CC BY
772
УДК 656.7.071.13:519.234
К ВОПРОСУ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ЭКИПАЖЕМ ВОЗДУШНОГО СУДНА В ОСОБОЙ СИТУАЦИИ
В.А. БОРСОЕВ, С.М. СТЕПАНОВ
В статье описаны пути подхода процесса принятия решений летным составом по предотвращению авиационных при возникновении особой ситуации в полете.
Ключевые слова: предотвращение авиационных происшествий, особая ситуация в полете.
Экипаж в условиях автоматизированного управления рассматривается как главный компонент системы управления ВС по восприятию и анализу информации, принятию и реализации решений. Ему следует отдавать предпочтение при выполнении функций, где требуется: индуктивное мышление, способность делать обобщение исходя из отдельных фактов; способность принимать решение на основе неполной информации, т. е. в условиях неопределенности; узнавание объекта в целом, а не только отдельных его характеристик; адаптивность к изменяющимся условиям полета, особенно к ОС; решение задач при отсутствии четкого алгоритма.
По способности восприятия информации человек превосходит технические устройства, имея относительно более широкие, гибкие сенсорные входы, что, в конечном счете, может быть использовано им для более объективной оценки состояния объекта управления (ОУ).
Человек способен ориентироваться в непредвиденных обстоятельствах, самостоятельно принимать решения и планировать деятельность при недостаточном количестве информации в условиях постоянно меняющейся ситуации, а также проводить синтез и анализ. Человек в состоянии использовать предшествующий опыт.
Однако, обладая чрезвычайной чувствительностью и избирательностью восприятия информации, человек в то же время не имеет жесткой связи с источником информации (способен отвлекаться), тратит значительное время на распознавание образов, значительно уступает технике по точности, скорости и интенсивности выполнения операций.
Таким образом, можно сделать вывод, что с повышением степени автоматизации процессов трудовой деятельности за человеком остаются функции общего контроля и принятия решений.
С позиции системного подхода деятельность экипажа в ОС носит характер взаимодействия, т.е. на эффективность его действий оказывают влияние ВС и окружающая среда и происходящие с ними в этой ситуации процессы. Поэтому, чтобы определить эффективные пути совершенствования профессиональной подготовки летных экипажей, необходимо вскрыть закономерности взаимодействия экипажа с авиатехникой и средой, и на основе этого выявить причины, обуславливающие ненадежность действий экипажа в ОС.
Профессиональная деятельность экипажа имеет ряд специфических особенностей, которые оказывают значительное влияние на надежность выполнения операций на различных этапах полета, а именно:
- непрерывная связь с динамикой движения ВС, имеющего несколько степеней свободы;
- опосредованность полученной информации о движении и положении ВС, сложность переработки ее в концептуальный образ полета;
- наличие жесткого лимита и дефицита времени, приводящее к стрессовому состоянию;
- большие нервно-психические нагрузки, приводящие к стрессовому состоянию;
- ограниченная возможность исправления допущенных отклонений;
- высокая степень ответственности за выполнение полетного задания и другие.
Для обеспечения надежной работы экипажа в штатных условиях достаточно наличия прочных знаний, умений и навыков по эксплуатации ВС.
В особых ситуациях, регламентированных летными документами (особых случаях полета), экипаж должен обладать:
- прочными знаниями, навыками и умениями по эксплуатации ВС;
- высокой эмоционально-волевой устойчивостью;
- адаптационными механизмами к экстремальным факторам полета.
Если ОС не регламентирована летными документами, то для ее успешной локализации от экипажа дополнительно требуется:
- высокий уровень поисково-исследовательских компонентов деятельности;
- способность к поиску и реализации "коммуникативного" решения.
Представим алгоритм деятельности летчика при возникновении ОС в полете в виде структурной схемы (рис. 1).
^ / Парирование ОС
Рис. 1. Структурная схема деятельности летчика в ОС
Восприятие и переработка информации (А). Включение летчика в контур парирования ОС начинается с восприятия им первого нештатного сигнала.
Нештатный сигнал - сигнал, свидетельствующий о появлении неблагоприятного фактора или их сочетаний; признак возникновения ОС.
Проведенными в Международной академии проблем человека в авиации и космонавтике исследованиями установлено, что наиболее активными нештатными сигналами являются: появление у экипажа акселерационных ощущений, изменение акустической или вибрационной обстановки в кабине, тактильные сигналы на рычагах управления.
За ними следует группа полуактивных сигналов, которые привлекают внимание только при взаимодействии экипажа с их источником, такие как: загорание (погасание) светосигнальных табло, выпадение бленкеров, потеря радиосвязи.
Наиболее пассивными сигналами, которые могут не привлечь внимание даже при взаимодействии экипажа с их источником, являются показания приборов, положения органов управления.
