Эргатическая система на транспорте: авиация
Прочие
Эргатическая система на транспорте: авиация

Эргатическая система на транспорте: авиация

 

Существует мнение, что в течение последних десятилетий мир стал эргатическим. Сейчас человечество владеет огромными энергетическими и информационными ресурсами, и его адаптация к современной среде достигается с помощью не столько генетических, сколько технических средств.

Сложные технические системы (СТС) распространены в различных областях человеческой деятельности, а эргодическое системы (ЭС) играют доминирующую роль в техно-сфере. Это системы с широким диапазоном возможностей, способностью к самоорганизации, значительной свободой поведения, большим объемом информации и быстродействием, с жизненным циклом, который приравнивается к сроку человеческой жизни или больше его. Благодаря специфическим особенностям такие системы выделяются в отдельный класс нетрадиционных объектов управления. В соответствии с этим все большее развитие и распространение получают новые методы исследования и анализа процессов их функционирования и эксплуатации.

Появление таких систем и стремительные темпы совершенствования техники, в частности авиационной, значительно опережают развитие человеческих качеств, ограничивая возможности человека в процессах его взаимодействия с современным воздушным судном. Результатом этого являются различные типы конфликтов. При таких условиях конфликт получил новое толкование, и сейчас его понимают, как способ взаимодействия объектов, вследствие которого конфликтующие стороны не только разъединяются и противостоят одна другой, но в некоторых случаях объединяются и функционируют совместно, обкатывая новую сверх систему, которая приобретает самостоятельные свойства, не присущие ни одному из объектов, но имеющие значительное влияние на эти объекты. В такой ситуации ни исследователь, ни сверх система, ни объекты не имеют исчерпывающей информации о себе и друг о друге, а пользуются собственными субъективными представлениями и суждениями.

Эргатические конфликты характерны для всех типов систем. Они обобщены по своим тенденциям и проявлениям, поскольку в процессах функционирования СТС любой природы много общего. Эта общность ярко проявляется в критических и экстремальных ситуациях, которые нуждаются в нестандартных решениях.

Каждый конфликт соотносится с определенным уровнем опасности и риска. Очевидно, что урегулирование конфликта и избежание опасности происходят в результате принятия решения (ПР) лицом, которое принимает решение (ЛПР), или группой ЛПР. В основе функционирования эргатических систем лежит именно процесс ПР, поскольку ЭС является человеко-машинной системой. Функционирование ЭС предусматривает привлечение лиц (или группы лиц), которые принимают решение на разных иерархических уровнях, поэтому процесс ПР является многошаговым и распределенным во времени и пространстве. На каждом уровне он носит ярко выраженный информационный характер, а общая структура его для всех уровней практически однотипна.

Исследования в области безопасности эксплуатации авиационной техники сегодня нуждаются в применении новых подходов, методологий и технологий. Это обусловлено следующими причинами:

  • резким ростом скоростей и высот полетов; расширением метеорологических ограничений на выполнение полетов;

  • возрастанием интенсивности воздушного движения;

  • усложнением конструкции в результате увеличения размеров и повышения уровня автоматизации ВС нового поколения;

  • возникновением дополнительных факторов, связанных с эксплуатацией стареющей техники;

  • особенностями эксплуатационных условий, связанных с экономическим состоянием некоторых государств;

  • возникновением потребности в дополнительной подготовке и переподготовке как летного состава, так и специалистов авиационных служб обеспечения;

  • компьютеризацией технологических процессов, связанных с выполнением и обеспечением полетов;

  • внедрением «стеклянных кабин» или кабин высоких информационных технологий; проявлениями разных видов терроризма; энергоинформационными влияниями.

Среди авиационных специалистов мира все больше распространяется мнение, что для обеспечения безопасности эксплуатации авиационной техники необходимо исследовать процесс функционирования не отдельных элементов, а ЭС «ВС- экипаж среда» в целом, поскольку именно такой подход позволяет выявить особенности и нежелательные аспекты взаимодействия составляющих этой системы.

Системный подход к исследованию эргатической системы «ВС-экипаж-среда» требует уточнения и согласования некоторых понятий, в частности таких, как системная безопасность, системная диагностика, информационное пространство функционирования эргатической системы, техногенный риск и др.

Таким образом, целью применения системного подхода к исследованию процесса эксплуатации эргатической системы «ВС-экипаж среда» является обеспечение системной безопасности эксплуатации ЭС в пространстве, ее фактических свойств и возможностей. Такой подход сделает возможным внедрение принципа «предусматривать и предотвращать» вместо существующего в авиации продолжительное время принципа «обнаруживать и исправлять».

Системный подход к исследованию процесса эксплуатации предусматривает внедрение системного анализа, результаты которого приведены. В частности, основными особенностями исследуемой эргатической системы является наличие:

  • черт, характеризующих ЭС как нетрадиционный объект управления, в частности лиц (групп лиц), которые принимают решение на разных этапах ее эксплуатации, и др.;

  • различных неопределенностей, в частности информационных, в пространстве свойств и возможностей системы;

  • риска, связанного с функционированием этой системы;

  • четко выраженных субъекта (экипажа) и объекта риска (ВС и среды, в которой действует субъект).

Системная безопасность функционирования ЭС «ВС-экипаж-среда» обеспечивается выявлением всех факторов конфликтности, риска и опасности, которые препятствуют нормальному функционированию этой системы.

