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[摘 要]以提高机场除冰效率为目标，基于系统科学理论对影响飞机除冰效率的部分因素进行探讨，并结合西安咸阳机场、乌鲁木齐地窝堡机场除冰车、除冰坪等资源配置对除冰调度合理化、除冰信息共享化进行了分析研究。结果表明，要依据整体原理、有序原理、反馈原理合理分配除冰资源，建立除冰信息共享平台，达到管制—机场—航空公司三位一体的可视化除冰过程，配合有限的除冰资源，可达到整体的优化利用。
[关键词]飞机除冰；调度；决策；信息共享平台
中图分类号：TP997 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）38-0258-03
[Abstract]For improving the efficiency of deicing in airport， we discuss the cause for influencing the deicing efficiency based on system science theory.And combing with the allocation of deicing equipment in Xi’an Xianyang International Airport and Urumqi Diwopu International Airport， we analyse and study the reasonable dispatch and information share of deicing. Results show that depending on the overall principle， order principle， feedback principle of deicing resource rational distribution， establish de-icing information sharing platform， which is to achieve control， airport， airlines trinity visualization of deicing process， with limited resources in addition to the ice. According to this way， it can achieve optimal utilization of overall.
[Key words]Aircraft Deicing； Scheduling； Decision-Making； Information sharing Platform
1 引言
近年来，随着中国民航业的蓬勃发展，中国航空旅客运输量逐年增长，航空运力和班次数量都大幅提升。与此同时，全国各地纷纷成立航空公司，这对民航业是极大的发展机遇，但随之而来的也是保障安全的挑战。随着冬季降临，我国大部分地区都大幅降温，尤其是北方地区常有冰雪天气，气温降低造成飞机外部结冰，尤其是机翼表面的结冰，严重影响飞行安全，故对于冬季飞行而言，飞机积冰是影响飞行安全的最大天敌。
通过对飞机除冰不当导致的飞行事故研究分析，其主要原因是冰雪凝结在飞机机翼表面，破坏了机翼的空气动力学结构，造成升力损失，同时左右翼结冰不均匀会影响飞机平衡，从而增加了驾驶员对飞机的控制难度。因此，在冬季寒冷气候条件下，飞机表面出现结冰、积雪和结霜，都会破坏飞机的清洁构型，影响飞行安全。
同时，除冰效率低下或除冰不彻底还会增加航班延误率。在我国，除北京、上海等机场外，大多数机场未设置除冰区，除冰任务多在停机位上进行，但若除冰区位置距离跑道较远，一次除冰结束后，如遇滑行飞机多，或进离场飞机多，除冰后的飞机不能及时起飞而导致二次结冰，需重新除冰才能起飞，造成航班延误，放行航班效率低下。此外，由于各機场除冰车配置不足、除冰时间长等原因也严重影响了正常的航班次序。
