Аннотация

В статье изложены результаты НИОКР по созданию двух компьютерных обучающих программ для пилотов гражданской авиации. Первая программа направлена на формирование умственных навыков по распознаванию различных факторов угрозы полету (в соответствии с рекомендациями ИКАО). Вторая программа предназначена для отработки навыков выполнения контрольного листа проверок (чеклиста) технической готовности самолета к определенным этапам полета. Представлен план создания следующей обучающей программы, которая будет направлена на формирование у пилотов навыков пространственной ориентировки самолета на основе приборной индикации.

Авторы

• Якимович Н.В., к. психол. н., зав. учебно-научной лабораторией при кафедре «Эргономики и информационно-измерительных систем» ГОУ «МАТИ» — Российского Государственного Технологического Университета имени К.Э. Циолковского
• Городецкий И.Г., к.х.н., зав. кафедрой «Эргономики и информационно-измерительных систем» ГОУ «МАТИ» — Российского Государственного Технологического Университета имени К.Э. Циолковского
• Чащина-Семенова О.К., к., т., н., главный специалист отдела развития технических систем Департамента информационных систем ОАО «Аэрофлот»

Поиск путей и методов снижения негативного влияния «человеческого фактора» на безопасность полетов остается на сегодняшний день главной проблемой в области профилактики авиационных происшествий.

Как известно, чаще всего ошибочные действия со стороны пилотов допускаются в нештатных (особых) ситуациях полета. Но неадекватные действия по парированию нештатной ситуации являются обычно прямым следствием неполноценного умственного анализа возникших в полете отклонений. В этой связи в качестве первопричины ошибочных действий по управлению самолетом должны рассматриваться не недостатки в тренинге способов парирования ситуаций, а недостатки в обучении пилотов навыкам распознавания действующих факторов угрозы полету [1].

Необходимо заметить, что с отработкой двигательных навыков по выходу из нештатных ситуаций дело обстоит более менее благополучно, в то время как формированию навыков обнаружения и распознавания факторов угрозы полету уделяется очень мало внимания в нынешней системе профессиональной подготовки пилотов ГА [2].

Во многом это объясняется тем, что время, отведенное для занятий пилотов на дорогостоящих комплексных (Full Flight) тренажерах, строго ограничено и используется в основном для формирования двигательных навыков. Времени для формирования умственных навыков по анализу полетной информации при возникновении особых полетных ситуаций на них просто не остается. А поскольку других технических средств для этих целей обучения пока не создано, то и обучения умственным алгоритмам распознавания факторов угрозы полету должным образом не проводится.

В итоге формирование умственных навыков анализа полетной информации остается самым слабым звеном в системе профессиональной подготовки пилотов. Данные алгоритмы приходится вырабатывать пилотам самостоятельно в процессе реальных полетов. Но как показывает практика расследования авиационных происшествий, не у всех пилотов такие алгоритмы успевают сложиться до того, как они попадают в нештатные ситуации. И тогда их мышление начинает давать сбои: пилоты не могут провести быстрого и последовательного анализ полетной информации, не понимают сути происходящего, а потому либо не принимают должных решений, либо действуют непродуманно и импульсивно [3].

Специалисты ИКАО, осознавая эти «белые пятна» в обучении пилотов, выпустили 23 ноября 2006 г. документ под номером Doc. 9868, где рекомендовали всем авиакомпаниям мира разработать специальную программу для обучения пилотов «Threat and Error Management» (ТЕМ). На русский язык ее название можно перевести как «Контроль за факторами угрозы полету» [4].

Было также рекомендовано использовать данную компьютерную программу на настольном компьютерном тренажере, который позволяет воспроизводить на экране модели приборных панелей в трехмерном динамическом режиме демонстрации. Данное научно-практическое направление является совершенно новым для обучения пилотов, поэтому публикации на эту тему практически отсутствуют.

Полезность данных рекомендаций ИКАО была по достоинству оценена руководящим и инструкторским составом ОАО «Аэрофлот», в результате чего была сформирована специальная рабочая группа для создания такого рода компьютерной обучающей программы для пилотов. В эту группу вошли: специалисты по «человеческому фактору» (эргономисты) из « МАТИ» — РГТУ имени К.Э. Циолковского, пилоты-инструкторы и программисты Департамента подготовки авиационного персонала ОАО «Аэрофлот».

