CC BY
176
Гузий А.Г., Лушкин А.М.
МЕТОДИКА АПРИОРНОГО ОЦЕНИВАНИЯ ВЕРОЯТНОСТИ АВИАЦИОННОГО ПРОИСШЕСТВИЯ ПО СОВОКУПНОСТИ НАБЛЮДАВШИХСЯ ИНЦИДЕНТОВ
Предлагается методика оценивания уровня безопасности полетов в авиакомпании, (ведомстве, отрасли) через показатель «количество авиационных происшествий на 100000 полетов (часов)» по всей совокупности авиационных событий, начиная с предвестников инцидентов, с учетом их тяжести и факторной причинности и значимости.
Согласно требованиям стандартов и рекомендуемой практики Международной организации гражданской авиации ИКАО, каждое государство-член ИКАО должно иметь свою Программу обеспечения безопасности полетов (БП) - в целях достижения приемлемого (не ниже заданного ИКАО) уровня безопасности при производстве полетов в масштабе государства, а каждый эксплуатант воздушных судов (ВС) должен иметь корпоративную систему управления безопасностью полетов (СУБП), одобренную государством и внедренную в практику производства полетов - для достижения приемлемого (или установленного в авиакомпании) уровня безопасности полетов в рамках своей сферы деятельности [1, 2] . Требования
ИКАО к государствам-членам ИКАО и к эксплуатантам ВС схематично отражены на рис.1.
Стандарты и рекомендуемая практик (SARPS) ИКАО
требования I государствам
Наличие государственной программы обеспечения Б
(комплекправил и мер, направленных ЙП)
требования к эксплуатант:
СУБП эксплуатанта
(упорядоченный подход к ’обеспечению БП, включающи й необходимыерганизационные структуры, сферы ответственности, политику, процедуры)
коплекс правил и мер
заданный уровень БП
приемлемый уровень БП
Показатели БП
требования к поставщикам услуг
СУБП поставщшуслуги эксплуатантаэродрома
коплекс правил и мер
заданный уровень БП
приемлемый уровень БП
Показатели БП
Рис. 1 Требования ИКАО к государствам-членам ИКАО и к эксплуатантам
Государственная программа обеспечения безопасности полетов гражданской авиации в РФ принята 06.05.2008 г, опубликована 18.05.2008 г., но при разработке и внедрении СУБП эксплуатанты в РФ (и в СНГ) столкнулись с целым рядом проблем, обусловленных отсутствием государственного стандарта на СУБП и научно обоснованных подходов по реализации рекомендаций ИКАО и Международной Ассоциации Воздушного Транспорта 1АТА [3]. Одна из проблем - отсутствие методики оценивания уровня безопасности полетов в авиакомпаниях по показателям, рекомендуемым ИКАО к использованию при определении и контроле приемлемого уровня БП на корпоративном уровне, при управлении уровнем БП в рамках СУБП. Без решения этой проблемы в государстве не может быть выполнено требование ИКАО по определению приемлемого уровня БП в авиакомпаниях РФ, поскольку определению такового должна предшествовать подготовка и внедрение единой для полномочного авиационного органа и эксплуатантов ВС методики оценивания достигнутого уровня БП.
Исторически сформировавшийся подход к оценке достигнутого уровня БП, построенный на анализе статистики имевших место авиационных происшествий (АП) и инцидентов, приемлем в государственном (региональном) или отраслевом масштабе, но на корпоративном уровне не позволяет должным образом отразить истинное текущее состояние БП, тем более спрогнозировать его на предстоящие полеты или на некоторый период эксплуатации, поскольку авиационные события, особенно 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) [2].
О
О
О
о
о
о
- Р(АП) ист Р (АП) верх Р (АП) низ
- Р (АП) факт
годы
Рис.2 Динамика вероятности АП по годам.
Если рассмотреть, к примеру, динамику БП некоторой авиационно-транспортной системы, монотонно прогрессирующей по мере накопления опыта эксплуатации (как того требует Руководство ИКАО по управлению безопасностью полетов [2]), то вероятность авиационного происшествия Р(АП)ист. снижается по линейному закону (рис.2). Однако погодовые наблюдения (оценки вероятности АП по факту летной эксплуатации Р(АП)факт.) принимают случайные значения в пределах некоторого доверительного
интервала [Р(АП)низ., Р(АП)верх.]. Пока накапливается выборка редких событий, требуемая для достоверного оценивания параметра Р(АП), его истинное значение успевает измениться в силу динамичности объекта оценивания, т.е. к случайной погрешности статистического оценивания добавляется еще некоторая систематическая динамическая погрешность. В соответствии с положениями теории измерений возможна оценка результатов косвенного количественного оценивания требуемого параметра по совокупности одноименных неравноточных наблюдений.