На сегодняшний день человечество накопило значительный объем данных, которые являются результатами исследования: процессов функционирования и эксплуатации разных типов ВС; особенностей профессиональной деятельности пилотов; технологий технического обслуживания и ремонта ВС; управления воздушным движением и т. п. Каждая сфера исследований имеет довольно обширный перечень тех нежелательных факторов, которые порождают опасность и особые ситуации в полете. Например, в пределах концепции, изложенной, составлен полный перечень отказов ВС, которые являются факторами риска для экипажа. В работах рассматриваются характеристики экипажа, требования к ним и анализируются ошибки летного состава и их причины. Результаты исследований разных типов риска приведены и в данной книге. Это, в частности, риски столкновений воздушных судов в полете, факторы риска, порождающийся внешней средой, риск третьего лица и др.

Следует отметить, что непосредственное объединение данных, полученных в процессе исследования риска возникновения частных явлений и состояний, для анализа риска эксплуатации ЭС «ВС-экипаж-среда» невозможно из-за различной их природы, разных единиц измерения, методов получения и методологии проведения экспериментов. В связи с этим возникает задача разработки основных принципов системной диагностики для формирования такого информационного пространства ЭС «ВС-экипаж-среда», в котором, подобно фазовому пространству, можно сформировать вектор текущих характеристик системы как точку пространства и дальше определять траекторию движения системы в этом пространстве как множество ее состояний.

Как видим, целью системного анализа ЭС «ВС- экипаж-среда» является формирование множества таких характеристик (свойств), которые наиболее полно отображают процессы взаимодействия ее составных элементов для выявления комбинаций этих характеристик, связанных с недопустимым риском ее эксплуатации.

Задача системного анализа ЭС «ВС экипаж среда» решается в несколько этапов, которыми являются:

  • 1)  анализ информационных потоков, циркулирующих в структуре ЭС;

  • 2)  выявление типов и источников неопределенности, имеющейся в процессе функционирования системы;

  • 3)  выявление и классификация источников риска, проявляющегося в процессе эксплуатации ЭС, и выбор методов его количественной оценки;

  • 4)  разработка основных принципов системной диагностики и формирование информационного пространства свойств ЭС.

На результатах системного анализа основываются дальнейшие мероприятия по обеспечению системной безопасности исследуемой системы.

 

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПОТОКИ И НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЬ В КОНТУРЕ ЭРГАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ «ВОЗДУШНОЕ СУДНО-ЭКИПАЖ-СРЕДА»

Информационные потоки, циркулирующие в структуре ЭС «ВС-экипаж среда», условно можно разделить на пять групп:

  • 1)  потоки, состоящие из хорошо формализуемой информации (как правило, это характеристики, которые можно точно подать в числовой форме);

  • 2)  потоки, состоящие из вербальной, или текстовой информации, которую можно представить, например, в виде лингвистических переменных;

  • 3)  потоки, образующиеся в результате объединения числовых и лингвистических данных (формируются способом пересечения или слияния двух и более потоков 1-й и 2-й групп);

  • 4)  информация с нечетким числовым воспроизведением (например, экспертные оценки);

  • 5)  информация, которую невозможно формализовать (может быть, из-за высокой степени неопределенности).

Рассмотрим типы и источники неопределенности, имеющейся в процессе функционирования эргатической системы «воздушное судно-экипаж- среда».

Как отмечалось, ЭС «ВС-экипаж среда» относится к нетрадиционным объектам управления, для которых необходимо разрабатывать специфические стратегии принятия решений по обеспечению безопасности их эксплуатации.

На сегодняшний день исследования в различных областях человеческой деятельности, которые сталкиваются с проблемами принятия решений, имеют весомые результаты. Из них вытекают основные положения теории неопределенности. Для процесса эксплуатации ЭС «ВС экипаж среда» неопределенность - это фундаментальная характеристика недостаточной обеспеченности процесса принятия сложных групповых решений, которые во многих случаях распределены в пространстве и времени.

Неопределенность возникает в процессе формирования решения через информацию.

Эргатическая система «ВС экипаж-среда» содержит три основных составных элемента, которые являются нетрадиционными объектами управления.

Анализ данных об авиационных событиях и инцидентах позволяет выделить несколько групп главных факторов, являющихся источниками неопределенности и в значительной степени препятствующих реализации возможностей субъекта риска достичь установленной цели деятельности, создавая внутрисистемный конфликт. Эти факторы, в сущности, являются теми предпосылками (во многих случаях скрытыми), которые приводят к нарушению целесообразного взаимодействия элементов системы. Выявление этих предпосылок способствует отысканию закономерностей их про явления и предусмотрению моментов их проявления, что будет соответствовать реализации принципа «предусматривать и предотвращать».

 

В процессе эксплуатации ЭС «ВС экипаж среда» основными источниками неопределенности могут быть:

  • взаимодействие пилота (экипажа) с высокотехнологичными средствами автоматизации пилотской кабины;

  • взаимодействие пилота (экипажа) со стареющей техникой;

  • недостатки профессиональной подготовки летного состава;

  • недостатки информационного обеспечения экипажа;

  • влияние окружающей среды; ошибки и недостатки в работе служб обеспечения (в частности, служб технического обслуживания и ремонта, управления воздушным движением, метеорологического обеспечения и др.);

  • неоднозначность толкования регламентирующих документов;

  • наличие конструкционных недостатков ВС;

  • преследование коммерческих целей; энергоинформационные влияния; угроза террористических и хулиганских акций на земле и на борту ВС; кибер-терроризм.

В качестве примера можно привести проявление аспекта конфликтности во взаимодействии таких категорий, как «безопасность полета - прибыль», «надежность техники - стоимость технического обслуживания и ремонта», «стеклянные кабины - эргатическая обеспеченность экипажа», «перерыв в полетах - экономическое состояние авиакомпании - стоимость топлива», «стареющая техника - склонность к риску», «нежелательные факторы внешней среды - склонность к стрессу» и др.

