Методика оценивания уровня безопасности полетов по совокупности авиационных событий

УДК 629.735.067

МЕТОДИКА ОЦЕНИВАНИЯ УРОВНЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ ПО СОВОКУПНОСТИ АВИАЦИОННЫХ СОБЫТИЙ

А.М. ЛУШКИН

Статья представлена доктором технических наук, профессором Зубковым Б.В.

В статье представлена методика оценивания текущего состояния уровня безопасности полетов экплуатанта с учетом применения «пирамиды рисков» ИКАО.

Ключевые слова: безопасность полетов, показатели уровня БП, «пирамида рисков», факторный анализ.

Исторически сформировавшийся подход к оценке достигнутого уровня безопасности полетов (БП), построенный на анализе статистики имевших место авиационных происшествий (АП) и инцидентов, приемлем в государственном (региональном) или отраслевом масштабе, но применительно к авиакомпании он не позволяет должным образом отразить истинное текущее состояние БП, тем более спрогнозировать его на предстоящие полеты или на некоторый период эксплуатации, поскольку АП - крайне редкое явление, чтобы статистическую оценку считать достаточно достоверной. «Поскольку происшествия являются сравнительно редкими событиями, они не отражают в должной мере состояние безопасности - особенно на местном уровне. Даже в глобальном масштабе частота происшествий может существенно колебаться из года в год. Увеличение или уменьшение числа происшествий в сравнении с предыдущим годом не обязательно указывает на какое-либо изменение реального уровня безопасности» -Руководство по управлению безопасностью полетов (РУБП) [1].

Исходя из соответствующих рекомендаций ИКАО, задач и целей государственных авиационных властей, интересов и возможностей эксплуатантов воздушных судов (ВС), сформулированы требования к показателям уровня БП и методике их оценивания [2]:

Измеряемость и доступность для эксплуатанта и авиационных властей.

Учет максимального количества авиационных событий.

Соответствие категорий (понятий, определений и терминов) нормативной базе РФ.

Корректируемость методики для учета выявляемых региональных (российских) особенностей летной эксплуатации ВС и уточняемых соотношений между учитываемыми авиационными событиями.

Соответствие показателей, определяющих заданный уровень БП, - стандартам ИКАО.

Применимость как на корпоративном, так и на государственном (отраслевом) уровнях.

Информационная самодостаточность в пределах любой имеющейся (внедряемой) Системы управления безопасностью полетов эксплуатанта.

Системность подхода.

Легкость измерения (вычисления) показателей.

Применимость периодического и текущего контроля за показателями БП на любом временном интервале и на любом этапе функционирования эксплуатанта ВС.

Наличие основного показателя (интегрального или максимально обобщающего оценку текущего уровня БП).

Минимальное количество частных показателей.

РУБП обращает внимание специалистов в области БП на то, что уровень БП может определяться одним или несколькими показателями, при этом подчеркивается, что единого показателя безопасности, который был бы приемлем для всех случаев, не существует (РУБП, ст.5.3.20).

Применительно к эксплуатантам ВС в качестве основного (но неединственного) показателя как меры, используемой для выражения уровня БП, при согласовании приемлемого уровня безопасности, ИКАО рекомендует показатель количества АП с человеческими жертвами (т. е. количества катастроф) на 100000 вылетов (ст. 1.4.18 РУБП) или часов полетного времени (ст. 1.4.13, 1.4.16 РУБП). Именно этот показатель и методика его оценивания вызывают основной поток вопросов как со стороны государственных авиационных структур, так и со стороны эксплуатантов ВС. Главный вопрос: как на уровне эксплуатанта ВС оценивать количество АП с человеческими жертвами при отсутствии таковых?

В отечественной авиации известна система показателей БП, введенных ГОСТом [3] и ОСТом [4], научно обоснованных, внесенных в учебники по БП. Продолжительное время эти показатели широко использовались как в военной, так и в гражданской авиации, но, главным образом, в масштабе государства (отрасли, ведомства). Некоторые из этих показателей используются и в наше время, даже совпадают с рекомендуемыми ИКАО, в том числе количество авиационных событий (инцидентов, аварий, катастроф), отнесенное к налету или фиксированному количеству полетов. Поскольку по традиционной методике оценивания достигнутого уровня БП для вычисления указанных показателей предусматривается наличие определенного количества авиационных событий за оцениваемый период, то для эксплуатантов ВС основные показатели (количество АП с человеческими жертвами и без жертв на 100000 полетов) остаются неприемлемыми: любая авиакомпания на начальном этапе имеет нулевые показатели («абсолютная безопасность») до первого АП, после которого сразу перестает соответствовать требованиям ИКАО по БП.

