主要是概然说理论，使用基于快照概念的概率密度函数，分析需要大量的数学知识，并将会使得隐藏的碰撞危险过程不明显。因此开发基于事件的模型是简化和具体化需求并综合危险分析特性的主要目标。
2 基于事件侧向危险碰撞模型的建立
2.1 对飞机的建模
飞机运动的航迹轴分别是：x-沿航迹方向，并不是飞行方向；y-垂直航迹方向；z-垂直方向。为研究方便，可以将被研究飞机认为是一定尺寸的飞机盒，其沿x、y、z轴尺寸分别为λx，λy和λz。在建立事件模型中，并不直接使用飞机盒，而是用碰撞盒代表一架飞机，用飞机的重心点表示另一架飞机。碰撞盒的尺寸分别为2λx、2λy、2λz。
假设飞机沿航迹方向运动速度是Uat。飞机相对运动速度是：u-沿x轴方向，v-沿y轴方向，w-沿z轴方向。失去侧向间隔的同方向相邻航迹上飞机的平均相对速度分别用大写字母U,V,W表示。
2.2 飞机运动参照系的建模
基于事件模型采用了一个特殊的参照系。将两个代表飞机A和B分别放置在侧向间隔为S的相邻航迹上，选择飞机B的位置来定义参照系。在此参照系中，飞机盒在沿xyz轴同方向运动时，碰撞盒A与静止飞机点B相接触时，认为相撞。
2.3 扩展碰撞盒的建模
根据图1中显示依据xyz轴方向，而不是飞行方向确立的碰撞盒，运动中由原有航迹向间隔板偏移。碰撞板是一个理想的没有厚度的沿相邻航迹x轴方向垂直延伸的平面。碰撞盒的侧面首先与间隔板接触。在碰撞盒的中心与碰撞板第一次接触时计为A。随着碰撞盒通过碰撞板，它沿x轴和z轴运动，它在离开碰撞板时的位置是AA。从A到AA的时间t为碰撞盒的侧向尺度2λy除以丧失间隔时的侧向速度。
碰撞盒沿x轴通过ut，沿z轴通过wt。通过的区域是多边形EFHIJL。该多边形包含在矩形EGIK中。如果静止的飞机点B，位于A和AA点，或其从A运动到AA的过程中经过区域的碰撞盒中，就发生了碰撞。换句话讲，如果B位于多边形EFHIJL中就发生碰撞。多边形的计算过于复杂，因此，将多边形EFHIJL近似为矩形EGIK，并称之为“扩展碰撞盒”，尺寸是，类似的平均扩展碰撞盒的尺寸为。根据测算沿航迹和垂直方向有效运动将增加碰撞盒x和z方向尺寸的15%和6%。因此扩展碰撞盒并不比碰撞盒大很多，实际上与多边形的差别更小。
2.4 基于事件的侧向碰撞模型
根据扩展碰撞盒的定义，一次相撞的概率就是飞机B点位于扩展碰撞盒中的概率。x和z轴的概率可以分别进行计算。首先，X轴方向，需要做进一步定义以下参数：2L是航迹上纵向窗口的长度（L一般取120海里）。E(S）、E(O）分别是在2L窗口长度中相邻航迹上，同向和反向的平均飞机数，二者表示相邻航迹上聚集的活动量。[4]x轴上同向扩展碰撞盒A与飞机点B重合的概率是：
相反方向航迹的表达式相近。
垂直方向重叠的计算将非常复杂。飞机并不是随机分布在垂直方向上。在现有系统中，飞机能够高精度保持其高度，因此碰撞盒和飞机点B很容易重合。对于碰撞盒，北大西洋规划小组给出的垂直方向重叠概率Pz(0）是0.48。对于扩展碰撞盒，即包括垂直方向运动，重叠概率必然比此值更高。垂直重叠的简单计算显示函数相关特性和影响的重要性。用2H代表碰撞盒的高度，用f(z）代表在飞行高度层上高度的概率分布。因为Pz(0，λz）=Pz(0），所以高为H的碰撞盒垂直方向重叠的概率Pz(0,H）可以表示为：
高度测量误差f(z）是良好分析函数，可以被展开成泰勒级数，得：
因此，对于一次近似，重叠概率与相应碰撞盒的高度成正比。因此，扩展碰撞盒的重叠概率是：
实际单位飞行小时事故率Nay，可以用单位飞行小时小于间隔率GERh和上式中的各要素来计算。为简便起见，同方向的碰撞危险可以表示成：
上式给出了事件模型的函数形式。去掉最后括号项中的二次幂项得出：
这是Reich模型等式的相近形式。需要进一步转换可以成为Reich模型。每飞行小时小于间隔率与飞行小时中侧向重叠Py(SY）比例有关。因为随着一个总的航路误差，平均侧向重叠将用时，二者合在一起的产物就是所需概率：
因此Nay的表达式变为：
这就是Reich模型的表达式。相反飞行方向侧向碰撞模型的数学表达式与此式相似。因此，这个推导产生了与Reich模型本质相同的表达式。
3 结束语
基于事件的空中交通航迹系统侧向碰撞危险模型的开发，解决了Reich模型中存在的问题。它体现了面向事件的基本思想，与Reich模型所采用的数学方法不同，通过将冲突探测和风险分析融入分析过程中，更加明确了假设条件和参数的重要性。在对事件进行分析和碰撞危险计算的过程中，应注意不同的条件对应的权重系数不同。本文仅是对侧向碰撞危险模型进行了探讨，在进行间隔标准的确立研究中，需要对纵向和垂直方向的碰撞进行进一步研究，这需要下一步的更加深入研究。
摘要：空域容量日益成为制约航空业快速发展的瓶颈之一,在现有设备条件下,缩小间隔标准,提高单位空域的容载量是提供空域容量的重要方法。对于飞机航线飞行中偏离航线情况进行研究,建立碰撞危险模型是间隔标准研究的基础理论。本文对Reich碰撞危险模型进行了分析,提出了建立基于事件的碰撞危险模型,获得了与Reich模型类似的效果,同时在影响因素上考虑的更为全面。
关键词：空中交通管制,间隔,模型
参考文献
[1]应爱玲,徐肖豪.空域飞行侧向碰撞危险的REICH模型方法研究[J].天津:中国民航学院学报,2002,4.