Неопределенность любого типа порождает риск, связанный с эксплуатацией ЭС.

 

РИСКИ, ПРОЯВЛЯЮЩИЕСЯ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭРГАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ «ВОЗДУШНОЕ СУДНО-ЭКИПАЖ-СРЕДА»

Основные понятия

Значительное внимание в каждой сфере исследований отводится оценке риска. Но результаты такой оценки, числовой эквивалент уровня риска и методики оценки могут быть применены лишь для решения отдельных задач, например, для определения риска третьей стороны, риска попадания ВС в неблагоприятные атмосферные условия либо риска столкновений ВС в полете. Тем не менее в исследовании процесса эксплуатации СТС эти методики, как правило, неприемлемы. Поэтому одной из важнейших задач является оценка риска эксплуатации СТС, который порождается свойствами и возможностями ее элементов, а также их взаимодействием. В этом случае целесообразно определять один тип риска риск потери человеческой жизни, который является понятием, содержащим все частные составляющие.

Первым шагом в определении риска эксплуатации ЭС «ВС экипаж-среда» является анализ понятия «риск», его толкование и определение типов, факторов и методов оценки, в частности, в техногенной области.

До недавнего времени риском считали действия в условиях неопределенности, следствиями которых могут быть благоприятный и неблагоприятный результаты. С развитием точных фундаментальных наук возникли объективные предпосылки для создания методов определения опасности на основе введения некоторой меры. Практическая потребность введения такой меры опасности вызвана необходимостью иметь механизм управления опасностью в разных сферах человеческой деятельности.

В начале 1960-х годов анализ безопасности основывался преимущественно на эмпирических методах. Понятие «анализ риска» не применялось, а термин «надежность» использовался преимущественно в аэрокосмической и военной промышленности. По очевидным причинам начальный толчок к разработке числовых методов оценки надежности дала авиационная промышленность. После Первой мировой войны в связи с ростом интенсивности полетов и количества АС были разработаны критерии надежности для самолетов и установлены требования к уровню безопасности полетов.

Сегодня имеется определенный опыт в области исследований опасности и оценки рисков, которые проявляются в различных сферах человеческой деятельности. Благодаря этому можно выделить основные подходы, общие концепции, теоретические положения и методы оценки рисков в финансовой, экологической и техногенной областях. Разработки общетеоретических вопросов представлены в работах, а результаты исследования рисков в финансовой и экологической сферах рассмотрены.

В исследовании процесса эксплуатации ЭС «ВС-экипаж-среда» наиболее интересным является техногенный риск - объективно-субъективная категория, характерная для процесса функционирования элементов сложной технической системы и связанная с преодолением неблагоприятной ситуации при наличии факторов неопределенности. Техногенный риск проявляется, как правило, в процессе принятия решения. Эта категория отображает степень отклонения фактического состояния ЭС от цели функционирования (ожидаемого результата) и уровень убытков в случае не преодоления неблагоприятной ситуации, а также учитывает влияние управляемых (неуправляемых) факторов и разных типов связей между элементами СТС. Такое определение базируется на системном подходе к исследованию СТС и свидетельствует о необходимости анализа влияния на процесс функционирования СТС множества внешних и внутренних факторов риска и на отношение к риску эргатических компонентов системы.

Определим основные составляющие, которые рассматриваются при исследовании процесса эксплуатации ЭС «ВС-экипаж-среда». В контексте этих исследований объектом риска является ВС, а субъектом риска небольшая группа лиц (экипаж), которая отличается высокой мотивацией для достижения системой цели функционирования, осуществляет непосредственную процедуру управления и имеет право принятия решения по формированию такой процедуры. Источник риска - это факторы (явления, процессы), которые служат причиной различных неопределенностей и, как следствие, конфликтности элементов исследуемой системы.

Приведенные соображения позволяют установить цель исследований, которой является определение множества всех факторов риска (риска потери жизни). Благодаря этому ЛПР может прогнозировать и идентифицировать связанные с риском опасные состояния исследуемой системы и формировать решение по избежание таких состояний.

Достижение этой цели опирается на существующий опыт исследования и оценки рисков.

Рассмотрим толкование и оценки риска, принятые в некоторых сферах человеческой деятельности.

Сложность классификации рисков определяется разнообразием и спецификой областей, в которых они исследуются. Существуют риски, возможные для всех объектов, но есть и специфические, присущие лишь определенным видам человеческой деятельности.

Сформировавшаяся ныне классификационная структура рисков довольно полно отображает все разнообразие и сложность человеческой деятельности. Целесообразно классифицировать риски в соответствии с теми критериями, которые выбираются для каждой сферы деятельности.

 

По обобщенным критериям риски делятся на такие виды:

  • по иерархическому уровню процесса или объекта исследования - глобальные и локальные;

  • по проявлению во времени - кратковременные и постоянные;

  • по степени правомерности - оправданные и неоправданные (обоснованные и необоснованные);

  • по возможности оценки стоимости убытков - оцениваемые и которые невозможно оценить; по сфере проявления внешние и внутренние; по источнику происхождения экологические, природно-экологические, производственные, социально-политические и др.;

  • по характеру проявления динамические и статические;

  • по аспектам проявления психологические, социальные, юридические, финансовые и др.;

  • по мере объективности - объективные и субъективные;

  • по степени насыщенности - минимальные, средние, допустимые, критические, катастрофические;

  • по мере обоснованности - рациональные и нерациональные;

  • по срокам оценки и учета опережающие, своевременные и запоздалые;

  • по численности лиц, принимающих участие в принятии решений, - индивидуальные, групповые и коллективные;

  • по ситуационным классам источников - проявляющиеся в условиях неопределенности, в условиях конфликтности и т. п.;

  • по сфере происхождения социально-политические, законодательные, административно-законодательные, коммерческие и природно-экологические;

  • по степени системности - несистемные и системные;

  • по признаку реализации - реализуемые и нереализуемые;

  • по типу группы, которая реализует принятие решения, - индивидуального и группового решения;

  • по масштабам влияния - единоличные и много-личные;

  • по возможности прогнозирования - прогнозируемые, частично прогнозируемые и непрогнозируемые;

  • по степени влияния на деятельность людей - отрицательные, не влияющие и положительные.

