機場是機場鍵技究民航創(chuàng)新驅(qū)動的重要載體，在四型機場建設(shè)中肩負著重要使命。保障現(xiàn)有科技成果的資源最優(yōu)成熟度、配套性和工程化水平，分配以及新技術(shù)應(yīng)用的動態(tài)調(diào)度的關(guān)程度成為了機場高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵。《“十四五”民用航空發(fā)展規(guī)劃》明確提出“推進存量設(shè)施提質(zhì)增效，術(shù)研加強多機場、機場鍵技究多跑道、保障多航站樓運行模式研究，資源最優(yōu)注重空地資源匹配，分配探索運行新標準、動態(tài)調(diào)度的關(guān)新模式，術(shù)研充分挖掘設(shè)施潛力”，機場鍵技究以及“強化運行模式優(yōu)化和新技術(shù)應(yīng)用，保障提升機場小時容量”，資源最優(yōu)這些內(nèi)容反映了對于提升機場資源分配、運行模式優(yōu)化，以及引入新技術(shù)應(yīng)用的重要性。
隨著國家“一帶一路”、交通強國等重大戰(zhàn)略部署，以烏魯木齊國際機場為核心的新疆機場群的航班需求增長和旅客對機場服務(wù)質(zhì)量要求逐年提升，機場地面資源保障運行面臨著巨大的挑戰(zhàn)。面對廊橋資源最優(yōu)分配、最小成本人員保障、保障資源沖突解決與動態(tài)調(diào)度等眾多復(fù)雜業(yè)務(wù)問題，需要建立起匹配機場發(fā)展的高效、精準、科學(xué)的航班保障能力與現(xiàn)代化技術(shù)水平。這些機場資源優(yōu)化與調(diào)度問題需要綜合考慮多種因素，包括數(shù)據(jù)處理、算法模型計算性能、指標效果評價等方面，從而實現(xiàn)最優(yōu)的機場資源利用，以提高效率、降低成本和提升服務(wù)質(zhì)量。有鑒于此，亟須研究人工智能、空間大數(shù)據(jù)、綠色航空等相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)，打造行業(yè)領(lǐng)先的示范技術(shù)包，為企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、提質(zhì)增效提供技術(shù)支撐。
1研究目的
1.1 形成機場地面保障資源的最優(yōu)分配與動態(tài)調(diào)度的智能化系統(tǒng)
針對停機位優(yōu)化分配、人員最優(yōu)排班、人員/車輛動態(tài)調(diào)度等復(fù)雜難題，研發(fā)一套面向機場地面保障資源的最優(yōu)分配與動態(tài)調(diào)度的智能化系統(tǒng)。這套系統(tǒng)將通過分析機場地面保障資源的使用情況，確定最佳的資源分配方案，從而提高資源的利用效率。此外，系統(tǒng)根據(jù)不同的機場需求進行人員最優(yōu)排班，確保關(guān)鍵時刻有足夠的人手來處理突發(fā)事件。同時，系統(tǒng)實現(xiàn)車輛的動態(tài)調(diào)度，根據(jù)機場地勤作業(yè)的需要來調(diào)配車輛，確保地勤作業(yè)的順暢進行。
1.2.優(yōu)化機場資源分配場景問題
優(yōu)化機場資源分配場景問題可以分為三類。第一類問題是如何確保航班的準時率，第二類問題是如何最大化機場的吞吐量，第三類問題是如何降低機場的運營成本等。為了解決這些問題，需要使用優(yōu)化模型或算法。這些優(yōu)化模型或算法的計算效率需達到秒級或分鐘級，計算性能達到國際先進技術(shù)水平。需要注意的是，優(yōu)化機場資源分配問題的解決方案需要考慮多個因素，包括機場的規(guī)模、航班的數(shù)量和種類，以及乘客的需求等。
1.3.提高靠橋率等核心指標