[2]Reich.P.G.Analysis of Long-range Air Traffic Systems[J].Journal of the Institute of Navigation,Volume 19,No.1,2,3,1966.
[3]FAA/Eurocontrol.A Concept Paper for Separation Safety Modeling[Z].www.faa.gov/asd.
航空维修安全性评价的一种新模型 篇7
所谓安全性评价是指通过对系统存在的危险性进行定性和定量的分析,确认系统发生危险的可能性及其严重程度,提出必要的措施,以寻求最低的事故率、最小的事故损失和最优的安全效益[1]。对航空维修进行安全评价,目的在于了解维修安全状况,并通过对安全状况的总体评价,指导下一时期的安全工作,是综合多因素的评价。
以可靠性为中心的维修理论认为,装备使用维修的基本目的是以最经济的资源消耗来保持、恢复装备的固有可靠性与安全性[1]。同时,随着现代战争对维修性的高度重视,也对装备的维修安全性提出了新的更高的要求。而影响航空维修安全性的指标众多,难以用经典的数学方法进行定量分析,因而客观、准确的评价一个维修组织的安全状况是比较困难的。
所谓灰色系统是指信息部分明确,部分不明确的系统,灰色系统理论作为一门横断面大、渗透性强的新兴边缘学科,目前主要用于社会、经济、农业、生态等本征灰系统的分析、建模、预测、决策、评估、控制等。在航空维修安全性评价中运用灰色系统理论,可以解决评价过程中指标不可量化且具有一定模糊性的缺点,消除经验和主观判断的影响。采用灰色系统理论中的聚类方法,对维修组织中影响维修安全的各个指标进行聚类归纳运算,判断各维修组织所属灰类,进而较全面地对维修组织的安全状况进行评价。
1 灰色聚类原理及计算步骤
灰色聚类是根据灰色关联矩阵或灰数的白化权函数将一些观测指标或观测对象聚集成若干个可定义类别的方法,可分为灰色关联聚类和灰色白化权函数聚类。一个聚类可以看作是属于同一类的观测对象的集合。灰类白化权函数聚类是将聚类对象根据不同聚类指标所拥有的白化数按几个灰类进行归纳,以判断该聚类对象属于事先设定的不同类别中的哪一类[3]。在航空维修安全性评价中,把所要评价的维修组织作为聚类对象,用i表示(i=1,2,…,n);把影响安全的因素作为聚类指标,用j表示(j=1,2,…,m);把维修安全的综合评价结果作为聚类灰数(灰类),用k表示。
灰色聚类计算步骤如下。
第一步:聚类要素的确定 确定聚类对象,聚类指标以及聚类灰类。
第二步: 给出聚类白化数dij(第i个聚类对象中第j个聚类指标中所拥有的白化数,i=1,2,3,…,n;j=1,2,3,…,m),并构造样本矩阵D
第三步:确定各灰类白化函数 记fjk为第j个指标属于第k灰类的白化函数。
第四步:求灰色聚类权ηjk(第j个指标对第k个灰类的权重)
第五步:求聚类系数σik(第i个聚类对象属于第k个灰类的系数)
第六步:按最大原则确定聚类对象属于何类
令σi=(σi1,σi2,...,σin),若有σik*满足σik*=
则称聚类对象i属于灰类k*。
2 航空维修安全性评价体系的建立
随着高新技术在装备中的广泛应用,装备结构的复杂化,装备运用的规模化、体系化,形成了维修安全因素的多样化、复杂化[1]。从影响航空装备维修安全的诸多因素来看,一般可从人、机、环境、管理等四个方面考虑,每个方面根据实际情况可进一步对其进行划分。本文将4个影响安全的主要因素细分为16个评价指标,构成了航空维修安全评价体系,其具体评价体系见图1。
3 实例分析
由于实际需要,对工作条件相同的4个维修组织进行维修安全评价。每个维修组织的评价指标都相同,具体如图1所示。专家以百分制对各个维修组织的各项评价指标打分,运用灰色聚类理论在对打分值白化的前提下,进一步计算、分析、归纳,从而确定各个维修组织的安全情况所属灰类。其中聚类对象为这4个维修组织(设为维修组织1,维修组织2,维修组织3,维修组织4),聚类指标如图1所示16个评价指标,白化函数因指标的不同而异,评价结果为:优秀,良好,一般,差。具体计算分析过程如下:
3.1 确定聚类要素
有4个聚类对象,记为i=1,2,3,4;聚类指标有16项,记为j=1,2,…,16;聚类灰类分为4类,记为k=1,2,3,4。
3.2 构造样本矩阵
。
3.3 确定各灰类白化函数
(1)指标2、7、8、10、12、13、14、15、16取图2所示白化函数,评分标准如下:
第1类(k=1),90～100分;
第2类(k=2),80～90分;
第3类(k=3),60～70分;
第4类(k=4),60分或60分以下。
(2)指标1、3、4、5、6、9、11取图3所示白化函数,评分标准如下:
第1类(k=1),95～100分;
第2类(k=2),85～95分;
第3类(k=3),65～80分;
第4类(k=4),60分或60分以下。
3.4 求灰色聚类权
由图2和图3,按式(2)计算得ηjk,如表1所示。
3.5 求聚类系数
由式(3)计算得σik值,如以下矩阵所示
3.6 确定聚类对象所属灰类
维修组织1:
维修组织2:
维修组织3:
维修组织4:
经计算、判断得出各个维修组织的安全评价所属灰类,除维修组织2的评价属于“良好”以外,其他维修组织的评价均为“优秀”。根据打分情况和计算结果可以看出,灰色聚类方法的运用排除了主观因素的影响,较好地解决了评价指标众多的问题,故此方法是适用的,结果是可信的。
4 结束语