Весомый опыт исследования рисков, которые проявляются в различных сферах человеческой деятельности, позволяет классифицировать факторы риска, которые действуют в ЭС «ВС-экипаж- среда». Но усложнение авиационной техники, приближение технологий, которые используются в процессе выполнения полетов, к космическим, увеличение интенсивности воздушного движения, скоростей и высот полета, реорганизация структуры авиационно-транспортной системы, а также экономические, социальные и политические факторы некоторых стран, в частности Украины, определяют выделение исследуемой системы в отдельную категорию. Основным для нее является не риск финансовых и материальных потерь, повреждения окружающей среды или покрытия материальных ущербов, а риск потери человеческой жизни - высочайшая и важнейшая категория риска.

 

Виды рисков, присущих составляющим эргатической системы

Типы рисков, которые проявляются в процессе эксплуатации эргатической системы «ВС-экипаж среда», должны соотноситься с категориями субъектов риска и с классификацией тех ситуаций, в которых осуществляют свою деятельность субъекты риска.

Опираясь на основные положения теории и принципы исследования ЭС, выделим компоненты исследуемой системы, которые могут выступать источниками неопределенности и конфликтности, а значит, риска:

  • 1)  основной эргатический компонент - экипаж, который непосредственно руководит объектом риска и имеет первостепенное право принятия руководящего решения;

  • 2)  второстепенный эргатический компонент - группы лиц, которые обеспечивают выполнение полетов и опосредствованно касаются генерации руководящего решения;

  • 3)  основной технический компонент - воздушное судно, которое выступает непосредственным объектом риска;

  • 4)  второстепенный технический компонент - технические и другие средства обеспечения полетов, которые опосредствованно касаются функционирования объекта риска;

  • 5)  внешняя среда - непосредственный источник риска.

 

Рассмотрим категории риска, присущие каждому из составных элементов ЭС «ВС экипаж-среда».

Понятно, что наибольший риск связан с собственно процессом выполнения полета. Он объединяет риск двух основных категорий - динамический, соотносящийся с непредвиденными ситуациями, которые могут возникнуть в полете, и статический, связанный с техническим состоянием технического компонента. Этот риск целесообразно соотнести с такими типами полетных ситуаций, как нормальная эксплуатация, усложнение условий полета, аварийная и катастрофическая ситуации.

Согласно классификации полетных ситуаций, можно выделить такие виды риска:

недопустимый, связанный с гибелью людей; риск разрушения основного объекта, вызывающего значительный материальный ущерб;

риск повреждения основного объекта, наносящего незначительный материальный ущерб.

Эти виды связаны непосредственно с выполнением полета и касаются основного объекта риска.

 

Относительно других компонентов, которые так или иначе принимают участие в процессе эксплуатации системы, целесообразно выделить:

  • риск повреждения окружающей среды;

  • риск условий качества выполнения полета;

  • коммерческий риск; политический риск;

  • риск судебной ответственности;

  • маркетинговый риск;

  • транспортный риск;

  • риск выполнения предмета соглашения; риск условий цены (тарифа);

  • риск условий снабжения; риск валютно-финансовых условий деятельности человека;

  • риск условий форс-мажорных обстоятельств;

  • риск определения условий рассмотрения арбитража и др.

 

Наиболее интересен для данной темы недопустимый риск - повреждение объекта риска и (или) его разрушение, которое несет в себе угрозу жизни либо здоровью пассажиров и экипажа.

 

КЛАССИФИКАЦИЯ ФАКТОРОВ РИСКА, ПРОЯВЛЯЮЩИХСЯ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭРГАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ «ВОЗДУШНОЕ СУДНО-ЭКИПАЖ-СРЕДА»

 

Структура ЭС «ВС экипаж среда» диктует на первом этапе процедуры классификации выделить три группы факторов риска, связанных:

  • 1)  с основным техническим компонентом - ВС;

  • 2)  с основным эргатическим компонентом - экипажем;

  • 3)  с компонентом «внешняя среда».

 

На втором этапе необходимо сформировать множества факторов риска для каждого элемента ЭС.

 

Факторы риска, связанные с элементом «воздушное судно». Анализ данных об АП позволяет сформировать множества основных причин, которые стали источниками опасности эксплуатации ВС, т. е. были факторами риска для экипажа и пассажиров ВС:

  • непредусмотренные отказы и неисправности элементов конструкции ВС;

  • разрушения элементов конструкции в полете из-за конструкционной усталости, деформации, коррозии, непредусмотренного взаимодействия материалов и т. п.;

  • разрушения элементов конструкции ВС в результате взрывов, которые произошли в полете; неточность работы элементов конструкции ВС; непредусмотренное поведение ВС в полете из- за невыясненной причины;

  • повышение влажности внутри ВС;

  • старая проводка; перегрузка ВС;

  • климатические условия (несоответствие условий места базирования ВС проектным ограничениям).

