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重庆机场:品字形“四型机场”建设架构及应用

2020年1月3日,民航局印发《中国民航四型机场建设行动纲要(2020-2035年)》(下简称《纲要》),明确四型机场是以“平安、绿色、智慧、人文”为核心,依靠科技进步、改革创新和协同共享,通过全过程、全要素、全方位优化,实现安全运行保障有力、生产管理精细智能、旅客出行便捷高效、环境生态绿色和谐,充分体现新时代高质量发展要求的机场。

一、“四型机场”内涵密切相连

平安机场是安全生产的基础,是“四型机场”的基本要求,涵盖主动防御和快速响应两方面。绿色机场是贯彻新发展理念、实现可持续发展的关键,是“四型机场”的基本特征,涵盖资源集约和环境友好两方面。人文机场是真情服务和民航精神的载体,是“四型机场”的基本功能,涵盖真情服务和理念创新两方面。

智慧机场是生产要素的全面物联,数据共享、协同高效、智能运行的机场,在“四型机场”中有特殊的地位。民航局副局长董志毅指出“从实现路径来看,平安、绿色、人文更多体现的是四型机场建设的状态特征,而智慧则是关键的驱动和手段”。例如平安机场建设所需的生物识别、电子围栏、鸟击防范技术、FOD探测技术等;绿色机场建设所需的绿色能源技术、能源综合监管系统、低碳环境建设等;人文机场建设所需的虚拟现实技术、自助值机服务等,都离不开智慧机场的支撑。

二、品字形“四型机场”建设架构

重庆机场以实现路径为导向构建智慧机场与其他三型机场的关系,建立如图1所示的品字形架构,其特点是针对具体建设需求,具有很强的操作性。该架构较好的将四型机场有机地联系了起来,但这种联系并不紧密,对于四型机场的建设仍然必要非充分,解决的问题有限且不系统,称之为弱关联性品字形架构。

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图1:弱关联性品字形“四型机场”建设架构

重庆机场需要通过四型机场的建设提升企业竞争力,整个民航行业需要四型机场的建设来提高生产运行效率。无论从民航发展还是旅客需求角度看,四型机场建设架构都不是静止的,而是不断深化发展的。总体深化方向是让品字形“四型机场”架构逐渐有机融合,形成更加成熟的机场发展模型,如图2所示。图中用小圆和大圆分别指代“四型机场”的内涵和外延,下面重点阐释如何实现这种有机融合。

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图2:动态深化的品字形“四型机场”建设模型

三、品字形“四型机场”建设架构的实践应用

重庆机场“新航社创新工作室”自挂牌以来,积极探索“四型机场”建设的实践应用。笔者以工作室的创新课题BIM(Building Information Modeling,建筑信息模型)智慧运维方案为例,简述品字形“四型机场”建设模型的融合机制。2018年8月2日,民航局将BIM技术列入机场新技术名录。2020年2月3日,民航局发布《民用运输机场建筑信息模型应用统一标准》,明确指出要发挥BIM在“四型机场”建设中的应用价值。BIM具有参数化、可出图性、三维可视化、协调性、模拟优化性、信息集成性六大特征。本案例的融合机制核心就是将BIM的特征和四型机场评价指标解构重组,研究指向对应关系。

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图3:BIM案例中“四型机场”建设融合机制

如图3所示,图中展示了部分指向对应关系,用不同类型和粗细的线段连接了指标层和功能层。四型机场的评价指标并不都是正向的。例如绿色机场建设中,旅客对环境的满意度越高越好,这一指标是主观评价,且属性为正;在智慧机场建设中,旅客平均值机时长越短越好,这一指标为客观数据,且属性为负。在图3第5层属性中罗列了各项指标的属性供参考。案例实践中,首先运用三维仿真技术在1:1建造重庆机场T3航站楼BIM运维模型。相较于BIM施工模型,运维模型做了大量优化处理,一方面剔除了部分运维阶段不需要的非几何信息,确保模型轻量化;另一方面建设动态数据库,实现对实时运行数据的存储和管理。在最重要的功能架构设计上,案例以品字形“四型机场”建设架构为指导,以智慧机场为基础和手段,以解决问题、提质增效为目标设计平安机场、绿色机场、人文机场的功能架构。