針對資源分配場景，建立新的指標體系可以明顯提升效果。在停機位分配場景下，實現(xiàn)靠橋率等核心指標不低于80%，這意味著更高的安全性和準時性。在人員排班等場景下，使用自動分配策略可以大大減少人員投入，達到20%以上的節(jié)省。此外，新的指標體系還可以確保資源分配結(jié)果的合理性和準確性，達到90%以上的精度。企業(yè)可以在資源分配過程中更加高效地利用資源，并且實現(xiàn)更好的業(yè)務(wù)效益。
1.4. 形成多種資源分配模式
支持資源的預(yù)分配、滾動分配、分配策略推薦等3種以上的應(yīng)用模式，以及資源分配規(guī)則的可擴展與可配置。采用先進的算法和技術(shù)，確保資源的高效利用和分配。各保障單位用戶可以根據(jù)實際需求靈活配置資源分配規(guī)則，并在不同的應(yīng)用場景下進行優(yōu)化和調(diào)整，以滿足業(yè)務(wù)的不同需求。系統(tǒng)要實現(xiàn)詳細的資源分配報告和分析，幫助用戶了解資源的使用情況和性能指標，并進行有效的決策和優(yōu)化。
1.5為A-CDM系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計提供新方向
A-CDM系統(tǒng)是一個流程驅(qū)動管理系統(tǒng)，通過共享信息實現(xiàn)協(xié)同決策，最先是由歐洲空中航行安全組織提出的，經(jīng)過多年的運行，A-CDM系統(tǒng)已完全融入了歐洲大型機場的運行中，現(xiàn)在這一技術(shù)也正在全球范圍擴大，不少民航強國都制定了基于自身情況的協(xié)同標準，實現(xiàn)了機場協(xié)同決策能力的提升。在中國，各機場該系統(tǒng)也在大面積的建設(shè)中并且?guī)砹饲袑嵉鸟砸妫鎸κ澜绨倌晡从兄笞兙郑秃笠咔闀r代的來臨，建設(shè)中國特色A-CDM系統(tǒng)就迫在眉睫。本次研究是深度整合A-CDM系統(tǒng)中的各項數(shù)據(jù)的綜合應(yīng)用，為機場資源精細化管理，民航企業(yè)高效運行提供的新的方向。
2.研究的意義
2.1形成高質(zhì)量航班保障能力
隨著機場旅客量增長和旅客對機場服務(wù)質(zhì)量要求的提高，機場地面保障效率面臨著較大的挑戰(zhàn)。航班地面保障環(huán)節(jié)涉及的要素及所需的資源眾多，包括人、車、機位等各類資源，而不同航班的保障任務(wù)又相互聯(lián)系、相互影響，現(xiàn)有的技術(shù)手段已經(jīng)無法滿足科學(xué)管理、靈活調(diào)度、協(xié)同指揮等諸多要求，因此形成高質(zhì)量航班保障能力需克服以下瓶頸：
2.1.1高度依賴人工經(jīng)驗
由于缺少有效工具，管理者在機位、車輛、地勤人員等資源分配的手段上受到了一定制約，例如，目前地勤人員排班還停留在人工手動預(yù)先分配的階段。這種模式一是導(dǎo)致了需要花費大量時間在低價值的分配制定工作上，二是所設(shè)計的分配方式缺少科學(xué)依據(jù)，人員與作業(yè)難以形成高效的資源配置，降低了整體的保障運行效率。
2.1.2要素資源在使用成本與協(xié)同效率方面存在問題
機場運輸量逐年增加，航班過站保障的壓力也隨之增加，地面保障時長在不斷縮短，過度的人員、車輛配置會成為機場運營的沉重包袱，增加成本開支。此外，現(xiàn)有的地面保障環(huán)節(jié)對于各類資源的分配主要是基于預(yù)先安排、固定執(zhí)行的模式，靈活性較差，從而會影響各環(huán)節(jié)的協(xié)同效率。因此，如何利用新技術(shù)實現(xiàn)保障協(xié)同運行模式的不斷優(yōu)化，也是一大難題，這也成為地面保障效率提升的關(guān)鍵。
2.1.3應(yīng)對臨時沖突或突發(fā)事件的靈活性不足
由于航班會受到各種突發(fā)事件或因素的影響，航班任務(wù)的調(diào)整在所難免。地面保障作為航班延誤三大主因之一，在資源動態(tài)分配方面亟需提升智能化水平。現(xiàn)有的地面保障資源分配方式，在遇到不確定情況時，會遭遇容量和效率雙瓶頸。因此，機場保障資源的分配方式也需要增強應(yīng)對臨時、突發(fā)事件及關(guān)鍵風(fēng)險的能力。