 

Факторы риска, связанные с элементом «экипаж». Анализ данных об АП позволяет сформировать множества основных причин, которые связаны со свойствами экипажа и стали источниками опасности. Факторы риска, соотнесенные с элементом «экипаж», условно можно объединить в следующие группы:

  • недостаточный профессиональный опыт; неоправданные рискованные действия (высокая личная склонность к риску);

  • недостаточный уровень подготовки экипажа (в частности, для полетов в соответствии с определенной категорией); потеря ориентации; утомленность;

  • небрежность (невыполнение инструкций); неправильное взаимодействие с оборудованием кабины;

  • приобретенные прежде привычки; значительная склонность к стрессу; недостаточное умение распознавать опасную ситуацию;

  • переоценка своих возможностей; недоверие к приборам;

  • неблагоприятные климатические условия; общее состояние здоровья;

  • проблема социальной защиты;

  • нормативное и правовое обеспечение определения вины летных экипажей.

 

Отдельно следует отметить проблемы, связанные с эксплуатацией малой авиации. По данным результатов расследований , в этом случае преобладающими причинами АП являются:

  • снижение практических навыков летного состава, склонность пилотов высшей квалификации к переоценке своих возможностей и нарушение полетных указаний;

  • снижение эффективности управления ВС на малых скоростях полета во время захода на посадку и др.

 

Факторы риска, связанные с элементом «внешняя среда». Факторы этого типа условно можно объединить в следующие группы:

  • повышенная турбулентность;

  • облачность в момент захода на посадку и во время полетов в горной местности;

  • туман;

  • обледенение;

  • сильный снег, отсутствие видимости; сильный ливень; удар молнии;

  • сложные метеорологические условия полета над морем;

  • попадание в спутный след; ночное время;

  • сильный порыв ветра во время посадки;

  • столкновение с птицами и животными.

Факторы риска, связанные с элементом «второстепенный эргатический компонент». К второстепенному эргатическому компоненту относятся группы лиц, которые принимают участие в процессе функционирования ЭС, но не являются персоналом, непосредственно управляющим воздушным судном (служба обеспечения полетов, управляющее звено и др.).

 

Факторы риска, связанные с элементом «второстепенный эргатический компонент», условно можно объединить в следующие группы:

  • несанкционированная деятельность персонала службы УВД;

  • несанкционированная деятельность персонала службы ТОиР;

  • перевозка опасного груза; конструкционные недостатки; использование некачественного топлива; организация полетов;

  • использование некачественного технического обеспечения, в частности деталей, необходимых для технического обслуживания и ремонта воздушного судна.

 

Факторы риска, связанные с элементом «второстепенный технический компонент». Таким компонентом являются технические устройства, которые используются в процессе функционирования комплекса, но непосредственно не касаются ВС. Факторы риска, связанные с этим элементом, соотносятся непосредственно с оборудованием аэропортов. Ими являются:

  • несоответствие категории оборудования аэропорта и категории условий посадки;

  • недостаточная освещенность взлетной полосы и зоны приближения;

  • неудовлетворительное состояние искусственного покрытия и грунтовых элементов аэродрома;

  • несоответствие геометрических размеров и характеристик прочности элементов аэродрома;

  • отсутствие данных о высоте и расположении препятствий в районе аэродрома;

  • неудовлетворительное состояние подсистем и элементов светосигнального оборудования;

  • неудовлетворительное состояние кабельных сетей; неудовлетворительное состояние радиотехнического оборудования, электро-обеспечения и электроснабжения;

  • неудовлетворительное состояние аварийно-спасательного оборудования;

  • отклонение параметров оборудования аэропорта от норм годности;

  • несоответствие категории аэропорта и уровня обеспечения его средствами пожарной защиты;

  • прогрессирующее старение и износ пожарной техники;

  • отсутствие необходимой связи и средств срочного информирования;

  • недостаточный состав метео-оборудования взлетной полосы;

  • отсутствие регистрации метео-информации, передаваемой на средства отображения;

  • необеспеченность работы метео-оборудования в пределах допустимых погрешностей;

  • эксплуатация гражданской авиации на аэродромах военной и экспериментальной авиации;

  • эксплуатация ВС высшего класса на аэродромах, не предназначенных для этого.

 

Факторы риска, связанные с элементом «угроза непредусмотренных событий». В последнее время очень распространились следующие виды угроз безопасности полетов:

  • вооруженный захват и похищение ВС; несанкционированная перевозка опасных грузов; нарушение правил поведения на борту неуправляемыми пассажирами-хулиганами;

  • поражение ВС с земли портативными ракетами;

  • полеты в радиоактивных зонах;

  • саботаж на основе экономической конкуренции;

  • кибер-терроризм;

  • энергоинформационные влияния.

Факторы риска по результатам системного анализа. Опираясь на соображения, касающиеся системного подхода к исследованию процесса эксплуатации эргатической системы «ВС экипаж-среда», а также на существующие подходы к исследованию рисков и приведенную классификацию факторов риска, которые проявляются в процессе функционирования исследуемой системы, целесообразно все выявленные факторы риска классифицировать на внешние и внутренние.

Внешние факторы риска — это условия, которые субъект риска не может изменить, но должен их прогнозировать и учитывать, поскольку они во многих случаях имеют решающее влияние на безопасность полета. Внешние факторы риска создают возможности для успешной деятельности субъекта риска - экипажа.

Внутренние факторы риска порождаются собственно субъектом риска в результате его неправильной и (или) несвоевременной деятельности, в частности, из-за принятия неправильного решения. Внутренние факторы риска вызываются свойствами собственно субъекта риска, т. е. экипажа.

