Особенности принятия решения пилотом в полете

НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА серия Аэромеханика и прочность

УДК 629.7.07

ОСОБЕННОСТИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЯ ПИЛОТОМ В ПОЛЕТЕ

Ю.Ю. МИХАЛЬЧЕВСКИЙ Статья представлена доктором технических наук, профессором Смуровым М.Ю.

Обобщаются основные результаты исследований относительно возможностей человека в принятии решений при выполнении полетов в условиях неопределенности. Изложены подход, методика и результаты определения перечня опорных фрагментов деятельности летного состава выполняющего полеты на высокоавтоматизированных воздушных судах.

Ключевые слова: принятие решения, полет в условиях неопределенности, анализ механизма выбора.

Оценка ситуации в полете, способность принять безошибочное и своевременное решение являются важнейшими характеристиками качества профессиональной подготовки пилота. Кроме того, это одна из важных характеристик, определяющих уровень безопасности полетов. Анализ, произведенный в [1 - 3], позволяет сделать вывод, что ошибки в принятии решений пилотами объясняют более чем 50 % причин катастроф.

Есть особенности, которые характеризуют задачи принятия решения пилотом. Во-первых, пилот должен оценить несколько источников информации при анализе ситуации и попытке понять текущее состояние системы "пилот (экипаж) - воздушное судно (ВС) - окружающая среда". Понимание ситуации формирует план действий и его обоснование. Во-вторых, информация, которая доступна пилоту, носит вероятностный характер. Данные, используемые для оценки ситуации, могут быть ненадежными, и таким образом спланированные действия не носят уверенного характера (их последствия часто сомнительны). Анализ особенностей принятия решения в полете пилотами гражданской авиации изложен в [4].

Безошибочному принятию решения препятствуют существенные ограничения:

- принципиальная невозможность, как правило, отобрать всю необходимую информацию;

- ограниченность объема оперативной памяти человека, поэтому в каждый момент времени пилот уделяет внимание ограниченному подмножеству объектов; этим объясняется известная стратегия поиска доминирующей структуры;

- подсознательной минимизацией человеком своих усилий при поиске решения, а пилот при этом часто ограничен во времени; он меняет свои стратегии по ходу решения задач, выбирая те из них, которые требуют меньше умственных усилий; человек стремится использовать более простые когнитивные операции;

- отказы в функционировании долгосрочной памяти.

Исследованиями установлено, что лица, занимающиеся поиском информации и принятием решения, в значительной степени руководствуются выработанной гипотезой, которая, возможно, уже была опробована на практике. Это явление известно как подкрепление опыта, объясняет ограничения в поиске и желание (часто подсознательное) находить те источники информации, которые подтверждают то, во что человек верит или знает хорошо [5, 6]. Например, пилоты, потерявшие ориентировку в полете, пытаясь визуально восстановить местоположение ВС, как правило, предполагают, где они находятся. Затем они сосредотачивают свое внимание на особенностях подстилающей поверхности, которые подтверждают их гипотезу, и при этом часто игнорируют ту информацию, которая противоречит этой установке. В качестве примера такого явления можно привести обстоятельства АП с самолетом Ту-134 в Иваново 1992 г. [7], когда КВС, предположительно, принял огни вещевого склада за огни ВПП. В таких случаях, по

нашему мнению, лучшей рекомендацией пилотам для проверки является ли их гипотеза верной, необходимо искать информацию, которая будет опровергать гипотезу, а не подтверждать ее.