应用灰色聚类理论进行航空维修安全性评价,通过相应的归纳、运算、比较,能够直观地对相同标准下维修组织的维修安全状况做比较客观的评价,为维修安全的系统分析提供了科学方法,为维修安全的有效管理提供了定量的决策依据。在白化函数及评分等级的确定中,可以由经验主观决定。细化影响航空维修安全的指标,会使得评价结果更合理、客观,但随着数据增多,采用计算机编程计算则更快捷、方便。具体到每一个维修组织,可以利用灰色系统理论中的灰色关联方法进一步分析对安全影响最大的指标是哪一项,从而进一步改善维修安全管理的有效性和针对性。
参考文献
[1]陈学楚.现代维修理论.北京:国防工业出版社,2003
[2]张执国,陈云翔,张诤敏.基于模糊评判的航空装备系统安全评价.航空可靠性工程进展,
[3]邓聚龙.灰色系统理论教程.武汉:华中理工大学出版社,1992
航空模型 篇8
国外服务创新的研究自1980年出现以来, 至今已取得了一系列成果。而我国学者对服务创新的研究, 是从20世纪末、21世纪初涉足该领域的。[1]由于学者们考察的角度不同, 因而对服务创新的认识不尽一致。例如, Aa&Elfring定义了广义的服务创新, 即新的思想、实践和目标, 其典型形式主要有:跨单位组织、新服务融合、消费者参与和技术创新。[2]Tidd&Hull则认为, 服务创新是指产生新的、发生明显变化的服务观念或服务交付系统, 它通过提供新的或改进的解决问题的办法, 为客户提供更多的附加价值。[3]Gadrey, Gallouj&Weinstein进一步指出, 服务创新, 是针对特定的客户提供一种新的解决问题的方法, 它不提供有形的产品, 它是人力资本、技术、组织和能力的集成, 具有很强的异质性。[4]
由于服务具有无形性、不可存储性、生产和消费同时性、消费者参与性等基本特点。因此, 服务创新也必须立足于服务这一独特性基础之上。而航空运输业与一般的服务行业相比, 其运输服务也具有自身的独特性, 例如, 高风险性、资金密集、技术密集等。因此, 航空公司的服务创新必须立足特定的行业背景的基础之上, 其服务创新, 是指航空公司为了获得更高的顾客服务满意度, 而在服务过程中产生新的、发生明显变化的服务观念或服务交付系统, 它通过提供新的或改进的解决问题的办法, 为客户提供更多的附加价值的行为过程。
航空公司服务创新的必要性
在激烈的市场竞争中, 创新及其创新能力, 正日益成为企业获得竞争优势的重要来源之一。有学者研究认为, 企业需要创新以获得竞争优势, 以便更好地生存和发展。成功的企业取决于内部创新能力的开发, [5]而创新是企业持续成长, 获得长期成功的重要因素。[6]Palmer和Roger (2002) 的研究进一步发现, 渐进创新对企业绩效有积极影响。[7]而Oke, Adegoke (2007) 认为, 渐进创新和突破创新对创新绩效均有正向影响。[8]
对于我国的航空公司而言, 服务创新的必要性主要是基于:
1. 参与国际竞争的需要
随着经济全球化的不断推进和改革开放的不断深入, 我国的航空公司有机会参与国际竞争。同时, 国内的航空运输市场也在不断加大对外开放的力度, 使得国际上很多竞争能力很强、规模庞大、服务水平高的航空公司逐渐进入中国航空运输市场参与竞争。形成了如下局面:
(1) 民航发达国家的航空公司借助于“天空开放”政策, 正逐步抢占我国民航的国际国内客货市场, 挤压我国航空公司的发展空间。
(2) 亚太地区的国际航空枢纽竞争日趋激烈。
(3) 世界四大航空货运巨头纷纷在我国建立货运枢纽, 对我国货运航空公司的发展壮大构成了严重威胁。
由于国内航空公司规模小、实力弱、管理效率和服务水平较低, 客观上使我国的航空公司面临严峻的挑战。因此, 如何结合我国国民的消费心理和消费特点, 积极探索符合我国实际的航空公司服务创新, 成为有效应对国外航空公司竞争的迫切要求。
2. 参与国内运输市场竞争的需要
由于我国社会经济的持续快速发展, 给运输行业带来了良好的发展机遇。改革开放以来, 我国交通运输领域有了很大的发展, 各种运输方式都发挥各自优势, 取得了长足的进步, 为我国社会与经济的进步做出了重要贡献。民航在全社会客运周转量中的比重不断提高。上世纪90年代以来, 我国民航完成的旅客运量和旅客周转量, 由占全国旅客运量比重的0.2%提高到0.8%;占全国旅客周转量的比重, 从4%提高到13%。[10]但是由于历史原因, 民航运输量在综合交通运输量中的比重仍然偏低, 影响力较弱。
2008年, 为了应对金融危机的需要, 国家出台了4万亿的经济刺激计划, 为铁路建设带来了历史性机遇, 高铁建设快速推进。随着高速铁路网的建设与投入运营, 势必对民航运输产生重大的影响。研究表明, 在民航和高速铁路之间, 据业内专家测算, 2012年“四纵四横”的高铁网络形成后, 将覆盖中国民航58%的市场。据初步推算, 高速铁路网对民航500公里以下的航线市场将产生颠覆性的影响;对500-800公里航线市场的旅客客运量产生20%-30%的影响, 而对于1000~1200公里航线的市场客运量会产生15%~20%的影响。800~1500公里之间是航空和高铁竞争激烈的市场, 1500公里以上的远程市场航空优势突出。
虽然说, 航空运输服务的水准曾经作为服务领域的标杆而广受赞誉, 但是随着其他运输方式服务水平不断提高, 航空公司的服务优势正在丧失。因此, 只有加快服务创新的步伐, 加大服务创新的力度, 才能够有效应对其他运输方式、尤其是高铁所带来的挑战。
3. 建设民航强国的需要