Результаты системного анализа ЭС «ВС экипаж-среда» позволяют принять следующие соглашения:

  • исследуемая система имеет один субъект риска - экипаж, который сам создает факторы риска (а именно - внутренние) из-за своих свойств как группового оператора;

  • другие компоненты ЭС обеспечивают возможности для субъекта риска, т. е. такие условия, в которых он должен принимать решение и осуществлять профессиональную деятельность, а также создают внешние факторы риска;

  • у субъекта риска исследуемой системы очень высокая мотивация к деятельности, поскольку он несет ответственность не только за свою жизнь, но и за жизнь многих людей; при этих условиях значительно возрастает цена ошибки субъекта риска;

  • субъект риска имеет специфическое отношение к риску, которое нельзя сравнивать с причастностью к риску других эргатических компонентов системы, в связи с чем это его свойство заслуживает отдельного исследования;

  • решая задачу обеспечения системной безопасности ЭС «ВС-экипаж-среда», рассматривают лишь один тип риска - риск потери человеческой жизни.

В рамках предложенного подхода примем определение риска, которое базируется на концепции свойств и возможностей СТС: риск — это возможности реализации системой своих фактических свойств при конкретных, фактических условиях е конкретный момент времени или в течение определенного срока эксплуатации.

Приведенные соглашения позволяют формировать пространство свойств эргатической системы «ВС экипаж-среда» как совокупность тех свойств ее компонентов, неблагоприятное взаимодействие которых приводит к угрозе жизни экипажа и пассажиров.

 

ОЦЕНКА РИСКОВ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭРГАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ «ВОЗДУШНОЕ СУДНО-ЭКИПАЖ-СРЕДА» С ПРИМЕНЕНИЕМ СОВРЕМЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Исследование процесса эксплуатации СТС сопровождается сложными информационными ситуациями, которые характеризуются значительной априорной неопределенностью знаний о свойствах объекта исследования и влиянии внешней среды, а также невозможностью непосредственного наблюдения многих свойств, неточностью и неполнотой экспериментальной информации о них. Для таких ситуаций невозможно применить традиционные методологии измерения, на основе которых результат измерений можно представить лишь в числовой форме и получить только на базе экспериментальной числовой информации. Также нет возможности использовать принцип единства измерений.

Эти аспекты делают решение поставленной задачи традиционными методами не только неэффективным, но и вообще практически невозможным из-за низкого качества результата и высокого уровня остаточной неопределенности, которую невозможно контролировать. Отсюда вытекает потребность совершенствования методической базы систем измерения для усиления их познавательной функции. Необходимо получить результаты обобщенных измерений в форме знаний (аналитических выражений для моделей, а также выводов и рекомендаций с их полным метрологическим обоснованием в виде комплексов показателей качества) на основе учета всего объема информации - априорной и той, которая поступает в результате проведения эксперимента, в частности нечисловой.

Такие требования обусловили привлечение в среду измерений аппарата теории оптимальных решений, искусственного интеллекта и нечетких систем. Потребность измерения неколичественных свойств объектов способствует созданию общей (репрезентационной) теории измерений. В частности, получено успешное сочетание теорий меры, шкал и нечетких множеств. В настоящее время понятие «измерение» используется в определении функции принадлежности и степени нечеткости. Определяются также типы шкал измерения, которые наиболее эффективны для реализации логического умозаключения в системах принятия решений.

В результате такой интеграции теорий возникла концепция интеллектуальных измерений.

Понятия вычислительного интеллекта и «мягких» вычислений введены Л. Заде в 1994 г. Тогда он сформулировал основной принцип «мягких» вычислений, а именно - толерантность к неточности и частичной истинности для возможности интерпретации, а также гибкости и низкой стоимости получения результата.

«Жесткие» вычисления базируются на точных моделях, содержащих соображения, в основе которых лежат символьная логика и классические методы вычислений и поиска информации.

Для «мягких» вычислений используют приблизительные модели, к которым относятся методы приблизительных умозаключений и вычислительные методы, базирующиеся на функциональной аппроксимации, случайном поиске и оптимизации.

Методы приблизительных умозаключений, входящие в процедуры «мягких» вычислений, основываются на двух механизмах умозаключения - условному и правилу «modus ponens». К условному механизму относятся вероятностные модели Нельсона, нечеткая вероятностная логика Нгуена, вероятностные умозаключения на бейесовых сетях, субъективные бейесовы методы, методы, базирующиеся на функциях доверия (теория Демсгера Шейфера), функции доверия Сметца, верхние и нижние вероятности Фаги на-Гальперина. Второй механизм («modus ponens») составляют многозначные логики (алгебры), нечеткая логика и теория возможностей.

Вычислительные методы, которые входят в «мягкие» вычисления и основываются на функциональной аппроксимации, случайном поиске и оптимизации, делятся на механизмы локального (нейронные сети) и глобального (эволюционное программирование) поисков.

Многие подходы, составляющие направление «мягких» вычислений, являются универсальными, тем не менее они хорошо дополняют друг друга и используются в разных комбинациях для создания гибридных интеллектуальных моделей и систем.

Гибридные интеллектуальные системы по назначению и аппарату реализации условно классифицируются на следующие виды:

  • гибридные системы с функциональным замещением, где используется одна модель, в которой один из элементов замещается другой моделью;

  • гибридные системы со взаимодействием, состоящие из независимых модулей, которые обмениваются информацией и выполняют различные функции для получения единого решения; такие системы используют в случаях, когда задача разбивается на ряд субзадач - распознавание образов, логическое умозаключение, оптимизация и др.;

  • полиморфные гибридные системы, в которых одна модель используется для имитации функционирования других моделей.

