CC BY
172
2007 НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА № 122
серия Эксплуатация воздушного транспорта и ремонт авиационной техники. Безопасность полетов
УДК 629.735 015
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА МОНИТОРИНГА И КОНТРОЛЯ ПОЛЕТОВ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ ПО КРИТЕРИЮ ПРИЕМЛЕМОГО РИСКА НА ОСНОВЕ УПРАВЛЕНИЯ БАЗАМИ ДАННЫХ
Е.А. КУКЛЕВ
Статья представлена доктором технических наук, профессором Зубковым Б.В.
В статье рассматриваются структурно-сложные системы типа АСУГП, с помощью которых обеспечивается оперативное управление параметрами текущих ситуаций при возникновении АНВ на авиационных объектах.
Введение
Поиск путей совершенствования систем обеспечения безопасности на транспорте определяет в настоящее время содержание соответствующих разработок в научной сфере, а также в области развития технических и технологических подходов к созданию средств компенсации последствий от поражающих воздействий внешней среды на объекты и системы инфраструктуры транспорта. Главным является разработка принципов и методов оценивания уровня безопасности транспортных систем с учетом необходимости комплексного рассмотрения проблемы «safety» и «security» с единых позиций для всех видов транспорта [1].
Здесь введен условно, с целью обобщения, термин "авиационная безопасность" объединяющий признаки «safety» - безопасность и «security» в ГА.
Основу единого подхода к оцениванию степени совершенствования систем обеспечения безопасности составляют следующие два принципа регулирования деятельности на транспорте:
• применение нормативно-правового регулирования в рамках действующего законодательства в сфере безопасности («принципы аудита»);
• использование и реализация методов мониторинга состояния системы с использованием соответствующих расчетных и инструментальных процедур и технических средств («принцип мониторинга»).
Реализация названных выше способов обеспечения безопасности связана с обработкой больших объемов информации, координаций деятельности технических и охранных структур, управления компьютерными базами данных и контингентами персонала служб транспортной безопасности. В связи с этим существует объективная необходимость в автоматизации технологических процедур, как в области "аудита", так и при "мониторинге".
Следует отметить, что согласно международным рекомендациям [2] и результатам деятельности ряда транспортных структур России [3], методологическую и теоретическую основу функционирования структур систем обеспечения безопасности составляют процессы «управления рисками» и «управления безопасностью», а также принципы профилактики происшествий путем прогнозирования рисков «катастроф» [4], т.е. "упреждения". Это касается обеспечения технологической безопасности транспортных средств («safety») в реальных условиях их эксплуатации с учетом возможных отказов, а также и предотвращения актов несанкционированного вмешательства (АНВ) внешних объектов и субъектов, включая проявления терроризма, в деятельность транспортной системы.
1. Постановка задачи и состояние вопроса
Автоматизированную систему управления безопасностью на транспорте предлагается разрабатывать в соответствии с концепцией системы SMS по ИКАО («Сейфати Менеджмент сис-
тем») в виде «Системы Менеджмента Безопасности» [5], получившей в системе гражданской авиации название РУБП (док. 9859 AN/460, 2006 г.). Технологические процедуры, подлежащие автоматизации, заложены в основе системы SMS. Аналогично, по данному прототипу, могут быть построены « Системы менеджмента безопасности» и для других видов транспорта, поскольку многие проблемные вопросы оказываются сходными, как например, это отмечено в документе GAO (США) [5] по вопросам обеспечения защищенности морских портов от возможных АНВ.
1.1. Проблема управления рисками
Так, имеются терминологические различия позиций и рекомендаций документа ИКАО РУБП [4].
По концепции риска могут быть сделаны следующие замечания:
• даны, представленные в этом документе, различные определения риска («риск - вероятность», «риск - 2-мерное понятие», несогласованные определения в матрице рисков понятий «Possibility» и «Likelihood» («Possibility» or «Likelihood» are not the same. There are some contradictions, which are inadmissible);
• имеется несогласованность показателей безопасности, в том числе не дано объяснение принятому определению уровня безопасности через «вероятность» (риски) и «показателя аварийности» по нормированной частоте (ИСАО);
• выявлена неполнота матрицы рисков по аспектам:
не разработана концепция редких событий и скрытых недостатков или катастроф с вероятностью «почти-нуль»;
принято некорректное для случаев «катастроф» определение интегрального показателя значимости риска в виде произведения «вероятности и ущерба», взято из экономики и рекомендовано в российском ГОССТАНДАРТЕ-Р [6].
1.2. Возможные направления модернизации SMS
• Использование рекомендаций ИКАО и последних разработок корпорации «ЭРБАС» [7].
• Создание и гармонизация нормативно-правовой базы РФ (НПБ) для гражданской авиации с учетом возможностей корректировки НПБ для других видов транспорта на основе документов ИКАО и европейского сообщества.
• Реализация на практике в транспортных подразделениях теории управления рисками с учетом рекомендаций SMS и отечественных разработок.
