基於數字技術的機場運行

2024年04月23日

隨著新一代信息技術的迅猛發展和廣泛應用，數字化建設逐步成為從國家經濟宏觀發展到企業微觀運營重要的戰略選擇和戰略手段，體現了數字化建設的時代價值。民航機場作為國家交通系統的重要組成部分，在數字中國的國家戰略和智慧民航建設的背景下，如何通過數字化建設來實現民航對於安全生産和運行品質的極致追求，值得民航機場管理者深思。本文總結了國家戰略層面、民航行業發展政策層面以及企業運營層面的數字化建設背景，分析了當前民航機場在數字化建設中存在的基本矛盾問題，提出了基於數字技術的機場運行發展策略。

一、環境背景

（一）國家戰略層面，大力發展數字經濟已成為我國在全球競爭中佔領制高點的關鍵戰略手段

為推進數字中國戰略，國務院在印發的《十四五數字經濟發展規劃》中明確了十四五期間我國數字經濟發展目標，提出了發展數字經濟的八大措施。為落實國有企業數字化轉型，國務院國資委在印發的《關於加快推進國有企業數字化轉型工作的通知》中明確了國有企業推進數字化轉型的具體要求。這些政策文件的出台，在國家層面明確了數字經濟的發展戰略，也標志著大力發展數字經濟已經成為我國搶佔全球競爭制高點的關鍵手段。

（二）行業發展層面，智慧民航建設成為我國從當前單一領域民航強國向多領域民航強國轉變的關鍵推動力量

2020年民航局制定了《中國民航四型機場建設行動綱要》，明確了“平安、綠色、智慧、人文”機場的建設行動綱要，提出了智慧機場建設的政策要求。同年，民航局出台了《四型機場建設導則》（MH/T5049-2020），首次形成了我國四型機場建設的行業標準。2022年發布的《智慧民航建設路線圖》，更是擘畫了我國智慧民航建設發展藍圖，設計了智慧民航建設總體框架，明確了2025、2030和2035三個階段的發展目標，闡述了以“智慧出行、智慧空管、智慧機場、智慧監管”為核心的建設內容。智慧民航建設是深化供給側結構性改革在民航業的集中體現，是我國從當前單一領域民航強國向多領域民航強國轉變的關鍵推動力量。

（三）企業運營層面，數字化轉型和智慧機場建設已成為我國大型機場提升運行能力、破解大容量和高復雜性運行難題的關鍵一招

在2020年的新冠疫情爆發之前，我國民航運輸量保持快速增長勢頭，主要運輸機場業務量增長快、設施規模不斷擴大，但是應該看到的是，主要機場的保障能力仍然很難匹配市場需求的快速增長，瓶頸明顯。2023年隨著疫情防控轉入常態化階段，我國民航運輸市場平穩有序恢復，已接近至2019年疫情前水平，但是，應該看到我國民航企業生産運行效率不高、主要運輸機場保障能力不足，風險隱患突出、應急處突能力欠缺等問題較為突出，整體安全運行形勢仍然不容樂觀。我國大型機場傳統的以人為中心的生産運行方式已經無法滿足當前在大容量和高復雜性條件下的運行需求，急需在運行模式和技術革新上做出調整。在這樣的背景下，數字化轉型、智慧機場建設無疑是我國民航機場提升運行能力、破解大容量和高復雜性運行難題的關鍵一招。

二、現狀問題

當前我國民航機場正處於快速發展期，新建和改擴建項目衆多，主要運輸機場規模不斷擴大。與此同時，隨著機場規模的擴大，生産運行領域遇到的難點問題也越來越明顯。為了解決生産運行領域的主要矛盾問題，我國主要民航機場都提出了數字化發展計劃，不斷加大數字化建設投入，但是從實際效果來看，由於在生産運行的組織、流程、數據和決策等基本矛盾問題沒有得到有效解決，因此，數字化建設的效果並不明顯。

（一）生産組織方面，普遍採用金字塔型分層組織結構，強調垂直式行政管理職權，生産要素之間的橫向協同協作不足，不能有效匹配數字化企業的生産組織需求

我國民航機場的生産組織體系普遍採用金字塔型分層組織結構，按照業務類別建立飛機保障、旅客保障、行李保障、貨運保障、設施保障等相對獨立的組織機構，每個組織機構內部再細分為職能機構、生産調度和現場保障等部門，從而形成了穩定的垂直管理組織體系。這種組織體系強調內部的垂直管理，業務板塊之間的橫向協同不足，不能很好滿足客戶的多樣化、個性化的保障需求。在面對生産保障問題時，需要層層上報，通過更高層級的管理者與其他業務板塊的管理者協調，確定解決方案後再傳遞至一線生産崗位，這種協作方式溝通成本高、效率低，很難滿足大規模生産運行的組織需求。