Исходя из соответствующих рекомендаций ИКАО, задач и целей государственных полномочных органов, интересов и возможностей эксплуатантов ВС, сформулированы требования к показателям уровня БП и методике их оценивания:
Измеряемость и доступность для эксплуатантов ВС и государственных полномочных органов.
Учет максимального количества авиационных событий, отличающихся степенью тяжести последствий.
Соответствие категорий (понятий, определений и терминов) - нормативной базе РФ и ИКАО (1АТА).
Корректируемость методики для учета выявляемых региональных (российских) особенностей летной эксплуатации ВС и уточняемых соотношений между учитываемыми авиационными событиями.
Научная обоснованность методики.
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) СУБП эксплуатанта ВС.
Системность подхода к оцениванию уровня БП.
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 уровня БП.
РУБП обращает внимание специалистов в области БП на то, что приемлемый уровень 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 не единственного) показателя, как меры, используемой для выражения уровня БП, при согласовании приемлемого уровня безопасности, ИКАО рекомендует показатели: количество АП с человеческими жертвами (т.е. количество катастроф) и количество инцидентов 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 полномочных органов, 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 [4] и ОСТом [5], научно обоснованных [6], 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 такие показатели, как количество АП с жертвами и без жертв на 100000 полетов) остаются неприемлемыми: любая авиакомпания на начальном этапе имеет нулевые показатели («абсолютная безопас-
ность») , но до первого АП, после которого сразу перестает соответствовать сертификационным требованиям 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). Поэтому предлагается решать сформулированную выше проблему через вероятностный подход к суммарному (совокупному) оцениванию уровня БП в авиакомпании [7].
Исходным положением вероятностного подхода стала достоверно установленная достаточно высокая корреляция количественных соотношений в иерархии авиационных событий различной степени тяжести [7,8]:
- АП с человеческими жертвами, т.е. катастрофы (К);
- АП без человеческих жертв, т.е. аварии (Ав);
- серьезные авиационные инциденты (СИ);
- авиационные инциденты (И);
- предвестники авиационных инцидентов (ПИ), т.е. события, не подлежащие по классификации под определение «инциденты», но влияющие на БП при соответствующем неблагоприятном развитии ситуации: отказы и неисправности с последствиями, влияние неблагоприятных факторов группы «среда», ошибочные действия или бездействие персонала и др. - данная категория авиационных событий не является общепринятой, т.к. не имеет официального общего определения, поэтому может вводиться эксплуатантами ВС для внутреннего пользования в рамках корпоративной СУБП в инициативном порядке.
Перечисленные авиационные события в одном полете можно считать соответствующими условиям несовместности и ординарности. Каждое авиационное событие, находящееся по иерархии ниже события «К», имеет определенную 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: тО') п
Р(К) = 22Р , (1)
1=1 ^=1
где - вероятность события «К» при 1-ом событии 31-го типа;
1 - номер авиационного события 31-го типа, 1=1,2,..., т(} ) ;
3 - номер типа события, 3 = 1,2,...,п;
т(}) - рассматриваемое количество авиационных событий з]-го типа;
п - количество выбранных для оценки типов событий (при оценивании вероятности события типа «К» в общем случае можно ограничиться п=4: авиационные происшествия без человеческих жертв, серьезные авиационные инциденты, авиационные инциденты, предвестники авиационных инцидентов).
Вероятность события «К» при каждом 1-ом событии 31-го типа выражается через условную вероятность:
Ру = Р(А)• Р(АП/ А), (2)
где Р( Ау) - вероятность 1-го авиационного события 31-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 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 [9]:
р = 1 -N1-0 , (3)
где N - количество выполненных полетов за оцениваемый период;
Р - доверительная вероятность, с которой выполняется оценивание, в области безопасности полетов целесообразно выполнять оценивание с р=0,95.
