Проблемы, вызванные повышением степени автоматизации кабины пилотов. Преимущества и недостатки автоматизации управления современными самолетами. Рекомендации по применению автоматизации.

Проблемы, вызванные повышением степени автоматизации кабины пилотов. Преимущества и недостатки автоматизации управления современными самолетами. Рекомендации по применению автоматизации.

Авторы публикации

Рубрика

ПРОЧЕЕ

Журнал

Журнал «Научный лидер» выпуск # 47 (92), Ноябрь ‘22

Дата публикации 19.11.2022

Поделиться

В данной статье будет кратко рассмотрена проблема человеческого фактора, преобретающая с каждым годам все большую значимость в связи с увеличением степени автоматизации систем управления современными самолетами гражданской авиации. С этими системами пилоты взаимодействуют каждый полет, поэтому тема является актуальной. Также в статье будет обращено внимание на ряд важнейших проблем, связанных с использованием автоматизированных систем управления, которые могут представлять угрозу безопасности полётов.

Предисловие

Современные бортовые устройства и пилотажно-навигационные комплексы на современных самолетах гражданской авиации (ГА) позволяют автоматизировать выполнение многих функций, которые раньше выполнялись вручную. Автоматизация несет с собой много реальных преимуществ, и в настоящее время вопрос уже не в том, чтобы автоматизировать процесс выполнения той или иной функции, а в том, следует ли вообще это делать, учитывая все многообразие связанных с этим человеческих факторов (ЧФ). Еще неясно, повышается ли безопасность всей системы за счет автоматизации выполнения некоторых функций, ранее выполнявшихся человеком-оператором. Есть основания полагать, что автоматизация функций, осуществляемых в кабине пилотов, уже достигла своего апогея. Данный вопрос, особенно в связи с существенным влиянием ЧФ, всегда стоял на повестке дня, но для инженеров автоматизированных систем управления (АСУ) по-прежнему имеется мало указаний и “пожеланий” от непосредственных эксплуатантов в этом направлении. Далее будет рассмотрена проблема влияния АСУ и ЧФ на безопасность полетов в связи с увеличением степени автоматизации современных самолетов и ее влияние на работу и профессиональные качества членов летных экипажей.

Результаты современных исследований часто говорят о том, что в будущем автоматические системы и устройства обеспечат непрерывное управление полетом и что человек-оператор будет лишь выполнять роль контролера, следящего за отклонениями от заданных величин. И только в случае крайней необходимости, как говорят в авиации, “переходить на руки” (т.е., переходить на ручное управление самолётом). Это утверждение основывается на том, что механические управляющие устройства вполне оправдывают себя в процессе управления, но при этом они должны дополняться (на случай неисправности или других непредвиденных событий) обладающим замечательной гибкостью мышления человеком-оператором, который действует в роли дежурного контролера. 

Второй момент заключается в том, что человек, невзирая на всю хваленую гибкость мышления, не всегда успешно справляется с задачей контроля и легко может пропустить важные сигналы. Помимо этого, человек не застрахован от совершении ошибки, которая, при стечении роковых обстоятельств, может привести к катастрофическому исходу. 

И пока в любой системе присутствует человек, на АСУ неумалимо будет влиять ЧФ. 

Этот факт, подкрепленный бесконечными отчетами об авиационных происшествиях и индицентах, заставляет инженеров АСУ стремиться к исключению ошибок человека-оператора на уже автоматическом уровне. В авиации это стремление особо заметно, в силу того, что здесь цена ошибки очень высока. Однако автоматизация все равно не сможет полностью исключить влияние ЧФ на АСУ и упредить ошибки человека-оператора. 

 

Для чего необходима автоматизация и АСУ

В наше время само понятие “автоматизация” понимается как нечто банальное и очевидное: есть “умная и специально обученная” система со своими алгоритмами и механизмами воздействия, которой достаточно поставить задачу или дать команду, после чего ненапряженно наблюдать за автоматически протекаемым процессом. Однако не всё так однозначно.

Уже сейчас в авиации наблюдается серьезная озабоченность в отношении влияния степени автоматизации в кабине пилотов на организацию работы летного экипажа , рабочую нагрузку, а в совокупности - на безопасность полетов. 

Время от времени можно услышать о том, что присутствие человека в кабине необязательно, ведь при высокой степени автоматизации он, по сути, является всего лишь оператором-наблюдателем. И с одной стороны - да, это технически это вполне возможно и . 

Но с другой стороны, подавляющее большинство специалистов в области авиации уверены, что присутствие пилота в кабине самолёта, как минимум с социально-политической точки зрения, обеспечено. А сама идея полного исключения человека из системы управления современным самолётом неприемлема как минимум на ближайшие десятилетия.

