葉楠
摘 要
民航事故調(diào)查報告表明,約70%的事故與人為因素有關,其中飛行員決策失誤造成的事故則占50%以上。在目前中國民航正在向民航強國發(fā)展的背景下,民航飛行員在執(zhí)行航班任務中,對于不同的飛行情形應該如何選擇策略來管理整架飛機,是在此發(fā)展過程中需要重點研究的問題。本文基于IDAC模型中的解決問題策略,以空客機型為例,分析在整個航班任務中執(zhí)行常規(guī)程序與非常規(guī)程序時,飛行員應該如何選擇適合的策略,以保證航班安全高效運行,為建設民航強國打牢基石。
關鍵詞
IDAC模型;策略選擇;空客標準操作程序
中圖分類號: ?E91;E926.3 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼: A
DOI:10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.07.080
Abstract
Civil aviation accident investigation reports show that about 70% of accidents are related to human factors, of which more than 50% are caused by pilot decision errors.In the context of the current development of China's civil aviation into a civil aviation power, how to select strategies to manage the entire aircraft fordifferent flight situations in the execution of flight missions by civil aviation pilots is an issue that needs to be studied during this development process.This article is based on the problem-solving strategies in the IDAC model.Taking Airbus aircraft as an example,this article analyzes how pilots should choose appropriate strategies when performing routine and non-routine procedures throughout the flight mission to ensure safe and efficient flight operations,laying the cornerstone for building a strong civil aviation country.
Key Words
IDAC model;Strategy selection;Airbus standard operating procedure
0 引言
決策是人在多個可選方案中選擇一個方案的認知過程。飛行決策是飛行員在飛行過程中做出的任何相關決定,既包括中斷起飛或繼續(xù)起飛、落地或復飛、繼續(xù)飛往目的地或備降這些重要決策,也包括那些在飛行中的正常選擇,如更改飛行計劃、改變飛行高度、調(diào)整飛行速度、選擇航向繞飛雷雨等。完成一次飛行任務,飛行員可能對上百個問題做出決策,特別是對于含有非常規(guī)程序的飛行任務,如何減小在決策中失誤的概率,是至關重要的[1]。而在不同飛行階段或者飛行情形選擇做決策的策略,會直接影響到?jīng)Q策本身。所以策略的選擇對決策產(chǎn)生的影響作用也不可小覷。下文將基于IDAC模型中的9種解決問題的策略,對空客手冊的標準程序進行詳細分析。
1 IDAC模型簡介