При апостериорном оценивании вероятности события тип «К» за оцениваемый период летной эксплуатации (месяц, квартал, год, ...) в качестве Р( А]) следует использовать статистическую вероятность
имевших место авиационных событий Р (Ау)или их частоту проявления (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 событий каждого типа в общей совокупности этих событий, т.е. по «пирамиде риска», поясняющей правило «1 : 10 : 30 : 600» [2, 7].
Необходимо признать, что соотношение «1-10-30-60» в «пирамиде риска» относится к авиационным событиям по классификации ИКАО, несколько отличающейся от российской: «Происшествие с человече-
скими жертвами» - «Серьезные происшествия» - «Происшествия» - «Инциденты». Кроме того, кратность «10» и «10 0» свидетельствуют, что только методическая 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 (1), (2):
тО') п
Р(К) = ХХР(4у)■ Р(АП/Ау) , (4)
1=1 у-1
или, с указанием выбранных типов авиационных событий:
Рк = ~т: \пк + пАвР>к/ + псирк/ + пирк/ + ппиРк/ I, (5)
л т I К Ав К/ СИ К/ и К/ ПИ К/
N \ /Ав /СИ /И /ПИ у
где N - количество выполненных полетов;
пк,пА ,пСИ,пИ,пш - количество авиационных событий за оцениваемый период соответственно: ката-
строф, аварий, серьезных инцидентов, инцидентов, предвестников инцидентов;
РК/ > РК/ > РК/ > РК/ - оценка условной вероятности катастрофы соответственно при аварии, серьез-
КАв /си /и /пи
ном инциденте, инциденте, предвестнике инцидента: Рк/ = 0,1 ; Рк/ = 0,0333 ; Р/ = 0,0017 ; -
КАв /си /и /пи
подлежит определению в частном порядке, после определения событий типа «предвестник инцидента».
Примечание: составляющая п^Р^ не имеет официального статуса, поэтому может быть временно
/пи
исключена из оценки и пока не рассматриваться.
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: «ВС» - 15-2 0%; «Экипаж» - 7 0-8 0%; «Среда» - 10-15%. Но инциденты: «ВС» - 7 5-8 0%; «Экипаж» - 20%; «Среда» - 5% [10, 11, 12] (рис.3).
Инциденты Происшествия
Рис. 3 Распределение авиационных событий по причинным факторам
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 соот-
ветствующими коэффициентами значимости причинных факторов:
РК = лг[пК + (УАв-ЧФпАв-ЧФ + УАв - ВС пАв-ВС + УАв-Ср пАв-Ср ) РК/
N /а
+ ( УСИ-ЧФпСИ-ЧФ + УСИ-ВСпСИ-ВС + УСИ-СрпСИ-Ср ) РК/ +
' ’ /си
+ (УИ-ЧФпИ-ЧФ + УИ - ВС ПИ-ВС + УИ-Ср ПИ-Ср ) РК^ +
+ (УПИ-ЧФпПИ-ЧФ + УПИ-ВСпПИ-ВС + УПИ-СрППИ-Ср )РК/ ],
V у у/ уПИ
где УА-ЧФ, УА-ВС ,УА-Ср , УСИ-ЧФ УСИ-ВС УСИ-Ср , УИ-ЧФ,УИ-ВС ,УИ-Ср , УПИ-ЧФ ,УПИ-ВС ,УПИ-Ср -коэффициенты значимости факторов «ЧФ», «ВС», «Ср» в авиационных событиях Ав, СИ, И, ПИ.
Руководствуясь пунктом 1 вышеизложенных требований к показателям уровня БП (измеряемость 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 = ЛпК + пАвРК/ + пСИРК/ +(УИ-ЧФ?гИ-ЧФ +УИ-ВС ПИ-ВС + УИ-СрПИ-Ср ) РК/ ], (7)
Л/ /ла /гтл ' г г' /тл
л г >- к Ав к/ си к/ \ и-ЧФ и-ЧФ и -вс и -вс и -ср и - ср } К/ -•
N /Ав КСИ 4 С С’ КИ
где пи_Чф, пи_вс, пи_ср - количество инцидентов, произошедших за оцениваемый период соответственно по факторам: «ЧФ», «ВС», «Ср»;
Уи-чфУи-вс Уи-Ср - 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:
УИ-ЧФ = 4 ; УИ-ВС = 0,2 ; УИ-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% [10].