为了适应经济发展与社会进步的需要, 国家民航局做出了建设民航强国的战略决策, 并于2010年2月发布了《建设民航强国的战略构想》。根据《构想》要求, 构成民航强国的标志, 包括运输规模大、安全水平高、服务质量优、影响范围广、创新能力强等几个方面。而创新能力以能够自主创造并采用新理念、新技术、新方法、新标准, 有效地提供航空运输优质服务, 从而获得较大的竞争优势, 成为建设民航强国的源动力。[11]因此, 服务创新作为民航运输业创新的重要组成部分, 需要通过创新能力建设, 提升服务创新水平, 提高服务质量, 达到提升顾客满意度的目的, 是推动民航强国建设的重要推手。
4.航空公司自身发展的需要
我国航空公司在新的形势下, 面临新的发展机遇, 也会遇到许多挑战。由于经济全球化和国际交往日益频繁, 为我国航空运输企业的发展创造了有利的条件。但同时, 在运输领域, 我国航空公司所面临的竞争压力也不断加大。如前所述, 竞争压力既有来自民航行业内的运输企业, 还要面对其他运输方式的竞争。在激烈的竞争中, 我国的航空公司要想获得生存和发展的机会, 就要为顾客提供更加优质的服务, 为顾客提供更多的附加价值, 让顾客有更高的满意度。这就需要通过服务创新才能够达到航空公司自身发展的目的。
5.发展绿色民航的需要
随着社会经济的发展, 人们对自身的生存质量有了更高的要求。对环境问题日益关注, 追求绿色环保、可持续发展的方式, 已经成为人们的共识。作为一种快速的运输方式, 民航运输在运行过程中, 不可避免地会对周围环境带来一定程度的影响。例如, 航空运输服务过程中所产生的温室气体排放、噪声污染、污水排放等。随着我国航空公司的快速发展, 这些问题日益受到社会各界的广泛关注。因此需要通过技术创新、流程再造等手段, 尽量降低温室气体排放和噪声的产生, 妥善处理污水和生活垃圾排放等问题, 使民航运输对环境所造成的负面影响降到最低的限度。走绿色民航、低碳民航的可持续发展道路, 服务创新是行业创新中十分重要的组成部分, 必须给予高度关注。
服务创新四维度模型
服务创新自进入学者们的研究视野以来, 得到了广泛而深入的研究, 也取得了丰硕的成果。对服务创新的具体形式及其影响因素, 不同学者提出了不同的观点。例如, Bart, Lourens&Hertog指出, 服务创新是新的、或大幅度改变的服务概念、客户互动渠道、服务交付系统或技术, 它们单独或共同导致一种、或多种新的服务功能出现, 这些服务功能对于厂商来说是新的, 并确实改变了服务或产品提供给市场的方式。[12]Berry, Shankar, Parish, Cadwallader&Dotzel则认为, 服务创新活动, 包括增加新的服务、扩展现有服务、改进服务提供方式, 一个组织的成功与否, 依赖于它是否很好的通过服务创新来开辟新的市场.[13]
1998年, Bilderbeed、Hertoy、Marklund和Miles对所有产业都适用的关键因素进行了识别和整合, 提出了一个有关服务创新的整合概念模型, 其中包括了四个关键因素。因此, 被称为“四维度模型”[14], 这四个维度包括:“新服务概念”、“新顾客界面”、“新服务传递系统”以及“技术选择”。不同维度之间存在关联和相互作用, 分别对应不同的职能活动。如图1所示:
新服务概念, 是服务企业偏重的维度选择, 它是创新模式形成的基础, 其核心问题是服务企业提供何种新服务产品概念以吸引新顾客, 留住老顾客。
新顾客界面, 是维度选择最终构成的一种特定创新模式, 其核心问题是如何与顾客有效地交流。
新服务传递系统, 主要是指生产和传递新服务产品的内部组织安排。
技术选择, 是指技术支持和创新, 因为服务创新在没有技术参与的情况下也可能发生, 所以, 该维度在模型中是可选维度。[15]
服务创新四维度模型对我国航空公司的启示
航空公司提供的服务是一项链条较长、环节众多, 系统性强、过程复杂的过程。从时间顺序来说, 包括了售票环节的服务、办理登机手续的服务、候机服务、登机服务、机上服务、下机服务和行李提取服务, 以及由这些环节延伸出来的相关服务。在竞争日益激烈的运输市场中, 航空公司要想获得竞争优势, 推动自身持续发展, 加快服务创新将会变得越来越重要。由于航空运输服务的行业属性, 其服务创新, 既具有一般服务创新的特点, 同时又体现自身行业的特殊性。因此, 服务创新四维度模型对我国航空公司服务创新产生了如下几点启示:
1.善于推出新的服务概念、理念
航空公司服务创新与一般服务创新一样具有无形性, 创新的结果往往不是一个有形的新实物产品, 而是解决航空运输运作中一个问题的新概念或方法。“新的服务概念”维度要求航空公司对自己提供的己有服务和新服务, 以及竞争者提供的己有服务和新服务都有准确的认识, 根据市场变化和客户要求以及竞争者的行为, 不断开发新的服务并改进原有服务。通过新的服务概念和理念的开发与应用, 使航空公司的服务水准和形态等, 能体现出与同行业其他航空公司有明显差异, 而且, 对消费者具有附加感知价值和实际价值的服务形态。
提出现新的服务概念、服务理念, 离不开对知识, 尤其是隐性知识的学习和吸收。在企业知识的构成中, 隐性知识占到90%, 是创造新知识的重要源泉。[16]隐性知识比显性知识更完善、更能创造价值。因此, 隐性知识的挖掘和利用能力, 将成为个人和组织成功的关键。隐性知识主要体现为个体所涉及的专业经历、经验、专业诀窍和个人不愿外露或无法明示的知识。隐性知识的获取, 往往是个人工作过程中的心得和体会, 是长期实践的结果, 是员工创造性知识和思想的体现。它包含了人们对各种问题的感悟和直觉, 以及丰富的思索和判断。这些感悟和思索在知识的交融中, 被组织成员所共享, 其中一部分以团体形式进行归纳、总结和提炼, 升华为组织知识, 保证了组织知识库质和量的增值, 促进了组织持续创新。[17]
2.善于构建与顾客接触的新界面和新平台