IDAC模型,即成員間的信息、決策、行為(information decision actionin a crew)模型,它是第三代HRA方法——基于仿真的動態(tài)的HRA方法。傳統(tǒng)的第一代和第二代HRA方法均以運行事件的靜態(tài)任務分析作為績效建模的基礎,依靠實證和專家判斷得來的數(shù)據(jù)進行績效估計(第一代HRA方法代表:THERP模型,即人失誤率預測技術;第二代HRA方法代表:CREAM模型,即認知可靠性和失誤率分析方法)。而第三代基于仿真的HRA方法是一動態(tài)建模系統(tǒng),利用虛擬場景、虛擬環(huán)境以及虛擬人來模擬實際環(huán)境中的人的績效,提供HRA建模和量化的動態(tài)性描繪的基礎,說明了復雜人-機系統(tǒng)間動態(tài)交互的特性[2]。
1.1 IDAC問題解決和決策制定模型
在第三部分——IDAC操作者的響應模型內(nèi)容中,介紹了問題解決和決策制定過程模型,根據(jù)IDAC模型決策理論,所有決策的制定都是依據(jù)一個總體的策略——成本效益最優(yōu)策略,也就是在希望達到的效果與為此所需的付出之間找到一個最佳的點[3]。
在實際飛行中,飛行員在做決策時經(jīng)常遇到兩難的選擇,在安全目標與生產(chǎn)效益、執(zhí)行程序與經(jīng)驗判斷、決策認知難度與產(chǎn)生后果的責任承擔中尋找一種平衡,這樣的決策往往是最難做出的。
1.2 IDAC模型中的9種解決問題策略
根據(jù)IDAC模型,它提供了9種解決問題的策略(以認知復雜度逐步上升的順序排列)[3]:
(1)本能反應——基于技能的策略:立即動作需要執(zhí)行(記憶動作),當察覺到一個重要部件的迫切的威脅或者系統(tǒng)需要緊急動作來保護它的完整性時。
(2)直接匹配——基于技能的策略:依靠直覺的認知反應(常見故障、經(jīng)驗性),基于部分現(xiàn)象和證據(jù)就能匹配出典型的假設。
(3)遵從口頭指令——基于規(guī)則的策略:執(zhí)行其他成員的指令。
(4)遵從書面程序——基于規(guī)則的策略:執(zhí)行符合當時情景的書面程序,對于復雜程序來說,通常有一步一步地書面程序讓操作員執(zhí)行。在某些情景下,書面程序不夠精準,留有操作員自行判斷的空間。
(5)歸納演繹推理——基于知識的策略:需要執(zhí)行完整的探究來識別系統(tǒng)不正常的原因。分為歸納推理和演繹推理,歸納推理:產(chǎn)生一系列的診斷假設;演繹推理:收集更多信息以驗證產(chǎn)生的診斷假設。易于產(chǎn)生錯誤,大多用于處理意料之外的情況,它是完全基于知識的策略,比直接匹配基于知識的程度更高。
(6)有限推理——歸納演繹推理和遵從書面程序的混合策略:操作者在遵從書面程序的同時進行基于知識的診斷,一個更實際的遵從程序的班組策略;
(7)征求建議——將技能、規(guī)則和基于知識的認知活動三者混合的策略:從其他班組成員獲得幫助來評估系統(tǒng)狀態(tài)或者決定解決問題的策略(機組成員之間、乘務組、管制人員、公司簽派人員)。
(8)等待和監(jiān)控——基于知識的認知活動:是一種推遲的方法,由于解決方案的形成取決于系統(tǒng)出現(xiàn)新的信息,它可能會使系統(tǒng)的狀態(tài)更加清晰,從而使得解決方案更易獲得。
(9)試錯法——基于知識的策略:在不同解決方案與系統(tǒng)的相互作用中,找到合適的解決方案。分析系統(tǒng)的反饋來評估前面推測的解決方案是否正確,如果沒有解決此問題,選擇另一個解決方案,諸如此類。
下圖為歸納演繹推理,直接匹配,本能反應三者的認知路徑關系圖。
對于空客機型來說,可以認為出現(xiàn)的ECAM信息直接幫助飛行機組做出了直接匹配/本能反應的決策。從而在認知過程走了捷徑,跳過診斷過程,直接進行動作的選擇/執(zhí)行恢復動作。
1.3 IDAC模型中的7個引導策略選擇的因素[3]
①操作者工作的特點(限制操作者可選擇的策略):比如對于遵從口頭指令策略只能由副駕駛選擇,又如本能反應策略不能被簽派選擇。
