Разработка алгоритма управления риском для безопасности полетов на уровне авиакомпании Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА серия Эксплуатация воздушного транспорта. Безопасность полетов

УДК 629.735.067:656.7:061.5

РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА УПРАВЛЕНИЯ РИСКОМ ДЛЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ НА УРОВНЕ АВИАКОМПАНИИ

В. Д. ШАРОВ

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

Предлагается алгоритм построения системы управления риском для безопасности полетов на основе формирования отношения множества параметров, оцениваемых в ходе сбора данных по эксплуатационной деятельности авиакомпании, и известного множества факторов опасности, уже приводивших к авиационным событиям.

Ключевые слова: алгоритм построения, факторы опасности.

Программа управления риском, являясь основой современной системы управления безопасностью полетов (СУБП), предназначена для оптимизации распределения ресурсов авиакомпании (АК) по решению «дилеммы двух Р» [1]: Production (производство) и Protection (защищенность). Очевидно, что для расстановки приоритетов программа должна уметь оценивать и сравнивать риски, рассчитанные различными методами на основе информации, поступающей из разных источников. Соответственно, необходим алгоритм, позволяющий приводить все рассчитанные риски к единой системе или шкале. Такой алгоритм может быть разработан на основе использования перечня факторов опасности, многие годы используемого в отечественной автоматизированной системе обеспечения БП. При этом необходимо учитывать новые положения второго издания РУБП ИКАО [1] и вводимой в действие в текущем году поправки 33 к Приложению 6 ИКАО [2].

Источники данных и методы управления риском

Под термином «фактор опасности» здесь понимается соответствие английскому термину hazard. Определения этого понятия не было в первом издании РУБП ИКАО, в результате чего появилось много различных его толкований и переводов на русский язык: угроза, опасность, опасный фактор, фактор риска и т. д.

Пространное определение термина hazard в новом документе [1] по существу совпадает с кратким определением термина “аварийный фактор” из Руководства ИКАО [3]: “аварийный фактор - любое условие, явление или обстоятельство, которое может привести к происшествию”. Однако, как указано в [1, п. 1.5.3], документ [3] будет отменен. На основе анализа текста поправки [2] можно сделать вывод, что в русском варианте [1] термин hazard будет переведен как «фактор опасности» (ФО), этот термин и предлагается использовать.

Определение термина “риск для БП” из [1] может быть переведено как “оценка последствий ФО, выраженная в терминах предсказуемой вероятности и тяжести при условии самого неблагоприятного возможного развития ситуации”.

Идентификация ФО является первым этапом процесса управления риском [1].

Второй этап - это количественная оценка риска. Как известно, в ИКАО принят подход к оценке риска с использованием матрицы риска размером 5 х 5, где показатель риска R фактически рассчитывается простым перемножением условных показателей вероятности (возможности) L проявления ФО и серьезности S последствий его воздействия:

R = L * S . (1)

Третий этап - определение приемлемости вычисленного риска на основе принятых в авиакомпании уровней.

Заключительный, четвертый этап - это разработка и предоставление лицу, принимающему решение, рекомендаций по корректирующим/предупреждающим действиям.

Все методы управления риском разделены в [1] на три группы: reactive, proactive, predictive, переведенные в [2] как реактивные (обозначим их (А)), проактивные (В) и прогностические (С). Эти методы можно определить следующим образом.

Реактивные (А) - основаны на использовании результатов расследования авиационных происшествий (АП) и инцидентов. Расследование выполняет специальная комиссия, ФО указываются в отчете.

Проактивные (В) - используют данные о незначительных отклонениях в нормальной эксплуатационной деятельности. Источниками данных по ФО являются система сбора данных полетной информации (ССПИ), внешние и внутренние аудиты и инспекции, обязательные и добровольные сообщения, программы наблюдения в кабине типа LOSA.

Прогностические (С) - предполагают активный поиск потенциальных факторов опасности в предстоящей деятельности.

Очевидно, что при применении метода (В) нельзя не учитывать результаты расследования событий, а при расчете риска методом (С) эксперты обязательно используют свою «базу знаний» о событиях и отклонениях, имевших место как в АК, так и в отрасли в целом.