 

  • Существует 3 фактора, обуславливающих необходимость автоматизации в кабине:
  1. Техника. Значительное улучшение технических характеристик оборудования самолета, уменьшение размеров и стоимости различных электронно-механических устройств, датчиков и индикаторов делают автоматизацию бортовых систем качественной альтернативой (а, впрочем, и резервом) классическому ручному управлению. Следует отметить, что усовершенствование технического бортового оборудования является не самоцелью, а способствующим фактором для повышения уровня безопасности эксплуатации АСУ самолетов.
  2. Безопасность полетов. Согласно статистике, большинство авиационных происшествий происходит по “ошибке пилота”. Впрочем это определение неоднозначно, ведь несмотря на прямое указание на ошибку пилота, подразумеваться под этой, на самом деле, общей фразой могут и недочеты других фигурантов обеспечения полетов: от наземного персонала, готовившего самолет к полету до диспетчеров управления воздушным движением, ошибочные команды которых так же могли привести к инциденту или катастрофе. К автоматическим системам, обеспечивающим безопасность полета и уменьшающим нагрузку на летный экипаж, можно отнести автопилоты, командно-пилотажные приборы, системы аварийной сигнализации и оповещения и системы сигнализации об опасном сближении с землей и другими воздушными судами.
  3. Экономика. Безусловно, так как авиация является одной из самой передовых, а следовательно и дорогостоящих отраслей - экономия средств эксплуатантов (авиакомпаний и авиационных предприятий) является немаловажным аспектом. Автоматизация способна обеспечить немалую экономию средств за счет меньшего расхода топлива вследствие сокращения времени полета, программирования и выыдерживания оптимальных траекторий набора высоты, снижения, захода на косадку и других маневров. Трудно переоценить роль автоматизации в экономии бюджета и увеличения прибыли авиакомпании, особенно при существенном ежегодном росте цен на топливо.

 

Автоматизация: полезно для пилотов?

Несмотря на вышеперечисленные достоинства, есть и обратная сторона медали. Для пилотов влияние степени автоматизации их рабочего места не проходит бесследно. Наличие АСУ, разумеется, облегчает и без того трудную и напряженную работу летного состава. 

Особенно это касается ночных полетов, полетов в плохих погодных условиях, в ситуации загруженного воздушного пространства и при нештатных ситуациях. 

Однако на фоне плюсов есть и минусы: автоматизация оказывает существенное влияние на профессиональные летные навыки. И, к сожалению, не лучшим образом. 

 

  • Во-первых, пилоты это люди, а человек - существо, которое постепенно привыкает к удобствам. Если говорить в контексте летной деятельности, то пилот так или иначе, но со временем привыкает к наличию сигнализации (при чем почти надежной и безотказной), которая всегда уведомит и предупредит как о предпосылке к угрозе (когда у экипажа еще будет возможность повлиять на улучшение ситуации несущественной корректировокй, например, режима или траетории полета), так и о непосредственной опасности (когда экипажу будет необходимо уже существенно вмешаться в управление АСУ самолета и скорректировать параметры полета для предотвращения переростания ситуации в критическую). При худшем развитии событий и при отсутствии у пилота желания держать себя в профессиональном тонусе (то есть, не полностью доверять и полагаться на систему сигнализации, а не забывать об осмотрительности и ведению мониторинга параметров полета и систем воздушного судна) может со временем появиться такая черта как игнорирование сигнализации автоматической системы, что в свою очередь может привести к катастрофе. Также, по этой же причине может появиться такой же отрицательный момент как отсутствие какого-либо контроля и мониторинга параметров самолета, окружающей воздушной остановки и других аспектов полета.

 

  • Во-вторых, повышение степени автоматизации самолета черевато понижением квалификации пилота. Этому подвержены преимущественно те пилоты, которые широко и часто пользуются удобствами автоматизированного оборудования. Чаще всего подобная проблема встречается среди вторых пилотов (ВП), нежели у более опытных командиров воздушных судов (КВС). Связано это с тем, что молодые и менее квалифицированные ВП летают на высокоавтоматизированных современных самолетах, которые оборудованы сложными и современными АСУ, способными сделать большую часть сложной работы за пилота. И по прошествии определенного времени, происходит настолько сильное привыкание неопытного специалиста к такому уровню комфорта, что случись нештатная ситуация на борту (и даже не очень серьезная) и не исключено, что этот молодой и шокированный произошедшим ВП попросту может растеряться, буквально оставив своего коллегу-КВС без помощника-ВП (пускай и на несколько секунд, но при аварийной ситуации каждое мгновение имеет значение). Эта проблема может быть решена, если в программу подготовки летных кадров будет внедрена процедура, согласно которой ВП будет предложено переодически отказываться от использования АСУ в полете для сохранения умения управлятьсамолетом вручную и поддержания летных навыков специалиста.