Анализ принятия решения пилотом в условиях неопределенности показывает, что выбор часто осуществляется между потерями. Можно отметить, что люди склонны выбрать более опасный исход, даже когда ожидаемая потеря, следующая за предыдущей, больше. Например, рассмотрим действия пилота, который должен выбрать между возвращением на аэродром вылета в плохих погодных условиях с очевидным фактом неприбытия в аэропорт назначения и разочарованием пассажиров и продолжением с шансом на благополучный полет и прибытие в аэропорт назначения вовремя и с небольшой вероятностью АП. Выбор один между негативами: с точным недостижением цели задания на полет и, как альтернатива, небольшая вероятность АП. Люди имеют склонность отдавать предпочтение опасному выбору, наши исследования показали, что почти 80 % пилотов со стажем летной работы до 10 лет отдают предпочтение с большим риском. Такое предпочтение в оценке риска полностью изменяется, когда выбор осуществляется между выигрышами, и здесь предпочтение отдается тому решению, в котором человек уверен. В приведенном примере мы предлагали испытуемым поменять формулировку, предложив выбор между гарантированным обеспечением жизни пассажиров (вариант возврата на аэродром вылета) и возможным прибытием в пункт назначения (выбор варианта полета в аэропорт назначения, когда пилоты не могут полностью гарантировать безопасную посадку). Пилоты в наших исследованиях, как правило, отдавали предпочтение варианту возврата на аэродром вылета (около 85 % пилотов со стажем летной работы до 10 лет [4]). Эти результаты подтверждают важность формирования целевых установок пилотов гражданской авиации.

Следующая тенденция, которая проявляется при выборе действий, это самонадеянность пилотов в их прогнозе. Люди оценивают слишком высоко вероятность того, что их предсказания правильны [8].

Отметим еще один психологический феномен, который мешает человеку правильно оценить и спрогнозировать развитие той или иной ситуации, он носит название регрессии. Последствия регресса окружает нас повсюду. У самых блестящих родителей бывают посредственные дети, у замечательных жен заурядные мужья и, наоборот, от счастливчиков, в конечном счете, удача отворачивается. Несмотря на эти и множество других фактов, люди не приобретают надлежащее знание о регрессе. Во-первых, они не ожидают проявления регресса во многих случаях, где он должен произойти. Во-вторых, когда люди наблюдают регресс, они обычно изобретают для этого явления ложные объяснения. Главный источник трудностей - то, что эффекты регресса нарушают интуицию [8].

Приведем пример из практики летного обучения. Пилоты-инструкторы летного училища использовали политику последовательного поощрения, рекомендующуюся научными работниками. Они устно поощряли курсанта за каждый успешно выполненный полет и даже за отдельно выполненный сложный элемент в полете. После некоторого периода применения этого метода, пилоты-инструкторы заявили, что вопреки предложенной им доктрине, высокая похвала за хорошее выполнение полетов, обычно приводит к ухудшению качества выполнения следующего полета. Это можно объяснить тем, что регресс неизбежен в летном обучении потому, что это нелегкий процесс из-за высокой сложности летной деятельности, которой обучается курсант, и прогресс при этом идет медленно. Следовательно, курсанты, которые исключительно успешно выполнили полет, вероятно, проявят себя хуже в следующем независимо от реакции пилотов-инструкторов на их изначальный успех. Опытные пилоты-инструкторы летного училища фактически обнаружили регресс, но приписали его вредному влиянию поощрения.

В наших опросах даже аспиранты, отвечавшие на вопрос: "что является причиной такого явления?", не предположили, что это регресс. Вместо этого они предположили, что устное поощрение могло быть неэффективным для курсантов, или оно могло привести к самонадеянности. Необходимо отметить, что они знакомы с понятием статистического регресса. Однако они не смогли распознать случай регресса, когда он не был изложен в знакомых терминах.

Наш опыт обучения действиям по принятию решений в условиях неопределенности и риска показал, что те, кто прошел обучение, были гораздо менее склонны действовать неблагоразумно или опасно, чем это было в контрольных группах, членов которых этому не обучали. Однако степень, до которой обучение оказывало влияние на улучшение характеристик и снижение влияния предубеждений, пока не определена. Эта задача дальнейших исследований. Можно только предположить, что обучение, по-видимому, не решает всех проблем.

