Бесплатный фрагмент - Анализ авиационных эргатических систем

Понятие авиационных эргатических систем

Задача эргономики оптимизация прохождения потока информации и команд в рамках эргатической системы «пилот-воздушное судно-внешние факторы» по определенному критерию с учетом ограничений, накладываемых на элементы системы..

Можно утверждать, что без понимания и учета психофизиологических свойств пилота нельзя оптимизировать эксплуатацию воздушного судна, заложенные в его конструкции, нельзя научно организовать обучение летного состава на всех ступенях, обеспечить безопасность полетов без упрощения заданий, выявить истинные причины авиапроисшествий и наметить действенные меры по их предупреждению.

Авиационная эргономика рассматриваются аспекты, связанные с взаимодействием человека и воздушного судна в авиации.

Желательно обеспечивать вовлеченность пилота в работу систем и понимание им всех этапов полета, сохраняя при этом эффективность полета, обеспечиваемую автоматикой. Включение пилотов в контур управления, хотя бы через определенные периоды времени, является более целесообразным, чем требование от них просто осуществления контроля за работой систем.

Летные экипажи могут столкнуться с различными названиями одного и того же элемента, различными правилами эксплуатации одних и тех же систем, различной символикой, используемой для отображения одной и той же информации, и все это может происходить в довольно сложных условиях.

Автоматизация воздушного судна не уменьшила потребность в основных навыках, входящих в понятие летного мастерства, а также в тех знаниях, которые всегда были необходимы пилотам.

Слово «автоматизация» означает замену функций человека, выполняемых либо физически, либо путем использования познавательных способностей, функциями машины.

Автоматизация самолета заключается в передаче по выбору экипажа автоматике некоторых задач или части задач, выполняемых членами экипажа. Определение включает в себя системы сигнализации и предупреждения, которые заменяют или усиливают контроль человека и процесс принятия им решений (это может не зависеть от выбора экипажа, а быть заранее задано, как, например, в отношении контроля за работой систем, состоянием полета, обнаружения пожара).

Говоря об отрицательной стороне автоматизации воздушных судов делают предположение о том, что автоматизация ослабляет или устраняет требования к определенным навыкам. Это не всегда так, и опыт показывает, что из-за изменения роли человека происходит скорее изменение, чем снижение уровня требуемых навыков.

Кроме того, вполне возможно и то, что навыки, требующиеся при всеобщей автоматизации, будут не просто видоизмененными, а дополнительными навыками.

Говоря об отрицательной стороне автоматизации воздушных судов делают предположение о том, что автоматизация ослабляет или устраняет требования к определенным навыкам. Это не всегда так, и опыт показывает, что из-за изменения роли человека происходит скорее изменение, чем снижение уровня требуемых навыков.

Кроме того, вполне возможно и то, что навыки, требующиеся при всеобщей автоматизации, будут не просто видоизмененными, а дополнительными навыками.

Автоматизация должна дополнять, а не вытеснять функции человека в управлении и контроле на гражданском воздушном транспорте.

Эксплуатация функциональных систем самолета должна быть простой и понятной, чтобы можно было облегчить обнаружение неисправностей и их диагноза.

«Закон бутерброда» говорит о том, что «Все, что хоть с какой-то долей вероятности может произойти — произойдет, а то, что не может произойти — все равно произойдет!».

Но одна из граней пресловутого «человеческого фактора» такова, что мы с трудом верим в совпадение случайностей.

В авиации множество аварий и катастроф произошло именно по совпадению явлений, каждое из которых в отдельности не привело бы к трагедии. Их совпадение считалось как раз той случайностью, которая не может произойти, и поэтому последствия таких совпадений не продумывались, а если и продумывались, то не в первую очередь.

Пилоты, летая на автоматизированных самолетах, не могут испытывать радости настоящего полета, радости владения машиной. Ранее — в руках пилота, по сути, было все управление, так как штурвал был жестко и однозначно связан с рулями. А теперь… между тем же рулем высоты и штурвалом установлены промежуточные элементы управления.

У летчиков есть золотое правило: если не знаешь, что делать, не делай ничего, либо не делай того, что привело к возникновению непонятной ситуации.

Основной идеей выполнения всех видов процедур является выполнение действий согласно зон ответственности пилотов.

Каждый пилот, в зависимости от роли, выполняемой на данном этапе, выполняет операции согласно своей зоны ответственности.