面对飞机积冰带来的严重影响，我国很多机场除冰区建设和航空器除冰效率却相对滞后，成为制约民航发展和航班正常运行的瓶颈。另外由于航班运行链条性特点显著，使得解决航班整点起飞问题迫在眉睫。因此，如何提高飞机除冰效率，确保飞机整点运行，减少机场自身损失等一系列问题显得尤为重要。
针对以上亟待解决的问题，本文以改善机场调度方式以及建立信息及时共享平台两方面入手，对如何提高民航机场除冰效率的问题作出讨论。
2. 基于系统科学理论基本原理，对飞机除冰调度效率进行优化
2.1理论介绍
从1963年，奥地利生物学家贝塔朗菲发表的系统论的代表作《一般系统理论——基础、发展与应用》中可见，系统是由两个以上相互作用和相互联系的组合要素结合而成的，具有特定功能的有机整体。系统不是孤立元素的复合或叠加，而是各元素之间相互作用，即彼此具有联系并构成一定的关系，它们形成的整体决定着系统的结构和特征。同时系统处在一定的环境之中，又作用于一定的环境。它从环境中获得一定的输入，而又给环境一定的输出。系统是一定环境中的系统，没有环境也就没有系统本身。
系统科学理论的基本原理：
（1）整体原理
①整体性是系统的本质特征，是系统理论的核心。任何系统都是由要素构成的，系统的要素是相互关联的，它们之间受一定规律的制约，要素之间的联系形成系统的结构，不同的结构，具有不同的功能。
②系统都是由要素构成的，但不能孤立地考察一个要素，应把要素置于系统之中去考察。系统也不是孤立的，它与环境紧密相关，应把系统置于环境中去考察。
③任何系统虽是由若干部分（要素）所构成，但在功能上，各部分功能的总和不等于整体的功能；任何系统的整体功能应大于各部分功能的总和，再加上相互联系形成新结构产生的功能。 （2）反馈原理
①一个控制系统既要有控制部分的控制信息输入到受控部分，更要有受控部分的反馈信息回送到控制部分，才能形成一个闭合回路。没有反馈信息的非闭合回路，不可能实现控制。
②反馈分为两种，如果反馈信息能够加强控制信息的作用，则这种反馈称为正反馈；反之，如果反馈信息的作用与控制信息的作用相反，则这种反馈称为负反馈。负反馈能维持系统的稳态，是可控过程。
（3）有序原理
①有序是指一个系统的性质、结构、功能，由简单向复杂、由低级向高级的发展。它不是简单地反映时间的先后，位置排列的先后，而是系统的组织程度的提高，信息量的增加，熵的减少。
②系统要发展，要从无序到有序，第一个必要条件是系统必须是开放的系统；另一个必要条件是系统必须有涨落的作用即远离平衡态。
2.2应用三个基本原理对飞机除冰调度的优化措施。
在寒冷的冬季，温度达到飞机表面积冰条件时，飞机在起飞之前需进行积冰检测工作，由此来判断该飞机的积冰状况。事先应制定出一系列针对不同情况的方案，如：正常除冰方案、拒绝除冰方案、常规除冰调度方案、再次除冰调度方案等。并由地面服务中心统一提供可用除冰资源，机场中央调度指挥中心同时对多个除冰坪上的除冰位进行公平公正的分配，减少不同航空公司之间对除冰资源的竞争。依据整体原理，先将各飞机的实际积冰情况汇总上传至数据库，同时根据机场环境温度变化情况及地面除冰设备运行情况，预估出除冰车到达时飞机的积冰情况，并判断出最优除冰方案，进行同类型情况的集中处理，不能只考虑单架飞机的除冰情况，应利用上传数据进行整体把握，从而提高除冰调度效率。
集中除冰系统应包含运行调度与管理单元和除冰设备单元。[1]
运行调度与管理单元中，中央调度与指挥系统接收出港航班信息，并对除冰设备、机场环境温度变化进行实时监控，结合除冰车等设备调度，以此判断出最优除冰方案，并进行反馈。依据反馈理论，及时将飞机实时除冰情况与运行情况进行监控，判断飞机是否需要二次除冰。使动态航班与除冰过程相衔接，飞机在完成除冰后可直接起飞，从而最大程度上减少了由于除冰完成后等待時间过长而需要二次除冰的可能性。
在集中除冰系统中增加了移动式加液系统，能够对除冰车就地供给，一定程度上避免了除冰车往返加液过程，节省了除冰作业时间，提高了除冰效率。同时增加了除冰液回用程序，节省了除冰资源，提高了剩余除冰资源的二次利用率，降低了除冰液对除冰坪的腐蚀损坏效力。