Анализ так называемых относительных показателей уровня БП показывает, что они отражают относительную частоту происходящих авиационных событий, что по определению является оценкой вероятности (т.е. статистической вероятностью [5]). Поэтому предлагается решать сформулированную выше проблему через вероятностный подход к суммарному (совокупному) оцениванию уровня БП в авиакомпании, изложенный в статье «Теория и практика количественного оценивания риска авиационных происшествий» [6].

Исходным положением вероятностного подхода стала достоверно установленная достаточно высокая корреляция количественных соотношений в иерархии авиационных событий различной степени тяжести [6, 7]:

- АП с человеческими жертвами (АПБЧЖ), т.е. катастрофы (К) ;

- АП без человеческих жертв, т.е. аварии (Ав);

- серьезные авиационные инциденты (СИ);

- авиационные инциденты (И).

Перечисленные типы авиационных событий являются несовместными (в одном полете) и соответствуют условию ординарности. Каждое авиационное событие, находящееся по иерархии ниже события «К», имеет определенную (оцененную) вероятность развития в «К». Поскольку все авиационные события, имевшие место в оцениваемом периоде эксплуатации ВС, могут считаться независимыми одно от другого, то вероятность события «К» в полете, приходящемся на оцениваемый период эксплуатации, в общем виде представляется как сумма вероятностей АП при каждом из идентифицированных авиационных событий

т(] ) п

Р

¿=1 }=\

где Рц - вероятность события «К» при ¿-м событии у-го типа; г - номер авиационного события у-го типа, ¿=1,2,...,т(у); j - номер типа события,_/'=1,2,...,п; т(]) - рассматриваемое количество авиационных событий ]-го типа; п - количество выбранных для оценки типов событий (при оценивании вероятности события типа «К» в общем случае п=3: авиационные происшествия без человеческих жертв, серьезные авиационные инциденты, авиационные инциденты.

Вероятность события «К» при каждом /-м событии у-го типа выражается через условную вероятность

где Р( Ау ) - вероятность /-го авиационного события у-го типа в полете;

Р(К / Ау ) - вероятность события «К» при условии, что событие Ау имело место (произошло).

Применительно к эксплуатанту ВС практическое количественное оценивание уровня БП по вероятности события типа «К» в полете предусматривает оценивание вероятности события «К» по всей совокупности имевших место (идентифицированных и учтенных) авиационных событий в оцениваемом периоде. Полеты, выполняемые эксплуатантом ВС без АП, получаются абсолютно безопасными, что, конечно, не соответствует действительности. Поэтому при отсутствии в авиакомпании в оцениваемом периоде авиационных событий какого-либо типа (в первую очередь - типа «К» и «Ав»), вероятность события возможного (не являющегося невозможным), но не наблюдавшегося в оцениваемом периоде, может определяться по формуле [8]

где N - количество выполненных полетов за оцениваемый период;

¡5- доверительная вероятность, с которой выполняется оценивание, в области безопасности полетов целесообразно выполнять оценивание с 5=0,95.

При использовании формулы (3) для подтверждения соответствия уровню, требуемому ИКАО [1], для авиакомпании требуется иметь налет не менее полумиллиона часов.

При апостериорном оценивании вероятности события типа «К» за оцениваемый (анализируемый) период летной эксплуатации (месяц, квартал, год, ...) в качестве Р( Ау) следует использовать статистическую вероятность имевших место авиационных событий Р(Ау) или их частоту проявления [5] (количество событий, отнесенное к количеству выполненных полетов).

Оценка условной вероятности Р(К / Ау ), когда авиационное событие Ау имело место, может определяться по статистически установленным соотношениям количества авиационных со-

Ру = Р( Ау) • Р( АП / Ау),

Рис. 1

бытий каждого типа в общей совокупности этих событий, т.е. по «пирамиде риска» (рис. 1), поясняющей правило «1:600» [1].

Необходимо признать, что соотношение «1-10-30-600» в «пирамиде риска» относится к авиационным событиям по классификации ИКАО, которая несколько отличается от российской: «Происшествие с человеческими жертвами» - «Серьезные происшествия» - «Происшествия» - «Инциденты». Кроме того, кратность «10» и «100» свидетельствует, что только методическая относительная погрешность оценки за счет такой дискретизации соотношения может достигать 10%. Очевидно, что предлагаемая «пирамида риска» имеет общий характер, что для повышения достоверности оценки целесообразно на основании статистических данных высчитать «пирамиду риска» гражданской авиации РФ, а в дальнейшем - каждого класса и даже типа эксплуатируемых ВС.

