09.2008

Методика количественной оценки качества техники пилотирования летчика в рейсовых условиях

О. А. Бутырин, С. В. Клещенко - (ОАО «Авиакомпания «Сахалинские авиатрассы»), журнал «Проблемы безопасности полетов»

Содержание:

В статье рассматривается методика определения индивидуальной техники пилотирования летчика на основе автоматизированной обработки и экспертной оценки данных записей бортовых параметрических самописцев (черных ящиков). Получив количественную оценку техники пилотирования конкретного летчика, возникает реальная возможность решения целого ряда проблем, связанных с так называемым «человеческим фактором» в вопросах безопасности полетов в гражданской авиации.

Некоторые аспекты работ по расшифровке полетной информации в российской авиации

Известно, что любая авиационная система надежна настолько, насколько надежна ее самая незащищенная часть. 80% всех авиационных происшествий в России происходит по вине так называемого «человеческого фактора». Человеческий фактор - вот на сегодняшний момент самый важный аспект изучения и обеспечения безопасности полетов. И своей задачей мы поставили создание эффективного инструмента для хотя бы частичного решения этой проблемы.

Необходимо отметить особенность российской авиации. Начиная с 1973 г., когда была поставлена задача по использованию в летно-методической деятельности материалов средств объективного контроля (СОК), работа по ее решению ведется на постоянной основе во всех авиакомпаниях. Это означает, что без расшифровки и анализа полетной информации самолеты, в том числе и иностранного производства, по России не летают. Созданы специальные подразделения по обработке и анализу СОК, работа которых строго регламентирована соответствующими документами. Установлен норматив по проценту контроля выполненных полетов, в зависимости от класса воздушного судна. Для самолетов 1 класса – не мене 90%, 2 класса - 80%, 3 класса - 60%. На сегодняшний момент по количеству расшифрованных полетов российская авиация впереди планеты всей. По мнению авторов, расшифровка и анализ СОК, при всем своем несовершенстве, является самым мощным дисциплинирующим фактором в работе экипажа.

Изучив опыт гражданской авиации в СССР и затем в России, наши зарубежные европейские коллеги продекларировали с 2005 г. начало действия программы Flight Data Monitoring. Цель программы - сбор и анализ полетной информации, причем отдельно оговорено то, что невозможно использовать эту информацию против ее источника. Это еще раз доказывает, что лучшее из опыта нашей авиационной практики тут же берется на вооружение мировым авиационным сообществом.

Программа экспресс анализа, достоинства и недостатки

Практически весь объем параметрической полетной информации обрабатывается по стандартным программам экспресс-анализа. Суть программы заключена в следующем: цифровой массив, записанный бортовым самописцем, обрабатывается по специальным алгоритмам, и полет анализируется на предмет выхода параметров за летные или технические ограничения, оговоренные руководством по летной эксплуатации или иными регламентирующими документами. Все программы экспресс-анализа проходят испытания в Государственном Центре «Безопасность полетов на воздушном транспорте» и по итогам испытаний специальным указанием допускаются к эксплуатации в авиакомпаниях. С любыми другими программами экспресс-анализа работа запрещена. Если нарушений при расшифровке нет, обработанная полетная информация хранится оговоренное время, а затем «забывается». И в этом основная проблема.

Работа с данными объективного контроля должна получить свое логическое продолжение. А логика процесса заключается в том, что необходимо при помощи программы экспресс-анализа от поиска нарушений идти дальше к работе с отклонениями и поискам опасных тенденций в индивидуальной технике пилотирования и, как следствие, их профилактика. В свою очередь это невозможно без количественной оценки техники пилотирования.

Отсутствие объективных данных о пилоте

В сложившейся на сегодняшний день системе известны лишь два объективных критерия, по которым можно судить о пилоте как о профессионале - это класс пилота и его безаварийный налет. Однако в летной книжке пилота нет оценки ниже «хорошо». Класс пилота - это на 90% не что иное, как субъективное мнение членов ВКК (высшая квалификационная комиссия) или РКК (региональная квалификационная комиссия), да и безаварийный налет, это всего лишь показатель наличия определенного опыта. Он не характеризует пилота как профессионала. При этом каждый действующий, линейный пилот обязан иметь от 15 до 23 непросроченных видов квалификационных проверок, допусков, тренингов, зачетов и т.д., большинство из которых носят чисто формальный характер. Вот и получается, что ничего конкретного о профессиональных качествах пилота летный руководитель не знает. Зачастую решение о продвижении того либо иного пилота принимается, в лучшем случае, на основе субъективных впечатлений от проведенных проверок, или интуитивно, и напрямую зависит от добросовестности и принципиальности летных руководителей.