依据有序理论，进行多除冰坪排队飞机的调度[2]。根据不同类型飞机除冰需求的不同，对除冰坪中的除冰位进行合理划分，建立多除冰坪飞机排队模型，以缓解高峰时段除冰坪拥堵情况，同时保证除冰资源分配的公平性，使除冰作业时间尽量缩短。
3 建立除冰信息共享平台，创造高效、安全、准点运营环境
近年来，随着互联网平台的兴起以及交互式网络信息化的发展，各大机场也逐步引入信息化共享平台的概念，投入运营实践中，在航班准点率、航班进离场时间等方面开始取得一定成效。在包括客货运输、实时气象资料更新、地面勤务信息交流等领域中，各机场也已建成若干覆盖全面、综合完善的信息系统，为管制员、地面勤务人员、气象员等人员信息沟通架起桥梁，提供了更为便捷直观的信息方式。
然而原有的信息共享平台，不能明了地展示航空器除冰信息，信息共享有待优化。航空器除冰往往涉及航空公司、机场、管制三大保障机构。航空器通常会及早申请除冰，若机场不了解除冰顺序，空管不能及时掌握航班除冰的结束时间，使得可以起飞的飞机没有除冰，除冰完成的飞机又不能起飞需要二次除冰，由此造成的除冰资源的浪费和航班准点率的下降是得不偿失的。据此三者的信息沟通尤为重要，建立信息化共享平台成为趋势。
除冰信息共享平台主要解决的几大问题：
（1）综合分析海量数据，为勤务人员安排可视的航空器除冰顺序，更好地利用机场现有的除冰资源，减少无端人、物资源消耗。
（2）反馈已除冰航空器信息，管制员可对除冰过程进行实时监控，方便现场管制，做出合理起降判断，避免时间消耗。
（3）三方共享平台，航空公司可视，并进行整体把控，使航空公司利益最优化，提高综合利用价值。
（4）根据汇总的信息，依次进行旅客安检值机、机组等待准备等操作，使整个环节便捷。
因此，应当建立除冰信息共享平台，及时更新除冰信息，提高除冰效率，优化旅客等级、机组准备，以及其它保障的程序，整体提高机场运行效率。具体模式如下：
除冰信息共享平台应从管制、机场、航空公司三方面进行考虑。
管制员通过雷达屏幕得知即将入场、需要除冰的航班后，对其离港时间、旅客人数、重要等级等方面进行初次评估，并依次录入其所认为的起飞顺序后，交由机场勤务人员进行后续处理。
另由于各机场除冰车配置不足的原因，如：咸阳机场每日起降架次在900架左右，仅配置8辆除冰车；乌鲁木齐机场每日起降架次在530架左右，（接上页）
也仅配置8辆除冰车，加之除冰时间较长，因此对于机场相关人员的除冰效率以及除冰车位置有待考量。机场勤务人员应及时更新各除冰车、电源车、气源车位置，以方便其对最近的航空器进行除冰加油活动。此外，机场勤务人员应提前对航空器除冰结束时间进行二次预判，并将其反馈到除冰信息共享平台上，简洁明晰地为管制员提供结束参考时间，便于其进行适时的起飞离场。
航空公司也要依托除冰信息共享平台，对于机场勤务人员提供的结束时间进行合理的裕度预估，从而得到更为准确的航空器除冰推出时间，并将其再次反馈到信息共享平台上供管制员、机场、其他地面单元作参考。
信息共享平台可以在为航空器除冰服务的过程中，向其他各地面单元提供可视化的信息汇总，从而帮助确定旅客等待时间甚至延误时长，帮助其更为准确地预估旅客安检值机时间，减少不必要的时间容差。
较之于传统除冰流程不同的是，管制员、机场、航空公司等各个单元都可以作为信息的发送者，有更强的主观能动性，传递信息，使得信息能够更快的传送，而不用一味等待。同时，其也可作为信息接受者，及时获得已发信息的确认和回复，成为双向沟通的参与者和受益者，而摒弃了传统除冰过程中的单方面交流造成的等待和障碍。因此建立除冰信息共享平台是在大趋势下的更为简便和积极的对于互联网信息传播的应用，对于除冰能够起到更为积极的作用。
4 总结
飞机除冰效率不高导致航班延误是我国大部分机场存在的常见问题。鉴于此，本文基于系统科学理论对影响飞机除冰效率的部分因素进行探讨，并提出可建立信息共享平台来优化信息传递，以实现提高除冰效率，减少航班延误的目的。
参考文献
[1]唐广群.多除冰坪除冰过程调度博弈研究[D].中国民航大学，2013.