例如在平安机场的指标层中,要降低故障设施设备的维修时间,在功能设计上考虑了包括墙体管线透视在内的多个组合功能。墙体管线透视是在施工阶段常用的BIM管线综合功能上进一步开发实现的,解决了故障设施设备维修中经常面临的隐蔽工程破坏性检查的弊端。由于墙体内部各专业的管线图纸分散、主责部门不同,导致查找故障原因时各部门间互相推诿,造成维修时间较长,影响平安机场建设指标。具体做法是引入VR(Virtual Reality,虚拟现实)设备,让管理人员戴上VR显示器就能透视故障区域墙体内部的所有专业管线,并将各管线运行数据直观显示,帮助快速锁定故障原因(图4)。此外,VR还可以应用在机场的应急疏散(图5)、施工现场可视化交底(图6)、消防设施使用、自助值机设备使用、医疗急救知识的沉浸式教学培训中,可显著提升学员接纳理解度,有利于提升安全裕度。这一类融合机制的指向关系是从左至右的,即针对流程管理中的难点寻找技术上的解决方案,再与传统流程作对照试验,测算提升效果。

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图4:BIM案例中VR管线透视应用场景

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图5:BIM案例中的VR应急疏散演练应用场景

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图6:施工现场可视化交底

绿色机场和人文机场的建设往往会给旅客带来超越预期的服务体验,对旅客的满意度的提升影响更加明显。通过将楼控系统、绿化景观设计接入BIM模型(图7),精准分析各区域的温度、照度、绿化环境,利用仿真模拟技术为优化方案提供依据,在航站楼新增落地绿植景观设计,提升旅客候机过程中的感官体验。利用3D渲染功能,设计洪崖洞、钓鱼城、古巴渝十二景等独具重庆文化特色的微缩景观,并在航站楼内各区域真实呈现,成为旅客们打卡留影的文化名片,丰富旅客文化感受的同时也提升了候机体验满意度。另一方面,人文机场的建设获得部分组织和媒体的转载报道,有利于提升企业的文化软实力和知名度(图8)。这一类融合机制的指向关系是从右至左的,即通过理念创新提升旅客满意度,再测算各影响因子的权重。

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图7:绿色机场和人文机场三维可视化建模

案例推进的成熟度和指向关系的复杂程度呈正相关,过程中也在反复实践“四型机场”的有机融合,目前重庆机场正在构建“四型机场”成熟度模型(Four-type Airport Maturity Model)验证案例成效。事实上,“四型机场”建设架构根据不同主体的理解和实践,必然会存在多种其他可能,本文仅提出其中一种可行的架构。按照《纲要》建设目标,2021年到2030年是四型机场建设的全面推进阶段,2031年到2035年是深化提升阶段。无论哪种建设架构,“四型机场”间深度有机融合的趋势不会变,这是由“四型机场”深刻复杂的内涵和外延所决定的。

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图8:绿色机场和人文机场建设部分实践

四、“四型机场”建设政策建议

在总结品字形“四型机场”建设架构的应用基础上,笔者对“四型机场”建设的政策提出以下四点建议。

一是厘清建设各方角色。以重庆机场为例,向上准确理解行业政策、发展方向,尤其是“四型机场”的发展理念,向下密切调研旅客和一线员工的需求,积极推动“四型机场”建设在企业层面的顶层设计,向专业开发方提出准确需求,对检验有效的建设成果积极主导申报行业专利。

二是站在全局角度规划“四型机场”综合建设方案,尤其要注重智慧机场的核心基础作用。在本案例的融合机制中可以发现智慧机场建设路径要防止自身孤立,应和其他三型机场有机结合;整体建设规划也不应局限于机场建设阶段或是运营阶段,而是全寿命周期综合考虑。

三是建设推进应以旅客需求、一线需求为锚,避免被纷繁的新概念新技术迷惑了稳定路径。5G、人工智能、人脸识别、绿色能源、虚拟现实等新概念新技术在“四型机场”建设过程中层出不穷,规划时以业务需求为锚才能本固枝荣,将这些技术概念按“四型机场”指标归纳研究,正确处理新技术应用与管理创新的关系,建设思路才会更清晰。

四是培养复合型人才。品字形建设架构清楚反映出“四型机场”复杂的内涵和外延,单就其中任一型机场的建设方案来说也不是孤立学科,传统观念中让计算机专业人员搞智慧机场、社科专业人员搞人文机场、安全管理专业人员搞平安机场、环境专业人员搞绿色机场的模式存在严重弊端,企业不仅要在规划团队中配齐各专业的优秀人才,还可考虑通过校企合作的方式,针对性培养“四型机场”建设复合型人才。

作者:重庆机场集团 吴晓,黄杨雁,陈翔宇

来源:微信-四型机场

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