圖1 金字塔型分層管理組織結構（正三角結構）

（二）生産流程方面，仍然採用段到段的管理方式，流程接口不清晰，作業標準不統一，局部和整體缺乏一致性，不能有效滿足數字化企業的流程管理要求

一個航班從落地到起飛的一個周轉過程所涉及的地面保障環節可以多達100個以上，這是一個生産鏈條非常長、體系龐大和關聯主體多的生産體系。在傳統的金字塔型分層組織結構下，各個生産業務板塊都各自建立自己的生産流程、保障標準和運行品質要求，把主要精力放在“自己的一畝三分地”上精耕細作。這種生産方式，各單位往往關注自身情況多、關注整體的少，生産作業流程只是單位內部的，缺乏一個整體的流程，也就是“段到段”的運行方式。加之各個生産主體之間的協同不足，導致在生産流程上“段”與“段”之間的缺乏有效連接，接口不清晰，接口處上下遊之間的交接標準不統一，這樣當機場的生産運行處於非正常狀態時就容易出問題。

（三）態勢感知方面，對於運行態勢感知的敏捷性不足，往往是在事情發生之後才能發現問題

在態勢感知和生産準備方面，我國大型機場近年來有了明顯改善，管理思路也在逐步從“事後管理”向“事前管理”轉變，但是，應該看到我們還存在很大的提升空間。一是缺乏對全航季航班計劃的收集、評估、分析，在航班運行需求與資源優化配置計劃的敏捷性方面做得還不夠，這一點在新冠疫情期間尤為明顯，由於在此期間，機場的航班計劃大幅波動，而且變化非常頻繁，而機場的生産運行組織顯然有些跟不上。二是在預戰術方面，對本場及外圍運行環境、氣象等情報信息的收集、分析、評估的重視程度還不夠，不能夠提前向生産運行單位發布有效的情報信息，並組織相關單位採取有效應對措施。三是對於生産運行過程可能面臨的重點難點問題，缺乏有效預判，沒有提前制定應對策略集合（也就是場景化保障方案），往往等問題出現了才開始研究應對措施。

（四）運行決策方面，過度依賴人的經驗，缺乏科學決策技術平台。

我國的大型機場設施規模和業務規模在不斷擴大，運行環境日趨復雜，但是我們運行管理和決策方式仍然更多是依賴管理人員的經驗來決策，當機場在面臨關鍵的重點難點問題時，特別是在處置應急事件時，我們的能力不足問題就表現得特別明顯。近年來，雖然我們在數字技術和智慧建設方面取得了一定得成效，但是，技術進步對與機場生産運行的支持仍然不夠，大型機場的智慧運行決策平台的建設還處於起步階段。

三、發展策略

（一）構建數據化生産組織體系

民航機場的數字化生産組織體系就是要打破原有組織體系的“部門牆”，以航班為單位建立生産單元與航班之間的“一對一”服務關係，每個生産單元由參與航班保障的各個崗位人員構成，由一名航班協調者統領，全權負責航班生産運行的組織協調工作，並對最終保障結果負責。生産單元實時接收生産保障中心（或者智能調度平台）的保障任務指派，並實時向生産保障中心反饋保障進展情況。這種生産組織體系，打破了原有的部門牆，每個保障單元可以根據每個航班（客戶）的差異化需求開展生産保障，在面對同一個航班的生産保障時，能夠形成統一的保障目標，從而促進各保障崗位之間形成更加有效的橫向協同。

圖2 以客戶為中心的數字化生産組織體系（倒三角結構）

（二）以流程驅動生産運行

生産流程，是指在生産工藝中，從原料投入到成品産出，通過一定的設備按順序連續地進行加工的過程，也指産品從原材料到成品的制作過程中要素的組合。民航機場的地面保障作業流程與生産制造企業相類似。民航機場的生産流程就是要按照數字化企業流程管理規範，建立標準、高效、可量化、可控制的機場保障作業全流程管控方式，從過去的行政職權管理驅動運行轉變為數字化條件下的流程驅動運行。通過流程來驅動民航機場的生産運行，可以減少整個生産運行中的人為因素影響，增加輸出結果的穩定性，同時人為因素的減少也意味著整個系統智能化運行程度的提升。通過對機場飛機流程、旅客流程、行李流程、貨運流程和交通流程等關鍵流程的標準化、規範化重塑，形成形成機場生産運行流程全景圖。

圖3 從“段到段”到“端到端”的生産運行流程

（三）增強全域態勢感知能力

民航生産運行單位機場、空管、航司、其他相關運行保障機構等在生産運行中都會産生大量數據，但是由於各個生産單位都是按照自己的標準和要求來建設這些系統，因此各單位之間的生産運行數據難以實現交互、共享。在機場內部，也存在同樣情況，各個業務板塊的系統是相互獨立的，沒有充分考慮交互需求，導致各個系統形成相對獨立的“煙囪”，存在明顯的信息孤島現象。為解決上述系統的“煙囪”問題，需要建設一個“數據中台”。數據中台本身並不産生數據，其主要用於匯聚機場內部各個業務系統的數據以及外部空管、航空公司、相關保障機構以及民航行業有關數據，對匯聚的數據進行清洗，保證數據質量；對數據進行存儲、共享和管理。