②訓練:比如公司規(guī)定操作者必須按照空客手冊規(guī)定程序執(zhí)行常規(guī)和非常規(guī)程序。
③精神或者身體的負荷程度:比如本能反應和直接匹配策略對于精神或身體的需求最低,所以負荷最小。
④對于決策后產(chǎn)生結果的負責程度:如果操作者采用此策略的理由越充分,那么他對于此策略產(chǎn)生的結果所承擔的責任就越輕?;谝?guī)則的策略(如遵從書面指令、遵從口頭指令)所需承擔的責任最輕,那些需要完全基于知識的認知過程的策略(如歸納演繹推理)比基于技能的策略(如本能反應、直接匹配)更具有辯護性,因為選擇基于技能的策略只是根據(jù)了一組顯著的證據(jù)。
⑤策略本身主動還是被動:主動的策略(如本能反應、歸納演繹推理和遵從書面程序)指引著操作者根據(jù)當前系統(tǒng)的情況去做一些事情(如收集系統(tǒng)信息或者介入系統(tǒng)目前的狀態(tài))。而被動策略(如等待和監(jiān)控)與之相反。
⑥個人偏好:個人偏好會影響操作者選擇采用的決策,同時它也會被其他因素影響(如個人自尊心)。
⑦記憶效應:操作者對于之前使用此策略的有效程度的記憶會影響此次的策略選擇。
⑧認知依賴:此因素又可稱為“認知一致性”,指的是如果高層目標選擇基于知識的策略,則子目標也大多會選擇基于知識的策略。
2 空客手冊標準操作程序[5-6]
對于所有空客機型來說,程序分為常規(guī)和非常規(guī)程序:
常規(guī)程序只包括正常程序通過執(zhí)行標準操作程序SOP來完成,執(zhí)行SOP需要依靠飛行員的記憶,只有兩個階段例外,分別是駕駛艙初始準備階段和安全離機階段,以上兩階段飛行員可以根據(jù)QRH完成。
非常規(guī)程序包括正常程序的補充程序和非正常應急程序。正常程序的補充程序的執(zhí)行原則為讀&做。非正常應急程序分為記憶項目和讀&做程序(ECAM、QRH、FCOM和OEB),執(zhí)行的優(yōu)先順序為:
(1)記憶項目/OEB立即動作。
(2)OEB。
(3)ECAM。
(4)QRH。
(5)FCOM。
3 基于IDAC模型中的策略詳細分析空客手冊標準程序
下面利用IDAC模型中的9種解決問題的策略,對空客得非常規(guī)程序進行分析。
(1)對于正常程序的補充程序來說,大體策略為遵從書面程序,按照讀&做的原則執(zhí)行。一般由機長下口令,副駕駛執(zhí)行。具體為:機長直接匹配并選擇需要執(zhí)行的補充程序,副駕駛遵從口頭指令并且遵從書面程序來完成補充程序的動作??梢钥闯鲅a充程序基于技能且基于規(guī)則,較少消耗認知能力。
(2)對于非正常應急程序來說
①A、記憶項目:大體策略為本能反應,機組根據(jù)記憶的程序快速反應完成相應動作。具體為:機長和副駕駛根據(jù)本能反應選擇出需要完成的動作,副駕駛在完成動作過程中可能會選擇遵從口頭指令或者遵從書面程序的策略以完成整個動作組塊。在認知流中,它不經(jīng)過診斷和動作選擇過程,直接明確需要執(zhí)行的動作,機組能夠立即執(zhí)行動作??梢钥闯鲇洃涰椖靠傮w是基于技能的,也包括基于規(guī)則,基本不消耗認知能力。
B、OEB立即動作:OEB全稱操作工程通告,是由空客公司針對不同飛機的系統(tǒng)版本發(fā)布的操作工程通告,是為了快速通知用戶任何對操作有重要影響的初始設計目標的差異,并向承運人提供與這些差異相關的技術信息和臨時操作程序。OEB分為兩種重要等級:紅色OEB和白色OEB,紅色OEB是指如果不按照推薦的程序操作,可能對飛機的安全運行造成嚴重的影響;白色OEB是指如果不按照推薦的程序操作,可能對飛機的運行造成嚴重的影響。在駕駛艙初始準備階段機組必須回顧適用該飛機的所有OEB,必須格外注意紅色OEB。紅色OEB中有OEB立即動作,根據(jù)機組成員對OEB立即動作的熟悉程度,策略可為本能反應或者直接匹配。在此為了盡最大可能降低風險因子,理想情況如下:對于紅色OEB的立即動作,飛行機組為本能反應策略。具體動作策略與記憶項目相似,總體是基于技能的,也包括基于規(guī)則,基本不消耗認知能力。