[2]邢志伟，唐广群，任准.多除冰坪排队飞机除冰过程调度非合作博弈[J].信息与控制，2013，42（04）：511-515.
基金项目
2017年大学生创新创业项目（201710624071）。
[关键词]飞机除冰；调度；决策；信息共享平台
中图分类号：TP997 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）38-0258-03
[Abstract]For improving the efficiency of deicing in airport， we discuss the cause for influencing the deicing efficiency based on system science theory.And combing with the allocation of deicing equipment in Xi’an Xianyang International Airport and Urumqi Diwopu International Airport， we analyse and study the reasonable dispatch and information share of deicing. Results show that depending on the overall principle， order principle， feedback principle of deicing resource rational distribution， establish de-icing information sharing platform， which is to achieve control， airport， airlines trinity visualization of deicing process， with limited resources in addition to the ice. According to this way， it can achieve optimal utilization of overall.
[Key words]Aircraft Deicing； Scheduling； Decision-Making； Information sharing Platform
1 引言
近年来，随着中国民航业的蓬勃发展，中国航空旅客运输量逐年增长，航空运力和班次数量都大幅提升。与此同时，全国各地纷纷成立航空公司，这对民航业是极大的发展机遇，但随之而来的也是保障安全的挑战。随着冬季降临，我国大部分地区都大幅降温，尤其是北方地区常有冰雪天气，气温降低造成飞机外部结冰，尤其是机翼表面的结冰，严重影响飞行安全，故对于冬季飞行而言，飞机积冰是影响飞行安全的最大天敌。
通过对飞机除冰不当导致的飞行事故研究分析，其主要原因是冰雪凝结在飞机机翼表面，破坏了机翼的空气动力学结构，造成升力损失，同时左右翼结冰不均匀会影响飞机平衡，从而增加了驾驶员对飞机的控制难度。因此，在冬季寒冷气候条件下，飞机表面出现结冰、积雪和结霜，都会破坏飞机的清洁构型，影响飞行安全。
同时，除冰效率低下或除冰不彻底还会增加航班延误率。在我国，除北京、上海等机场外，大多数机场未设置除冰区，除冰任务多在停机位上进行，但若除冰区位置距离跑道较远，一次除冰结束后，如遇滑行飞机多，或进离场飞机多，除冰后的飞机不能及时起飞而导致二次结冰，需重新除冰才能起飞，造成航班延误，放行航班效率低下。此外，由于各機场除冰车配置不足、除冰时间长等原因也严重影响了正常的航班次序。
面对飞机积冰带来的严重影响，我国很多机场除冰区建设和航空器除冰效率却相对滞后，成为制约民航发展和航班正常运行的瓶颈。另外由于航班运行链条性特点显著，使得解决航班整点起飞问题迫在眉睫。因此，如何提高飞机除冰效率，确保飞机整点运行，减少机场自身损失等一系列问题显得尤为重要。