航空公司服务创新的第二个维度是客户界面设计上的创新, 包括提供给客户的服务方式以及与客户进行交流、合作的方式。由于航空公司的服务, 很大程度上是在与旅客的接触过程中完成的, 所以, 服务接触的效果往往会关系到旅客的满意度。而服务接触中的服务界面的好坏变得十分重要。
当前, 产品和服务的提供越来越以客户为导向, 客户越来越多地参与进服务生产和传递过程中, 因此, 服务提供者与客户间的交流和相互作用, 已成为创新的一个主要来源。通过创新航空公司顾客服务界面, 使航空公司服务的提供更加准确、恰当, 使航空旅客感受到服务更加人性化、更加亲切和便捷。航空公司与旅客之间的关系越加和谐, 民航运输业的整体业态也就越富有生机和活力。
3. 积极创造新的服务传递系统
航空公司服务传递系统的创新, 侧重于航空公司的内部组织安排, 即通过合适的组织安排、管理和协调, 确保员工有效地完成工作, 并开发和提供创新的服务产品。首先, 推出新的服务概念, 要求航空公司要有新的组织形式、个人素质和能力;其次, 需要航空公司重新设计内部组织、定期培训员工以提高员工素质, 为组织如何进行创新, 寻求一个不同于传统方式的解决方案。
应该说, 与一般的服务或者其他运输方式相比, 航空公司应当具有更加高效的运作效率, 更加高素质的从业员工和更加科学顺畅的服务流程。通过创新服务组织形式、高素质员工的培养和新服务流程的应用, 使得顾客的新需求更能够得到及时的满足, 产生全新的服务感知价值和体验, 从而增加对航空运输服务的忠诚度。
4. 善于在服务中应用新技术
一项新的服务方式的推出, 往往是技术进步的直接产物。多种技术特别是信息和通讯技术、管理设施和设备的技术, 为航空公司的发展提供了巨大机会, 引发大量创新的出现。
如前所述, 航空公司服务具有链条长、影响因素多、服务对象广泛、社会反响大的基本特点。同时, 航空公司的服务是以高科技作为基本支撑。新科学技术的应用, 能够带动航空公司服务进入新的境界。例如, 随着计算机技术和网络通讯技术的广泛应用, 航空公司服务中的售票方式就发生了重大变化, 较大地降低了航空公司的销售成本, 提高了公司绩效;自动值机系统的应用, 直接缩短了旅客办理登记手续的时间, 免去了排队的烦恼;通讯技术的发展, 使得旅客机上通讯的服务成为可能, 使旅客在航空旅行过程中实现不间断的信息流动。作为最能够体现现代化服务特征的航空运输服务, 具有技术密集的基本特征。因此, 随着科学技术不断发展和进步, 新技术的出现必然会使航空公司服务出现新的形态, 使得顾客在航空旅行中得到更加便捷、舒心和新价值的服务。
5. 综合运用四个方面的服务创新
航空公司服务是一项复杂的工作, 具有很强的系统性。航空公司在提供航空运输服务的过程中, 在以上的四个创新中的某一个或两个方面实现创新, 就会带来服务创新的变化, 从而给顾客带来新的体验、感知和满意度。而如果四个方面均出现创新变化, 则会对对原有的服务模式构成根本性的替代, 就会出现全新的服务格局, 由此带给顾客的不是细微的或者是某一方面服务的变化, 而是质的变化。通过创新引导顾客形成新的需求, 使顾客出现全新的体验和认识, 产生全新的服务评价。
组织创新能力有助于增强企业资源整合能力和将创新性的知识转化为有价值的商业成果的能力。另外, 企业不同的创新能力能够形成差异性的竞争优势, 企业的产品创新和模式创新能力更有助于形成企业的短期竞争优势, 而技术创新则更有利于形成企业的长期竞争优势。[18]因此, 通过系统培育和提升航空公司的创新能力, 使航空公司服务在四个方面均有所创新, 进而良性互动, 互相促进, 达到全面的、系统性服务创新的目的。
结论
航空模型 篇9
现有的推算方法大体上可分为两类: ①基于α β滤波卡尔曼滤波的交互式多模型算法［6，7］, 这类基于神经网络和交互式的算法模型结构简单, 不需要大量的输入数据; ②基于航空器性能模型的精确4DT航迹建模［8，9］, 建立详尽的航空器性能模型数据库, 模拟航空器飞行过程。这两类方法推算结果误差较大, 目前难以在管制自动化系统中应用。实际上, 在航迹推算最大的误差源就是飞行路径不确定性, 这是由于在实际的管制过程中, 管制员为了调整飞行间隔, 会改变航空器的飞行高度、速度、并实施改航或等待等策略, 使航空器的飞行轨迹与计划航路产生偏差, 而且飞行过程中天气、导航精度的影响也会导致航空器飞行路径、速度高度改变, 而航空器飞行路径、速度、高度变更信息会体现在实时监视数据中。现通过实时的激励信息 ( 如雷达、报文信息等) 对飞行轨迹推算进行更新, 经试验验证, 通过一定时间聚集的轨迹数据, 可以较准确地推算航空器飞行轨迹信息。
1 利用动力学原理的轨迹推算
航空器飞行是在各种导航设备的指引下按照各种飞行规则完成的, 一般将航路投影到水平和垂直方向进行描述。最简单的水平方向航迹就是用直线段把航路上的导航点连接起来。飞行过程可以分为以下的起飞、离场、爬升、巡航、下降、进场、降落7 个阶段, 如图1 所示。
爬升 ( 下降) 飞行阶段一般采用定常空速/马赫数技术, 包括1 个保持校正空速飞行阶段和1 个保持马赫数飞行阶段, 如图2 所示。对于不同型号的航空器, 校正空速/马赫数有所差异。
如图2 所示, 模型将航空器的爬升过程分为3个阶段: 平飞加速 ( AB段) 、恒定表速爬高 ( BC段) 和恒定马赫速爬高 ( CD段) 。飞机初始高度为H0, 初始速度为V0, 当V < VB且H < HC, 对应平飞加速阶段
V ≥ VB且H < HC时, 对应恒定表速爬高BC段, 有
若H > HC, 对应恒定马赫速爬高CD段, 有
