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摘 要 运行控制系统用于规范航空公司运行管理、控制风险、提高运行效率，对于民航运输的安全管理、服务提升和成本管控具有重要意义。目前，中国民航在基于大数据、智能化、场景化的航班全生命周期运行管理工作尚处于起步阶段，文章在分析整理中国民航运行控制系统发展历程的基础上，提出了“十年一代”的航空公司运行控制系统技术迭代路线图。新一代运行控制系统应“以安全为基础，以运行为核心，以效益为目的”，搭建航班全生命周期运行管理体系。系统应结合5G 地空通讯、机载Wifi、自然语言识别等新技术，与电子飞行包、机载计算机等终端设备实现数据交互，通过数据实时分析不断实现精益管理在安全、正常、效益指标中的平衡。为航班生命周期中成本分析、机型匹配、航路规划、性能测算、风险控制、签派放行、配载平衡、航前准备、飞行跟踪、数据报表等全链条运行环节提供数据协同平台，实现航空公司运行控制系统的智能化转型。 关键词：民航运输；运行控制系统；路线图；全生命周期管理  引言 《“十四五”民用航空发展规划》提出，民航强国建设新阶段要求民航要加快向高质量发展转型，要应用新一轮科技革命和产业变革的成果，创新运行方式，对运行全要素、全流程、全场景进行数字化处理，实现智能化响应和智慧化支撑的新模式、新形态。 民航运输竞争的核心是航空公司的竞争[1] ，运行控制系统又是航班在运行过程中的核心生产系统，其发展程度决定了航空公司的运行效率和安全水平。因此，结合主数据管理、人工智能、5G移动通信等新技术开展新一代运行控制系统建设，搭建航班全生命周期运行管理平台，完成运行控制由传统要素驱动向创新驱动，由运行服务向协同发展的转变，是实现航空公司智慧赋能、融合发展、高效运行的必然选择。 1 发展脉络 1.1 航空公司运行控制系统的发展路径 计算机应用技术在工业领域的普及深刻地改变了各行各业的生产方式。飞行计划是指航空公司根据飞机的性能、运行限制、空域环境及机场的预期条件，为安全实施飞行所制定的计划。飞行计划包括了航班时刻、飞行路线、机载设备、载重平衡等关键信息，是航班运行的必备文件。随着航班量的增加，各类信息井喷式增长，导致航班信息变得难以处理，航空公司必须采取措施确保飞行安全并控制运行成本，计算机强大的数据处理、储存能力，可以帮助航空公司实现运行控制的自动化，有效提高生产效率。如美国航空在1960年代就联合IBM公司创立了Sabre（the Semi-Automatic Business Research Environment）系统，并于1964年建成全国网络，成为当时世界上最大的商业实时数据处理系统，目前它仍是全球主要的航空公司运行控制系统服务商之一。 1.2 当前民航运行环境 在国内运行中，由于国防和安全的需要，城市对之间的航路走向、高度都相对固定。随着中国民航走出国门，走向世界，航空公司必须要适应外部的运行环境。如南航早在1996年，就开通了广州—北京—阿姆斯特丹航班，而在国际运行中，大部分国家的空域政策比较灵活，在20世纪90年代末，欧控就提出了“欧洲单一天空”倡议。随着基于性能的导航（Performance-Based Navigation，PBN）、数据链通讯（Controller Pilot Data Link Communications，CPDLC）、基于性能的通信和监视（Performance-Based Communication and Surveillance，PBCS）等航行新技术的推广应用，欧洲逐步开展了灵活航路（Free route airspace，FRA）、灵活空域（Advanced Flexible Use of Airspace AFUA）等概念的应用，航空公司可以在规则框架内，结合天气、航行通告、飞机性能等因素，灵活规划期望的公司航路走向。国际长航线的运行，给航空公司的运行控制系统带来了挑战，传统手工计算航班配载、航路、燃油已无法满足国际航班的运行要求。 1.3 中国民航在运行控制管理的研究 1997年，南航引入Sabre飞行计划系统，成为国内首家建设运行指挥系统（System Operation Control，SOC）的航空公司，我国航空公司在运行控制管理水平上，实现了与国际水平接轨，实现了对“航班、飞机、机组”三大资源的集中运作、统一调配[2] 。此后，东航、国航、海航等国内主要航空运输企业也陆续开展了第一代运行控制系统的建设。 2 运行控制系统的发展和现状 2.1 精准计算的飞行计划已成为业内共识 进入21世纪，与计算机和互联网技术飞速发展形成鲜明对比的是911事件对全球民航的沉重打击和国际油价的节节攀升，航空公司开始重视如何降低燃料成本、优化航班有效载荷以及灵活选择最优航路。