飛機起飛協同決策探究范文

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《飛機設計雜志》2014年第三期

1基于角色的起飛協同決策并發機制

1.1基于角色的建模針對飛機起飛協同決策中各協作主體的特點，引入角色模型，利用角色的關系，采用加鎖和沖突檢測的方法實現并發操作。角色建模是一種基于角色抽象的面向對象建模方法，角色抽象不同于通常建模機制所支持的這類抽象，它用一個角色刻畫一個特定的對象，角色具有可標識性和封裝性；角色模型包含了一系列角色的集合，角色模型刻畫對象交互作用的主題、對象間的關系、對象協作時向協作者傳送的消息以及模型信息的處理過程[3]。角色建模方法是面向對象建模方法的發展和補充，可以更好地描述系統中對象之間的動態關系。基于角色的建模過程如圖1所示。（1）定義任務，對任務進行分解，不同的角色得到不同的子任務。（2）不同的角色根據任務，形成虛擬活動。（3）組合虛擬活動，形成工作流。在形成工作流過程中需要不同角色之間協商實現。（4）將角色的虛擬活動與具體信息綁定。考慮到不同活動可能會出現沖突，因此需要經過多輪、多階段協商實現。

1.2角色的形式化描述在快速運送物資的任務中，參加任務的部門有航空公司各部門、機場以及管理部門等。為了實現這些部門參加協同決策，在建立飛機起飛并發控制決策過程角色模型時，主要考慮以下3個原則：①完整性一個角色應該包括該角色的完整的信息以及角色之間的關系，如角色的名稱、協作關系等信息，并能完整表示該角色所要完成的任務；②內聚性角色建立盡量要提高內聚，在決策中獨立完成子任務；③共同性一個角色通常描述一類共同問題，并刻畫這類問題解決過程中的共性、方法和本質關聯關系等[4]。決策過程中角色模型包括以下內容：

1.3基于角色的協同決策并發機制在協同決策過程中，各角色共同制定方案，整個決策過程中的部分子任務有嚴格的時序關系，為了避免并行沖突，需要采用并發機制來控制。協同并發控制有多種方法，本文采用加鎖機制。在決策過程中，對子任務的時序關系進行描述，角色開始某項任務時根據時序描述對任務進行加鎖，當任務完成后解鎖。

1.3.1協同決策中任務的時序關系描述將飛機起飛決策過程定義為一個協作任務S，將其劃分為機務維修檢查、氣象情報、上水、用品供應等多個子任務，各子任務由航空公司機務部、航務部、供應部門、機場等多個角色協同完成。采用鄰接矩陣對子任務間的關系進行描述，如圖2所示。初始化矩陣Mn×n為零矩陣，其中，n為協作任務的個數。

1.3.2并發控制算法描述協同決策的并發控制采用加鎖機制，一個任務在時間上或者邏輯上影響其他的任務，這類任務稱為前驅任務，被影響的任務成為后繼任務。對這類的任務加鎖，不僅僅要對當前的任務加鎖，還要對后繼任務加鎖，其算法步驟如下：（1）若某個角色開始對一個子任務進行方案設計，向系統申請對該子任務加鎖。（2）系統判斷該子任務的加鎖情況進行判斷，如果已經加鎖，則發送拒絕信息；若沒用加鎖，則允許該角色的加鎖。（3）當某個角色收到拒絕信息，則無法對子任務進行設計。（4）系統對該子任務加鎖，并通過鄰接矩陣判斷，找到其后繼任務，并對該子任務的后繼任務加鎖，此時不允許對后繼任務進行設計。（5）當該角色完成設計時，向系統申請，釋放已申請的鎖。（6）當某項子任務的設計完成，鎖已被釋放，系統向申請對后繼任務進行設計的角色發送消息，通知其進行設計。（7）當某項子任務的設計發生修改，系統對該子任務及其后繼任務進行沖突檢測，若發現沖突，則發送沖突信息，系統向完成后繼任務的角色發送消息，通知其進行修改。

2起飛協同并發機制實例

例：由A城市向B城市運送一批應急物資，需要參與運輸的各部門協調配合，共同制定運輸的方案。各系統的協同決策工作為：①維修部門要對飛機進行維修和檢查，決定飛機能否飛行；②航務部收集氣象情報；③安排機組；④制定飛行計劃，把這個計劃通知給空管；⑤供應部門供應機上用水、機上用品；⑥加油；⑦運輸部門為旅客辦理手續，旅客通過安檢，登機；⑧貨運部把貨物和行李裝入機艙；⑨計算載重和平衡，⑩貨艙單、旅客名單和平衡圖交付機長。經放行后，飛機才可以起飛。在決策中的角色包括：航空公司運控部、機務部、飛行部、簽派、供應部門以及機場。各個角色為飛機提供保障，圖4中顯示了各個任務活動之間的關系。圖5是圖4所示任務關系的鄰接矩陣。其中任務①完成后，其他任務可相繼進行；任務②⑤⑦⑧可以由不同角色并行完成；任務②③④存在時序關系，需要依次完成；任務⑨需要在任務⑧完成后進行；任務⑩要在任務⑦⑨完成后進行。參與決策的角色按照鄰接矩陣，通過并發控制實現任務決策方案的協同設計。

3結論

本文在以往飛機起飛模型研究基礎上，引入了協同合作機制，提出了基于角色的飛機起飛協同機制模型。該模型能夠動態地組建虛擬活動，形成虛擬工作流，并進行交互和協作；通過對各角色和任務間動態考察，采用加鎖機制來協調各角色之間的關系，從而有效地避免了各角色之間的沖突，實現了各角色之間的高效協同和數據的實時傳輸，從而提高運行效率，保障任務的高效完成。

作者：徐建超陳國興單位：中國民航大學航空工程學院北京首航直升機通用航空服務有限公司