式 ( 3) 中a为特定高度层下飞机的加速度, t为时间, C为特定高度层下飞机的爬升率, M为飞机的巡航马赫速度, VL为飞机表速。
航空器下降阶段与爬升阶段相反, C为负值, 意义为下降率, 当航空器保持巡航高度、巡航速度平飞时, 认为航空器做匀速运动。
考虑航向、转弯航迹与航向角变化、转向时的地速有关, 即
式中, RT为转弯半径; Vgs为航空器转向时的地速; g为重力加速度; Φ 为航空器侧倾角; LT为转弯弧的长度; Δθ 为航向角的变化量。垂直方向上的航迹一般称为飞行高度剖面, 同飞行过程密切相关。
航空器一般根据特定的标准进近、离场程序进行进、离场飞行, 满足相关的速度、高度限制。巡航阶段航空器保持一定的高度、一定的马赫数沿着导航点标记的航路飞行。
2 利用雷达数据修正航迹推算
由于管制自动化系统能实时接收报文信息, 更新航空器当前位置, 由此可以利用当前航空器位置对推测航迹进行修正。当航班在终端区范围内飞行时, 特别是起飞爬升阶段、降落下降阶段, 航班并未处于航路上, 因此接收不到任何过航路点的信息、报文。
系统航迹信息由跟踪处理实时雷达数据而来, 它包含了飞机飞行动态及其空间位置的参数, 如飞机的航向、高度、速度、经纬度和飞行时间等。
航向是指飞机纵轴前方的延长线叫航向线。航向线的方向即飞机纵轴前方的指向, 叫做航向 ( HDG-heading) , 它是用航向角来表示的从经线北端顺时针量到航向线的角度, 范围为0° ~360°。
通过比较相邻周期系统航迹航向角大小的变化状况可以判断飞机是否转弯、左转还是右转、是否直线飞行等运动姿态。
雷达目标经过系统航迹跟踪处理后, 其运动速度以地速方式输出。地速指的是飞机相对于水平地面运动的速度。在满足实际应用需求的情况下, 为简化系统运算复杂度, 模型仅考虑三种运动姿态: 匀速直线运动、匀变速 ( 加速、减速) 直线运动、协调转弯运动 ( 匀角速度转弯) 。
图3 给出了利用雷达数据对的航空器的推测轨迹修正算法流程图。
具体计算步骤如下:
Step1取该航空器连续四个系统航迹信息;
Step2 根据这四个轨迹点, 用最小二乘法拟合出一条轨迹直线;
最小二乘法拟合直线的思想:
设要拟合的点有n个, 每一个的坐标为 ( xi, yi) , 设有一条直线y = ax + b为拟合直线的坐标。为方便计算, 设每个点到该直线的距离度量为
则目标函数是使最小, 因ξi可正可负, 不易度量, 变目标函数为即
根据极值原理, 目标函数最小在其偏导为0 的点, 即
解之得
即求得直线系数。
Step3 若其航向角度化大于经验阀值 θ, 转到Step4, 否则此周期内不修正;
Step4 判断直线与未来航段的交点, 计算该点与当前点、下一个固点的距离之和, 除以当前速度, 修改下一个固定点的经度、纬度、高度、速度、时间。
定义D ( A, B) 为A点B点之间的距离, vp，ti为ti时刻p的水平速率。
若| tj- ti- Δt | ≤ ε , 则认为推测时间正确, 不用修正;
若| tj- ti- Δt | > ε, 则认为推测时间有误差, 进行以下修正;
Step5 计算修正的水平距离、时间、高度差值, 对以后的固定点依次加上差值:
dt = tj- ti- Δt, tk= dt + tk, k = j, j + 1, … 将推算结果中B点的时间由原来的tj改为tj+ dt。且B后的点的过点时间应相应加上dt。
修正下降率 ( 上升率)
3 角度门限值 θ 影响实验
本文模型提出的轨迹线性拟合子算法利用航向角度差是否大于门限值 θ 判断是否需要修正。因此θ 取值对推算误差、计算量有很大影响, 利用2013年8 月17 日, 14∶ 00∶ 00 ~16∶ 59∶ 59 的成都双流机场进近空域内的降落航班历史轨迹对 θ 取值进行分析, 该时间段内降落航班46 架次, 进近空域内轨迹点总数22 208 个。初始设 θ =1°, 每次调节步长为1°。共得到90 次推算结果。图3 给出在 θ = 1° -90°, 对46 架次航班进行轨迹推算需要修正的轨迹点个数[图4 ( a) ]和修正后推测轨迹与真实航迹的平均偏移距离[图4 ( b) ]。
由图4 可知, 随 θ 增加修正次数减少, 而平均偏移距离随 θ 增加而增大。当 θ =1°时, 22 208 个轨迹点中17 919 个需要修正, 修正比例超过80%, 计算量大, 航迹推算耗时长, 实时效果差, 但频繁矫正推算结果可增加轨迹精度, 空间距离平均偏移仅为3. 44 km。而 θ 较大时, 需要修正的轨迹点个数大幅度减少, 当 θ =90°, 需要矫正的点比例小于50%, 计算量大大减少, 但此时推算准确度下降, 平均偏移空间距离为13. 23 km。综合图4 ( a) 和图4 ( b) 结果, 当设置 θ =15°时修正计算量与偏移距离较为理想, 能在提高计算效率的前提下控制计算误差。
4 航空器轨迹推算验证实验
图5 给出降落在成都双流国际机场的某航班从BHS ( 白鹤寺导航台) 开始至接地降落的真实轨迹、仅用原方法不修正的推测轨迹、令 θ =15°时本文模型动态修正的推测轨迹。图5 ( a) 给出三种轨迹的高度- 时间变化趋势, 图5 ( b) 给出三种轨迹的位置对比。