Пилоты-инструкторы предложили в дополнение создать еще одну программу для компьютерного тренажера: она направлена на обучение пилотов должной технологии выполнения контрольного листа (чеклиста) проверок готовности самолета к определенному этапу полета. Такой чеклист выполняtтся, например, перед этапом взлета, когда проверяется состояние целого ряда технических систем самолета: от включения всех приборов до выпуска закрылков на необходимый угол.

Таким образом, задачи предстоящей НИОКР заключались в следующем:

1)   Разработать компьютерную обучающую программу «Контроль за факторами угрозы полету» (часть 1);

2)   Разработать компьютерную обучающую программу «Технология выполнения чеклиста» (часть1).

При разработке этих программ использовались известные в психологической науке методические подходы. В частности, в первой обучающей программе применялась теория П.Я. Гальперина о поэтапном формировании умственных действий [5]. Согласно данной теории для успешного выполнения умственного навыка необходимо сначала показать обучаемому, какой набор (перечень) конкретных умственных операций обеспечат ему успешное выполнение умственного действия в целом. А далее должны быть предложены ситуации для отработки (тренировки) выполнения данного набора умственных операций. Чтобы побуждать обучаемого выполнять нужные умственны операции и действия, привлекался известный дидактический прием под названием «вопрос — ответ». Это означает, что для получения ответа на поставленный в программе вопрос обучаемый неизбежно должен был выполнить определенную умственную операцию (например, сравнить какие-то показатели между собой и т.п.).

Во второй обучающей программе использовались специальные психологические приемы, облегчающие запоминание информации, т.е. приемы мнемотехники. Это выражалось, в частности, в выделении объектов внимания особым цветом, указательными стрелками, миганием рамки вокруг них, выдвижением на передний план экрана. Все это способствовало более быстрому и прочному запоминанию месторасположения объектов проверки на приборных панелях при выполнении чеклиста. В обеих программах присутствует принцип оперативной обратной связи, т.е. обучаемому сразу сообщают, является ли его ответ верным или ошибочным, после чего он может его скорректировать.

Поскольку все эти методические приемы повышают эффективность учебной деятельности, то их можно рассматривать и в качестве эргономических приемов, ведь эргономика – это наука о способах повышения эффективности человеческой деятельности.

Далее изложены конкретные результаты выполненной НИОКР.

На сегодняшний день создана первая часть данной программы, где рассматриваются факторы угрозы полету, которые являются внешними по отношению к экипажу (они связаны с техническими отказами и факторами внешней среды). В перспективе планируется разработка второй части программы, где будут моделироваться нештатные ситуации, спровоцированные ненамеренными ошибками самих пилотов или ошибками диспетчерских служб.

Эргономичность программы, т.е. ее способность повышать эффективность учебной деятельности, заключается в нескольких моментах:

• если раньше пилотам не предлагалось никакого конкретного алгоритма анализа полетной информации в особых ситуациях полета (из-за чего они нередко испытывали растерянность в первые секунды случившегося), то теперь пилотам предлагался для усвоения готовый алгоритм умственных действий, причем универсального характера, т.е. пригодный для любых нештатных ситуаций;
• для обучения были выбраны ситуации, когда начальные признаки развития нештатной ситуации не дают однозначного ответа о том, какой действует фактор угрозы полету и требуется произвести специальный умственный анализ, чтобы распознать действующий фактор из потенциально возможных факторов (ситуации по типу «if» в терминологии пилотов);
• формирование алгоритма ведется пошагово, т.е. отрабатывается каждая отдельная умственная операция, входящая в состав целостного алгоритма умственных действий в ситуации распознавания факторов угрозы полету – для этого задаются специальные вопросы, побуждающие пилота выполнить нужную операцию по анализу полетной информации;
• контроль за выполнением каждого элемента алгоритма, т.е. отдельной операции, осуществляется программой тут же за счет выдачи пилоту обратной связи о правильности его ответа – тем самым осуществляется коррекция мыслительных действий пилота на индивидуальном уровне.