Интересно рассмотреть вторую проблему, связанную с принятием решений пилотами. Она возникает в связи с повсеместным началом эксплуатации отечественными авиакомпаниями высокоавтоматизированных ВС. Деятельность пилотов при летной эксплуатации высокоавтоматизированных ВС значительно изменилась как по структуре, так и по содержанию [9]. В свою очередь, список опорных фрагментов деятельности (ОФД) является производным от структуры и содержания деятельности [10]. Поэтому актуализировалась задача определения перечня ОФД пилотов, эксплуатирующих высокоавтоматизированные ВС, и определить, как в связи с этим изменился приоритет ОФД - принятие решения.

Процедура определения опорных фрагментов деятельности состояла из двух этапов: первый - определение общего перечня задач на различных этапах функционирования систем "пилот - ВС - среда"; второй - декомпозиция, цель которой была разбиение всего множества возникающих задач на непересекающиеся уровни по сложности их решения. Разбиение полета на этапы дает представление о последовательности действий пилота.

Основанием для декомпозиции служила конкретная, содержательная модель полета, описанная в Технологиях работы экипажа ВС, например в [11]. Экспертами были опытные пилоты.

В качестве критериев отбора ОФД из общего списка фрагментов деятельности (ФД) были выбраны частота встречаемости, интенсивность деятельности и устойчивость. Методика применения частоты встречаемости состояла в следующем: вначале определялся список ФД, ранжированный по частоте встречаемости, затем отбиралось такое количество ФД, которое охватывало 90 % деятельности пилота, с экспертной оценкой его достаточности. Методика применения критерия интенсивности деятельности состояла в том, что из общего списка ФД, ранжированного по частоте встречаемости, определялись ФД с интенсивностью деятельности 1,2 оп.ед/с - 1,6 оп.ед/с. Известно, что порог в 1,6 оп.ед/с обеспечивает безошибочность деятельности оператора с вероятностью 0,95 [12]. Методика применения критерия устойчивости сводилась к следующему: первоначальный список ФД ранжировался по степени устойчивости, для чего проводились специальные исследования, суть которых состояла в изучении стабильности тех или иных ФД при влиянии различных отрицательных факторов (перерыв в полетах, болезнь и т.п.). С этой целью использовался такой метод экспертного опроса, как метод попарного сравнения. ОФД являлись те ФД, которые соотносились со всеми тремя вышеназванными критериями. Анализ полученного материала позволил выявить ОФД для командира высокоавтоматизированного транспортного самолета:

1) оперирование системой управления полетом (прежде всего Flight Management System -FMS);

2) принятие решений;

3) выбор необходимых стандартных процедур (Standard Operating Procedure - SOP);

4) действия с оборудованием в кабине;

5) ручное пилотирование (выдерживание заданного пространственного положения ВС относительно трех осей и управление вектором скорости с выключенной автоматикой ВС);

6) коммуникация (как частное ее проявление - управление ресурсами экипажа (CRM -Crew resources management).

Проведенный анализ выявил корреляцию между различными группами ОФД в сложных ситуациях летной эксплуатации высокоавтоматизированными ВС. Ранжирование этих ОФД, начиная с наиболее важных, приведено в табл. 1, подробно см. в [13].

Таблица 1

Расположение ОФД с учетом их приоритетности

Ранг Приоритетность

1 Оперирование системой управления полетом (FMS). Принятие решений

2 Коммуникация

3 Ручное пилотирование. Выбор необходимых стандартных процедур

4 Действия с оборудованием в кабине

Если обратиться к перечню ОФД, определенному для ВС предыдущего поколения [10], легко убедиться в том, что роль принятия решения значительно возросла в деятельности пилота. Этот ОФД переместился с шестого места (ВС предыдущего поколения) на первое-второе (высокоавтоматизированные ВС).

С целью проверки правильности результатов, изложенных выше, был использован метод многомерного шкалирования [14].