При выполнении всех видов процедур каждый пилот выполняет то или иное действие согласно своей зоны ответственности.

Недостаточно уметь либо только управлять автоматическими режимами, либо только пилотировать ВС «руками». Надежный, хороший пилот применяет различные уровни автоматизации в зависимости от условий полета.

Для успешного пилотирования ВС необходимо создать умение всегда быть в контуре полета — знать, что происходит и что будет дальше.

Достаточно распространено заблуждение, что современный пилот выполняет функции «оператора» в кабине. Т.е., якобы под управлением самолета подразумевается лишь программирование компьютера и своевременное нажатие кнопок.

Такое понимание неверно, более того, оно даже опасное. Пока в самолетах находится человек, именно Пилот является руководителем системы «экипаж-воздушное» судно. Именно экипаж управляет самолетом, подчиняя его системы своим решениям, но ни в коем случае не наоборот. Концепция создания кабины экипажа предусматривает именно создание систем в помощь пилоту, но не для его замещения.

Современный магистральный самолет по своей конструкции является ВС с традиционной схемой управления, пилотирование можно производить в широком диапазоне уровней автоматизации — от полностью ручного (как на Ан-2), когда пилот не использует автоматику (F/Ds, автопилот, автомат тяги), до полностью автоматического (LNAV/VNAV, autoland).

Для создания необходимых навыков пилотирования пилот должен тренироваться.

Современный самолет имеет высокий уровень автоматизации, позволяющий надежно и безопасно выполнять полеты в самых разных условиях.

Однако, любая автоматика не является на 100% надежной. И даже в условиях полной работоспособности не всегда целесообразно использовать возможности AFDS и/или FMC на 100%, т.к. программирование может занять много внимания и времени, что негативно скажется на безопасности полетов.

При выполнении автоматического полета пилот должен постоянно контролировать работу автоматики, предполагать возможную некорректную работу (автопилота, автомата тяги) и быть готовым отключить ее и управлять самолетом вручную.

С целью поддержания навыков приветствуется ручное пилотирование, если это возможно из условий полета (погода, трафик, усталость) и если ручное пилотирование не создаст повышенной нагрузки на другого пилота, с которой он в силу разных причин может не справится.

Ручное пилотирование позволяет получить и поддержать навык «видения» приборов, параметров полета.

Постоянная надежда на высокие уровни автоматизации и постоянное их использование приведет к потере навыков пилотирования, следовательно, пилоты должны уделять поддержанию навыков пилотирования особое внимание.

Уровни автоматизации могут динамично изменяться в течение полета.

Эргономика кабины экипажа

Назначение кабины экипажа как полиэргатической системы — это обеспечение связи между пилотами и авиалайнером.

Кабина экипажа является ключевым элементом взаимодействия экипажа и воздушного судна. Эргономические аспекты проектирования кабины экипажа включают в себя широкий спектр вопросов по размещению органов управления и взаимодействия с ними, различные анропометрические параметры, такие как обзор, удаленность индикаторов от пилота и т. д., каждый из которых оптимизирован к удовлетворению критериев психофизиологического удобства пилота в кабине.

Так называемый закон Мёрфи («Закон подлости» по-русски говоря) гласит, что если оборудование было сконструировано таким образом, что при работе с ним, возможно, допустить ошибку, то можно предсказать, что рано или поздно она будет допущена. Если похожие розетки на 110 и 220 вольт расположены рядом, то рано или поздно вилку, рассчитанную на 110 вольт, воткнут в розетку, подключенную к линии 220 вольт. Примером в летной практике может быть неудачное расположение элементов управления шасси и закрылков, когда после посадки бортмеханик вместо уборки закрылков убирал шасси, так как эти переключатели находились рядом. Учитывая, что ошибки экипажа вызываются каким-либо опасным фактором, то относятся к категории не случайных, а закономерных ошибок, профилактика которых базируется на совершенствовании эргономических характеристик ВС и документов.

Обеспечение наилучших эргономических характеристик взаимодействия экипажа с объектами в кабине экипажа позволяет уменьшить физическую и психологическую нагрузку на экипаж самолета и тем самым повысить безопасность полетов.

Компоновка кабины экипажа должна обеспечивать удобство контроля, технического обслуживания и замены частей систем и агрегатов.

При неоптимальных эргономических характеристиках системы отображения информации наиболее часто встречаются ошибки считывания приборной информации.