В техническом плане данная компьютерная программа является совершенно инновационной, поскольку для нее были специально смоделированы в трехмерной динамической графике наиболее опасные полетные ситуации, причем в двух фазах предъявления:

• 1-я фаза – это появление на приборной панели первого нештатного сигнала (первого отклонения), который не является специфическим для какого-то одного фактора угрозы;
• 2-я фаза – это демонстрация тех изменений на приборных панелях, которые намеривается проверить пилот, чтобы убедиться в наличии того или иного фактора угрозы полету (дальнейшее развитие нештатной ситуации).

Технология работы пилота с данной обучающей программой состоит в следующем. Сначала на левом мониторе демонстрируется динамическая модель развития штатной ситуации.

После того, как пилот запомнил образ штатного развития ситуации, ему демонстрируется модель нештатной ситуации, где имеет место какое-то начальное отклонение от штатного режима полета. Пилот должен заметить этот первый нештатный сигнал.

Затем на правом мониторе ему задаются вопросы, наталкивающие его на выполнение определенных умственных действий в соответствии с тем алгоритмом, который ему следовало запомнить. Как выглядят вопросы и варианты ответов на них, показано на ниже приведенном изображении экрана.

В частности, задаются следующие вопросы:

• Какие гипотезы Вы можете выдвинуть по поводу факторов угрозы полету;
• Какие проверочные действия Вы намерены предпринять, чтобы проверить первую гипотезу (или вторую);
• Какой фактор угрозы оказался действующим в данной ситуации;
• Какой план дальнейших действий Вы выберите для парирования установленного фактора угрозы.

Важно подчеркнуть, что когда пилот хочет произвести проверочные действия, чтобы убедиться в присутствии предполагаемого фактора угрозы, то он выбирает из предложенного списка нужные ему действия проверки. А на левом мониторе ему предоставляется возможность увидеть, как развивается полетная ситуация дальше, т.е. как меняются параметры полета и какие появляются аварийные сигналы или надписи на дисплеях, чтобы сопоставить между собой всю имеющуюся информацию. После проведения такого умственного анализа он может либо принять проверяемую гипотезу, либо отвергнуть ее и перейти затем к аналогичной проверке следующей гипотезы.

Возможности настольного компьютерного тренажера позволяют пилоту делать повтор в просмотре ситуаций и коррекцию собственных умственных действий, если делается неправильный выбор проверочных действий или неправильный вывод о действующем факторе угрозы полету.

По мнению инструкторов, раньше такому алгоритмизированному анализу полетных ситуаций специально не учили, и это могло приводить к тому, что при появлении первого нештатного сигнала у пилота возникало сильное чувство тревоги (или даже стресс) по этому поводу, ведь ему неизвестно поначалу, что случилось. Однако при стрессовом состоянии мышление становится негибким и заторможенным, поэтому пилот старается миновать стадию анализа полетной информации и стремится скорее перейти к стадии парирования нештатной ситуации, вспоминая возможные действия с органами управления. В результате он предпринимает непродуманные действия, которые неадекватны для действующего фактора угрозы, поскольку сам фактор казался не тем, о котором подумал пилот.

Выполнение же необходимых аналитических действий по проверке предполагаемого фактора угрозы занимает у пилота всего несколько секунд, но зато решение о способе парирования оказывается единственно верным и предотвращает опасный исход событий. Научить пилота работать подобным образом в нештатных ситуациях, значит повысить надежность его функционирования в особых ситуациях полета и снизить тем самым роль «человеческого фактора» в авиационной аварийности.

В ближайшее время разработчики программы «Контроль за факторами угрозы полету» (часть I) планируют провести ее апробацию на летном контингенте, чтобы в последствии перейти к ее широкому распространению в гражданской авиации.

Как отмечалось ранее, авиационные происшествия чаще происходят в особых ситуациях полета. Однако бывали случаи, когда неправильно выполненные рутинные операции становились причинами происшествий. Например, чисто формальное выполнение контрольного листа проверок (чеклиста) приводило к тому, что объекты проверки находились не в том состоянии, в котором они должны были пребывать. В частности, оставались не выпущенными закрылки или шасси, не закрытыми двери кабины, не установленными должные параметры полета и т.п. Все эти упущения затем приводили к развитию нештатных ситуаций в полете, а ряде случаев заканчивались инцидентами или авариями.

В этой связи необходимо приучать пилотов выполнять контрольный лист проверок вдумчиво и внимательно, несмотря на простоту данной технологической процедуры. Чтобы решить эту задачу потребовалось разработать такую компьютерную программу, где бы моделировалась информационная среда кабины самолета при выполнении чеклиста. Таким образом, на экране компьютера должны были воспроизводиться все необходимые объекты проверки (приборы, табло, надписи на дисплеях), отражающие различные состояния технических систем.