②OEB:對于紅色OEB來說,機組采用直接匹配的策略。對于白色OEB最好采用直接匹配,但是也可采用遵從書面程序的原則。具體為:1)對于紅色OEB,機長或副駕駛直接匹配出此為檢查單中紅色OEB,副駕駛遵從書面程序執(zhí)行紅色OEB動作,其中可能會存在遵從機長口頭指令的策略。2)對于白色OEB,如果其中一人采用了直接匹配策略,動作過程則與處理紅色OEB相同;如果第一時間無人采用直接匹配策略,則在后續(xù)“暫停狀態(tài)頁”時采用遵從書面程序策略??梢钥闯鯫EB如采用基于技能的直接匹配明顯優(yōu)于采用遵從書面程序策略。而這取決于機組在駕駛艙初始準備階段對于OEB的準備效果。
③ECAM動作:大體策略為遵從書面程序,其中穿插著遵從口頭指令策略,可能存在有限推理策略。
ECAM動作執(zhí)行標準程序如表1。
④QRH:如有相應的QRH程序,則依照有限推理的策略,執(zhí)行QRH程序。機組在遵從書面程序的同時進行基于知識的診斷,由此可見它是基于規(guī)則和知識的,需要耗費一定的認知能力。
⑤FCOM:如果時間允許,精力足夠的情況下,機組依照有限推理的策略,查看它以獲得適用程序的附加信息,但是機組不應該為了參考FCOM而延長飛行。并且由于參考FCOM是基于規(guī)則和知識的,需要耗費一定的認知能力,所以在這里認為除非以上①—④無法使得機組診斷出原因/無法選擇一個解決行動/需要更多信息來構建情景意識時,才選擇參考FCOM。
機組完成前面①—⑤的非正常應急程序后,飛機會處于一個相對穩(wěn)定的狀態(tài),同時機組通過程序中“讀出狀態(tài)頁”的動作后,會對飛機整體的狀態(tài)有一個判斷。然后機組采用有限推理、歸納演繹推理和征求建議等策略做出繼續(xù)飛往目的地或者備降機場或者迫降的決定。
(1)繼續(xù)飛往目的地機場需要考慮以下問題:
①目前飛機不工作的設備是否滿足繼續(xù)在飛向目的地機場的航路上飛行的要求,包括導航性能要求、高度要求、油耗情況、航路和目的地機場與備降機場天氣情況等;
②飛機當前性能和設備條件是否滿足特殊程序,包括釋壓程序、單發(fā)飄降程序等;
③目的地機場和備降機場跑道條件是否滿足飛機當前著陸性能下的著陸距離要求;
④當前飛機工作設備性能是否滿足目的地機場的進近程序要求;
以及其他情況。
(2)飛往備降機場需要考慮以下問題:
①目前飛機不工作的設備是否滿足在飛向備降機場的航路上飛行的要求,包括導航性能要求、高度要求、油耗情況、航路和備降機場天氣情況等。
②飛機當前性能和設備條件是否滿足特殊程序,包括釋壓程序、單發(fā)飄降程序等。
③目的地機場和備降機場跑道條件是否滿足飛機當前著陸性能下的著陸距離要求。
④當前飛機工作設備性能是否滿足目的地機場的進近程序要求。
⑤備降機場的消防等級情況與地面其他保障情況是否滿足需求。
以及其他情況。
(3)迫降需要考慮以下問題:
①選擇迫降地點(盡可能選擇場內(nèi)迫降)。
②報告空管部門和公司簽派,請求應急救援。
③通知乘務組做好客艙安全準備和應急撤離準備。
④完成QRH迫降程序。
以及其他情況。
機組在以上做決策的過程中,首先告知空管部門,在情況允許的情況下,向公司簽派征求意見,階段性地做出(1)繼續(xù)飛往目的地機場(2)飛往備降機場(3)迫降以上三者之中的決定。
做出(1)—(3)之中的選擇后,需要告知乘務組機組的決定,讓乘務組做好相關的準備工作,使整個機組有共同的目標,以相互配合。
接下來機組應針對不同的飛行階段制定相應的計劃,下面我們參照空客非正常操作的管理理念中總結的使用思想,進行分階段地制定相應策略。
(1)巡航階段:執(zhí)行完ECAM動作,利用STS頁面判斷目前飛機的狀態(tài),如有QRH的巡航部分總結則參考總結,并收集其他相關信息(如前文所示),飛行機組評估整體情況并計算出著陸性能(包括VAPP和著陸距離)來選擇合適的機場與合適的著陸跑道。采用有限推理的策略使用QRH中的空中性能進行著陸性能計算。