 

  • В-третьих, активное использование автоматики при пилотировании воздушного судна может привести к изменению отношения пилотов к управлению самолетом. Рональд Харст в своей книге “Ошибки пилотов: человеческий фактор” приводит яркий пример проявления этой проблемы в летной деятельности:

“Активно занимаясь всеми аспектами подготовки, я могу отметить одно вызывающее опасения последствие внедрения автоматики, а именно, тенденцию инертности и самоуверенности (у пилотов). Например, хороший, добросовестный второй пилот (с уровнем подготовки выше среднего), полетав 8-9 месяцев на оборудованном сложнейшей автоматизированной системой самолете L-1011, проявляет инертность и самоуверенность в начале подготовки (т.е. при повышении) на командира воздушного судна B-707. Эта проблема вынудила нас проанализировать программу подготовки вторых пилотов и увеличить время их подготовки. Фактически, мы вдвое увеличили это время.”

Кроме того, один из КВСов одной из крупнейших авиакомпаний мира - Стефано Фурланис - в интервью журналу Aerotime обратил внимание общественности, что корни упомянутой проблемы исходят от авиакомпаний, а именно от их политики. Цитата ответа капитана Фурланиса на вопрос журналиста о том, кто же виновен в такой степени снижения квалификации пилотов:

"В первую очередь – авиакомпании. Они осознали, что намного дешевле и удобнее будет нанимать не кого-то талантливого, но просто кого-нибудь, быстренько обучить его или ее выполнению стандартных эксплуатационных процедур, направленных на создание "оператора самолетных систем", одев которого в форменную одежду, можно заменить настоящего пилота. После чего этот "оператор систем" будет делать все просто замечательно, так как самолеты летают сами довольно неплохо, никогда (почти) не ломаются. Надежность подобной системы просто восхитительна.” 

"В этом есть большой плюс: подобные личности могут быть набраны авиакомпании быстро, обучены быстро, т.к. мы больше не требуем от них достижения некоторых редких навыков… все, что им требуется – читать книги, применять правила и жать кнопки. Я знаю, вы фокусируетесь на зависимости от автоматики, но зависимость от процедур тоже опасна. Особенно в том случае, когда процедуры больше не пишутся для обеспечения безопасности, а для того, чтобы позволить обезьянам летать". 

  • Обобщая все вышеперечисленное, можно сделать следующее резюме о достоинствах и недостатках бортовых АСУ.
Достоинства: Недостатки:
Увеличение производительности и продуктивности; Понижение внимательности и сосредоточенности пилотов;
Уменьшение объема рабочей нагрузки и утомления экипажа; Понижение уровня квалификации в случае переучивания пилотов на другой самолет;
Исключение возможности совершения мелких ошибок. Чрезмерная самонадеянность, самоуверенность и нежелание самокритично оценивать свою работу.

 

Рекомендации по применению автоматизации

Так как автоматизация, как и эволюция - неизбежна, то имеет смысл принять ее постепенное внедрение как факт. Однако это не означает, что человек перейдет исключительно в роль оператора. Главной задачей человека было и остается - быть человеком с острым умом и гибким мышлением. Работать в продуктивном тандеме с АСУ, а не быть замененным ей.

Рекомендации по применению автоматизации в авиации:

  1. Принцип функционирования АСУ должен быть легко интерпритируемым и понятным для пилота. Это необходимо для упрощения обнаружения неисправности и ее причины.
  2. АСУ должны оставаться подконтрольными их эксплуатанту, а не полностью исключать человека из процесса управления.
  3. Снижение рабочей нагрузки не должно способствовать полному отключению членов экипажа от контролирования полета. Облегчать работу - да, но давать возможность полностью отойти от управления и мониторинга параметров - нет.
  4. Необходимо организовывать тщательную подготовку пилотов по работе с АСУ. При чем не только для обеспечения нормальной работы оборудования системы, но и для приобретения навыка пилота по обнаружению неисправностей, их причин, а так же для сохранения бдительности при взаимодействии с автоматизацией.

Кабина Airbus A-320

Кабина Boeing-787 Dreamliner

 

Заключение

Автоматизация современных самолетов безусловно способствует повышению экономической выгоды и безопасности полетов. Однако темпы ее роста настолько высоки, что на данный момент трудно с точностью сказать, насколько сильными будут последствия ее роста. И какими они будут: положительными или отрицательными.

Проектирование, анализ, внедрение и установку автоматизированных систем в кабине современных самолетов следует производить без спешки и фанатизма, а с полным осознанием поведенческого воздействия автоматизации и возможных тенденций (не только положительных) в области подготовки пилотов и летной эксплуатации гражданских воздушных судов.

 

Список литературы

  1. Ronald Hurst, Leslie R. Hurst "Pilot Error. The Human Factors", second edition, 1982
  2. Окань Д.С. "Сферически пилот в вакууме", 2018
  3. Окань Д.С. "Взлет разрешен!", 2022
  4. Пономаренко В.А., Лапа В.В. "Профессия - летчик: психологические аспекты", 1985
  5. Статья из журнала Aerotime "Opinion: Automation and bureaucracy are killing flight skills", 2018
Справка о публикации и препринт статьи
предоставляется сразу после оплаты
Прием материалов
c по
Осталось 4 дня до окончания
Размещение электронной версии
Загрузка материалов в elibrary