Поскольку главной задачей в этой обучающей программе должно было стать привлечение внимания 2-го пилота, т.е. второго члена экипажа (СМ 2), к контролированию ответов первого члена экипажа (СМ 1), то использовался следующий дидактический прием: компьютерный голос выдавал ответы за первого члена экипажа о состоянии объектов проверки, но эти ответы всегда оказывались неправильными. Причем ошибочность ответов могла проявляться в двух формах:

• Несоответствие ответа фактическому состоянию объекта проверки;
• Несоответствие ответа формулировке, предусмотренной в чеклисте.

Второй пилот обязан был заметить то или иное несоответствие и выбрать из предложенного списка тот ответ, который должен был озвучить первый член экипажа.

Данная программа, направленная на формирование привычки перепроверять ответы командира при выполнении чеклиста, преследует и еще одну важную цель. Дело в том, что молодые пилоты при начальном изучении приборных панелей недостаточно хорошо ориентируются в расположении тех или иных приборов, табло, кнопок, кранов, тумблеров. Поэтому программа, которая будет наглядно демонстрировать, где именно на приборных панелях располагаются те или иные приборы, дисплеи, табло и т.п., способна оказать им существенную помощь в изучении месторасположения средств индикации.

На сегодняшний день такая программа под названием «Технология выполнения чеклиста» уже подготовлена выше названным коллективом специалистов в первой своей части (применительно к чеклисту перед взлетом). При создании второй части программы планируется продемонстрировать технологию выполнения чеклиста перед посадкой.

Эргономичность этой программы заключается в том, что в ней были использованы специальные приемы, облегчающие избирательность восприятия объектов и запоминание их месторасположения, — такие приемы называются в психологии «мнемотехнологиями» (или «мнемотехниками»).

В частности были использованы следующие мнемотехнологические приемы:

• Выделение объекта проверки на приборной панели особым цветом и привлечение к нему внимания за счет мигания;
• Выдвижение на передний план экрана проверяемого объекта (увеличенное его изображение) и размещение цветной стрелки рядом с тем показателем, который должен быть проконтролирован на данном объекте;
• Демонстрация всей процедуры выполнения чеклиста по каждому пункту проверки с озвучиванием названия пунктов на английском языке и должных ответов за СМ 1 и СМ 2.

Как выглядит изображение на экране при ознакомлении обучаемого с чеклистом, показано ниже.

Порядок реализации данной программы заключается в следующем:

• Рассказывается о главных правилах технологии выполнения чеклиста;
• Предъявляется на экране конкретный чеклист (текст с планшетки);
• Демонстрируется процедура выполнения чеклиста в форме диалога первого и второго членов экипажа на фоне приборных панелей;
• Предоставляется возможность самостоятельно выполнить чеклист в роли СМ 1 (выбрать объекты проверки на экране, проверяемые на них показатели и должные ответы из списка);
• Предоставляется возможность самостоятельно выполнить чеклист в роли СМ 2 (проверка правильности ответов, данных СМ 1, и их коррекция).

Далее приведено изображение, которое предъявляется на экране при обучении пилота в роли СМ 1.

В аттестующей части программы проводится автоматизированный контроль усвоенных знаний в пятибалльной системе также, как и в программе «Контроль за факторами угрозы полету».

Но, к сожалению, решенные проблемы — не единственные «белые пятна» в системе профессиональной подготовки летного состава. Не менее острой является проблема обучения другим умственным навыкам, в частности, навыку формирования представлений о пространственном положении самолета на основе приборной индикации. Поэтому следующим этапом научно-исследовательской и опытно-конструкторской деятельности нашей рабочей группы станет компьютерная обучающая программа, направленная на формирование нужных «образов полета» самолета.