Схема соотношения источников и методов управления риском представлена на рис. 1.

<

ст

Е-

<D

Е

С

Е-

<D

у

с

Е-

<D

Рис. 1 Источники выявления ФО и методы управления риском

Таким образом, методы управления риском связаны с использованием различных сочетаний источников выявления ФО. Практические алгоритмы применения методов (А), (В) и (С) в части первого и второго этапов управления риском будут определяться этими сочетаниями, при этом от достоверности выявления ФО зависит качество всего процесса оценки риска.

В реальной деятельности все методы применяются совместно. Далее в статье рассматриваются вопросы практического применения главным образом метода (В) с использованием результатов, полученных методом (А).

Программа и база данных (БД) в авиакомпании находятся в стадии разработки, поэтому здесь излагается лишь общая методология их построения.

Разработка базы данных и алгоритма расчета риска на основе установления соответствия множества параметров и множества факторов опасности

При расчете по формуле (1) объем вычислений различен для методов А, В и С. Количество инцидентов для средней российской АК имеет порядок десяти в год, а АП - исключительные, единичные события. Количество ФО, выявленных методом (С), едва ли превосходит количество инцидентов. При этом прогностические методы не обязательно используют матрицу риска, используются и другие технологии, например, перечень CFIT.

Таким образом, методы (А) и (С) не требуют специальных программных продуктов.

Объем данных метода (В) на 2-3 порядка больше и их обработку невозможно выполнить без специальных баз данных и компьютерных программ, что отмечают и ведущие ученые в области БП [5].

Известно, что на рынке есть программы, оценивающие риски при анализе ПИ (Aerobytes, Airface), по результатам расследований АП и инцидентов совместно с отчетами инспекторских проверок, аудитов (BASIS, AQD), давно применяются программы оценки надежности авиационной техники (например, RCP Airbus, программа ГосНИИ ГА «Надежность»). Однако о программах, которые оценивали бы риск для БП по всей совокупности данных, информации нет, поэтому БД и компьютерные программы для систем управления риском в основном создаются в российских АК своими силами.

В конечном счете, все три метода выявляют одни и те же ФО системы, т. е. может быть составлен перечень ФО. По опыту АК, добившихся успехов во внедрении СУБП, известно, что составление такого перечня представляет собой сложную задачу, требующую значительного времени и сил.

Между тем, существует уже сформированный перечень «Факторы, обусловившие событие» в Приложении 9 к Руководству [4]. Этот перечень “составлен на основе опыта, накопленного при описании причин расследованных, классифицируемых событий, происшедших с воздушными судами гражданской авиации с 1976 по 2000 гг. [4, с. 20]. Важно, что при составлении данного перечня использовано Руководство ADREP ИКАО, Doc. 9156. Этот перечень включает практически весь список ФО из [1, п. 4.4.1].

Перечень разбит на несколько подразделов, соответствующих трехкомпонентной модели авиационно-транспортной системы «Человек-Машина-Среда». Общее количество ФО, относящихся к деятельности АК, более 1100, плюс более 300 уточняющих характеристик, все имеет уникальные коды. В отчетах по результатам расследования АС принято формулировать факторы и характеристики в терминах данного перечня.

Принимаем данный перечень за основу и имеем множество ФО:

F = {f„ Л....Л}.

Скрытые ФО в разной степени присутствуют в деятельности АК и проявляют себя в отклонениях в нормальной эксплуатации или событиях. При этом на наличие в системе одного и того же ФО могут указывать разные отклонения. Например, превышение скорости захода на посадку

может быть выявлено по данным расшифровки ПИ, по докладу инспектора, по добровольному сообщению. Если по причине превышения этой скорости в АК уже имел место инцидент (например, выкатывание за пределы ВПП), информация об этом событии также хранится в БД. Для расчета риска проявления данного ФО вся эта информация должна автоматически суммироваться в БД с “привязкой” к одному ФО, в данном случае по [4] это “скорость полета более рекомендованной”, код 40324.

