基于SD模型的不停航施工情景下机场安全风险作用机理研究

潘 丹，罗 帆

(武汉理工大学管理学院，湖北武汉430070)

基于SD模型的不停航施工情景下机场安全风险作用机理研究

潘 丹，罗 帆

(武汉理工大学管理学院，湖北武汉430070)

以不停航施工为特定情景，构建SD模型对机场安全风险的发生及作用机理进行研究。首先采用鱼骨图识别不停航施工情景下的机场安全风险，得到不停航施工情景下的机场安全风险共包括22个关键影响因子;然后采用因果关系图分析安全风险的影响关系，并运用SD模型软件Vensim PLE构建不停航施工情景下的机场安全风险SD模型流图，分析风险的作用机理，得到各风险因子相互作用形成5个主要的风险回馈循环;最后从机场层面、政府层面、施工企业层面三方面着手，提出了具体管理建议。该研究丰富了不停航施工情景下的机场安全风险方面的理论研究，可为减少不停航施工情景下的机场安全风险、完善民用机场安全风险管理体系提供参考。

不停航施工;机场;SD模型;安全风险;鱼骨图;

随着航空业的快速发展，安全问题越来越受到人们的重视，确保航空安全零事故，提高安全运行水平，一直是业界的不懈追求。然而，近年来航空不安全事件频发，航空事故征候数量居高不下，据《中国民航不安全事件统计分析报告》显示，我国近几年的航空不安全事件和事故征候平均每年多达2 000多起，所造成的人员伤亡和财产损失较为严重，因此航空安全管理一直是业界关注的重点问题。随着我国国民经济的不断增长，人民生活水平的不断提升，民航业已从初期服务于高端客户向大众化发展，市场需求不断扩大，各大机场交通流量日益增大，国内各机场相继开始实施大规模的改扩建，并进入改扩建的高峰期，仅新疆一个地区2015年新建和改扩建的机场就多达7个，不停航施工情景下的机场安全管理愈发困难，也给机场安全管理者带来了前所未有的挑战。一方面，施工项目具有难度大、投资大、环境影响大、有限作业时间内突击作业、周期长等特点，给施工方带来挑战，给机场安全管理带来大量的风险;另一方面，机场安全管理不仅涉及机场、航空公司、空管等机构，还涉及政府、外来人员等，涉及设备设施等可控因素、人员等难控因素以及环境等不可控因素的管理。不停航施工情景下的机场安全管理是一个非常复杂的系统，多种风险因素交互作用、相互影响，安全风险的可能性大、严重性强，其后果不仅给航空器的正常运行埋下潜在隐患，给机场安全管理带来潜在的威胁，还会造成负面的社会影响，因此对不停航施工情景下的机场安全风险作用机理进行分析具有重要意义。

目前关于不停航施工的安全管理方面的研究，Liou等［1］、毛军［2］针对不停航施工的特点、制约因素以及安全管理方面存在的难点和重点问题进行了分析;翁训龙［3］、周滔［4］、王永刚等［5］通过制定改进的不停航施工的安全管理制度和新的管理方法，优化了整个不停航施工过程的安全管理;Maeda［6］、Jones等［7］、黄占军［8］通过改进机场施工中的方法，对不停航施工安全技术进行了优化研究。关于机场安全风险方面的研究，贾索［9］、王永刚等［10］从“人-机-环-管”4个方面对机场安全风险因素进行了分析;还有一些国内外学者采用证据推理、灰色关联分析、贝叶斯网络等方法对机场、场务保障、跑道等区域的安全风险评估进行了研究［11-14］;赵桂红等［15］采用人工神经网络建立了机场停机坪安全风险预警模型;梅军飞［16］采用人工神经网络、贝叶斯网络模型、熵理论模型及模糊物元模型建立了跑道入侵的安全风险预警模型。

综上所述，针对不停航施工的研究，当前学者们关于不停航施工的特点、施工技术、安全管理方面研究较多，且对不停航施工情景下机场安全风险管理方面的研究较为鲜见，并且机场安全风险的研究对象侧重于飞行区、滑行道、跑道、机坪的安全风险，研究方法主要采用模糊层次分析法、复杂网络模型、贝叶斯网络、人工神经网络等，而采用SD模型进行研究的较少，且未见针对不停航施工情景下机场安全风险作用机理的研究成果。鉴于此，本文以不停航施工为特定情景，以机场安全风险作为研究对象，以系统动力学模型(SD模型)作为研究方法，对不停构造入手，通过建造反映系统基本结构的模型，进而航施工情景下机场安全风险的作用机理进行了研究，以丰富不停航施工情景下机场安全风险的研究，为减少机场安全风险、完善民用机场安全风险管理体系提供参考。