Вычисление оценки вероятности события типа «К» производится с использованием формул

т(]) п Л

Р

1=1 ] -1

или с указанием выбранных типов авиационных событий

РК = дГ {ПК + ПЛв РК/ + ПСИРК/ + пи РК/ 1 ,

N V /Ле /си /и )

где N - количество выполненных полетов;

пК, пАе, пСИ, пИ - количество авиационных событий за оцениваемый период соответственно: катастроф, аварий, серьезных инцидентов, инцидентов;

РК/ , РК/ , РК/ - оценка условной вероятности катастрофы соответственно при аварии,

/Ле /СИ /И

серьезном инциденте, инциденте РК/ = 0,1; РК/ = 0,0333; РК/ = 0,0017.

КЛе КСИ КИ

Факторный анализ авиационных событий показывает, что доля каждой из групп факторов «Экипаж» («Человеческий фактор») (ЧФ), «ВС» и «Среда» (Ср) значительно меняется от одного типа авиационного события к другому. В разных типах авиационных событий процентное соотношение перечисленных групп факторов отличается до противоположного (обратного). Так, АП по причинным факторам распределяются (по разным источникам): «ВС» - 15-20%; «Экипаж» - 70-80%; «Среда» - 10-15%. Но инциденты: «ВС» - 75-80%; «Экипаж» - 20%; «Среда» - 5% [9, 10, 11]. Цифры свидетельствуют о том, что значимость (степень влияния) одних и тех же групп факторов значительно отличается при развитии отличающихся типов авиационных событий. Существенная разница в соотношении групп факторов «ЧФ» и «ВС» при переходе от инцидентов к АП свидетельствует о значительном отличии условной вероятности перехода инцидента в АП по отдельным группам факторов. Поэтому очевидна целесообразность учета значимости причинных факторов в формуле (5). Предположив, что факторная диспропорция существует не только в паре типов авиационных событий «инцидент-катастрофа», но и в других парах («Ав-К», «СИ-К», «ПИ-К»), выражение (5) можно записать с соответствующими коэффициентами значимости причинных факторов

РК = ^[п К Ае-ЧФ пАе-ЧФ + П Ае-ВС п Ае-ВС + П Ае-Ср п Ае-Ср )Р^К/ +

N /Ле

+ ПСИ -ЧФ пСИ-ЧФ + ПСИ -ВС пСИ-ВС + ПСИ -Ср пСИ -Ср % +

/СИ

+ ПИ-ЧФ пИ-ЧФ + ПИ-ВС пИ-ВС + ПИ-Ср пИ-Ср )Р^К/ ]

/И

где П А-ЧФ , П А- ВС , П А -Ср ,ПСИ-ЧФ ,ПСИ-ВС ,П СИ-Ср , ПИ-ЧФ , ПИ-ВС , ПИ-Ср - коэффициенты значимости факторов «ЧФ», «ВС», «Ср» в авиационных событиях Ав, СИ, И.

Руководствуясь пунктом 1 вышеизложенных требований к показателям уровня БП (изме-ряемость и доступность для эксплуатанта и авиационных властей) и учитывая, что существенная диспропорция значимости причинных факторов выявлена только между инцидентами и АП, можно допустить равнозначность групп причинных факторов для остальных типов авиационных событий, а выражение (6) привести к более приемлемому и менее объемному виду

Рк = ~[п к + пАеРК/ + пси Рк/ и-чф пи-чф + п и-вс пи-ВС + ПИ-Ср пИ-Ср %/ ],

N /Ле /СИ /и

где пИ-ЧФ, пИ-ВС, пИ-Ср - количество инцидентов, произошедших за оцениваемый период соответственно по факторам «ЧФ», «ВС», «Ср»; пи-ЧФ ,пи-ВС ,пи-С - коэффициенты значимости

факторов «ЧФ», «ВС», «Ср».

Анализом опубликованных данных о процентных соотношениях причинных факторов в инцидентах и АП, их усреднением и вычислением пропорций определены числовые значения коэффициентов значимости [2]

П И-ЧФ = 4 ; ПИ-ВС = 0,2 ; ПИ-Ср = 0,5 .

Примечание: Соотношение причинных факторов вариабельно, в значительной степени зависит от технического прогресса и уровня технического обслуживания в авиации: по мере совершенствования авиационной техники доля АП, связанных с недостатками самолетных систем и их характеристик, уменьшалась с 40% до 15%, а доля АП, обусловленных отклонениями в действиях персонала (в основном экипажа), росла с 50% до 80% [9].