Проведенные эксперименты показали [1], что время от момента появления первого нештатного сигнала до его восприятия может колебаться от 3-10 с при активных сигналах, до 120 с и более при пассивных сигналах.
Благодаря ориентировочной реакции и одноканальности восприятия летчик концентрирует свое внимание на первом нештатном сигнале.
После восприятия первого нештатного сигнала наряду с контуром управления ВС у летчика формируется второй четко очерченный контур - парирования ОС.
Экспериментально доказано, что летчики, сталкивающиеся с незнакомой ОС или имеющие малый опыт работы, после восприятия первого нештатного сигнала начинают активный поиск в случайном порядке других сигналов, свидетельствующих о развитии ОС, и благодаря их восприятию, формируют в сознании информационную модель особой ситуации (опознают ОС), а затем приступают к ее оценке.
Летчики, обладающие значительным профессиональным опытом, после восприятия первого нештатного сигнала актуализируют в своем сознании эталонную модель (образ-эталон) наиболее опасной ОС, соответствующей первому нештатному сигналу, а затем, минуя стадию поиска, приступают к восприятию других нештатных сигналов.
Из рис. 2 видно, что наиболее опасной из трех ОС с одинаковым первым нештатным сигналом будет та, которая имеет наименьшее резервное время до момента ее неблагополучного завершения.
В результате восприятия нештатных сигналов в сознании летчика формируется информационная модель (образ) ОС как совокупность информации о пространственном положении ВС и состоянии его систем, состоянии окружающей среды и т.д.
Информационная модель ОС сравнивается с эталонной моделью, основанной на ее описании в РЛЭ или на знаниях о похожих ОС, имевших место в практике эксплуатации ВС, и в случае их совпадения летчик приступает к ситуационной оценке. В случае несовпадения признаков информационной и эталонной моделей в сознании опытного летчика актуализируется модель менее опасной ОС и затем он вновь приступает к восприятию нештатных сигналов в соответствии с новой моделью.
Таким образом, экспериментально доказано, что актуализация в сознании летчика эталонной модели особой ситуации и активное целенаправленное восприятие на ее основе значимых признаков ОС - наиболее эффективный способ опознания ОС.
Согласно [2], ядром образа-эталона ОС является системный опорный сигнал, который представляет собой пространственно-временную структуру (информациограмму) отдельных сигналов в такой их совокупности, которая специфична для данной конкретной ОС.
В основе методологии системного опорного сигнала лежат следующие положения:
- каждая ОС проявляется совокупностью разномодальных одиночных сигналов (признаков) инструментальной и неинструментальной природы;
- признаки любой ОС не являются специфичными, а характерны для двух или более ситуаций;
А
Степень
опасности
ОС
1 2 3
Рис. 2. Изменения степени опасности полета при возникновении ОС
- совокупность определенного количества (чаще 2-3) отдельных сигналов в их пространственно-временной развертке образует системный опорный сигнал, который по своему объему меньше образа-эталона.
В большинстве случаев летчик сразу же после восприятия первого нештатного сигнала и актуализации образа-эталона ОС приступает к ситуационной оценке.
Ситуационная оценка проводится в первую очередь по тем параметрам, которые имеют большую вероятность выхода за предельные ограничения. Вероятность неблагополучного развития ОС в этом случае будет уменьшена, т.к. летчик будет стремиться удерживать ситуацию в безопасных пределах, не допуская выхода критических параметров за границы аварии или катастрофы.
Формализованное описание этапа восприятия и переработки информации выглядит так:
1. Выборка оператором из памяти номинальных (эталонных) значений контролируемых параметров Х;н вектора состояния Х в пределах ограниченного интервала времени 1доп.
2. Сравнение фактических X; и номинальных Х1п значений контролируемых параметров и определение величины и знака отклонения
Хг (0 - ХгП £ АХгдоп , доп , г = ^ ^ П . С1)
где Хг (г) - текущее значение контролируемого параметра; Х;н - номинальное значение гго контролируемого параметра; Хг (г) - Хгп = АХг - отклонение контролируемого параметра от номинального значения; АХгдоп - допустимое отклонение контролируемого параметра от номинала; г = 1,...,п - общее число контролируемых параметров.
3. Оценка скорости изменения контролируемых параметров и оценка величины ее отклонения от номинальной
Х1 - Х1Н £ АХгДОП . (2)
Сложность работы оператора на данном этапе обусловлена количеством контролируемых параметров, по совокупности значений которых делается заключение о состоянии объекта и его систем.
Трудно реализуемыми на данном этапе являются такие процедуры, как: своевременный и правильный выбор из памяти нужной информации, характеризующей номинальный процесс управления; оценка сложившейся ситуации на основе сравнения совокупности признаков с соответствующей областью их ограничений.