1 不停航施工情景下机场安全风险识别

关于不停航施工的定义，《民用机场不停航施工管理规定》中对其进行了界定，不停航施工是指在机场不关闭并按照航班计划接收和放行航空器的情况下，在飞行区、部分航站区内实施工程作业。飞行区是指机场内供民用航空器起飞、着陆、滑行和停放的地区，包括跑道、滑行道、升降带、跑道端安全区、停止道等。航站区是指机场内以旅客航站楼为中心的区域，包括站坪、旅客航站楼建筑、机动车车道与飞行区之间的区域、停车设施和组织地面交通所涉及的区域［17］。

目前，关于不停航施工情景下的机场安全风险因素还没有一个通用的标准，因此需要对不停航施工情景下机场安全风险进行识别。一般采用的风险识别方法有分类结构法、情景分析法、决策树法、风险源清单法、故障树法、阶段风险报告法、风险档案表法、系统分解法、鱼骨图法、运用核对表法、专家调查法、流程法和条件-转换-后果图法等。本文根据SHEL模型，按照人、设备、环境和管理4个维度分类，并借助鱼骨图法针对不停航施工情景下的机场具体安全风险进行识别，共识别出30个安全风险影响因素，详见图1。

2 不停航施工情景下机场安全风险SD模型的构建

从系统的角度来看，不停航施工情景下机场安全风险管理是一个由多种因素所构成的具有特定功能的有机整体，包含机场、航空公司、空管、施工企业多方面，所涉及的众多部门在执行各自职能的过程中和外界环境以及部门之间不断地进行着各种沟通与合作，这些都决定了不停航施工情景下机场安全风险管理是一个动态的复杂系统，在安全风险分析过程中，会遇到风险因素的随机性、模糊性以及事故的历史统计数据不完整等不确定性问题。而系统动力学是综合系统论、控制论、信息论等理论研究复杂的、动态的、不确定性问题的一种重要工具，它以定性与定量相结合的研究方法为基础，从系统的微观对系统随时间变化的行为进行模拟研究。因此，可以将SD模型作为研究方法，分析系统各风险因素的互动作用机理。

图1 不停航施工情景下机场安全风险识别鱼骨图Fig．1 Fishbone diagram of airport security risk identification under the circumstance of non-suspend air construction

2．1 系统边界的划分

模型研究的特定情景是不停航施工，研究对象是机场安全风险，分析机场系统内部风险作用机理及机场系统在外生变量的干预情况下的风险作用机理，目标是保证机场子系统以最安全的状态运行。通常确定模型边界的一般原则是先选择有关的状态变量，并将状态确定的载体进行归类、排列，确定所要研究的变量是受哪些状态变量控制。由于认知的局限性，不可能对一个无所不包的模型进行分析，因此本文假定模型的边界为:

(1)模型主要研究机场安全风险，考虑机场自身的安全风险，考虑由航空公司、空管、施工企业、政府、外来人员等原因对机场安全带来直接影响的关键因素;

(2)不考虑航空公司、空管、施工企业、政府等机构内部的安全风险;

(3)不考虑社会因素、经济因素和科学技术因素对机场安全风险带来的影响。

2．2 不停航施工情景下机场安全风险因果关系图

不停航施工情景下机场安全风险管理过程中涉及很多因素，分析这些因素的因果关系是建立不停航施工安全风险SD模型的基础。为了确保研究的针对性，本文采取专家评价法对“人—机—环—管”4个方面的30个影响因子进行筛选，按照影响因子的可衡量性、与机场安全风险的相关性和重要性筛选出22个关键因子，并通过对这些关键因子的互动关系进行分析，建立了不停航施工情景下机场安全风险的因果关系图，见图2。其中，图2中正关系表明某变量增加会引起相关联的另一变量增加，负关系则相反，分别用带“+”、“－”号的箭头表示。

