CC BY
100
УДК 004.056.5
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА В АВИАЦИИ: БЕЗОПАСНОСТЬ И КОНЦЕПЦИЯ
А.А. Абидарова
Анализируется возможность применения автоматизированных систем в авиации, а также риски, возможные проблемы и безопасность в данных процессах.
Ключевые слова: авиация, автоматизация, автоматизированная система, безопасность, будущее.
Авиационная промышленность претерпела значительные изменения с 17 декабря 1903 года, когда братья Райт совершили первый полет на самолете в Китти Хок, Северная Каролина, США.
Позже претерпела еще более драматические изменения 24 сентября 1929 года, когда генерал Джеймс Гарольд Дулиттл совершил первый инструментальный "слепой полет», полностью полагаясь на радионавигацию, направленный гироскоп, искусственный горизонт и высотомер.
Особенно примечательной особенностью этих драматических преобразований является неистовая тенденция к автоматизации, виртуализации и операционной/системной совместимости.
Авиационные операции становятся все более автоматизированными, и ожидается, что ветер перемен, прокатывающийся по отрасли, будет усиливаться по мере появления новых технологий, особенно в контексте новых перспектив интеллектуальных технологий, которые в конечном итоге могут привести к принятию полностью автоматизированных или основанных на технологии интеллектуальных решений.
Фактически, утверждается, что искусственный интеллект и машинное обучение станут ключевыми факторами для повышения функциональности и автоматизации авиационной системы будущего [1 - 4].
Изменения, происходящие в авиационном секторе, обусловлены целым рядом факторов, включая растущий рост воздушного движения, растущие сложности авиационных операций и их регулятивной среды, появление и расширение возможностей цифровых технологий, растущую потребность в оперативном согласовании, расширении возможностей воздушного движения и повышении совместимости систем, а также новые реалии, касающиеся методов и технологий для обеспечения более совершенных, эффективных и устойчивых способов полетов. Эти изменения, включая решительную и целенаправленную интеграцию новых технологий, привели к ряду положительных результатов, включая расширение доступа к средствам для уменьшения угроз и опасностей, наличие технологий для улучшения содействия и комфорта пассажиров, а также методов и технологий для сокращения рабочей нагрузки персонала при одновременном повышении эффективности и обеспечении охраны и безопасности.
Современные самолеты оснащены широким спектром автоматизированных средств, таких как автопилоты, GPS (глобальная система определения местоположения), ACAS (бортовая система предотвращения столкновений) и TCAS (система предотвращения столкновений), системы управления полетом, директора полетов и GPWS (система предупреждения о приближении к земле), которые служат для повышения безопасности и эффективности полетных операций.
Существуют также сложные компьютеризированные системы бронирования, равно как и расширяющиеся возможности технологии радиочастотной идентификации (RFID), которые продолжают улучшать условия в аэропортах благодаря революции автоматизированных систем обработки багажа и систем самообслуживания пассажиров.
Более современной частью авиационной автоматизации является феномен автономных воздушных судов - беспилотных летательных аппаратов, дистанционно управляемых летательных аппаратов, которые породили концепцию беспилотного движения, экспоненциальный рост которого, как ожидается, создаст свои собственные проблемы и окажет значительное воздействие на управление воздушным движением с четкими последствиями как для человеческих машинных систем, так и для инфраструктуры в поддержку высокоавтоматизированных и устойчивых/надежных автономных операций.
Существует также вопрос о непосредственной неизбежности появления личных воздушных судов, таких как воздушные такси или летающие автомобили.
Автоматизация CNS/ATM. Сегодня все более широкое применение автоматизация находит в системах безопасности воздушного движения, и в этой технологически подкованной среде главными игроками являются растущие армии производителей систем.
ATSEP отвечают за установку, ввод в эксплуатацию, эксплуатацию, сертификацию и техническое обслуживание компьютерных систем CNS/ATM, которые позволяют авиадиспетчерам безопасно направлять и разделять воздушное движение, а пилотам - осуществлять безопасную навигацию на воздушных судах.
Сегодня в CNS/ATM существует широкий спектр автоматизированных систем - от электронных индикаторов данных и обработки радиолокационных данных до электронных полос полетов.
Существуют также инициативы, которые обещают расширить горизонт управления воздушным движением и автоматизации самолетов.
К ним относятся: SWIM (System Wide Information Management) -глобальная инициатива по управлению воздушным движением, разработанная в целях облегчения и согласования обмена критически важной информацией о погоде, аэронавтике, полетах и других аспектах управления воздушным движением для всех пользователей воздушного пространства, NextGen - инициатива Соединенных Штатов, в основе которой лежит спутниковая технология, которая призвана способствовать интеграции
данных о состоянии безопасности воздушного движения, а также сокращению выбросов в атмосферу, SESAR (Single European Sky ATM Research) - техническое дополнение к инициативе "Единое европейское небо", запущенной в 2004 году и направленной на модернизацию и гармонизацию европейских систем с целью повышения их экономичности, эффективности, безопасности и экологичности, CARATS - японская инициатива по развитию воздушного движения и совместная программа между Бюро гражданской авиации Японии (JCAB), авиакомпаниями, аэропортами и метеорологическим отделением, созданная в 2010 году с целью повышения безопасности, реагирования на увеличение объема воздушного движения, повышения эффективности эксплуатации, улучшения удобств пользователей и реагирования на экологические проблемы и CNAS (China New Generation ATM System), неотъемлемой частью долгосрочной стратегии развития авиаперевозок Китая, в которой SESAR и NextGen рассматриваются как эталоны для обеспечения безопасности, эффективности и экологичности системы воздушных перевозок.