随着信息化工具的普及，计算机飞行计划系统已成为各航空公司运行控制业务的核心，通过精准的飞行计划，确保航班携带的燃油即可以满足运行的安全要求，又避免因额外携带燃油导致航空器油耗增加。 2.2 运行控制系统成为各航空公司的核心生产系统 2015年，第二代运行控制系统Lido飞行计划系统在南航投入生产运行。该系统包含了全球近13万个航路点、21000余条航路的庞大数据库，可实现基于时间、天气、成本，以及运行限制的航路优化。实现了对运行条件、运行信息的“数字化”改造，大幅提升了航空公司在飞行计划阶段的安全性和准确性，同时提升了航班正常性。以广州/白云-纽约/肯尼迪为例，在开航初期，按照大圆航线规划的飞行路径需要经过极地区域，航班运行受到燃油冰点、空间气象指数等诸多因素限制，航程时间超过15小时；使用Lido系统优化后，飞行路线无需经过极地区域，飞行时间也可节约将近1小时，单个航班即可节省运行成本将近6万元，运行控制系统已逐步成为航空公司降本增效的核心生产系统。 2.3 现阶段运行控制系统与智慧民航的建设要求还存在差距 在现阶段，我国民航在基础保障能力、现代化治理能力、技术支撑能力等方面尚存在不足[3]，各航司的运行控制系统建设普遍存在以下问题： （1）各航司虽然围绕飞行计划系统开发了很多周边衍生的辅助系统，但从总体来看，还是存在系统分散、数据不通的情况。 运行链条上的了飞行、营销、机务、运控、客舱、保卫和地服等业务系统也均为独立开发或单独购买，导致各生产系统运行相对独立，生产数据散布在各个业务之中，并且部门之间横、纵向业务关系复杂，数据整合率低，运营人缺少对航班运行的整体视角[4]。 （2）系统建设滞后于管理制度的提升，成为制约航班精细化管理的瓶颈。航司通过搭建运行中心(AOC)，提升了航班风险防控、应急处置方面的工作效率[5]。但当前航司各生产系统其底层数据的结构、精度、分辨率等指标并不统一，导致不同部门中的核心数据产生差异[6] ，在多数情况下，生产还需要人工维护。进而产生数据缺失、错误和冗余等现象。横跨业务线的分布式计算和应用反而在部分系统中形成了“数据孤岛(data silos)”，最终导致数据整体价值降低，无法满足各矩阵单位对航班精细化管理需求[7] 。 （3）大型航司的运行控制系统的核心功能均为外部采购，系统对接整合协同难度大。当前国内航空公司主要使用的飞行计划系统有波音的Jetplan、空客的N-flight、Sabre公司的DM、汉莎公司的Lido等系统，这些系统相对封闭，各系统更加倾向于向用户提供产品而非数据，国内航空公司难以充分发挥运行控制系统的核心数据作用。 3 运行控制系统升级规律 在过去30年间，航空公司运行控制工作从使用简单的计算机取代繁琐的手工计算，逐步发展为多系统、多因素动态计算的高效率互联、协同运行模式，系统发展基本符合“十年一代”的迭代频率。 3.1 以保证运行安全为主要目标，从人工到自动化 20世纪90年代至2005年前后，随着航班量的增加以及计算机应用的普及，国内各航空公司开展了第一代运行控制系统的建设。系统依托本地计算机，基于计算机对数据和报表的处理能力，实现了运行控制从依靠人、笔、纸到依靠计算机的信息化转变，静态地解决了各生产环节的单项问题。 3.2 以保证安全的前提下争取飞行正常为目标，从自动化到数字化 2005年至2015年前后，随着我们走出国门以及互联网应用的进步，第二代运行控制系统发展为由核心数据库、本地服务器、用户终端界面共同组成的互联系统，在飞行计划计算阶段引入了情报、气象、飞机性能等参数。实现了运行控制从依靠电报、电话、邮件到依靠系统的数字化转变，动态地解决了飞行计划阶段的航路走向优化、运行阶段的飞机监控等问题。 3.3 从数字化到智能化 2015年至今，北京大兴、成都天府等大型国际机场陆续建成并投入使用；广兰、沪哈、京广等空中大通道相继打通，相应空域也持续得到优化；中央空管委成立，军民航融合更加紧密，空域改革也步入更高层次，空中交通日趋复杂。与之同步发展的是以5G技术为代表的高速移动互联网的商用普及，以及以物联网、大数据为核心的智慧工厂在各生产行业投入实际应用。智慧民航建设要求航空公司要从追求速度规模向更加注重质量效益转变，以往单纯的依靠增加人员投入、提升硬件容量的发展模式已难以适应新形势下的发展要求，开展航空公司第三代运行控制系统建设迫在眉睫。 4 下一代运行控制系统的建设思路及部分解决方案 第三代运行控制系统应“以安全为基础，以运行为核心，以效益为目的”，搭建航班全生命周期运行管理体系，实现运行控制系统由数字化向智能化的转变。并逐渐向整个运行生态圈延伸，成为航班生命周期中成本分析、机型匹配、航路规划、性能测算、风险控制、签派放行、配载舱单、航前保障、飞行跟踪、数据报表等全链条运行环节提供数据协同平台。 