Назовем характеристики системы, измеряемые в процессе обработки информации параметрами, образующими множество

р = {pl,р2,...рт}.

Тогда соответствие множеств параметров и факторов, как некоторая совокупность упорядоченных пар (р, /) , являющихся элементами А множества Р х Е, может быть формально записана как:

(р, Л е А ; А с Р х Е . (2)

Для целей дальнейшей обработки данных внешние и внутренние источники могут быть разделены на группы в соответствии с особенностями представления данных, каждой группе присвоен код (табл. 1).

Таблица 1

Разделение и кодирование источников данных с целью упрощения их ввода в БД

11—1 Внешние источники

Код Название Параметр ФО Показатель

Код Название Код Название серьезности

С1 Отчет по результатам официального расследования нет свободный фор мат нет свободный фор мат нет

01 Отчет о проведенном аудите (проверке). нет свободный фор мат нет свободный фор мат нет

Внутренние источники

Код Название Параметр ФО Показатель

Код Название Код Название серьезности

С2 Отчет по результатам внутреннего расследования нет нет есть есть есть

02 Справка (отчет) ЦОАПИ, Карты инспектирования, отказы/неисправности АТ, внутренние проверки в СП Обязательные донесения. есть есть нет нет нет

03 Отчет аудита качества. Добровольные сообщения нет свободный формат нет свободный фор мат нет

Ь

В процессе оценки параметров выявляются их отклонения от предельных значений, которые могут быть разделены, по крайней мере, на две категории: допустимые (ДО) и опасные (ОО). Такое деление позволяет упростить дальнейшую обработку данных. При выявлении ДО можно по умолчанию задать минимальный уровень серьезности последствий (S = 1 в формуле (1)). Уровень ДО после обсуждения со специалистами АК установлен на уровне 2-й категории несоответствия проверки ВС на перроне (SAFA), «желтой» зоны отклонений параметров при расшифровке ПИ, оценке «3» по программам подготовки летного персонала (ППЛП), отказам и неисправностям, входящим в перечень минимального оборудования (MEL).

Для оценки серьезности при выявлении ОО предполагаются экспертные оценки.

Для упрощения принимаем, что каждому параметру соответствует только один ФО, но каждому ФО могут соответствовать несколько параметров. Составление перечня параметров Р и матрицы А отношения (2) является наиболее трудоемкой частью подготовительной работы, которую выполнят специалисты соответствующего подразделения АК. В перечень должны войти характеристики деятельности АК, оцениваемые как в численном, так и в категорированном виде.

Поскольку количество параметров в несколько раз превосходит количество ФО, такой подход позволяет сократить объем информации на выходе системы оценки риска (табл. 2). Например, при экспресс-анализе полетной информации для Ан-124-100 оцениваются 185 параметров и разовых команд, которые соответствуют 52 факторам из [4].

Таблица 2

Фрагмент таблицы параметров и ФО по экспресс-анализу ПИ самолета Ан-124-100

ПАРАМЕТР ФАКТОР ОПАСНОСТИ

№ КОД НАЗВАНИЕ ОТКЛОНЕНИЕ НАЗВАНИЕ КОД

ДО ОО

#644П Крен больше максимального с убранной механизацией крыла Превышение

1 4034301 Максимально допустимый крен 45° при полете с убр.механиз крыла 45-48 >48 максимально 40343

РЛЭ р.2.4.5 стр.8 допустимого крена

#645П Крен больше максимального с выпущенной механизацие Превышение

2 4034302 Максимально допустимый крен 30° при полете с выпущ. механиза 30-35 >35 максимально 40343

крыла РЛЭ р.2.4.5 стр.8 допустимого крена

646П Крен больше максимального с одним неработающим дв Превышение

3 4034303 Максимально допустимый крен 15° при полете с неработающим дв 15-20 >20 максимально 40343

РЛЭ р.5.1.6 стр.4 допустимого крена

Развороты применяйте с креном не более 15 гр. с активным примен РН"