В 1990-х годах в рамках концепции интеллектуальных измерений разработана методология бейесо- вых интеллектуальных измерений, которые базируются на регуляризационном бейесовом подходе. Такой подход является модификацией бейесового метода получения оптимальных решений в условиях значительной априорной неопределенности с выполнением требований единства измерений в процессе формирования решения. Методология интеллектуальных измерений позволяет синтезировать шкалы нового типа, предназначенные для реализации обобщенных измерений. Ее целью является достижение качественного решения прикладной задачи на основе всестороннего исследования свойств СТС и среды ее функционирования (эксплуатации).

Шкалы нового типа реализуются в метрических пространствах динамических комплексов их носителей и называются шкалами с динамическими ограничениями. Они способны изменять свою структуру, адаптируясь к изменению свойств СТС в процессе ее развития с учетом изменения свойств среды.

Таким образом, решение прикладной задачи на основе методологии интеллектуальных измерений является процессом целенаправленного преобразования иерархической структуры шкалы с динамическими ограничениями, которая адекватно отображает свойства эволюционной СТС.

Результатами интеллектуальных измерений, которые фактически являются обобщающими, могут быть:

  • числовые значения параметра; аналитический вид функциональной зависимости; системы аналитических зависимостей, которые определяют состояние СТС;
  • лингвистические значения и выражения, определяющие выводы и решения относительно свойств СТС;
  • рекомендации по обеспечению устойчивости и безопасности функционирования СТС.

Основными принципиальными преимуществами интеллектуальных измерений являются:

  • интеграция информации, разнообразной по форме отображения, для повышения или достижения необходимого качества решения;

  • метрологическое обоснование полученных решений в виде количественных показателей меры апостериорной (остаточной) неопределенности (например, показателей точности, надежности, долговечности);

  • реализация принципа саморазвития моделей объектов измерений и среды их функционирования (эксплуатации) на основе адаптации структур шкал с динамическими ограничениями к фактическим свойствам СТС.

В процессе эксплуатации ЭС «ВС-экипаж-среда» системную безопасность оценивают, разрабатывая технологию оценки риска эксплуатации системы в конкретных условиях, т. е. при наличии конкретных (фактических) свойств и возможностей ее компонентов.

Приведенные соображения позволяют сформулировать обеспечение системной безопасности ЭС «ВС экипаж среда» как задачу принятия многошагового решения, распределенного во времени и пространстве. Задача ПР состоит в нахождении такой комбинации входных параметров (оценок свойств и возможностей ЭС), для которых значение исходной величины (риска) будет минимальным.

В пределах существующих подходов к анализу и моделированию риска применяют преимущественно подходы, которые опираются на базовые положения теории вероятностей и математической статистики. Эти подходы предусматривают наличие статистических данных, которые по своему типу должны быть числовыми. Тем не менее следует отметить, что пространство свойств эргатической системы «ВС-экипаж-среда» имеет анизотропную структуру и содержит данные разных информационных типов, значительную часть которых составляют качественные данные, в частности, экспертные оценки. Это требует применения аппарата интеллектуальных измерений, которым может быть формирование информационного пространства свойств ЭС «ВС экипаж-среда» и шкалы риска как шкалы с динамическими ограничениями.

Риск - категория качественная, и ее нельзя определять количественно с помощью непосредственных измерений. Это значит, что риск нужно оценивать по некоторым качественным признакам состояния исследуемой системы (использование количественных показателей не исключается) и на основе качественного показателя находить количественный эквивалент, чтобы определить уровень риска для некоторой комбинации признаков состояния системы (ее фактических свойств и возможностей).

Качественные показатели формируются на основе экспертной информации. Одним из способов изображения экспертной информации является применение лингвистических переменных (ЛП) и нечетких чисел. В общем случае ЛП описывается так:

Изобразим понятие «риск» через ЛП.

Оценка экспертом-специалистом состояния элемента (системы) и соотнесение с этим состоянием определенного риска является задачей ПР относительно выбора одной альтернативы из заданного множества. Множествами альтернатив (вариантов выбора) в данном случае являются термы-множества ЛП, которыми изображаются свойства ЭС.

Следует отметить, что в использовании экспертной информации имеются некоторые сложности. Что касается контингента экспертов, которые привлекаются к исследованию ЭС «ВС экипаж-среда», то это, как правило, представители летного состава - первые и вторые пилоты, командиры авиаэскадрилий, бортмеханики, штурманы, инструкторы комплексных тренажеров. Оценку ситуации каждый эксперт формирует в зависимости от его личных качеств, среди которых особое значение имеют склонности экипажа к стрессу и принятию рискованных решений. Очевидно, что они являются качественными понятиями и их нельзя оценить количественным способом непосредственных измерений.

Склонность к риску каждого эксперта можно выявить в процессе формирования группового решения по оценке разными экспертами одинаковой ситуации, анализируя тенденции тех оценок, которые представляют эксперты. В частности, в процессе опроса 86 экспертов, среди которых были первые и вторые пилоты, командиры авиаэскадрилий, бортмеханики и инструкторы комплексных тренажеров, стало очевидным, что оценки экспертов имеют очень большой разброс и практически неприемлемы для непосредственного использования в оценке риска. Применяя метод формирования группового решения, определяют поправки к оценкам, показывающим склонность каждого эксперта к завышению или занижению оценки, которая в сочетании с данными о налете часов, опыте работы и статусе в экипаже может служить характеристикой склонности эксперта к риску.

В качестве примера рассмотрим оценку риска эксплуатации функциональной системы (ФС) топливной системы самолета Ан-24 - в среде нечеткой модели.