Принципиальное совпадение результатов определения ОФД с помощью попарного сравнения экспертами и ранжирования методом многомерного шкалирования подтверждает правильность их определения.

Таким образом, можно сделать следующие выводы:

- ОФД, содержащиеся в п.п. 1 - 3, являются производными действий на основе знаний и опыта;

- ОФД, содержащиеся в п.п. 4 и 5, кроме знаний и опыта, требуют специальной отработки путем многократных упражнений и специального использования такого метода выработки процедурных знаний, как метод визуализации;

- ОФД, содержащиеся в п. 6 коммуникации (в том числе, и ее частное проявление - CRM), включают в себя специальные знания и навыки, но главное - это требует специального отбора и воспитания таких особых качеств, как способность к взаимодействию и общению, организаторские способности.

С целью определения наиболее важных аспектов переподготовки на ВС последнего поколения пилотов также попросили описать наиболее сложную ситуацию, в которую они попадали при работе на высокоавтоматизированных ВС. Эти данные, полученные из опросных листов, были проанализированы при помощи таксономии авиационных происшествий разработанной организацией DERA [15]. В результате анализа стало очевидно, что когда пилотам необходимо сообщить о сложной ситуации, первопричиной они считают возникновение "проблемы с системой" и в меньшей степени с такой причиной, как "знание системы". Другие факторы, например, разработка оборудования, природа действий, поведения и общие принципы автоматизации, практически не упоминались. Причина этого может быть в том, что пилотов просили описать сложные ситуации, которые в большинстве своем не приводили к авиационным происшествиям. Точка зрения пилотов, попавших в сложную ситуацию, может отличаться от точки зрения комиссий по расследованию авиационных происшествий. Как правило, пилоты, сталкиваясь с проблемой эксплуатации системы, не связывают ее с проектированием оборудования, общими принципами автоматизации или с их собственными действиями. Во внимание не берутся и сопутствующие факторы.

Следует отметить, что для всех групп ОФД, которые были исследованы, значительный процент опрошенных пилотов высказался за дополнительное обучение в период переучивания. Упорядоченные данные, начиная с групп ОФД, за которые высказалось наибольшее количество опрошенных пилотов, приведены в табл. 2.

Таблица 2

ОФД с учетом их приоритета в необходимости дополнительного объема обучения

Ранг Необходимость в дополнительном обучении

1 Оперирование системой управления полетом

2 Принятие решений

3 Коммуникация

4 Ручное пилотирование

5 Выбор необходимых стандартных процедур

6 Действия с оборудованием в кабине

По мнению пилотов, переучившихся на высокоавтоматизированные самолеты, необходимо увеличить объем или (и) совершенствовать методы обучения и тренировки по формированию ОФД, особенно тех ОФД, которые сильно зависят от уровня знаний средств автоматизации ВС и опыта их эксплуатации.

Косвенно это также свидетельствует о необходимости большего развития индуктивного мышления для работы на высокоавтоматизированных ВС. Кроме того, в связи с повсеместным освоением высокоавтоматизированных ВС значение принятия решения возрастает и поэтому требует специального обучения пилотов этой процедуре.

Выводы

Безошибочному принятию решения препятствуют существенные ограничения:

- невозможность, как правило, отобрать всю необходимую информацию;

- ограниченность объема оперативной памяти человека; поэтому в каждый момент времени пилот уделяет внимание ограниченному подмножеству объектов; этим объясняется известная стратегия поиска доминирующей структуры;

- подсознательной минимизацией человеком своих усилий при поиске решения; а пилот при этом часто ограничен во времени; он меняет свои стратегии по ходу решения задач, выбирая те из них, которые требуют меньше умственных усилий; человек стремится использовать более простые когнитивные операции, простые сравнения малого числа переменных и т.д.;

- отказы в функционировании долгосрочной памяти.