针对以上亟待解决的问题，本文以改善机场调度方式以及建立信息及时共享平台两方面入手，对如何提高民航机场除冰效率的问题作出讨论。
2. 基于系统科学理论基本原理，对飞机除冰调度效率进行优化
2.1理论介绍
从1963年，奥地利生物学家贝塔朗菲发表的系统论的代表作《一般系统理论——基础、发展与应用》中可见，系统是由两个以上相互作用和相互联系的组合要素结合而成的，具有特定功能的有机整体。系统不是孤立元素的复合或叠加，而是各元素之间相互作用，即彼此具有联系并构成一定的关系，它们形成的整体决定着系统的结构和特征。同时系统处在一定的环境之中，又作用于一定的环境。它从环境中获得一定的输入，而又给环境一定的输出。系统是一定环境中的系统，没有环境也就没有系统本身。
系统科学理论的基本原理：
（1）整体原理
①整体性是系统的本质特征，是系统理论的核心。任何系统都是由要素构成的，系统的要素是相互关联的，它们之间受一定规律的制约，要素之间的联系形成系统的结构，不同的结构，具有不同的功能。
②系统都是由要素构成的，但不能孤立地考察一个要素，应把要素置于系统之中去考察。系统也不是孤立的，它与环境紧密相关，应把系统置于环境中去考察。
③任何系统虽是由若干部分（要素）所构成，但在功能上，各部分功能的总和不等于整体的功能；任何系统的整体功能应大于各部分功能的总和，再加上相互联系形成新结构产生的功能。 （2）反馈原理
①一个控制系统既要有控制部分的控制信息输入到受控部分，更要有受控部分的反馈信息回送到控制部分，才能形成一个闭合回路。没有反馈信息的非闭合回路，不可能实现控制。
②反馈分为两种，如果反馈信息能够加强控制信息的作用，则这种反馈称为正反馈；反之，如果反馈信息的作用与控制信息的作用相反，则这种反馈称为负反馈。负反馈能维持系统的稳态，是可控过程。
（3）有序原理
①有序是指一个系统的性质、结构、功能，由简单向复杂、由低级向高级的发展。它不是简单地反映时间的先后，位置排列的先后，而是系统的组织程度的提高，信息量的增加，熵的减少。
②系统要发展，要从无序到有序，第一个必要条件是系统必须是开放的系统；另一个必要条件是系统必须有涨落的作用即远离平衡态。
2.2应用三个基本原理对飞机除冰调度的优化措施。
在寒冷的冬季，温度达到飞机表面积冰条件时，飞机在起飞之前需进行积冰检测工作，由此来判断该飞机的积冰状况。事先应制定出一系列针对不同情况的方案，如：正常除冰方案、拒绝除冰方案、常规除冰调度方案、再次除冰调度方案等。并由地面服务中心统一提供可用除冰资源，机场中央调度指挥中心同时对多个除冰坪上的除冰位进行公平公正的分配，减少不同航空公司之间对除冰资源的竞争。依据整体原理，先将各飞机的实际积冰情况汇总上传至数据库，同时根据机场环境温度变化情况及地面除冰设备运行情况，预估出除冰车到达时飞机的积冰情况，并判断出最优除冰方案，进行同类型情况的集中处理，不能只考虑单架飞机的除冰情况，应利用上传数据进行整体把握，从而提高除冰调度效率。
集中除冰系统应包含运行调度与管理单元和除冰设备单元。[1]
运行调度与管理单元中，中央调度与指挥系统接收出港航班信息，并对除冰设备、机场环境温度变化进行实时监控，结合除冰车等设备调度，以此判断出最优除冰方案，并进行反馈。依据反馈理论，及时将飞机实时除冰情况与运行情况进行监控，判断飞机是否需要二次除冰。使动态航班与除冰过程相衔接，飞机在完成除冰后可直接起飞，从而最大程度上减少了由于除冰完成后等待時间过长而需要二次除冰的可能性。
在集中除冰系统中增加了移动式加液系统，能够对除冰车就地供给，一定程度上避免了除冰车往返加液过程，节省了除冰作业时间，提高了除冰效率。同时增加了除冰液回用程序，节省了除冰资源，提高了剩余除冰资源的二次利用率，降低了除冰液对除冰坪的腐蚀损坏效力。
依据有序理论，进行多除冰坪排队飞机的调度[2]。根据不同类型飞机除冰需求的不同，对除冰坪中的除冰位进行合理划分，建立多除冰坪飞机排队模型，以缓解高峰时段除冰坪拥堵情况，同时保证除冰资源分配的公平性，使除冰作业时间尽量缩短。