4 404Е201 #648П В полете открыт грузолюк + Незакрытие 404Е2

"Открытие грузолюка в полете запрещается" дверей, люков

#649П В полете двери не закрыты Незакрытие

5 404Е202 Карта контрольной проверки "Перед выруливанием" Приложение1, стр3 + дверей, люков 404Е2

"Двери, люки закрыты "

#650П Скорость полета больше максимально допустимой при полете Скорость более

6 4032801 с выпущенными или выпускаемыми шасси 450-470 >470 допустимой при 40328

Максимальная скорость полета при выпуске шасси и выпущенном шасси

с выпущенными шасси Уш=450км/ч.РЛЭ р.2.4.3 стр.7

#651П Скорость полета больше максимально допустимой при уборке Скорость более

7 4032802 шасси 385-400 >400 допустимой при 40328

"Максимальная скорость при уборке шасси 385км/ч" выпущенном шасси

Таблица 3

Фрагмент матрицы отношения (р, /) є А для данных табл. 2

Фоктор опасности f

Параметр р - 40343 404E2 40328

403401 1 0 0

403402 1 0 0

403403 1 0 0

4034E201 0 1 0

4034E202 0 1 0

4032801 0 0 1

4032802 0 0 1

Как уже отмечалось, каждый ФО и каждая группа источников данных имеет свой код. Каждому параметру также присваивается уникальный буквенно-цифровой код. Такой подход позволяет объединить в одной реляционной БД перечни ФО и параметров, а также другие таблицы (уточняющих характеристик, аэродромов, воздушных судов, членов экипажа и других сотрудников).

В процессе работы перечни ФО и параметров могут расширяться.

Пробная версия БД разрабатывается в среде Access. Для ввода данных предполагается использовать две формы: Форма-С для результатов расследования событий и Форма-О для данных по отклонениям. Примерный вид Формы-O представлен на рис. 2.

ВВОД ДАННЫХ ОТКЛОНЕНИЯ (Форма-О)

Код Источника Дата:

02-ПИ

01Л12009

Название Источника: Борт:

С СПИ

82001 v

Код КВ С:

Код Параметра

4034302

Название Параметра

Крен с выпущенной механизацией

Характеристика отклонения: Допустимое

Опасное

Крен Збгр

Дополнительная информация При заходе на посадку на а/д Шереметьев о зафиксирован крен Збгр б конфигурации! 7/30.

Код ФО 40443

Превышение максимально допустимого крена

Название Фактор Опасности Вероятность

2 Серьезность Риск

Данная информация предназначена только для служеЬкого использования

Рис. 2. Форма ввода данных отклонений (данные условные)

Для практической работы с БД и программой в АК назначается оператор БД и риск-менеджер, а также ответственный эксперт по риску в каждом подразделении АК. Получив данные в одном из форматов (табл. 1), оператор БД вводит букву кода источника (О или С), после чего открывается соответственно Форма-О или Форма-С.

Вводимые данные и процесс обработки несколько отличается для событий и отклонений. На рис. 3 приведена общая схема процесса только по отклонениям.

Если код источника О2 (основной массив данных), то информация уже содержит код и название параметра и ввод выполняет оператор БД. Если код источника О1 или О3, название оцениваемого параметра может не точно соответствовать перечню параметров АК. В этом случае риск-менеджер подбирает параметр из перечня, наиболее близкий к данному параметру, и вводит его вместе с соответствующим кодом.

После ввода кода параметра в Форме-О программа возвращает код и название ФО и показатель вероятности Е на основании статистических данных, имеющихся в БД.

По каждому отклонению формируется электронная форма отчета.

Дальнейшая обработка зависит от вида отклонения. При ДО принято по умолчанию £ = 1 и программа непосредственно вычисляет показатель риска Я. При ОО Форма-О направляется к эксперту по риску соответствующего СП, который вводит значение £, программа вычисляет Я и форма снова становится доступной менеджеру по риску.

В зависимости от значения Я («зеленый» - приемлемый, «желтый» - приемлемый при условии максимального снижения и «красный» - неприемлемый) данные либо только сохраняются в БД, либо формируется автоматически Форма-Д - для ввода корректирующих действий, оценки их эффективности и принятия решения по их внедрению.