从图5 ( a) 中可知, 三种轨迹均显示出明显的下降趋势, 可大致分为下降、平飞、继续下降直至接地三个阶段。在第一阶段的下降中, 真实轨迹下降率变化较大, 而原算法推测轨迹基本保持恒定的下降率下降, 高度变化基本呈线性, 本文模型利用雷达轨迹实时修正, 并且更新航空器下降率, 因此下降率逐渐与原算法分离, 向真实轨迹靠拢。三种模型在平飞阶段基本一致, 均在高度1 200 m平飞, 随后以相同的下降率开始进近, 其中, 本文模型利用实时轨迹动态修正, 在平飞阶段之后, 推算结果基本与真实轨迹重合, 说明在利用监视数据修正后, 推算高度的准确度优于原方法。图5 ( b) 给出三种轨迹的位置对比, 可明显看出, 原算法推算轨迹与真实轨迹差异较大, 不能判断出航空器飞行时的真实拐点, 而修正后的推算轨迹能通过比较航向差对航空器位置进行修正, 因此当推算结果与真实航迹产生偏离后, 本文模型能较快地对推算位置进行更正, 因此修正后的推算轨迹与真实轨迹更相符。
5 结论
构造了一种综合考虑航空器飞行性能、实时位置的航空器飞行轨迹推算模型。首先以航空动力学为基础, 结合航空器飞行性能和飞行计划, 对飞行轨迹进行初步推算, 再根据航空器飞行过程中产生的真实位置信息, 再次修正飞行性能参数和推算结果。随着信息的不断更新, 航空器位置、高度均会发生变化, 将传统的轨迹推算模型转化为一个动态不断调整的优化过程。通过仿真实验及数据分析, 本文模型推算出的航空器飞行时间及高度的准确性高于原算法, 推算结果更接近实际飞行轨迹, 并且符合实际飞行原则和空域使用规则, 是一种合理有效的飞行轨迹推算方法, 具有一定的参考价值和实用性。
参考文献
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航空模型 篇10
关键词：空中交通,终端区,进场航班,雷达航线,元胞传输模型
近年来民用航空业快速发展, 空中交通流量急剧增加, 在很多机场和终端区都频繁出现了延误和拥堵现象, 严重影响了终端区的运行安全和航空公司的经济效益。改进硬件设施可以解决这一问题。然而, 硬件设施的改进, 如修建新机场、跑道等, 需要的周期长、投资大。于是, 选用优化的终端区进场模型和飞机排序[1]算法, 可以快速有效地解决该问题。
早在1991年, Dear和Sherif[2]就研究了终端区航班的动态和静态排序问题。近二十年, 国内针对终端区排序的研究也有很多, 以徐肖豪[3]和胡明华[4]为代表, 对终端区航班排序进行了一系列的研究, 并建立了静态和动态的排序模型。1994年Daganzo[5,6]提出了元胞传输模型 (cell transmission mode, CTM) , 它可以清晰地展现排队现象的物理效应, 又可以恰当地描述交通流中的不连续变化现象, 元胞传输模型还可以形象地模拟出激波、排队形成与消散以及多路段之间的相互影响等交通流动力学特性。元胞传输模型在动态交通流分配问题上应用广泛, 提高了动态交通分配模型的应用效果。
基于以上研究, 本文借鉴标准雷达引导航线[7]的理念, 对终端区进场航班交通流的动态特性进行剖析, 采用元胞传输理论, 以系统运行时间最短为目标, 构建终端区进场航班动态交通流排队线性规划模型, 并针对所建模型给出了具体的实例分析。
1 基于元胞传输理论的终端区进场航班排队模型建立
1.1 元胞传输模型基本理论
元胞传输模型在本质上是属于时空离散的动力学系统[8], 运用在终端区进场航空器排序问题上, 进行如下定义。
首先, 在空间上, 所选路径被离散成多个互相连接的同质小段, 这些同质小段即为元胞 (cell) 。对于元胞长度L的定义, 为单位时间间隔τ内, 航空器在所选路径上以自由飞行的速度v行驶, 所能飞行的距离, 即L=vτ。元胞数目Num, 为所选路段长度Length与元胞长度L的比值, 即Num=Length/L。其次, 在时间上, 元胞传输模型可以把终端区内动态交通流的观察时间周期Ω=[0, 1, 2, …, T]离散成多个单位时间间隔τ。同时, 对于每个元胞i自身原有的状态, 定义为第t单位时间间隔开始时, 该元胞上存在的航空器数量, 这里设为xit。任意相连接的元胞之间传输的航空器数量为y。在每个离散的时间间隔内, 任意元胞i进行状态更新的方法为:元胞i在t+1时刻存在的航空器数量, 是t时刻该元胞原有航空器数量与前一个元胞i-1传输到元胞i的航空器数量之和, 再去掉元胞i在t时刻传输到元胞i+1的航空器数量。如式 (1) 所示。
1.2 终端区进场航班的元胞模型建立
交通流动态分配是在交通需求状况以及交通供给状况均为已知的条件下, 分析其最优的交通流量分布模式。解决动态交通流分配问题时, 一般采用路径诱导和预先规划等多种措施集成的实时管理方法[9]。针对终端区进场航班动态交通问题, 本文借鉴标准雷达引导航线的理念, 建立元胞传输模型。
标准雷达引导航线 (standard radar traffic circuit) (以下简称雷达航线) 是雷达管制员对终端区内航空器进行指挥时使用的一个标称路线, 如图1中 (a) 所示。通过运用标准雷达引导航线, 管制员可以更加安全、有条理地维护航空器在终端区内的飞行秩序, 并有利于合理地安排着陆次序。
脱离航路的航空器在进入终端区后, 沿着雷达航线飞行, 形成最初队列, 进入雷达航线某一边后, 按元胞传输模型运行, 可以简化成一个起点, 一个终点的单OD对简单网络模型。如图1中 (b) 所示。O为虚拟起点, D为虚拟终点, 此处略去对二边和四边的描述, 主要利用三边建立简化元胞传输模型, 进入此模型中的航空器根据终端区监视管制员的指令进行左三边 (或右三边) 着陆前的排队飞行。最后在五边之前完成排队。
如果某航空器脱离航路进入终端区后, 在雷达航线的某一边附近, 就定义此航空器为相应元胞位置的初始航空器数量。为方便理解, 举例假设, 航空器A在雷达航线的三边方向上, t时刻如果航空器A在三边进入队列, 并且此处对应元胞位置1, 则定义此元胞的初始航空器的数量为x1t=1, 同理, 可以应用于任意元胞i, 即t时刻元胞i上的航空器数量为xit, 这样就不限制航空器的来向, 更接近实际运行情况, 如图2所示。