3 建立除冰信息共享平台，创造高效、安全、准点运营环境
近年来，随着互联网平台的兴起以及交互式网络信息化的发展，各大机场也逐步引入信息化共享平台的概念，投入运营实践中，在航班准点率、航班进离场时间等方面开始取得一定成效。在包括客货运输、实时气象资料更新、地面勤务信息交流等领域中，各机场也已建成若干覆盖全面、综合完善的信息系统，为管制员、地面勤务人员、气象员等人员信息沟通架起桥梁，提供了更为便捷直观的信息方式。
然而原有的信息共享平台，不能明了地展示航空器除冰信息，信息共享有待优化。航空器除冰往往涉及航空公司、机场、管制三大保障机构。航空器通常会及早申请除冰，若机场不了解除冰顺序，空管不能及时掌握航班除冰的结束时间，使得可以起飞的飞机没有除冰，除冰完成的飞机又不能起飞需要二次除冰，由此造成的除冰资源的浪费和航班准点率的下降是得不偿失的。据此三者的信息沟通尤为重要，建立信息化共享平台成为趋势。
除冰信息共享平台主要解决的几大问题：
（1）综合分析海量数据，为勤务人员安排可视的航空器除冰顺序，更好地利用机场现有的除冰资源，减少无端人、物资源消耗。
（2）反馈已除冰航空器信息，管制员可对除冰过程进行实时监控，方便现场管制，做出合理起降判断，避免时间消耗。
（3）三方共享平台，航空公司可视，并进行整体把控，使航空公司利益最优化，提高综合利用价值。
（4）根据汇总的信息，依次进行旅客安检值机、机组等待准备等操作，使整个环节便捷。
因此，应当建立除冰信息共享平台，及时更新除冰信息，提高除冰效率，优化旅客等级、机组准备，以及其它保障的程序，整体提高机场运行效率。具体模式如下：
除冰信息共享平台应从管制、机场、航空公司三方面进行考虑。
管制员通过雷达屏幕得知即将入场、需要除冰的航班后，对其离港时间、旅客人数、重要等级等方面进行初次评估，并依次录入其所认为的起飞顺序后，交由机场勤务人员进行后续处理。
另由于各机场除冰车配置不足的原因，如：咸阳机场每日起降架次在900架左右，仅配置8辆除冰车；乌鲁木齐机场每日起降架次在530架左右，（接上页）
也仅配置8辆除冰车，加之除冰时间较长，因此对于机场相关人员的除冰效率以及除冰车位置有待考量。机场勤务人员应及时更新各除冰车、电源车、气源车位置，以方便其对最近的航空器进行除冰加油活动。此外，机场勤务人员应提前对航空器除冰结束时间进行二次预判，并将其反馈到除冰信息共享平台上，简洁明晰地为管制员提供结束参考时间，便于其进行适时的起飞离场。
航空公司也要依托除冰信息共享平台，对于机场勤务人员提供的结束时间进行合理的裕度预估，从而得到更为准确的航空器除冰推出时间，并将其再次反馈到信息共享平台上供管制员、机场、其他地面单元作参考。
信息共享平台可以在为航空器除冰服务的过程中，向其他各地面单元提供可视化的信息汇总，从而帮助确定旅客等待时间甚至延误时长，帮助其更为准确地预估旅客安检值机时间，减少不必要的时间容差。
较之于传统除冰流程不同的是，管制员、机场、航空公司等各个单元都可以作为信息的发送者，有更强的主观能动性，传递信息，使得信息能够更快的传送，而不用一味等待。同时，其也可作为信息接受者，及时获得已发信息的确认和回复，成为双向沟通的参与者和受益者，而摒弃了传统除冰过程中的单方面交流造成的等待和障碍。因此建立除冰信息共享平台是在大趋势下的更为简便和积极的对于互联网信息传播的应用，对于除冰能够起到更为积极的作用。
4 总结
飞机除冰效率不高导致航班延误是我国大部分机场存在的常见问题。鉴于此，本文基于系统科学理论对影响飞机除冰效率的部分因素进行探讨，并提出可建立信息共享平台来优化信息传递，以实现提高除冰效率，减少航班延误的目的。
参考文献
[1]唐广群.多除冰坪除冰过程调度博弈研究[D].中国民航大学，2013.
[2]邢志伟，唐广群，任准.多除冰坪排队飞机除冰过程调度非合作博弈[J].信息与控制，2013，42（04）：511-515.
基金项目
2017年大学生创新创业项目（201710624071）。