Когда эргономическим требованиям не удовлетворяют органы управления, то летчик совершает ошибочные действия в виде неадекватных ситуации по силе, амплитуде и чистоте управляющих движений, перепутывания органов управления функциональными системами ВС (тумблеров, переключателей и т. п.).

О перепутывании органов управления следует сказать особо. В основе данной ошибки лежит сочетание трех причин. Перепутывание наблюдается в тех случаях, когда, во-первых, используются близко расположенные на панели органы управления одинаковой формы и способа действия, но разного функционального предназначения. Во-вторых, когда при размещении и группировки органов управления функциональными системами не учли, что визуальное наблюдение за переносом руки на нужный орган управления невозможно в силу взаимодействия зрительного анализатора с другим источником информации, и летчик опирается на мышечный контроль и тактильные ощущения. Но мышечный контроль надежен только тогда, когда расстояние между органами управления не меньше 15—20 см, а тактильный в силу одинаковой формы органов управления исключен. Третья же причина перепутывания заключается в том, что работа с органами управления функциональными системами относится к разряду операций, которые выполняются автоматически и не контролируются сознанием. Профилактика подобного рода ошибок — только в совершенствовании эргономических характеристик органов управления (изменение формы, способа действия и т. д.).

Неудовлетворительные эргономические характеристики условий деятельности могут стать причиной случайного воздействия на какой-либо орган управления функциональными системами ВС из-за нарушения геометрических размеров рабочего места, а неоптимальная освещенность может порождать ошибки в считывании визуальной информации и т. п.

Неэргономичность содержания деятельности приводит к тому, что пилоту предъявляются требования при пилотировании ВС, которые не могут быть обеспечены его психофизиологическими возможностями. Например, пилоту вменяется выполнение действий, которые надежнее исполняет автоматическая система, или способ их реализации такой, что одна из операций постоянно пропускается и т. п. Неэффективное разделение операций между пилотом и автоматикой может сопровождаться значительным снижением активности летчика в полете, и, как следствие, поздним реагированием на внезапно возникшую ОСП.

Кабина экипажа рассматривается как некая комплексная система, в число компонентов которой входят субъекты, объекты, процедуры и среда.

Интеграция всех элементов системы с учетом требований экипажа (например, органов управления и устройств отображения информации). В этой концепции системного конструирования учитываются факторы, связанные с геометрией кабины экипажа и ее оборудованием (например, кресла пилотов, окна и противобликовые экраны), изменения условий обитаемости (например, шум, вибрация, освещенность, температура и погодные условия).

С появлением дисплеев в кабине экипажа потребовалось решить целый ряд проблем эргономического характера.

Приборная панель кабины экипажа должна рассматриваться как система, а не как совокупность отдельных элементов или систем.

Размеры, конфигурация и двигательные характеристики человеческого тела являются исходными данными при проектировании приборной панели, чтобы обеспечить ее надлежащий обзор; удобное расположение и конструкцию рычагов управления и дисплеев, а также кресел.

При конструировании кресел следует принимать в расчет различные элементы, в том числе расположение рычагов управления креслом, конструкцию подголовников, сидений, поясничных и бедренных опор, особенности обивочного материала и т. д.

Системы оповещения предупреждают пилота о состоянии самолета, требующем незамедлительных экипажа, и обычно такие сигналы кодируются КРАСНЫМ ЦВЕТОМ. Предостерегающая сигнализация свидетельствует о ситуации, развитие которой или ухудшение может привести к аварии. Обычно это требует соответствующего внимания, но не обязательно в первую очередь, и используется для нее ЖЕЛТЫЙ цветовой код. Система информации обычно служит только для отображения данных информативного характера, в связи с которыми экипажу можно предпринимать, а можно и не предпринимать действия. Для нее используется ГОЛУБОЙ, БЕЛЫЙ или ЗЕЛЕНЫЙ цветовые коды.

Следует обеспечить средства проверки настройки, выставления и ввода информации в автоматизированные системы. Многие отказы систем происходили и будут происходить вследствие ошибок при настройке или вводе данных, а не вследствие отказов оборудования.

Информация представляется таким образом, чтобы она была удобна для обработки не только в обычных условиях, но также тогда, когда выполнение этой задачи осложнено стрессовым состоянием или усталостью.

Источниками необходимой для этих целей информации являются антропометрия (наука о размерах человеческого тела) и биомеханика (наука о движении частей человеческого тела и производимых ими действиях).