服务于空管的智能排班模型研究

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【摘 要】排班在提高企业单位工作效率上具有关键的作用，特别是空管系统，如何智能化、科学化的排班是保障飞行服务，提高工作效率的关键。而当前的相关系统，如中南设备运行维护平台的电子值班模块等等，由于各地空管的排班规则不尽相同而难于适应工作要求。本文提出一种服务于空管排班的智能系统，利用相关智能算法设计提高了一般排班系统的鲁棒性和有效性。

【关键词】智能；排班；模型算法设计

1.排班问题综述

所谓排班问题，实际上是根据工作计划，产生一段时间内、满足一定约束条件的工作人员的工作时间表的过程。公平、合理的排班结果对于调动工作人员的工作积极性、提高工作效率具有重大意义。而在民用航空管制系统，包括飞行服务部门、技术保障部门、后勤服务部门等等为了满足相关规定，以人为本，更需要对工作时间进行严格控制，以确保工作的万无一失。目前大多数空管系统排班采用单一的人工排班，使信息化难以开展。即便有相关的电子值班也存在以下问题：（1）无法智能化，软件开发中存在重复劳动，无法利用过去工作经验进行工作；（2）适应性差，鲁班性低，难于移植到兄弟单位推广应用。

2.模型的建立与分析

2.1排班原则

按照民航局管理局要求，每个工作岗位必须持证上岗。模型的建立从工作的实际出发，首先考虑相关工作人员的执照情况。其次，以人为本，同时也是确保工作安全的要求，一个班组不能工作超过8小时，休息必须不少于12小时；最后，必须考虑外部培训、出差、休假等可以预先考虑的情况，对于工作需要和按工作规定的缺班必须满足.

2.2模型设计与实现

实际工作中，不同的空管分局（站）根据自身的实际情况会有不同的排班规则，同个分局（站）的不同部门也不尽相同，例如技术保障部门与飞行服务部门的比较。而同个分局（站）的同个部门的不同岗位，也有可能不同，例如相关的远台雷达站导航台为了节省人力资源往往采取与其他岗位不同的排班规则。因此，如果单一从一维的排班规则对系统进行设计，其可移植性较差，常常会为此而重新大规模修改系统设计骨架，对系统的长期维护造成不便。为了提高系统的可移植性，可采用列表提取元素的方法。对于不同的排班规则，我们可以设置不同的排班模板嵌套进入岗位列表（见下）。

设排班向量

其中为岗位列表job（m为岗位的个数），它代表了该部门的xi1为第i个值班岗位。对于不同的排班规则，我们可以在向量表的行进行体现，也就是说X2=（X1，1…X1，n）为排班规则（n为该岗位可值班的人数）。列对应不同的岗位，行对应不同的规则。对于不同的用户，可以在行向量中提供一个人机交互，使其能定义符合自身实际应用的排班方法，解决了系统的适应性。除此之外，在系统中还设计了执照列表license和冲突列表[3]conflict。

执照向量定义为

其中为执照列表license（m’为执照的个数），其中n’为持有该执照的人员的个数。

对于实际应用，一个岗位要求执照需要一个以上，因此m≤m’。同时，很大可能执照持有人的数量是不一致的，因此以上的（2）是一个不完整的矩阵，对于不够人数的执照行向量，将不够位进行补零以满足算法要求，同时同意同个人拥有不同的执照可以在执照向量中出现多次。

因此问题的解决转换成在满足约束条件下，从执照向量表中找寻元素填入排班向量表。可以通过以下进行：

首先，可以对执照向量表进行预处理。在执照列表中不同的执照拥有不同的人员，部分人员可能同时出现在同个执照中。对此必须考虑到以下问题：

（a）工作年限经验问题。在实际工作中，能力较强，工作年限较大的员工，业务水平一般情况下较高，为保证业务的万无一失，在同等条件下可以优先考虑；

（b）该可排班的员工是否待命，有公务或者私事不待命的需要剔除。剔除的员工可提前加入冲突列表，以节省系统资源；

（c）先排单一执照，后排多执照。由于执照多，该员工的适应性较强，方便后续安排。

其次，根据要求提取执照向量对应排班列表。确保岗位执照覆盖度。

最后，对排班向量X进行排序，需要考虑问题如下：

（a）工作时间是否超时。列表在不同执照下对所有符合条件的员工按照休息时间的长短从长到短进行排列。按照休息时间长的先进行值班确保排班的合理性；

（b）是否已经出现在其他工作岗位中，此时可以用到冲突列表conflict。冲突列表记录了已经安排入位的人员信息，使其在这种情况下能够快速识别出重复排班，算法复杂度控制在O（logn）内。

3.结语

本文讨论了一种基于空管智能排班系统的模型，通过后续相关的仿真验证证明了该模型的有效性及智能性，算法符合实际应用。