На этапе восприятия и переработки информации летчик может совершить ошибки, которые характеризуются:
- восприятием ожидаемого сигнала вместо реального при неправильной оценке ситуации;
- неправильной оценкой воспринятого сигнала вследствие неоднозначности (неопределенности) ситуации.
Возникновение ошибок как первого, так и второго рода могут создавать сложную особую ситуацию, переходящую в катастрофическую.
Нельзя не сказать еще об одном способе действий - принятии решения без переработки информации, когда летчик опознает ОС по первому нештатному сигналу, актуализируя в сознании ее эталонную модель, и сразу же приступает к действиям. Очевидно, что ввиду несовершенства систем сигнализации вероятность ошибки при таком способе действий существенно возрастает.
Принятие решения (Л). Логическим завершением процесса переработки информации являются оценка ситуации и принятие решения. Сравнивая информационную модель ОС с эталонной, летчик вырабатывает решение о характере управляющего воздействия иг, которое необходимо реализовать в сложившейся обстановке. Другими словами, принятие решения в ОС - это процесс выбора подходящей альтернативы при сравнении информационной и эталонной моделей ОС.
Принятие решения включает формирование цели действия и определение способа достижения цели. В процессе принятия решения у летчика формируется образ действий. Если на борту ВС возникает ситуация, образ-эталон которой у летчика заранее сформирован, и он ус-
пешно ее опознает, то построение образа действий не вызывает осложнений - происходит его самоактуализация. Однако, если образ-эталон ОС заранее не сформирован, кроме усложнения процесса ее опознания возникают сложности в построении образа действий [3].
Определение способа достижения цели - это построение плана действий. Неотъемлемым компонентом планирования является предвидение возможных вариантов изменения состояний подсистемы ЭВС, которое зависит от опыта летчика и уровня его профессиональной обученности.
Построение плана действий должно основываться на принципе ситуационной избирательности. Последовательность действий должна строиться таким образом, чтобы в первую очередь осуществлялись действия, обеспечивающие решение наиболее значимой задачи — предотвратить выход критического параметра за предельно-допустимое ограничение.
Данный этап формально может быть представлен следующим образом (табл. 1).
Таблица 1
Состояние объекта Si_____________________________________
XI Sign X1Sign • • • X Sign Принятое решение
Sl 0 0 0 0 1 0 и1
S2 0 0 0 0 0 1 и2
• • •
Sm 1 1 1 1 1 1 иш
То есть по каждому состоянию объекта Si оператор должен иметь соответствующее решение и1Д=1,.. .,ш представляющее собой последовательность действий по локализации ОС.
Трудность данного этапа заключается в необходимости запоминания большого числа пар S-U (состояние-решение), ограниченности времени на принятие решения.
Несмотря на повторяемость ОС, в каждом конкретном случае ее возникновение и развитие имеет свой специфический характер. При возникновении непредвиденного состояния Sш+l летчик может испытывать серьезные затруднения в принятии решения. В этом случае он либо бездействует, либо принимает неверное решение, либо осуществляет последовательность пробных воздействий, выбирая наиболее приемлемые, поэтому способность экипажа к действиям в ОС должна включать элемент творчества.
Условия для принятия решения в ОС содержат неопределенность (альтернативность), которая может быть следствием недостаточности, избыточности или противоречивости информации, полученной экипажем на этапе восприятия информации, а также рекомендаций, изложенных в нормативных документах. Таким образом, в ОС могут использоваться решения двух типов:
- априорные решения, выработанные путем применения в текущей обстановке заранее заложенных правил;
- апостериорные решения, принятые экипажем на основе собственного анализа обстановки в соответствии со своим опытом, существующими нормами и инструкциями.
При этом нельзя исключать, что решения каждого типа могут быть ошибочными.
Как уже отмечалось, деятельность оператора при возникновении ОС в полете включает такие этапы как: обнаружение ОС, ситуационную оценку, опознание ОС, принятие решения, реализацию принятого решения и его контроль.
Ошибка может быть допущена на любом из указанных этапов. В связи с этим, надежность деятельности экипажа в ОС можно определить как вероятность локализации (парирования) ОС
Рлок=РвоспРоцРопРпрРрр, (4)
где Рвосп - вероятность безошибочного восприятия информации; Роц - вероятность безошибочной ситуационной оценки; Роп - вероятность безошибочного опознания ОС; РПР - вероятность безошибочного принятия решения; Ррр - вероятность безошибочной реализации решения.
Об опасности ошибки судят по ее последствиям, то есть по изменению параметров положения и движения ВС. Исследования большого массива АП и инцидентов, проведенные в Академии ГА [4], показали, что вероятность отказов АТ в полете в четыре раза превосходит вероятность ошибок летных экипажей, при этом частота перехода ОС в катастрофическую более чем в четыре раза чаще из-за ошибок летных экипажей, нежели из-за отказов АТ.