Создание модуля компьютерного прогнозирования рисков возникновения «катастроф» на основе цепей Дж. Ризона (using of J. Reason’s Chaines) [7]:
разработка практической методики оценивания значимости рисков экспертно - по матрице рисков на примере Российских документов типа "РУБП" [5], но с применением автоматизированных технологических вычислительных процедур;
автоматизация процедур построения цепей Дж. Ризона для заданного множества факторов риска (факторное управление рисками).
Принципы и алгоритмы автоматизации соответствующих технологических процедур определяются структурно автоматизированной системой управления риска и математическими моделями риска, построенными на современных подходах [8].
2. Схема решения задачи
Последовательно рассматриваются структура SMS [5] и модели рисков [8], которыми можно управлять.
2.1. Особенности структуры АСУ
Предлагается рассматривать управление безопасностью (АСУ БП) на основе модернизированной структуры SMS, представленной на рис. 1.
Сущность модернизации состоит в том, что предложено создать в дополнение к традиционной (штатной SMS) модуль прогнозирования условий катастрофы. Содержание процедур этого модуля вытекает из сущности математической модели риска.
Решения
ЛПР.ФОИВ
План
действий
Рис. 1
2.2. Модели рисков
Предлагаемые модели рисков основаны на определениях и понятиях "риска", взятых из документов Госстандарта-Р и ИКАО [3, 8].
В принятых моделях считается, что "риск - это опасность (с нечеткой мерой) или это - дискретное событие Я, которое может быть или не быть в опытах или при испытании систем".
Предложенные формулировки дают возможность использовать математическую модель риска как события дискретного с двумя свойствами:
• со случайностью (или частотой) появления события при некоторых условиях, например, обозначенных в виде Е0;
• с нежелательными последствиями или потерями (ущерба для изучаемой системы).
л
Интегральная оценка Я 2 свойств такого события может быть получена, если принять, что оценка Я риска Я - это множество из 2 показателей (по минимуму), ті - характеристика частоты и неопределенности появления нежелательного (рискового) события, например, в виде т = тр - вероятность; т - статистика; т - коэффициент риска по ИКАО [3] в виде частоты катастроф, нормированных ко времени работы (в часах налета ВС), к числу взлетов и посадок в виде нормы 10-6 (миллион).
Введенные понятия адекватно выражают смысл таких высказываний, как например, "полет на самолете связан с определенным риском", т.е. с опасностью, или "... имеется риск серьез-
ного заболевания ..." и т.д.
Применение понятия "риска" (как опасности) более предпочтительно в задачах, связанных с оценкой убытков, ущербов и т.п., поскольку при этом дается ориентир на выполнение вычислительных процедур.
Соответственно получается формула двухмерного оценивания рисков:
R - риск (дискретное событие), R - оценка R = {mi,HR} или R = {(li,HRо}, где Е0 - условия опыта или ситуация при эксплуатации системы (класс опасности через категории или модель системы) при катастрофах HR = HR = const.
В других задачах, как например, рассматриваемых в теории надёжности, можно применять
Л
в качестве интегрального показателя значимости риска HR ° Hr - средний риск по параметрам
Л Л Л
или по числу катастроф. Введенная величина - это скаляр, оценка R ° R - скаляр, R ° Hr Таким образом, риск (или величину риска) можно измерять через степень и ущерб. Следствие из этого результата следующее: показатели безопасности функционирования транспортных систем (или безопасность полётов и АБ в гражданской авиации) возможно изме-
Л
рять с помощью величины типа значимости риска R или R , как было предложено выше.
Предложенная модель является основанием, так называемой, "матрицы оценки рисков", рекомендованной ИКАО [5] корпорациями "Эрбас" и "Боинг". Пример матрицы, взятой из публикаций "Боинга", распространен в гражданской авиации, дан на рис. 2. Здесь введено всего по 3 градации нечетких: "больше", "меньше" с заданным индексом опасности, в котором отражена возможность возникновения события и приведенная величина последствий. Матрица приведена на рис. 2.
Однако, чтобы решать сформулированную задачу необходимо построить автоматизированную процедуру обработки информации и принятия решений в АСУТП(Р) по типу схемы на рис. 1.
3. Результаты управления рисками
Результаты (технологии) управления рисками базируются, согласно "Эрбас", на методах анализа информации, полученной при "мониторинге" полетов (каждого полета по FORAS - реактивный метод). Другой подход, основанный на методе предупреждения происшествий и управления рисками прогнозов возможных последствий с учетом накопленной информации о прошлых полетах ("прогнозирование" или прореактивный метод). Основу технологических процессов управления рисками составляет процедура анализа альтернативных цепей возможных событий. Подобные цепи получили название в документах ИКАО, как "цепи Дж. Ризона". В российских разработках подобные цепи, в группах послеполетного анализа зафиксированного происшествия (аварии, катастрофы и т.п.), называются "сценариями развития происшествия" в виде альтернативной последовательности событий.