Как видно из вышесказанного мы не имеем объективных критериев оценки профессионализма пилота. Однако выход есть. Он заключается в количественной оценке техники пилотирования. Дать эту оценку можно при помощи методики «оптимального полета».

Методика оптимального полета

Суть методики оптимального полета сводится к следующему:

1. Берется запись бортового параметрического регистратора от предварительного старта до заруливания после пробега. Непременным условием является то, что запись должна быть однозначно идентифицирована, то есть, обозначен тот, кто пилотировал самолет в этом полете, КВС или второй пилот.

Требования к записи:

- формат записи цифровой (*csv);

- в записи должно быть не менее 9 каналов (H,V, Ny, Nx, курс, крен, тангаж, EPR1, EPR2).

2. Выделяются точки контроля (рис. 1) по всему профилю полета(20 - 30 точек). Выбор контрольных точек производится исходя из условия возможности влияния летчика как оператора на процесс пилотирования самолетом, и как следствие, возможности выдерживания контролируемого параметра в определенных границах.

Увеличить butirin09-2008-1.gif (73кб)

рис. 1

3. Точки контроля нормируются по 3 уровням:

- 0 уровень - оптимальное управление 0 баллов;

1 уровень - отклонение 1 балл;

2 уровень - отклонение 3 балла;

3 уровень - нарушение РЛЭ 6 баллов.

Например, контрольная точка № 20 - перегрузка на посадке (Ny):

1<Ny пос.ə,35 - оптимальное управление;

1,36<Ny пос.ə,6 - отклонение 1 уровня;

1,61<Ny пос.ə,8 - отклонение 2 уровня;

Ny пос.ɭ,81 - отклонение 3 уровня.

Для сравнения приведем традиционную оценочную шкалу:

1<Ny пос.ə,50 - «отлично»;

1,51<Ny пос.ə,70 - «хорошо»;

1,71<Ny пос.ɚ,00 - «удовлетворительно»;

Ny пос.ɮ,01 - «неудовлетворительно».

Как видите наши требования значительно выше.

4. Производится расшифровка записи и определяется физическое значение параметров в контрольных точках полета. Далее вычисляются уровни отклонений и суммарный балл за полет.

5. В случае обнаружения сообщения по программе экспресс-анализа к суммарному баллу за полет добавляется 6 баллов за каждое подтвержденное сообщение.

Чтобы было более понятно в программу введена математическая модель оптимального с точки зрения безопасности полета. Далее при расшифровке происходит сравнение реального полета с оптимальным и фиксация отклонений.

Доказательства объективности методики

Программа разработана так, что балл за полет вычисляется автоматически, сразу после расчета по программе экспресс-анализа. Никаких дополнительных манипуляций с программой при обработке полетной информации делать не надо. Результаты поступают в базу данных на сервер авиакомпании практически параллельно с основным расчетом. Данные становятся доступными в летной дирекции и в инспекции по безопасности полетов по корпоративной компьютерной сети сразу же после обработки их в ГРАПИ. Эксплуатационных затрат у системы практически никаких нет, зато для аналитической работы информации предостаточно.

Перспективы методики

По статистической обработке полученных результатов мы находимся в начале пути. Уточняются алгоритмы поиска контрольных точек и границы отклонений. Но и полученный материал представляет значительный интерес. Были собраны и обработаны все полеты двух Боингов авиакомпании за 2006 г. Все полеты обрабатывались по одним алгоритмам, все летчики находились в одинаковых условиях, а значительный - от 50 до 200 полетов на одного пилота- интервал выборки позволил говорить о объективности полученных данных. Методика показала определенный и достаточно устойчивый результат. Были получены рейтинговые оценки всех пилотов авиакомпании (рис. 2, рис. 3). Все субъективные оценки авторов полностью подтвердились, мало того и летный директор и шеф пилот тоже подтвердили объективность полученных данных.

МАТОЖИДАНИЕ ОЦЕНКИ ЗА ТЕХНИКУ ПИЛОТИРОВАНИЯ КВС BOEING 737-200 за 2006 год, проанализировано 945 полетов с 01.01.06 по 31.12.06

Увеличить butirin09-2008-2.gif (30кб)

Рис. 2

МАТОЖИДАНИЕ ОЦЕНКИ ЗА ТЕХНИКУ ПИЛОТИРОВАНИЯ ВП BOEING 737-200 за 2006 год, проанализировано 412 полетов с 01.01.06 по 31.12.06

Увеличить butirin09-2008-3.gif (44кб)

Рис. 3

Диапазон баллов за полет колеблется от 30 до 80. При необходимости система позволяет произвести анализ по каждой контрольной точке в отдельности, что выявит слабое звено в индивидуальной технике пилотирования конкретного пилота. Следует отметить, что наиболее информативен не сам балл за полет, а разница между самым лучшим результатом 46 балла, и самым плохим 58 баллов. Это и есть тот доверительный интервал для анализа и принятия решения по качеству техники пилотирования.