С учетом числовых значений коэффициентов значимости и условной вероятности события типа «К» при соответствующих событиях меньшей тяжести, конечная формула оценки вероятности АП с человеческими жертвами приобретает вид

РК = -1[пК + 0,1пАе + 0,0333 - пСИ + 0,0017

Искомый показатель (рекомендуемый ИКАО в качестве обязательного при оценивании уровня БП эксплуатанта ВС [1]) «Количество происшествий на 100000 полетов» получается при записи оценки вероятности через 10-5 или умножением на 100000

КК = 10

Переход на нормирование по 100000 ч полета осуществляется умножением показателя на среднюю продолжительность полета оцениваемого класса ВС.

Вычисляемый по предлагаемой методике показатель уровня БП соответствует всем сформулированным выше исходным требованиям, является общим, но не исключает использование (при необходимости) других, частных показателей уровня БП.

Область применения показателя КК и методики:

- обоснование, принятие и ежегодное повышение (согласно требованиям ИКАО [1]) приемлемого уровня БП в РФ по показателю «количество АП с человеческими жертвами»;

- как внешний, так и внутренний контроль достигнутого (текущего) уровня БП в АК на предмет соответствия приемлемому уровню (в том числе на начальном этапе деятельности эксплуатанта ВС);

- текущий контроль эксплуатантов ВС на соответствие сертификационным требованиям в области БП;

- прогнозирование уровня БП в авиакомпаниях как статистическое, так и экспертное;

- управление уровнем БП в рамках корпоративной Системы управления безопасностью полетов (управление по вероятности АП в полетах, в том числе превентивное управление), априорное и апостериорное оценивание эффективности управления уровнем БП в авиакомпании.

Описанный вероятностный подход к оцениванию уровня БП прошел апробацию в авиакомпании «ТРАНСАЭРО» на этапе оценки аспектов безопасности при внедрении корпоративной

Системы управления безопасностью полетов. В условиях неопределенного (пока) в РФ приемлемого уровня БП выполнена проверка степени соответствия достигнутого авиакомпанией уровня - заданному ИКАО (ст.1.4.18 РУБП) [1].

Таким образом, показатель «количество АП с человеческими жертвами на 100 000 полетов» и методика его оценивания готовы к внедрению и использованию в коммерческой и государственной авиации РФ.

ЛИТЕРАТУРА

1. Руководство по управлению безопасностью полетов (РУБП). - изд. 1-е. Doc.9859 - AN/460. - ИКАО, 2006.

2. Гузий А.Г., Лушкин А.М. Количественное оценивание показателей текущего уровня безопасности полетов эксплуатанта воздушных судов // Проблемы безопасности полетов. - 2008. - № 10.

3. ГОСТ В 20570-88. Изделия авиационной техники. Порядок нормирования и контроля показателей безопасности полета, надежности, контролепригодности, эксплуатационной и ремонтной технологичности.

4. ОСТ В 23743-88. Изделия авиационной техники. Номенклатура показателей безопасности полета, надежности, контролепригодности, эксплуатационной и ремонтной технологичности.

5. Пугачев В.С. Теория вероятностей и математическая статистика. - М.: Наука, 1979.

6. Гузий А.Г., Грудзинский А.В. Теория и практика количественного оценивания риска авиационных происшествий // Проблемы безопасности полетов. - 2007. - № 9.

7. Осташкевич В.А. Общий подход к количественной оценке безопасности полетов // Проблемы безопасности полетов. - 2006. - № 9.

8. Жулев В.И., Иванов В.С. Безопасность полетов летательных аппаратов. - М.: Транспорт, 1986.

9. Кофман В.Д., Полтавец В.А., Теймуразов Р.А. Сравнительный анализ безопасности полетов отечественных и зарубежных самолетов // Транспортная безопасность и технологии. - 2005. - № 4(5).

10. Самарин Ю.А. Методика первичной классификации ошибочных действий летного состава // Проблемы безопасности полетов. - 2005. - № 9.

11. Дугин Г.С. Перспективы использования теории катастроф для определения причин авиационных происшествий // Проблемы безопасности полетов. - 2005. - № 5.

METHOD OF ESTIMATION OF FLIGHT SAFETY LEVEL ON SET OF AIR EVENTS

Lushkin A.M.

In the article the method of estimation of a current condition of flight safety level of operator with allowance for applications of a “pyramid of risks” ICAO is presented.

Key words: flight safety, flight safety level indexes, “pyramid of risks” ICAO, factor analysis.

Сведения об авторе

Лушкин Александр Михайлович, 1965 г.р., окончил Актюбинское ВЛУ ГА (1986), Академию ГА (2003), соискатель кафедры безопасности полетов и жизнедеятельности МГТУ ГА, начальник инспекции ТРАНСАЭРО, автор 16 научных работ, область научных интересов - управление безопасностью полетов эксплуатанта.