Статистические данные по АП за последние 30 лет свидетельствуют о том, что доля АП из-за ошибок летных экипажей лежит в пределах 65-75% и не снижается как в ГА России, так и в авиакомпаниях стран-членов ИКАО [2]. Так, анализ 87 АП, произошедших с американскими гражданскими вертолетами за 1987-2000 гг. показал, что в 76% событий главным фактором была человеческая ошибка.
Эти факты свидетельствуют о потенциальной опасности ошибок экипажа, а также о том, что природа ошибок еще слабо изучена, а принимаемые несистемно профилактические меры недостаточно эффективны.
Статистика показывает, что если все ошибки летного состава принять за 100%, то ошибки в технике пилотирования составляют 70-85%, ошибки в эксплуатации АТ - 30-15%.
Реализация решения (Э). Среди ошибок экипажа, ведущих к АП, большая часть связана с объективной трудностью принятия решения в условиях неопределенности, обусловленной необходимостью прогноза развития ситуации, значительным количеством возможных вариантов действий, а также дефицитом времени на принятие решения и стрессом, весьма часто сопутствующим таким ситуациям.
Ошибки пилота, как и любого оператора, чаще всего скрывают за собой несогласованность возможностей человека и техники. Известно, что процесс приема и переработки информации, принятия решения и его реализации характеризуется пропускной способностью оператора. С точки зрения теории информации человек (пилот) рассматривается как канал связи с ограниченной пропускной способностью и одноканальным восприятием [3]. Человек не может делать две вещи одновременно, а просто быстро переключается с одного источника информации на другой. Игнорирование этого обстоятельства и является причиной многих АП, обусловленных ЧФ.
Из проведенного анализа следует, что большинство причин АП и инцидентов является следствием не недостатков в технике пилотирования, а следствием высокой психологической напряженности и интенсивности деятельности командира ВС, неумения экипажа своевременно и правильно оценить создавшуюся ситуацию, принять и осуществить правильное решение для выхода из нее.
Вывод
Результаты летных экспериментов и проведенный анализ доказывают, что профессиональная готовность экипажа к действиям в ОС есть базовое системное свойство, определяющее надежность функционирования подсистемы ЭВС в ОС, а также, что задачей практического обучения (тренировок) является формирование не только и не столько двигательных операций, сколько тех психофизиологических механизмов, которые способствуют быстрому приспособлению пилота к возникновению ОС в полете.
Ядром профессионального обучения экипажей действиям в особых ситуациях должно стать формирование в сознании пилотов эталонных моделей особых ситуаций, включая образ оценки, образ ситуации (системный опорный сигнал) и образ действия, как способа повышения эффективности процессов восприятия и переработки информации, принятия и реализации решений. Практическое освоение эталонных моделей особых ситуаций позволит экипажу сократить процесс распознавания неопределенной ситуации, противопоставить неизвестности готовый механизм действий. При формировании таких моделей необходимо учитывать не только особые случаи полета, изложенные в РЛЭ и других летно-методических документах, но и анализы авиационных событий (прецедентов), имевших место в практике эксплуатации ВС, с привлечением в качестве экспертов летный состав, имеющий опыт по действиям в аналогичных особых ситуациях.
ЛИТЕРАТУРА
1. Козлов В.В. Экспериментальное обоснование методологии совершенствования теоретической подготовки летного состава к действиям в особых ситуациях полета // Вестник Международной академии проблем человека в авиации и космонавтике. - М., 2002. - Вып. 1 (8).
2. Широких В.П. Системный подход в теоретической подготовке летчиков к особым ситуациям в полете (учет свойств системы "человек-самолет-среда") // Труды общества независимых расследователей авиационных происшествий. - М.: ООО "Полиграф", 2001. - Вып. 12а.
3. Лебедев А.М. Теория и методы синтеза интегрированных систем и диагностического управления, контроля и испытаний бортовых систем и комплексов воздушного судна в целях обеспечения летной годности и безопасности полетов: монография. - Ульяновск: УВАУ ГА, 2005.
TO THE QUESTION OF DECISION-MAKING BY AIRCRAFT CREW IN THE SPECIAL SITUATION
Borsoev V.A., Stepanov S.M.
In this article described different ways of approach of decision making process which are made by flight personnel to prevent aviation incidents under particular situations in flight.
Key words: air accidents prevention, flight special situation.
Сведения об авторах
Борсоев Владимир Александрович, 1949 г.р., окончил КИИ ГА (1976), доктор технических наук, профессор СибГАУ, автор более 140 научных работ, область научных интересов - навигационное обеспечение полетов и управление воздушными судами.
Степанов Сергей Михайлович, 1959 г.р., окончил РКИИ ГА (1982), кандидат технических наук, заведующий кафедрой КиЭВС УВАУ ГА(И), автор около 50 научных работ, область научных интересов
- система качества, управление, подготовка и управление персоналом.