2 终端区进场航班动态控制模型
建立以系统运行时间最短的目标函数:
因为单位时间间隔τ为常量, 为方便研究, 将其在目标函数中省去, 于是目标函数可以表示为
需要满足的约束条件如下:
根据流量守恒, 起点和终点元胞需要满足的约束为
根据流量守恒, 除去起点与终点元胞之外的元胞需要满足约束为
起始点元胞跟普通元胞之间需要满足的流量约束为
终点元胞连接的流量约束:
合流点元胞之间需要满足的流量约束:
合流点元胞的流量约束:
分流点元胞之间需要满足的流量约束:
分流点元胞流量约束:
非负约束:
对于模型中符号、变量说明如下:
τ为单位时间间隔, T为离散的τ的集合。C为元胞集合。其中, CO代表普通元胞;CR代表起始点元胞;CS代表终点元胞;CM代表合流元胞;CD代表分流元胞。L为元胞之间连接集合。其中, LR代表起始点元胞间的连接, LS代表终点元胞间的连接, LD代表分流元胞间的连接, LM代表合流元胞间的连接, LO代表普通元胞间的连接。xit为t时刻元胞i上的航空器数量;xi0为元胞i上的初始航空器数量;δit=vi/ωi为t时刻元胞i内航空器自由飞行的速度与反向交通波传播速度的比值, 其中, ωi代表元胞的反向交通波速。Γ-1 (i) 为前继元胞集合, Γ (i) 为后继元胞集合。dit为t时刻起点元胞i的需求。yti, j为t时段元胞i传输到j元胞的航空器数量, Nit为t时段元胞i上所能容纳的最大航空器数量, Qit为t时段内元胞i内最多可以接收的航空器数量。
3 案例分析
和地面交通相比, 空中交通具有其自身的特殊性。第一、在终端区, 进场航空器流量虽然很大, 但是和地面交通量相比还相差甚远;再者, 航空器体积庞大且间隔也很大, 因此不能明显地表现出交通流的波动性。第二、航空器驾驶员完全按照管制员的指挥飞行, 不会出现飞行员自行选择路线飞行的情况;第三、管制员对所辖范围的交通状况有宏观的把握, 航空器需要根据管制员的指挥, 按照指定航路 (航线) 飞行;即便出现拥堵现象, 航空器也不会像地面交通工具那样原地等待, 管制员会采取相应的调配措施, 不会让拥堵无限制地向外延伸, 这样就不会形成反向交通波的现象。
3.1 模型构建
图3给出了进入终端区的航空器, 按照管制员的指令, 沿着雷达航线飞行的元胞传输模型:
这里取最小的雷达尾流间隔S为10 km。自由飞行速度v取值为400 km/h, 单位时间间隔τ为3min, 于是单位元胞长度L=vτ, 计算可得为20 km。取路段长度为40 km (这里的路段是二边、三边、四边之和的简化) , O为虚拟始点, NOt=∞即假设O容量无限。D为虚拟终点, 假设其能够接受所有流向它的航空器, 即NDt=∞。表1给出了元胞的恒量特性。
起始点元胞的时变交通需求:假设在0时刻的交通需求dO0为10 (架) 航空器, 并且其元胞间传输航空器数量yOt满足t时刻网络的流量需求。设定仿真时间T为15个单位时间间隔, 即分为15个时段。所有元胞初始值均赋值为0, 即不考虑从任意边进入雷达航线的情况, 同时, 实例情况中空中交通不会有反向交通波的影响, 在此也不做考虑。
3.2 案例结果分析
案例1:如果不采用元胞传输模型, 针对图3 (a) 双三边雷达航线, 最小雷达尾流间隔S取值为2 min, 航空器速度v还是取400 km/h, 路段长度L取40 km, 起点处有10架飞机等待, 单跑道着陆。在此基础上:
(1) 最小目标函数值为所有航空器从起点O点到终点D处所用时间之和。求解结果:10架航空器的系统运行时间为140 min。
(2) 起点处等待时间为mindelay为起点处的总延误。求解结果:10架航空器在起点处的等待时间为80 min。
案例2:图3 (b) 所建CTM模型, 其本质上属于线性规划问题, 利用MATLAB7.0编程, 结合3.1节给出的仿真情景进行了相应的案例求解, 对10架进场的航空器结果分析如下。
(1) 系统清空时间:从仿真开始到最后一架航空器到达虚拟终点所经历的时间。能反应终端区航班动态交通流的进场效率, 可用于制定和评价交通规划方案。本案例求解结果为8个时间间隔。
(2) 最小目标函数值:所有航空器从起始点到虚拟终点所用时间之和。它反映的是系统总运行时间成本。本案例求解结果为40个时间间隔。时间为120 min。
(3) 起点处等待时间:所有航空器在起点处等待时间的总和, 即起始点处的总延误。可用于评价交通规划方案。本案例求解结果为20个时间间隔。
(4) 优化后流量分布:与案例1相比, 采用CTM模型的优化后流量分布见表2。
(5) 系统的交通流动态结果。通过对模型的求解, 可以获得任意时间间隔内, 每个元胞上的航空器数量和由一个元胞传输到用另一个元胞的航空器数量。
对比案例1和案例2的求解结果见表3。
4 结论
本文借鉴标准雷达引导航线的理念, 结合元胞传输理论建立了终端区进场航班优化模型, 可以很好地模拟交通流的动态特性, 更符合实际的运行情况。将终端区进场航班的排队问题转化为线性规划模型, 对模型的求解可以得出一系列有关终端区进场航班形成初始队列时的参数和结果, 从结果来看, 元胞传输模型可以优化终端区航班进场模型, 使目标函数值减小了约14%, 也大大减少了起点处等待时间, 同时, 可以为终端区进场航班的路径选择提供参考。
参考文献
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