2.2實現(xiàn)顯著的降本增效
本研究的開展能夠?qū)崿F(xiàn)顯著的降本增效，這主要體現(xiàn)在兩個方面：一是在機場保障資源分配方面，能夠形成最小保障方案，節(jié)約更多的資金和人力投入，同時確保運行效率的提升；二是本研究從智慧機場的長遠發(fā)展進行考慮，基于第一性原理，將機場物理設(shè)施、設(shè)備和資源（如航站樓、跑道等主要設(shè)施，機位等動態(tài)資源，車輛和工作人員等流動資源等），感知和連結(jié)（機場保障車輛路線）、認知（人員排班等模型計算）、業(yè)務(wù)和流程（地面保障環(huán)節(jié)）等智慧機場建設(shè)的四個層次進行充分考量，底層能力建設(shè)具有前瞻性。這將成為未來智慧機場建設(shè)和應(yīng)用的重要支撐，也是夯實能力底座的關(guān)鍵，在未來有助于充分激活機場各類業(yè)務(wù)場景應(yīng)用。
2.3為機場航班保障的新技術(shù)應(yīng)用提供參考和示范案例
《“十四五”民用航空發(fā)展規(guī)劃》明確提出“推進存量設(shè)施提質(zhì)增效。加強多機場、多跑道、多航站樓運行模式研究，注重空地資源匹配，探索運行新標準、新模式，充分挖掘設(shè)施潛力”，以及“強化運行模式優(yōu)化和新技術(shù)應(yīng)用，提升機場小時容量”，這些內(nèi)容反映了對于提升機場資源分配、運行模式優(yōu)化，以及引入新技術(shù)應(yīng)用的重要性。本研究的開展可以有效解決“資源分配模式陳舊、難以進行優(yōu)化改進、無法支撐動態(tài)調(diào)整”等問題，并增強機場保障決策的“感知力”，確保機場保障所需匹配資源數(shù)量，降低保障資源成本。依托于本研究的建設(shè)成果，將實現(xiàn)機場綜合保障能力的新提升，同時為業(yè)界形成布局完善、功能完備、保障有力、智慧高效的現(xiàn)代化綜合機場體系提供重要案例，以及可復(fù)制、可推廣的成果經(jīng)驗。
（5）系統(tǒng)管理：支持對系統(tǒng)訪問和運行進行維護管理，包括用戶管理、角色管理、權(quán)限管理、日志審計等管理功能。從地面保障的全要素出發(fā)，針對不同航班、航線所需保障環(huán)節(jié)、人員角色、車輛類型等具體情況，構(gòu)建能夠支撐時間窗口或保障流程環(huán)節(jié)時序的動態(tài)計算能力，從而實現(xiàn)機位分配、人員分配、車輛分配的協(xié)同統(tǒng)一，并有效應(yīng)對航班變動等不確定因素，實現(xiàn)彈性窗口計算，對于資源分配起到動態(tài)調(diào)整的作用。
通過整合機場地面保障相關(guān)數(shù)據(jù)資源，包括航班時刻數(shù)據(jù)、機型數(shù)據(jù)、機位數(shù)據(jù)、保障節(jié)點數(shù)據(jù)、車輛型號/類型數(shù)據(jù)、車輛軌跡數(shù)據(jù)、人員崗位/資質(zhì)數(shù)據(jù)等四大類、數(shù)十種數(shù)據(jù)，搭建起面向機場地面保障需要的數(shù)字化環(huán)境，形成以數(shù)據(jù)跨類型融合和強大計算效率（區(qū)別于由物理硬件構(gòu)成的“算力”概念）為支撐的智能化應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施。后續(xù)本研究要持續(xù)加強針對不確定因素的彈性計算與資源動態(tài)分配，實時性信息的自動化加工與處理能力等方面的研究開發(fā)工作，從而為地面保障資源的分配，以及更廣泛的機場保障場景應(yīng)用創(chuàng)造良好的數(shù)字基礎(chǔ)。