Приведем еще один показательный пример (рис. 4). Для анализа техники пилотирования представлены гистограммы матожидания по контрольной точке при вертикальной перегрузки на посадке. Норматив на этот параметр для командиров ВС приведен выше по тексту.

Матожидание по контрольной точке Ny посадки (ед.g) КВС Boeing 737-200, проанализировано 945 полетов с 01.01.06 по 31.12.06

Увеличить butirin09-2008-4.gif (31кб)

Рис. 4

Весьма показательно и закономерно то, что лидер по итоговой, суммарной оценке за полет, пилот с кодом 01003, лидирует и по этому показателю. То есть посадки, которые выполняет этот пилот, «мягче» всех.

Приведем еще один пример анализа данных. На рис. 5 представлен график «профдеятельности» пилота с кодом 01005 за 2006 год. По оси X отложены номера полетов, а по оси Y балл за этот полет.

Увеличить butirin09-2008-5.gif (17кб)

Рис. 5

При анализе этого графика использовалось понятие «тренда» (англ. trend) - длительная тенденция изменения показателей. И действительно, на графике видна устойчивая тенденция к смещению показателей к оси Х. Если применить способ выравнивания временного ряда по скользящей средней (красная линия), то тренд проявляется еще более явно. Как видно из рис. 5 тенденция к уменьшению балла за полет прослеживается на всем диапазоне выборки, то есть полет выполняется «чище» от раза к разу, и можно смело говорить о росте профессионального мастерства пилота с кодом 01005 в 2006 г.

Остановимся на вопросе о корректности использования материалов полетной информации. Есть такое сленговое понятие «полет на расшифровку». Это когда пилот зная, что расшифровка будет обязательно использоваться на разборе или при утверждении на класс, выполняет «идеальный полет» иногда в ущерб даже собственной безопасности. Во многом это связано с менталитетом некоторых руководителей, использующих средства объективного контроля как орудие для субъективных разборов. В нашей авиакомпании существует договор о неиспользовании системы в карательных целях. На первом этапе работы до пилотов сознательно не доводили те ограничения, которые были заложены в программе. Связано это было с тем, что, во-первых, пилот не был поставлен в определенные рамки, и, во-вторых, уточнялись сами границы отклонений. Полученный результат в полном объеме знал только летный директор, шеф-пилот и пилот инструктор. До пилота доводился его текущий балл за полет, матожидание его балла за месяц, средний балл по эскадрилье и слабые места на конкретных этапах полета.

Сейчас в авиакомпании принято решение о том, что матожидание балла за полет за месяц является управляющим критерием при выплате директорского поощрения.

Приведем несколько практических примеров, доказывающих объективность методики.

1. В результате расшифровки полетной информации программа обнаружила, что у одного молодого командира ВС V отрыва менее V2 –минимальной эволютивной скорости. Причем это было в двух соседних полетах. Когда начали просматривать его предыдущие полеты, а в базе данных сохраняется вся полетная информация с начала эксплуатации ВС, то обнаружили, что у него такая тенденция просматривается во многих полетах. Было доложено летному директору. Он в свою очередь во время очередной проверки акцентировал свое внимание на методику выполнение пилотом взлета. Выяснилось следующее, у пилота большой рост, в районе 190 см, и при его угле зрения на приборную доску происходило более раннее совмещение стрелки указателя скорости с баггом, указывающим V2. Из-за явления параллакса как раз и недобирались те самые недостающие 5 узлов до V2. После определения причины ошибки у данного командира замечаний по скорости отрыва не было. Сейчас ведется работа над алгоритмом выявления систематической ошибки.

2. Еще одним показателем того, что данный инструментарий работает, явился тот, казалось бы, парадоксальный факт, что наихудший результат по матожиданию суммарного балла за полет за год получил пилот инструктор Боинга. Оказалось, что пилот инструктор вводил в строй вторых пилотов и командиров, которые в процессе выполнения полета допускали незначительные ошибки и помарки. Это и фиксировала программа, а сам полет суммировался на счет пилота инструктор. Отсюда и казалось бы нелогичный результат.