Рис. 3. Принципиальная схема управления риском по данным об отклонениях

При «желтом» риске решения принимаются на уровне руководителя СП, при «красном» -обсуждаются в Совете по БП и утверждаются Генеральным директором АК. В любом случае автоматически формируется Отчет по действиям.

Эта схема работает в режиме реального времени, т. е. обрабатывает все отклонения по мере их поступления. Отчеты по расследованиям обрабатываются похожим образом с некоторыми отличиями, обусловленными форматами этих отчетов.

Таким образом, после каждого поступившего отклонения или отчета о событии оперативно выполняется оценка риска соответствующего (соответствующих) ФО.

Помимо описанного здесь текущего мониторинга выполняется ежеквартальный мониторинг рисков по группам факторов и видам эксплуатационной деятельности.

Предлагаемый алгоритм полностью решает вопрос по расчету риска методами (А) и (В), но может также рассматриваться и как подготовительный этап к проведению превентивного анализа потенциальных ФО (метод С). Такой анализ выполняется в соответствии с цепочкой, рекомендованной в [1, п. 4.5]: главный ФО (generic hazard) — отдельные, частные ФО (specific hazards) - связь отдельных ФО с последствиями.

Применение метода (С) предполагается при изменении условий эксплуатации, расширении или сокращении деятельности, освоении нового типа ВС и т. д. В добавлениях 1-3 к главе 5 в [1] приводятся именно такие примеры. Выполняет анализ специальная группа (в [1] это группа SAG), при этом используются методы типа «мозгового штурма» и учитываются возможные сочетания ФО и цепочки «дерева событий».

Для прогнозирования рисков эксперты должны быть хорошо осведомлены о текущем положении дел в АК в терминах риска для БП. Результаты, полученные с использованием предлагаемого алгоритма, помогут экспертам своевременно обнаруживать проблемные места в деятельности АК и, соответственно, делать более обоснованные предположения о потенциальных ФО, вероятности и серьезности их проявления.

Выводы

1. Подход к формированию БД и разработке компьютерной программы на основе матрицы отношения «параметр-фактор» позволит обеспечить оперативную и максимально автоматизированную обработку больших массивов данных по нормальной эксплуатации совместно с результатами расследования событий, образуя непрерывный процесс «экспресс-анализа» риска.

2. Полученные оценки риска, связанные с характерными для данной авиакомпании факторами опасности, могут использоваться в прогностических моделях.

ЛИТЕРАТУРА

1. Safety Management Manual (SMM) Second Edition, 2008, http://www.icao.int/anb/safetymanagement/.

2. Поправка № 33 к части 1 Приложения 6, ИКАО, март 2009.

3. Руководство по предотвращению авиационных происшествий. (Doc. 9422-AN/923) 1-е изд. - ИКАО, 1984.

4. Руководство по информационному обеспечению автоматизированной системы обеспечения безопасности полетов ВС гражданской авиации Российской Федерации (АСОБП). - М.: ООО “Аэронавигационное консалтинговое агентство”, 2002.

5. Куклев Е. А. Автоматизированная система мониторинга и контроля полетов воздушных судов по критерию приемлемого риска на основе управления базами данных // Научный Вестник МГТУ ГА, серия Эксплуатация воздушного транспорта и ремонт авиационной техники. Безопасность полетов, № 122 (12), 2007.

DEVELOPMENT OF ALGHORITHM FOR AIRLINE FLIGHT SAFETY RISK MANAGEMENT

Sharov V. D.

The algorithm of а risk management system for airline based on “parameter” and “factor” sets ratio is proposed. The set of parameters formed on the basis of airline operational data, the factors set is taken from the well known list of hazards that have already caused aviation accidents and incidents.

Сведения об авторе

Шаров Валерий Дмитриевич, 1955 г. р., окончил ОЛА ГА (1977), кандидат технических наук, ведущий методист Департамента предотвращения авиационных происшествий ГрК Волга-Днепр, автор более 30 научных работ, область научных интересов - безопасность полетов, аэронавигация.