(2)進近準備階段:首先最晚在下降前15min獲得著陸最新信息(天氣、跑道狀態(tài)、剎車效應等),然后再次回顧STS頁面,更新之前進行的著陸性能的計算,如有QRH的總結則按照進近、著陸和復飛部分來進行進近準備;如果沒有,則根據(jù)STS頁面完成進近準備。包括:
①FMGS輸入:F-PLN—RAD NAV—PROC—PERF—FUE LPRED—SECF-PLN;
②檢查著陸標高;
③按需選擇自動剎車。
進近準備需要交叉檢查以相互確認并再次熟悉飛機的狀態(tài)與后面階段要完成的工作。
(3)進近簡令:PF需要完成進近簡令,目的是PF告知PM其計劃的僅僅動作過程。特點:簡潔且合乎邏輯,在工作量較小的時候完成。如有QRH總結,便使用QRH總結的進近、著陸和復飛部分來執(zhí)行進近簡令;如果沒有,則按照進近簡令卡來完成,表2為訓練手冊中進近簡令的內(nèi)容。
(4)進近階段:如有QRH總結,則參見總結的進近部分再次復習;如果沒有總結,則依照進近簡令中的進近階段的重點內(nèi)容。
(5)飛機處于最后形態(tài):如有QRH總結,則迅速查閱著陸和復飛部分,最后PM檢查狀態(tài)頁面,是否所有進近程序動作已完成;如沒有總結,則依照進近簡令中著陸和復飛階段的重點部分(剎車、NWS、反推和復飛時起落架收上)。
4 總結與展望
以上便是飛行機組在遇到非正常情況下的比較完整的程序與決策過程,可以看出在ECAM動作完成之前,絕大部分使用的是基于技能的策略(本能反應和直接匹配)和基于規(guī)則的策略(遵從口頭指令和遵從書面程序),部分采用基于歸納演繹推理和遵從書面程序混合的策略(有限推理);ECAM動作完成之后,會常常采用基于歸納演繹推理和遵從書面程序混合的策略(有限推理)、基于知識的策略(歸納演繹推理)和基于技能、規(guī)則和知識三者混合的策略(征求建議)。機組選擇越多的基于技能策略,此過程帶來的認知負荷就越少,機組的工作負荷就相對越低。讓機組更多策略成為本能反應和直接匹配這兩種基于技能的策略能有效降低認知負荷。
綜上,由于基于知識的策略需要占用更多的認知資源,所以盡可能避免單獨使用基于知識的策略,如歸納演繹推理,應盡量使用有限推理策略和征求建議的策略來減小機組決策錯誤的概率從而保證航班的安全。
本文沒有具體使用各類航空決策模型來分析各類對飛行員決策產(chǎn)生影響的因素,如情景評估、風險評估、知識、經(jīng)驗和航空安全文化等[7]。而是從飛行員的角度,在機組執(zhí)行航班任務完成飛行程序的過程中,詳細探討飛行機組應該如何在不同飛行程序階段選擇相應的形成決策的策略。
通過上文結合IDAC模型中9種解決問題的策略對空客飛行程序詳細的分析,能得出以下對于飛行機組和對于航空公司來說不同的啟示:
(1)對于飛行機組,加強對空客手冊和公司運行手冊的熟悉程度,嚴格按照標準程序操作飛機,根據(jù)前文可以看出基于規(guī)則的策略為飛行機組最基礎的策略選擇,在降低認知負荷的同時,對產(chǎn)生的后果所需承擔的責任最輕。但是在緊急的情況下,基于技能的策略能使機組的工作負荷降至最低,能夠很好地幫助機組減少出現(xiàn)操作錯誤的概率,以下因素比如飛行經(jīng)驗的豐富程度、飛行技能的熟練程度和疲勞程度都會在不同程度上影響飛行機組基于技能的策略。在出現(xiàn)飛行機組不熟悉的情況且無法避免選擇含有基于知識的策略時,首先考慮在手冊中查閱書面程序,其次考慮向公司簽派征求建議,最后選擇完全基于知識的歸納演繹推理策略與等待和監(jiān)控策略,不建議考慮試錯法策略。
(2)對于航空公司,加強對飛行機組的技能訓練和手冊宣貫,合理制定公司規(guī)定,因為不合理的公司規(guī)定會負面影響飛行員的策略選擇,增加認知負荷和附加對于產(chǎn)生后果的負責程度。完善優(yōu)化對于飛行機組的技術支持和專家支持系統(tǒng),幫助飛行機組共同決策。
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