基于生物节律分析的管制员值班排班优化方案评估

引言

高强度、轮班制的工作模式是航空管制员职业的显著特征，值班安排对其身心健康及操作表现产生深远影响。近年来，管制员因疲劳诱发的差错事件频发，引发了对排班科学性的广泛关注。传统的排班优化多侧重于效率与轮换公平，忽视了人体生物节律在保障警觉性与持续专注方面的作用。如何将生理节律参数纳入排班机制，成为排班系统优化的新方向。本文聚焦于排班与生物节律匹配度的评估研究，尝试提出一种兼顾工作需求与人体自然节律的新型排班优化路径，以期在保障航空安全的提升管制员的健康水平与岗位适应性。

一、航空管制值班现状与生物节律失调问题分析

航空管制员在高压、高强度的工作环境下长期轮班，普遍面临着与自然昼夜节律相悖的排班安排。当前值班制度多以工作量和人力配置为基础制定，缺乏对管制员个体生理特征的系统考量。日常轮换频率过高、夜班连排过密及休息时段安排不合理，导致个体昼夜节律错乱，进而影响警觉性与决策准确性。研究发现，在持续处于低警觉状态下作业，尤其在生理低谷期如凌晨时段，管制员的反应时间延长、判断能力下降，极易引发潜在安全隐患。现有排班体系存在结构性与节律性脱节的问题，亟需从人因工程视角重新审视其科学性与匹配性。

在高强度值班背景下，生物节律失调对管制员身心健康影响加剧。不规律轮班干扰褪黑素分泌与睡眠节奏，导致疲劳累积与恢复困难；激素波动异常进一步损害认知功能和情绪调节能力，影响操作一致性和团队协作。一些单位过度强调排班公平与岗位覆盖，忽视个体节律差异，使得人员绩效波动显著，增加人因风险。当前排班调整多依赖岗位空缺与轮换顺序，缺乏节律适应性评估机制，难以动态响应个体生理状态，影响组织运行效率。为提升排班科学性与作业安全性，亟需引入节律模型对现有机制进行系统优化，实现任务需求与人体节奏的精准匹配。

二、基于生物节律模型的排班优化方法设计与实施

生物节律模型的引入，为排班系统提供了更具个体适应性的理论基础与技术手段。该模型基于人体昼夜节律特性，通过对睡眠—觉醒周期、激素水平变化曲线及认知峰值时段的建模，构建起排班时间窗口与节律状态之间的适配关系。优化方法在设计过程中充分考虑管制员的个体差异性，结合历时性任务分析，将高警觉性岗位配置于认知活跃期，并尽量规避在生理低谷期安排高风险任务。该策略通过预测性调控节律波动，达到减少疲劳积累、提高值勤效率的目标。模型还引入动态调整机制，结合值班反馈和节律监测数据，实现排班计划的周期性校准，以应对工作节奏变化与人员状态波动。

排班优化实施过程中，需要建立以节律参数为核心的值班适配评估系统。该系统以主观感知疲劳评分、睡眠日志、自律神经指标等为基础，对排班前后管制员的节律适应情况进行量化分析。通过与模型输出的理想排班结构进行比对，可快速识别高风险排班周期与关键节律冲突点，为调度人员提供可操作性调整建议。系统还具备预测功能，基于历史排班数据与节律响应模式，提前识别可能造成节律紊乱的值班计划，从源头上预防由疲劳诱发的操作误差。这种以节律为导向的优化策略，为排班系统引入了一种以人为本的动态干预逻辑，提升了整体排班效率与岗位稳定性。

在实际应用中，优化方法通过模块化部署于管制单位排班系统中，实现与原有人力调度平台的集成。技术层面采用算法推荐与人工决策相结合的方式，确保优化方案在符合节律要求的也满足岗位覆盖率与公平性原则。对于特殊岗位或突发任务安排，系统支持应急调整模式，能够在不完全破坏节律结构的前提下灵活适配排班需求。模型还考虑了长周期节律因素，如周节律与月节律影响，在设计轮换周期与休息时间时进行结构性规划。该方法的实施不仅提高了排班科学性，也为管制员提供了更合理的作息节奏，有效缓解因排班失衡带来的健康压力与岗位倦怠感。

三、优化方案实证评估与管制效率改进分析

在优化方案落地过程中，实证评估起到了关键的桥梁作用，是连接模型构建与实际效果的重要纽带。评估工作围绕节律匹配度变化、管制员主观疲劳感、任务执行表现等多个维度展开，综合采用定量数据与质性访谈相结合的方法进行对比分析。排班前后的节律适应性评分、警觉性测试结果与值勤差错率为主要评估指标，辅以睡眠质量、情绪稳定性等辅助参数，形成系统性评估框架。从评估结果中可观察到，在引入节律优化模型的值班周期内，管制员整体警觉水平得到维持，错误率呈下降趋势，岗位换班期的疲劳感也有明显缓解，初步验证了优化方案的科学性与可行性。

进一步分析显示，节律友好型排班不仅改善了个体生理状态，还促进了团队协作效率的提升。值班间的操作连续性增强，信息交接准确率上升，团队沟通更加流畅。这种系统化、节律适应性的优化排班，为组织内形成统一节奏与高效执行机制提供了支持。部分长期受到夜班影响的人员在节律调整后表现出显著的工作满意度提升与主观健康改善。这些变化不仅说明优化方案具备实际成效，也为构建以人因科学为基础的排班制度改革提供了实证支撑。通过从多个维度综合评价优化效果，有助于推动制度层面从结果导向向过程优化的管理转型。

在总结评估结果的基础上，还应对排班优化在未来推广过程中的可扩展性与适应性进行深入讨论。不同管制单位由于任务性质、岗位设置与值勤需求存在差异，节律模型需在通用逻辑基础上进行局部参数调整，以实现精准适配。节律监测技术与评估工具的持续更新，也将为模型不断优化提供数据支撑。随着人工智能与可穿戴设备技术的融合发展，节律分析将更趋实时化与个性化，为排班系统引入更多智能干预机制提供可能。从系统构建到实施评估的全过程，均体现出将人因工程、生理节律与排班优化有机结合的深度融合思路，是当前提升航空安全保障能力的关键路径之一。

结语

本研究围绕航空管制员排班系统中的生物节律适配问题展开分析与评估，明确了节律友好型排班对提升操作效率与降低人因风险的重要作用。通过构建节律分析模型与优化方法，结合实证评估结果，验证了在实际应用中该方案的可行性与有效性。排班不仅是调度问题，更是涉及生理适应与人因工程的系统任务。未来应持续完善模型精度与监测技术，推动节律导向型管理机制的制度化建设，为航空安全提供更加科学的支撑路径。

参考文献：

[1] 陈芳 , 温春丽 , 胡风云 . 光污染与癫痫及生物节律的交叉影响机制研究 [J/OL]. 神经损伤与功能重建 ,1-5[2025-08-04].

[2] 李敬强 , 张焕晰 , 张雪萌 . 光照干预时刻对生物节律的影响研究 [J].综合运输 ,2025,47(03):136-140.

[3] 汪亚男 , 伍芷君 . 基于生物节律视角的癫痫临床诊断策略 [J]. 癫痫杂志 ,2025,11(02):149-157.

马超 1989.7 男 汉族 大学本科 中级工程师 空中交通管制员