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 = ^[пК + 0,1пАв + 0,0333 • пСИ + 0,0017 (4пИ-ЧФ + 0,2пИ-ВС + 0,5пИ-СР )] (8)
Искомый показатель (рекомендуемый ИКАО в качестве обязательного [2]) «Количество происшествий на 100000 полетов» получается при записи оценки вероятности через 10-5 или умножением на 100000:
КК = ^ [пк + 0,1пАв + 0,0333 • пси + 0,0017(4пИ^Ф + 0,2пИ-ВС + 0,5пИ- СР )] (9)
Переход на нормирование по 100000 часов 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 других, частных, показателей уровня БП.
Область применения показателя Кки методики:
обоснование, принятие и ежегодное повышение (согласно требованиям ИКАО) 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 (авиационных частях) - как статистическое, так и экспертное [13];
управление уровнем БП в рамках корпоративной СУБП (управление по вероятности АП в полетах, в том числе превентивное управление [14]).
Описанный вероятностный подход к оцениванию уровня БП прошел апробацию в авиакомпании «ТРАНСАЭРО» на этапе оценки аспектов безопасности при внедрении корпоративной СУБП. В условиях неопределенного в РФ приемлемого уровня БП выполнена проверка степени соответствия достигнутого авиакомпанией уровня - заданному ИКАО (ст.1.4.18 РУБП).
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, но категория авиационного события «серьезный инцидент» требует четкого определения во избежание субъективности в идентификации событий этого типа при расследовании и оценивании уровня БП.
Литература
1. Приложение 6 к Конвенции о Международной гражданской авиации. Эксплуатация воздушных судов. Часть1. Международный коммерческий транспорт. Самолеты. Изд.8-е. - ИКАО, 2001.
2. Руководство по управлению безопасностью полетов (РУБП). Издание первое. Бос.9859 - А^460.
- ИКАО, 2006.
3. Шаров В.Д. О некоторых проблемах, связанных с внедрением системы управления безопасностью полетов.// Проблемы безопасности полетов, № 7, 2008.
4. ГОСТ В 20570-88 * Изделия авиационной техники. Порядок нормирования и контроля показателей безопасности полета, надежности, контролепригодности, эксплуатационной и ремонтной технологичности.
5. ОСТ В 23743-88 * Изделия авиационной техники. Номенклатура показателей безопасности полета, надежности, контролепригодности, эксплуатационной и ремонтной технологичности.
6. Исследование и разработка критериев безопасности полета при типичных ошибках в процессе пилотирования и при типовых внезапных отказах двигателей и систем управления самолетами различных типов с учетом психофизиологических возможностей летчика. Раздел: Исследование путей обеспечения
безопасности полетов современных и перспективных самолетов. Отчет о НИР № 3970/2067. Шифр «Безопасность». - М.: ВВИА им. Н.Е. Жуковского, 1970.
7. Гузий А.Г. Грудзинский А.В. Теория и практика количественного оценивания риска авиационных происшествий.// Проблемы безопасности полетов, №9, 2007.
8. Осташкевич В.А. Общий подход к количественной оценке безопасности полетов.// Проблемы безопасности полетов, № 9, 2006.
9. Жулев В.И., Иванов В.С Безопасность полетов летательных аппаратов. - М.: Транспорт, 1986.
10. Кофман В.Д., Полтавец В.А., Теймуразов Р.А. Сравнительный анализ безопасности полетов отечественных и зарубежных самолетов.// Транспортная безопасность и технологии, №4(5), 2005.
11. Самарин Ю.А. Методика первичной классификации ошибочных действий летного состава.// Проблемы безопасности полетов, №9, 2005.
12. Дугин Г.С. Перспективы использования теории катастроф для определения причин авиационных происшествий.// Проблемы безопасности полетов, №5, 2005.
13. Гузий А. Г., Чуйко А.А. Методологический подход к экспертному прогнозированию уровня безопасности полетов.// Проблемы безопасности полетов, №10, 2006.
14. Гузий А.Г., Лушкин А.М. Методологический подход к формированию корпоративной стратегии управления безопасностью полетов.// Проблемы безопасности полетов, № 9, 2008. - М.: ВИНИТИ, 2008.