2．3 不停航施工情景下机场安全风险SD模型

2．3．1 不停航施工情景下机场安全风险SD模型流图

因果关系图是对系统反馈结构基本情况的描述，不能反映不同性质变量间的区别，因此需要在此基础上构建不停航施工情景下的流量存量图(简称流图)。本文运用SD模型软件Vensim PLE将因果关系图模型化，建立不停航施工情景下机场安全风险SD模型流图(见图3)，用来分析风险因子对系统影响的累积效应及其改变的速率。该SD模型流图将不同性质的变量进行了区分，主要分为五类变量:状态变量是系统的存量，等于单位时间的变化量加上上个时刻的值，图中方形符号中的变量表示系统的状态变量;速率变量反映状态变量增加或减少的速度，图中方形符号箭头上的变量表示速率变量;辅助变量是由其他变量通过计算获得，其当前时刻的值和历史时刻的值相互独立;决策变量是人为引入的，通过影响辅助变量的值，实现对状态变量的干预;常数变量为不受系统内因素影响的变量。五类变量之间的箭头指向表示因果影响关系。

图2 不停航施工情景下机场安全风险因果关系图Fig．2 Causality diagram of airport security risks under the circumstance of non-suspend air construction

图3 不停航施工情景下安全风险SD模型流图Fig．3 SD model flow chart of airport security risks under the circumstance of non-suspend air construction

系统动力学中反映变量累积效应的反馈回路包括正、负反馈回路两类:正反馈回路表示各影响因素之间的累积效应为正，即具有自加强的作用，若反馈回路中包括偶数个负的影响关系，则为正反馈回路;负反馈回路表示各影响因素之间的累积效应为负，负反馈回路通过控制回路的变量最后趋于稳定，若反馈回路中包含奇数个负的影响关系，则为负反馈回路［18］。由图3可见，不停航施工情景下安全风险SD模型存在如下5个负反馈回路:

(1)负反馈回路:↑人员风险→↑安全培训投入→↑安全培训效果→↑机场工作人员持证上岗率→↓机场工作人员操作违规率→↓人员风险。

(2)负反馈回路:↑管理风险→↑安全培训投入→↑安全培训效果→↑机场管理人员不停航施工安全监管经验和能力→↓不停航施工安全检查和监督漏查率/机场与相关单位通报与沟通差错率→↓管理风险。

(3)负反馈回路:↑机场安全风险→↑安全培训投入→↑安全培训效果→↑机场管理人员不停航施工安全监管经验和能力→↓机场工作人员操作违规率/不停航施工安全检查和监督漏查率→↓关闭跑道和滑行道的标志合格率/施工围挡设施设置的合格率/施工破坏了助航设施修复工作延误率/施工区域警戒线合格率→↓设备设施风险→↓机场安全风险。

(4)负反馈回路:↑机场安全风险→↑政府提高准入资格→↑施工机构资质水平→↓施工人员误入航空器运行区域的次数/施工机械设备遗漏在航空器运行区域的次数/施工现场材料、杂物和垃圾的堆放与处理不当次数→↓环境风险→↓机场安全风险。

(5)负反馈回路:↑机场安全风险→↓施工期间航班流量→↓员工工作压力水平→↓工作差错次数→↓人员风险→↓机场安全风险。

2．3．2 不停航施工情景下机场安全风险SD模型变量集

不停航施工情景下机场安全风险SD模型变量集包括4个状态变量、4个速率变量、20个辅助变量、2个决策变量、4个常数变量，详见表1。

表1 不停航施工情景下机场安全风险SD模型变量集Table 1 SD model variable set of airport security risks under the circumstance of non-suspend air construction

2．4 不停航施工情景下机场安全风险作用机理分析

本文围绕5个主要的回馈循环对不停航施工情景下机场安全风险的作用机理进行了分析。

机场人员安全风险增加，为防止安全事故的发生，机场管理当局将加大对安全工作人员的培训力度，增加经费的投入，迫于压力将对员工设定更高的培训效果方面的要求。一方面，员工能力水平得以提高，持证上岗率将会增加，操作违规率下降，人员风险得以减少;另一方面，安全管理人员的能力水平得到提升，减少了不停航施工安全检查和监督漏查情况，且能保证机场与相关单位通报差错减少，从而降低了管理方面的风险。

安全管理人员的能力水平得到提升，员工操作违规率下降，减少了不停航施工安全检查和监督漏查情况，关闭跑道和滑行道的标志、施工围挡设施和施工区域警戒线不按照要求设置的情况减少，将有助于对施工破坏了助航设施的修复工作，减少了设备设施方面的风险，进而减少了机场安全风险。

机场安全风险增加的情况下，为确保社会的安全与稳定，政府将会对机场施工情况进行干预，也会制定不停航施工安全管理相关的法律、规章制度、管理规定来约束各施工机构的安全管理行为，提高了施工机构的准入资格，不停航施工机构资质水平的提升，对施工人员、材料、垃圾的管理更好，会减少由于施工方给机场带来的环境风险，从而降低了机场安全风险水平。