建設機場的數據中台是為了匯聚機場內外部各個領域的數據，並對數據進行清洗、存儲、共享和管理，從而實現對機場的全域態勢感知。為推進我國民航統一的數據標準建設，民航局在2020年制定了《中國民航運行數據共享協議》，組織空管、機場、航空公司以及相關民航運行單位開展標準建設和數據共享服務。數據標準主要包括：數據分類、數據定義、縮寫代碼、數據格式、數據值域、數值誤差範圍以及採集標準等等。

數據是企業科學決策的基礎，有了數據支撐，機場全域運行態勢可以做到“可感知”、“可量化”和“可視化”，以往依賴管理者經驗的生産經營決策將不復存在，“瞬時決策”或“立即決策”成為可能，民航不同運營單位之間的數據傳遞以及上下級運營單位之間的指令傳達和信息報告機制可以達到“秒級效率”。

（四）搭建智慧運行決策平台

智慧運行決策平台類似於“業務中台”的概念，它是機場生産運行的“大腦”，機場的智慧運行好不好關鍵要看這個平台建設得強不強。智慧運行決策平台通過其強大的規則庫和算法庫，能夠實時指揮、調動、控制下遊子系統和現場的各個生産單元，並確保各單元能夠按照整體最優目標完成保障任務。隨著AI人工智能的快速發展，當這個平台建設到一定程度時，全面智慧運行和“無人機場”將成為可能。智慧運行決策平台的主要功能包括：分析、研判、預警、決策與控制。

圖4  智慧運行決策平台

1.分析

智慧運行決策平台可以通過其強大的計算能力對全域感知的大量信息和數據進行分析，形成有價值的分析結論。包括：

（1）運行環境分析：本場、重要航路、其他關鍵機場當前以及未來一段時間的天氣情況以及對機場運行和飛行的影響；

（2）通行能力分析：本場進港和出港通行能力變化情況、重要航路流量控制情況；

（3）航行情報分析：本場和其他關鍵機場關閉或局部關閉情況；

（4）航班計劃分析：本場以及全國航班日計劃、周計劃和季度計劃變化情況，針對本場的航班計劃機場各個保障環節的保障需求是什麽。

2.研判

根據前面提到的對於運行環境、通行能力、航行情報和航班計劃等信息數據的分析，要評估和研判：

（1）當前整體、局部、關鍵部位的運行狀態是否正常可控；

（2）保障能力是否滿足要求，設施、設備、人員等資源投入是否足夠。

3.預警

根據運行狀態和保障能力的評估研判，對於當前以及未來一段時間可能出現的運行異常情況發出預警，例如：

（1）通過對次日天氣的分析研判，發布指定時段、指定航路通行能力下降預警；

（2）通過對機場跑道、滑行道和機坪關閉的不停航施工影響分析和研判，發布機場保障能力下降預警；

（3）通過對航班延誤情況和旅客滯留機場情況的分析和研判，發布機場大面積航班延誤預警；

（4）通過對航站樓旅客流量分析以及重要區域（例如：值機區、安檢區、候機區等）容量的分析和研判，發布局部區域超負荷運行預警；

（5）通過對飛機停放數量和可用機位的匹配關係分析和研判，發布機位超容預警等。

4.決策與控制

決策與控制就是要針對研判和預警情況，對可能發生的不利情況採取有效的防範措施，使得機場的生産運行回歸正常。智慧運行決策平台要實現對於機場整體運行的把控，需要指揮與控制以下子系統、平台來運行。

（1）OC平台：承擔機場突發事件處置流程控制，對於已經發生或者可能發生的突發事件，組織事件處置單元進行預警、指揮、協調與控制；

（2）A-CDM系統：在統一的目標協同規則下，展開空中和地面以及地面各個保障主體之間的協同運行，精準管理和發布航班目標離港時間（TODT），建立各生産運行單位共同的情景意識，避免産生信息不對稱和目標不一致問題；

（3）資源協同平台：對於機場核心資源（包括：時刻資源、保障資源、運行資源、人力資源等），AOC要適時根據機場運行環境變化，以運行需求為導向，以智能化、數字化為手段，實施資源的精準配置，以達到資源最大化利用的目標；

（4）生産調度系統：以航班ETA或者ETD為基準，按照航班保障流程和標準，對每個作業項目的目標時間進行“正排序”或者“倒排序”，通過智能調度模型，為每一個作業項目和作業目標配置最優的保障資源（包括人力資源和設備設施資源）。

四、結論與展望

數字化對機場的生産運行方式帶來了全新變化，AI人工智能的興起，特別是ChatGPT的應用，進一步促進了智慧機場建設和機場智慧運行的全面發展。機場的數字化建設既是民航系統實施科學管理的現實要求，又是提升民航機場安全能力和運行效率的必然選擇，也是民航機場實現降本增效的重要手段。

在數字技術高速發展的今天，全國機場在開展數字化建設的過程中，不能忽視在生産組織體系、流程管理、數據治理、數據中台和業務中台等相關基礎領域的研究，只有基礎打牢了，在數字技術、人工智能等新技術的加持下，機場才能更加安全、高效、有序運行。

 

新聞來源 ：民航資源網        作者 ：鄧松武

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