Кроме того, с 21 апреля 2015 года, когда аэропорт, расположенный на северо-западе Швеции, стал первым в мире аэропортом с дистанционным управлением, развивается концепция дистанционного управления воздушным движением (Remote Tower Services - RTS), которая продолжает создавать будущее самолетов, где управление воздушным движением и соответствующие услуги предоставляются из центральной, но удаленно расположенной диспетчерской вышки.
Человеческий фактор. При внимательном изучении различных определений термина "автоматизация" выявляется наличие двух направлений, проходящих через ткани каждого определения - оператор или диспетчер задачи. Это подчеркивает важнейшее значение человеческого фактора, независимо от уровня автоматизации. Предполагается, что при принятии решения о типе и уровне автоматизации при проектировании любой системы важным фактором является оценка влияния на работу человека-оператора. Также утверждалось, что поскольку автоматизированные системы и вспомогательные средства могут время от времени выходить из строя, люди обязательно привлекаются в качестве меры для восстановления и исправления ошибок.
Что касается авиационной системы, то здесь крайне необходимо человеческое вмешательство, включая когнитивные, перцептивные и психомоторные навыки операторов. В сложной системе, какой бы автоматизированной она ни была, человек является последней линией защиты в случае поломки системы.
Автоматизация построена на строгих правилах с использованием заранее определенных алгоритмов, что делает её неспособной учитывать новые факторы или новые ситуации. Люди, однако, умны и более гибки, адаптивны и творчески мыслящие, чем автоматизированная система, и поэтому лучше учитывают тысячи переменных и адаптируются к новым ситуациям.
Преимущества, риски и опасения. В основном автоматизация используется для повышения безопасности, повышения производительности, снижения нагрузки на людей и минимизации ошибок. Четыре очевидных преимущества автоматизации: безопасность, надежность, экономичность и комфорт.
Хотя автоматизация физических функций освободила людей от многих трудоемких видов деятельности, она, тем не менее, создает проблемы для интеграции человеческих технологий, создавая новые человеческие слабости и усиливая существующие.
Её внедрение почти всегда связано с широким спектром ожиданий, которые связаны с операционной эффективностью, уменьшением человеческих ошибок, экономичностью, снижением рабочей нагрузки на персонал, повышением надежности и так далее. Однако, фактический опыт использования автоматизированных вспомогательных средств показал, что они могут не полностью соответствовать этим ожиданиям, несмотря на их способность контролировать человеческие ошибки и реагировать на них. Это особенно верно в отношении авиационной системы, состоящей из многих переменных, отличающихся высокой динамикой и непредсказуемостью.
Существуют риски, проблемы и опасения, возникающие в результате взаимодействия человека, автоматики и разработки автоматизированных средств, таких как ряд технических вопросов, связанных с автоматизацией конкретных функций и характеристик соответствующих датчиков, средств управления и программного обеспечения.
Автоматизированные системы в силу своей сложности требуют более высокого уровня осведомленности, понимания и прогнозирования ситуаций во время текущих операций системы. Также было выявлен ряд проблем, связанных с автоматизацией. Одна из самых серьезных проблем -отказ системы, который заставляет оператора или пользователя, который научился полагаться на автоматизированную систему, внезапно и неожиданно входить в контур управления.
Существует также ряд проблем с автоматизацией, включая ошибки, вызванные автоматизацией, ошибки настройки оборудования, ложные срабатывания и потерю квалификации оператора в ручном режиме. Помимо этого, есть много "классических" проблем, связанных с автоматизацией, включая уничтожение рабочих мест, что приводит к снижению требований к квалификации некоторых рабочих.
Озабоченность вызывает также вопросы, связанные с человеческими факторами, которые коренятся в автоматизации, в связи с чем возникает вопрос о том, совместимы ли глубины автоматизации с возможностями и ограничениями операторов. Например, самолет Ь-1011 врезался во Флориде в 1972 году, когда пилоты были заняты решением проблемы шасси и не заметили отключения функции автопилота. С точки зрения серьезности риска, связанного с автоматизацией, в научных работах показано, что его величина зависит от сложности автоматизированных средств или уровня
автоматизации. Например, чем выше сложность автоматизированных систем, тем выше риск для безопасности в результате человеческой ошибки.
Автоматизация, несомненно, будет одним из ключевых факторов, определяющих будущее. Трансформация систем CNS/ATM в результате автоматизации также приведет к созданию новых требований к компетенции, сертификации и обучению, которые могут вызвать вопросы о том, соответствуют ли существующие учебные материалы и методы реальностям в богатой автоматизацией области, отражают ли тренинги ATSEP понимание философии проектирования автоматизации, и учитывают ли существующие структуры обучения ATSEP, основанные на компетентности, сложности и реалии различных уровней автоматизации, особенно связанные со значительными уровнями автоматизации.
Список литературы
1. Автоматизированные обучающие системы профессиональной подготовки операторов летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1986. 240 c.
2. Криницкий Н.А., Миронов Г.А., Фролов Г.Д. Автоматизированные информационные системы. М.: Наука, 1982. 382 c.
3. Скугарев В.Д., Федулов А.А., Щербаков О.В. Автоматизированные системы управления. М.: Воениздат, 1981. 288 c.
4. Маглинец Ю.А. Анализ требований к автоматизированным информационным системам. М.: Интернет-университет информационных технологий, Бином. Лаборатория знаний, 2008. 200 c.
Абидарова Александра Алексеевна, студентка, sc-afadr@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
AUTOMATED SYSTEM IN AVIATION: SAFETY AND CONCEPT
A.A. Abidarova
The article analyzes the possibilities of using automated systems in aviation, analyzes the risks and possible problems and data security.
Key words: aviation, automation, automated system, automation, security, future.
Abidarova Alexandra Alekseevna, student, sc-afadr@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State University