3. Вот еще один интересный момент. Как правило, после длительного перерыва в полетах (отпуск, болезнь) происходит резкий выброс по баллу за полет, а это снижение качества пилотирования. На предоставленном графике (рис. 6), где приведена зависимость балла за полет от календаря, пилота с кодом 01005 за 2006 г., они (перерывы) выделены пунктирной линией с точкой. То есть еще один общеизвестный факт - ухудшение навыка пилотирования при перерыве в работе, нашел свое объективное подтверждение. Интересен так же тот факт, что перед уходом в отпуск тоже наблюдается ухудшение техники пилотирования. Видимо речь идет о психологическом настрое не на полет, а на отдых.

Увеличить butirin09-2008-6.gif (13кб)

Рис. 6

Все перечисленные факты свидетельствуют о том, что созданный инструментарий функционирует.

Подводя итог можно выделить следующие возможности методики:

1. Выдавать систему управления безопасностью полетов авиакомпании готовый продукт, в виде рейтинговых оценок по всем пилотам.

2. Выявлять слабые места и опасные тенденции в технике пилотирования, на различных этапах полета у конкретного пилота, то есть работать не на выявление нарушений, а на их профилактику.

3. Производить исследования и оценивать взаимозависимость:

- балла за полет и текущий налет конкретного пилота;

- балла за полет и изменений в технике пилотирования после длительного перерыва в полетах;

- балла за полет и возраст или общей налет пилота.

4. Прогнозировать летную деятельность пилота на основе выявленных корреляций.

В заключении хочется отметить то, что ныне существующая система оценки профессиональных навыков пилота далека от совершенства. Можно ввести еще какие то дополнительные виды тестов, экзаменов, летных проверок и тренировок. Ужесточить меры контроля со стороны вышестоящих организаций, но все это приведет, в лучшем случае, к выполнению этих мероприятий формально «на бумаге» и результатов не даст. До тех пор пока нет реальной количественной оценки профессионализма пилота, и не пресловутой и безликой: «отлично», «хорошо», «удовлетворительно», а настоящей персонифицированной, информативной, выверенной математическими методами статистического анализа на больших отрезках времени (от года и выше), мы не сможем понять причины и принять меры по работе с уровнем профессиональной подготовки пилота.

Если доработать программы экспресс-анализа по эксплуатируемым типам ВС, включить в них подпрограмму, рассчитывающую балл за полет и внедрить методику централизованно, то можно было бы составить рейтинговую оценку на всех действующих пилотов. Главное что мы начинаем работать не на нарушение, а на выявление опасных тенденций в индивидуальной технике пилотирования и их профилактику. Это было бы настоящим революционным переворотом в области обработки параметрической полетной информации и позволило бы не просто констатировать факт нарушения («бить по хвостам»), как это делается сейчас, а по-настоящему управлять безопасностью полетов. Необходимо быть очень корректным при использовании полученных данных. Нельзя превращать «оптимальный полет» в механизм тотальной слежки, и сведения счетов.

Это только то, что авторы смогли увидеть, обрабатывая данные. Основной особенностью предложенной методики является то, что полученные данные можно обрабатывать любыми доступными методами математического и статистического анализа. Мы обращаемся к отраслевой науке с предложением о сотрудничестве. Предлагаем воспользоваться данными, полученными с помощью этой методики с целью поиска более интересных алгоритмов обработки и различного рода корреляций. Со своей стороны хотим сказать, в ближайшее время будет готов аналогичный материал по самолету DHC-8.

Выводы

Во-первых, есть большая проблема - так называемый «человеческий фактор».

Во-вторых, есть работающая методика и пилотная программа для Boeing 737-200 по количественной оценке качества техники пилотирования, частично решающая эту проблему.

В-третьих, методика применима для любых типов ВС, оборудованных бортовыми аналого-цифровыми параметрическими самописцами.

В-четвертых, в каждой авиакомпании есть подразделения, обрабатывающие полетную информацию, и, как следствие, есть подготовленные кадры.

В-пятых, эксплуатационных затрат при использовании методики и программы практически нет.

В-шестых, есть механизмы по централизованному внедрению программы подсчета балла за полет по аналогии программ экспресс-анализа.

Уважаемые коллеги, возникает резонный вопрос, не слишком ли много совпадений? Авторы понимают, что подобное использование параметрической полетной информации определенным образом усложняет жизнь действующего линейного пилота. Но «цена вопроса» безопасность полетов, а безопасности, как известно, много не бывает.

У программы есть уже и название - ЭСКОРТ ТП – экспертная система комплексной оценки реальных тенденций техники пилотирования.