4.1 建立航班运行全周期管理（Flight Lifecycle Management, FLM）体系 （1）“全周期管理”又称“生命周期管理”，最早产生于管理学领域，这一概念旨在通过将产品的生命周期细分为导入、成长、成熟、衰退等若干阶段，并在每一阶段实施跟踪介入，以全过程保证产品质量，进而提升企业市场竞争力，是一种先进的管理理念和管理方式[8] 。 （2）下一代运行控制系统应以每一个航班为管理对象和数据主体，以空域结构、航空气象、飞机性能等基础数据以及公司运行数据等信息资源为数据源，以航班组织实施阶段的运行控制模块为核心功能，搭建一体化运行管控体系与数据平台。对航班运行开展全链条管理，实现从安全运行到正常运行，再到精准运行的转变。  4.2 建立统一平台，统一数据、标准和规则 4.2.1 搭建集成化的底层数据平台，形成统一的底层标准化数据库。 通过主数据管理（Master Data Management，MDM）、标准管理、质量规则管理等措施实现对航班运行数据的全生命周期管理。搭建可复用的业务中台，依托业务中台架设接口枢纽，通过API调用形式实现业务逻辑的复用，快速搭建微服务，在业务层面可通过组合微服务快速形成新的应用程序。 4.2.2 建立OneID体系。 （1）通过id-mapping技术连接全域数据，释放现有数据价值。（2）通过构建高整合、高质量、多主题、可溯源的数据仓库，减少数据抽取和转换造成的延迟，提高运行控制系统的敏捷性和准确性。（3）建立标准化模型、数值域和航班运行规则等组成的元数据（Meta-data），帮助航司更加有效地监控跨越多个垂直应用的信息质量，在避免出现由于分布式计算和应用形成的数据孤岛(data silos)的同时，降低信息的碎块化和重复劳动[9] 。  4.3 第三代运行控制系统应用展望 4.3.1 通过采集数据不断推动运行管理可视化。 在航前准备阶段，通过对飞行计划、飞机性能、航路航线等数据进行整合、筛选，并在航图上叠加展示，减少飞行机组在航前准备中的工作负荷，并帮助机组建立运行情景意识。同时，通过与上下游业务单元的对接，可以对航班运行开展全流程监控，比如旅客是否按时登机、行李是否及时上机、餐食是否配送到位等信息，均可以通过运行控制系统推送给各保障单位，帮助保障单位掌握航班的实时运行情况。 4.3.2 主动监控生产中的发展性、衍生性、感知性问题 在地面运行阶段，新一代运行控制系统可以通过数据中台、利用5G ATG、机载Wifi等技术，与EFB、机载计算机等终端设备实现数据交互。如在地面滑行阶段，利用机场移动地图（Airport Moving Map，AMM），结合IoT、AeroMACS等新技术的应用，可以在航空器与地面车辆、障碍物有接近趋势时发出告警，避免航空器与地面车辆的移动路线冲突，提升地面运行效率，实现对安全风险管控能力的智慧赋能。 4.3.3通过数据实时分析不断实现精益管理在安全、正常、效益指标中的平衡。 在飞行阶段，通过地空互连，能够有效利用空中飞机的气象雷达、大气数据计算机等机载设备，提供更加精确的风温数据、积冰条件；并可以实现对飞机状态的实时监控和飞行路线的实时优化，在确保运行安全的同时实现绿色飞行。在航后，系统还可根据所有运行数据，开展自动复盘，并结合市场需求、运行成本等条件，给出多维度的优化建议，进而对航班运行实施精准调控，从而提升公司在每一条航线上的精益管控能力。 4.3.4依托完善的标准化数据库，提升系统智能化水平。 整合数据资源，建成量化、优化、科学的管理系统，将“数据资源”转化为“决策能力”，进而提升“行动效果”[10]。例如在通告信息处理模块，建立标准化通告处理规则，以及完备的语义语料数据库，航司就可依托自然语言识别技术，开展通告内容语义依存分析 (Semantic Dependency Parsing, SDP)，实现航行通告的自动标注、精准推送，实现航行通告的自动解析、自动限制，提升数据处理的准确性，降低运行人员工作负荷同时，降低飞行前的信息公告中的冗余信息，帮助运行人员聚焦核心风险。 5 结语 当前各国对于航班全生命周期管理系统尚无实际应用，新一代运行控制系统的建设及部署，一方面，打破了当前各生产系统的“数据壁垒”，实现各系统的数据互联互通和实时共享，不断提高运行效率和资源配置效率；另一方面，也可以通过系统建设形成行业规范，让中国民航在智能化系统建设、航班全生命周期管理中占得先机。 本文在分析整理中国民航运行控制系统发展历程的基础上，提出了“十年一代”的航空公司运行控制系统技术迭代路线图，当前中国民航正在基于大数据、智能化、场景化的航班全生命周期运行管理探索和研究，航班全生命周期运行管理能够对航空公司运行控制系统建设提供指导，后续将研究依托SWIM等航行新技术的航班运行优化方法。 参考文献 [1]. 贾进.民航强国发展战略研究[J].综合运输,2011(01):19-23. 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