Методы исследования подобных цепей и воздействия на процессы эксплуатации воздушных судов, на ремонт и обслуживание, и очевидно, на производство полетов, могут быть названы "управлением рисков". Согласно международным стандартам, в авиакомпаниях гражданской авиации необходимо создать системы управления рисками с целью повышения уровня безопасности. Так, известны предложения, сформулированные впервые в [9], по организации управления летной методической работой. За основу был взят метод мониторинга уровня возникновения авиапроисшествий с анализом их причин и последовательности событий в зафиксированных сценариях. И далее, предлагалось назначать обучающие процедуры для летного персонала, не имеющегося в ГА и рекомендованного перечня, согласно действующим документам. В рамках методологии исчисления и анализа рисков и технологии работы программы FORAS схема управления рисками на уровне авиакомпании может быть представлена в виде, рис. 4. Подобная схема (без обоснования) здесь может быть представлена в качестве структуры технологии прореактивного метода подготовки экипажей к полету на основе "флайт-планов".
Пример, иллюстрирующий применение геометрического способа отображения рисков как уровня опасности в конкретном полете с проблемой, дан на рис. 5. На этом рисунке точками обозначены моменты принятия решения на изменение параметров полета по схеме управления рисками.
Рис. 4
Линия безопасного полета
Аварийный № 5 уход из СРГГ
7000 м
(а)
Продолжение рисунка
№ п/п Кабина (состояния) Действия в системе
Команда Код Пилот Код УВД Код
0 Нет (БП) 0 Нет (БП) 0 Нет (БП) 0
1 Есть сигнал ОСЗ (короткий) Нет (БП) 1 Нет реакции на ОСЗ Нет (БП) 1 Нет команды Нет (БП) 1
2 Нет (БП) 0 Нет выполнения УВД - «ошибка» Нет (БП) 1 Есть УВД: Занять эшелон «5000» Нет (БП) 0
3 Нет сигнал ОСЗ БП 0 Нет Обратное действие -снижение на «5000» Нет (БП) 1 Нет Ошибка УВД (не замечено невыполнен) Нет (БП) 1
4 Есть сигнал ОСЗ (длинный) Нет (БП) 1 Есть Аварийный набор высоты. (БП) при В* 0 Нет Ошибка УВД (незамечен маневр) Нет (БП) 1
5 Нет сигнал ОСЗ БП 0 Есть Уход из СБИ (БП) 0 Нет Ошибка УВД (незамечен маневр) Нет (БП) 1
(б) Рис. 5
Предложения по гармонизации рекомендаций
• Использование разработок «ЭРБАС» и EASY для корректировка нормативно-правовой базы России по государственному регулированию деятельности в ГА на основе критериев обеспечения заданного уровня безопасности полётов (JAR, FAR, EAR).
• Разработка согласованных с «ЭРБАС» методических руководств по повышению качества работы экипажей ВС с учётом рекомендаций по оцениванию значимости рисков влияния опасных факторов на возможности возникновения авиапроисшествий.
• Гармонизация объема и содержания учебных программ в МАК, СПб ГУ ГА по изложению основ концепции рисков (CFIT, ALAR и др.) для эксплуатантов, использующих ВС «ЭРБАС».
Заключение
1. Применение в гражданской авиации современных подходов оценивания безопасности полетов или авиационной безопасности на основе модуля управляемых рисков является достаточно перспективным направлением, поскольку позволяют преодолеть трудности объединения в одном интегральном показателе противоречивых характеристик последствий от инцидентов, авиапроисшествий и других событий.
2. Удобство моделей рисков в том, что появляется возможность производить геометрическую интерпретацию уровня опасности не только априорно, но и для каждого ВС в отдельности
3. Считать целесообразным рассмотреть возможность реализации в проектах SMS для ГА результатов разработки компьютерных методов управления рисками и безопасности с учетом последних достижений в этой области.
ЛИТЕРАТУРА
1. Руководство ИКАО по безопасности для защиты гражданской авиации от АНВ. - Док. 8873, Монреаль,
1996.
2. Государственная Концепция обеспечения безопасности России (проект, Минтранс России, 2005 г.).
3. Международная программа TERRASEC - (защита, мониторинг ситуаций, ресурсы), Брюссель: 2005.
4. Управление антитеррористической деятельностью в морском судоходстве - доклад GAO (англ.), Вашингтон, 2005.
AUTOMISATION OF TECHNOLOGICAL PROCESSES OF RISK'S CONTROL
IN THE FIGHT SAFETY SYSTEM
Kuklev E.A.
Mathematical Models of Risks as Discrete Random Events at Aviation Transport Systems are presented. Technological Schemes and Structure of Risk Control Procedures are illustrated as Methods of Risk Management System of Aviacompany in Civil Aviation.
Сведения об авторе
Куклев Евгений Алексеевич, 1934 г.р., окончил КАИ (1958), доктор технических наук, профессор, проректор по научной работе С.Петербургского государственного университета ГА, автор более 200 научных работ, область научных интересов - механика полетов, самолетов, вертолетов, дирижаблей, разработка математических моделей рисков возникновения происшествий на транспорте.