Выбор типа самолета обосновывается такими соображениями:

  • самолет Ан-24 - это тип ВС, который относится к категории стареющей техники, т. е. его эксплуатация связана со значительным риском;

  • опыт эксплуатации АН-24 в Украине представлен богатым информационным материалом количественного и качественного характера;

  • продолжительный срок эксплуатации этого самолета создал большой контингент экспертов, мнения которых могут быть использованы в процессе решения поставленной задачи.

Задача моделирования формулируется таким образом. Пусть имеем три категории входных данных X, Y и Z, которые существенно влияют на исходный параметр R. Первую категорию данных составляют функциональные параметры ФС. Во вторую категорию входят свойства ФС ВС, связанные с ее приспособленностью к мониторингу, диагностированию, техническому обслуживанию и ремонту, т. е. с деятельностью представителей службы технического обслуживания. Третья категория содержит эргономические свойства ФС ВС, связанные с ее летной эксплуатацией экипажем.

Данные первой категории можно изобразить количественной мерой в числовой форме. Данные второй категории частично имеют количественный эквивалент, частично - лингвистический. Данные третьей категории также носят смешанный характер. Это означает, что для формирования входных данных модели предполагается использование нечисловой (качественной) информации. Для синтеза модели (качественной, или лингвистической) нужно представить все три категории данных лингвистическими переменными.

Множества указанных категорий входных данных формируются на основе инженерного и экспертного анализов.

По результатам инженерного анализа топливной системы выделяются четыре критических (с точки зрения безопасности эксплуатации) блока топливной системы: топливные баки и клапаны, подсистема дренажа топливных баков, подсистема подачи топлива к двигателям и подсистема получения топлива. Инженерный анализ позволяет выявить основные типы отказов в этих блоках и соотнести их с типом полетной ситуации и соответствующим уровнем риска.

Анализ данных эксплуатации самолета Ан-24 свидетельствует о том, что у некоторых агрегатов топливной системы значительное количество отказов выявлено непосредственно в полете. Это говорит о недостаточном качестве диагностирования их технического состояния и обслуживания.

По данным расследований, до 35 % АП и инцидентов в гражданской авиации происходят вследствие некачественного технического обслуживания. Детальный анализ АП, которые произошли из-за некачественной работы представителей инженерно-технической службы (ИТС), позволяет сформировать перечень ее качеств.

Следующим шагом является оценка эргономичного качества топливной системы с точки зрения эксплуатации ее экипажем.

Работой топливной системы в полете управляют через систему контроля и управления. Основными параметрами, которые можно контролировать и по которым можно оценить техническое состояние агрегатов, участков и топливной системы в целом, выступают общая масса топлива, процесс его приготовления и давление топлива за подкачивающими насосами баков и двигателя. Но бортовые средства контроля за работой топливной системы практически обеспечивают получение экипажем лишь аварийных сигналов, т. е. сигналов о потере отдельными агрегатами работоспособности.

Анализ эргономичного качества средств пилотской кабины позволяет сделать вывод о том, что в полете возможны ситуации, когда определить причину отказа топливной системы лишь по данным бортовой системы контроля очень сложно. В таких случаях благополучное завершение полета в значительной степени зависит от опытности пилотов, их глубокого знания принципов функционирования топливной системы и таких профессиональных качеств, как склонность к стрессу, умение распознавать степень опасности ситуации в условиях неопределенности и др.

Результатом инженерного, экспертного и эргономичного анализов является множество определяющих характеристик ФС (топливной системы), экипажа и службы технического обслуживания, которые представляют собой отдельный случай комбинации свойств элементов ЭС «ВС-экипаж среда». Отображение всех свойств множества через лингвистические переменные позволяет формировать входные данные в виде функций принадлежности и строить нечеткую модель оценки риска эксплуатации ФС ВС. В среде нечеткой системы риск оценивают согласно технологии моделирования в этой среде.

При моделировании выявляются неблагоприятные комбинации входных свойств, которые соответствуют разным уровням риска. Полученные результаты дают возможность формировать и решать задачи оптимизации свойств ЭС «ВС-экипаж среда» с целью снижения риска ее эксплуатации, а также определять основные процедуры формирования шкалы риска.

Формально шкала измерений - это упорядоченная тройка - эмпирическая система с отношениями; N- полная числовая система с отношениями;/- функция, которая гомоморфно отображает U в подсистеме N.

Для случая, когда формальной системой является множество экспертных оценок, шкала риска формируется как шкала натуральных чисел функция, которая формализует операцию отображения каждого элемента носителя в множество натуральных чисел. Кривую, построенную на основе экспериментальных данных, где аргументом является экспертная оценка, а функцией — числовой эквивалент уровня риска при работе нечеткой модели. В результате аппроксимации она описывается функцией.

Выполнив системный анализ ЭС «ВС-экипаж- среда» и проведя исследования, в частности, оценив риск в нечетком логическом базисе, можно сделать некоторые выводы.

  • 1.  Стремительное развитие авиационной техники нуждается во внедрении новых подходов и исследовательских приемов при ее эксплуатации, в частности, системного подхода, разработки новейших теорий и таких информационных технологий, как «мягкие» измерения, «мягкие» вычисления, средства искусственного и вычислительного интеллекта.

  • 2.  Авиационные происшествия, которых немало зафиксировано в разных странах мира, заставляют вводить в практику новые понятия и меры (системная безопасность, риск и т. п.).

  • 3.  Системный анализ ЭС «ВС экипаж-среда» выявляет центральную роль экипажа как субъекта риска, качества и возможности которого требуют новых подходов к его формированию и поддержанию.

.

Лучшее в мире авиации

наверх