Человек обычно не имеет готовых, точно сформулированных, решающих правил в полете, он вырабатывает эти решающие правила привычным методом проб и ошибок. Таким образом, пилоту необходим целенаправленный процесс обучения принятию решений в полете.

ЛИТЕРАТУРА

1. Jensen R. S., & Benel, R. A. 1977. Judgment evaluation and instruction in civil pilot training (Final Report FAA-RD-78-24). Springfield, VA: National Technical Information Service.

2. Пономаренко В. А. Профессия - психолог труда. - М.: Институт психологии РАН, 2007.

3. Коваленко Г.В., Микинелов А.Л., Чепига В.Е. Современное состояние проблем летной эксплуатации // Проблемы летной эксплуатации и безопасность полетов: межвуз. тематич. сб. науч. трудов.- СПб. 2007. - Вып. I.

4. Михальчевский Ю.Ю., Коваленко Г.В., Седов А.В. Особенности оценки риска и принятие решения пилотом в полете // Проблемы летной эксплуатации и безопасность полетов: межвуз. тематич. сб. науч. трудов. -СПб, 2008. - Вып. II.

5. Mynatt, C. R., Doherty, M. E., & Tweney, R. D. 1977. Confirmation bias in a simulated research environment: An experimental study of scientific inference. Quarterly Journal of Experimental Psychology, 29, 85-95. Navon, D., & Gopher, D. 1979. On the economy of the human processing system. Psychological Review, 86, 254-255.

6. Wason P. C., & Johnson-Laird, P. N. 1972. Psychology of reasoning: Structure and content. London: Batsford.

7. 100 великих авиакатастроф / Автор-сост. И. А. Муромов. - М.: Вече, 2004.

8. Kahneman, D., Slovic, P., & Tversky, A. (Eds.) 1982. Judgment under uncertainty: Heuristics and biases. New York: Cambridge University Press.

9. Коваленко Г.В., Лукьянов И.А., Седов А.В. Анализ изменений в профессиональной деятельности пилота обусловленных развитием автоматизации // Проблемы эксплуатации и совершенствования транспортных систем: межвуз. тематич. сб. науч. трудов. Т. XII. - СПб, 2007.

10. Коваленко Г.В., Крыжановский Г.А., Сухих Н.Н., Хорошавцев Ю.Е. Совершенствование профессиональной подготовки летного и диспетчерского составов / под ред. Г. А. Крыжановского. - М.: Транспорт, 1996.

11. Технология работы экипажа самолета Боинг-757. STANDART OPERATIONAL PROCEDURE BOEING-757. - М., 2005.

12. Коваленко Г.В., Микинелов А.Л., Чепига В.Е. Летная эксплуатация: учебник. - М.: Машиностроение,

2007.

13. Михальчевский Ю.Ю., Коваленко Г.В., Рахманов Д. Т., Седов А.В. Перечень опорных фрагментов деятельности летного состава, выполняющего полеты на высокоавтоматизированных воздушных судах // Проблемы летной эксплуатации и безопасность полетов: межвуз. тематич. сб. науч. трудов. - СПб, 2008. - Вып. II.

14. Никандров В.В. Методы психофизического шкалирования. - СПб, 1992.

15. (www.dera.gov.uk).

THE PECULIARITIES OF IN-FLIGHT DECISION TAKING

Michalchevsky U.U.

The article summarizes the main results of research concerning human abilities in taking decisions in flight in indefinite conditions. It gives an approach. Method and the results of defining a list of the main aspects of flight personnel activities when operating highly automated aircraft.

Сведения об авторе

Михальчевский Юрий Юрьевич, 1961 г.р., окончил Рижское летно-техническое училище гражданской авиации (1980), ОЛАГА (1990), СПбГУ (2007), проректор по дополнительному профессиональному образованию и международным связям, руководитель авиационного учебного центра СПбГУ ГА, автор 7 научных работ, область научных интересов - профессиональная подготовка специалистов гражданской авиации по направлению "Аэронавигация".