机场安全风险增加的情况下，机场会从影响机场安全风险的各方面着手，对施工期间的航班流量进行控制，机场员工的工作强度将减少，员工的工作压力降低，出现工作差错的次数减少，从而降低了人员风险，进而减少了机场安全风险。

2．5 安全风险管理建议

综上分析可知，若政府对不停航施工情景下的机场安全管理进行积极干预，则机场安全风险将会大大减少;若增加不停航施工安全管理经费的投入，则管理风险、人员风险和设备设施风险将会大大减少;若引入管理水平较高的施工企业，则环境风险将会大大减少。因此，若要降低不停航施工情景下的机场安全风险水平，一方面应从闭环内着手，不断优化5大回馈循环，关注每个回路的各个关键点，并制定措施完善每个关键点，避免上一个环节的失控对下一个环节造成影响。另一方面，在机场层面，应建立科学的安全投入原则和机制，确定合理的投入比例和结构，强化安全投入监督机制，并合理控制航班流量，将单位航班流量下安全管理人员的数量控制在合理范围;在施工企业层面，应提高施工机构的安全管理水平，加强安全监督;在政府层面，应完善不停航施工情景下的机场安全管理法律法规体系和管理规范，加大安全执法力度，提高执法效能，规范施工机构的选人、用人机制，提高施工机构的准入资格。

3 结论与展望

本文基于SD模型对不停航施工情景下机场安全风险作用机理进行研究，主要得到以下结论:

(1)采用鱼骨图识别不停航施工情景下的机场安全风险，共包括人员风险、机械设备风险、环境风险、管理风险4个方面的30个影响因素。

(2)通过对各风险子系统和影响因素的互动关系分析，建立了不停航施工情景下机场安全风险的因果关系图，并运用SD模型软件Vensim PLE将因果关系图模型化，得到不停航施工情景下的机场安全风险因素作用机理的SD流图，分析了5个主要的风险相互作用的回馈循环及其作用机理。

(3)根据不停航施工情景下机场安全风险的作用机理，提出了具体的管理建议:一方面，从闭环内着手，制定措施完善每个关键点;另一方面，从政府层面、机场层面、施工企业层面加强管理，以减少不停航施工情景下的机场安全风险。

展望未来，可更深入地分析不停航施工情景下机场安全风险的作用机理，对机场方面的风险指标进行更深入的研究，全面考虑政府、施工机构、航空公司、空管等方面的影响，建立评价指标体系，通过调研获取数据，对不停航施工情景下的机场安全风险作用机理进行仿真模拟，对未来的风险进行预测和预警，将有助于飞行安全预警与预控管理，防患于未然，从而为机场安全管理提供更具实践价值的建议。

［1］Liou J J H，Yen L，Tzeng G，et al．Building an effective safety management system for airlines［J］．Journal of Air Transport Management，2008，14(1):20-26．

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［18］王其藩．系统动力学［M］．上海:上海财经大学出版社，2009．

Airport Security Risk Mechanism under the Circumstance of Non-suspend Air Construction Based on the System Dynamics Model

PAN Dan，LUO Fan
(School of Management，Wuhan University of Technology，Wuhan430070，China)

Taking non-suspend air construction as the specific circumstance，this paper builds the System Dynamics (SD)model to research the airport safety risk occurrence and functional mechanism．The paper applies Fishbone Diagram to identify airport security risks and gains 22 key factors under the circumstance of non-suspend air construction．Then，the paper establishes causality diagram to analyze the interaction of the influence factors and builds the SD model flow chart by software Vensim PLE under the circumstance of non-suspend air construction．Through analysis of risk mechanism，the paper obtains five major feedback loops formed under the interaction of the risk factors．Finally，the paper puts forward management suggestions concerning the airports，government and construction enterprises．The paper enriches the theory research about airport security risks under the circumstance of non-suspend air construction，which may provide reference for reducing airport security risks and improving the civil airport security risk management system under the circumstance of non-suspend air construction．

non-suspend air construction;airport;SD model;safety risk;fishbone diagram

X949;V351

ADOI:10．13578/j．cnki．issn．1671-1556．2016．05．028

1671-1556(2016)05-0163-07

罗 帆(1963—)，女，博士，教授，主要从事交通灾害预警管理与人力资源管理等方面的研究。E-mail:sailluof@126．com

2016-03-07

2016-03-23

国家自然科学基金项目(71271163)

潘 丹(1988—)，女，博士研究生，主要研究方向为风险管理与人力资源管理。E-mail:492157582@qq．com