Особенно актуальна постановка этой проблемы в отношении молодых пилотов, которые обучаются летать с прибором «авиагоризонт», где вращается не силуэт самолета, а линия горизонта, т.е. линия земли. Несколько лет назад в научной литературе развернулась большая дискуссия о том, является ли такой тип авиагоризонта достаточно эргономичным, т.е. удобным для мышления пилота. Многочисленные исследования у нас в стране и за рубежом показали, что субъективно легче понимать пространственное положение самолета по другому типу авиагоризонта, т.е. по тому, где линия земли неподвижна, а вращается силуэт самолета. Однако практика обучения показала и другое: если правильно и качественно обучать работе с авиагоризонтом первого типа («прямая» индикация – схожая с картиной за лобовым стеклом), то пилоты начинаются воспринимать данный прибор как вполне понятный и удобный для работы.

А поскольку на современных воздушных судах используется в основном авиагоризонт с «прямой» индикацией крена и тангажа, то и обучающее программы должны быть ориентированы на данный тип прибора. Более того, поскольку эта индикация все-таки противоречит естественному и привычному с детства способу восприятия пространства, когда все воспринимается подвижным относительно земли, а сама земля остается всегда неподвижной, то пилотам должна быть предоставлена дополнительная (усиленная) тренировка в формировании умения понимать положение самолета в пространстве на основе приборной информации «прямого» типа.

Планируется, что на настольном компьютерном тренажере будут демонстрироваться динамические модели приборных панелей, где меняются параметры полета. А на соседнем мониторе будут представлены трехмерные картинки с изображением пространственного положения самолета, а также картинки с количественными показателями крена и тангажа. Задача пилота будет состоять в том, чтобы быстро и правильно находить те картинки, где визуальный образ пространственного положения самолета и количественные характеристики его движения соответствуют показателям на приборе авиагоризонт.

В программе будет предусмотрено и «обратное» обучение: когда потребуется на основе визуальной картинки и количественных показателей определить, что при этом будет отображаться на приборе авиагоризонт.

Учитывая, что слишком большие углы крена и тангажа, демонстрируемые на авиагоризонте с «прямой» индикацией, могут вызывать некоторую сложность в понимании этих показаний, планируется специально рассмотреть ситуации подобного рода в новой обучающей программе.

Пока практический интерес к разработке и внедрению в систему подготовки пилотов новых обучающих программ проявляет только ОАО «Аэрофлот», поскольку у Росавиации, как всегда не хватает денег на самое главное – создание реальных средств, которые способны снизить роль «человеческого фактора» среди авиационных рисков и на деле обеспечить профилактику авиационных происшествий. К тому же Росавиация, на словах поддерживая важные начинания, тем не менее, не доводит до авиакомпаний информацию о том, что разработки в этом направлении уже ведутся конкретным коллективом специалистов и могли бы оказаться полезными для многих российских авиаперевозчиков. В Росавиации вспоминают об этих обучающих программах только тогда, когда требуется отчитаться перед инспекторами ИКАО о том, что их рекомендации в области совершенствования подготовки авиационного персонала неуклонно исполняются.

Получается, что авиакомпании сами должны заказывать разработку новых обучающих программ, если они заинтересованы в снижении авиационных рисков. Наверное, это не является государственным подходом к решению проблемы безопасного неба над Россией. Но, так или иначе, коллектив разработчиков готов оказать помощь в приобретении разработанных программ любым авиакомпаниям и предложить свои услуги по созданию следующих инновационных разработок в области обеспечения безопасности полетов.

Литература:

1. Городецкий И.Г., Якимович Н.В., Белоусова В.В. Разработка компьютерной обучающей программы, направленной на снижение роли «человеческого фактора» в авиационной аварийности//Прикладная психология как ресурс социально-психологического развития России в условиях преодоления глобального кризиса. Книга 2. – М.: Изд- во МГУ, 2010 – С. 59-61.
2. Овчаров В.Е. «Человеческий фактор» в авиационных происшествиях (методические материалы). – М.: ООО НТБ «Энергия», 2005 – С.9-25.
3. Козлов В.В. Безопасность полетов: от обеспечения к управлению.- М.: ОАО «Аэрофлот» — С. 147-156.
4. Комагорова С.А. Стресс-тест для пилотов//Авиасалоны мира – 2009.- № 3. — С. 26-31.
5. Городецкий И.Г., Фицнер Л.К, Якимович Н.В. Разработка компьютерного тренажера для обучения пилотов навыкам распознавания опасных и аварийных ситуаций в полете//Тезисы докладов Шестого Международного Аэрокосмического Конгресса (МАК) – М.: Изд-во Попечительского Фонда МАК, 2009 – С. 206.