Текст книги "Системная безопасность гражданской авиации страны (анализ, прогнозирование, управление)"

В настоящее время в РФ целевой уровень безопасности полетов устанавливается только для сертификации новых самолетов в виде ограничения вероятности катастрофы воздушного судна значением 1·10^–7 на 1 час полета по совокупности отказов материальной части, в ожидаемых условиях эксплуатации при условии безошибочного выполнения экипажем воздушного судна всех положений руководства по летной эксплуатации.

Учитывая, что 75–80 % катастроф обусловлено человеческим фактором, а также резкими изменениями метеоусловий в аэропортах, обусловливая необходимость реализации посадки в условиях ниже погодного минимума аэропорта, необходимо констатировать, что реальный уровень безопасности полета, как правило, отличается от сертификационного более чем на порядок.

В дополнении к двум важным факторам риска: человеческому; колебаниям погодного минимума в аэропорту, существует третий, который создается в условиях устаревшего парка тяжелых воздушных судов, составляющих 60 % парка аналогичных воздушных судов, которые не проходили сертификации, т. е. для которых не существует никаких требований по уровню безопасности полетов.

Учитывая сказанное, следует ожидать отклонение реального уровня безопасности полетов по РФ от рекомендованного ИCА. Согласно статистическим данным по катастрофам, собранным Международным авиационным комитетом [64] за последние 10 лет, среднегодовое количество катастроф на 1 миллион летных часов в СНГ, где РФ – определяющая доля, в 14 раз больше сертифицированного норматива и значительно больше, чем в США за тот же период. При этом число жертв авиационных катастроф на 1 миллион перевезенных пассажиров значительно больше, чем в США [17].

Начиная с 1989 года уровень безопасности полетов в РФ неуклонно снижается в среднем более чем в 7 раз по количеству катастроф тяжелых воздушных судов при регулярных и нерегулярных полетах на 1 миллион часов полета; повышается по количеству погибших примерно в 18 раз. Отметим, что в США первый показатель повышается в среднем в 3 раза, а второй сокращается в 10 раз.

Третья характеристика: в 1992 году в СНГ было катастроф больше, чем в США, в 3,5 раза; в 1996 году – в 7,4 раза; в 2000 году – в 23 раза. И этот показатель постоянно увеличивается.

Причина: отсутствие государственного регулирования процессов безопасности полетов, а также отсутствие постоянно действующей программы по безопасности полетов и жесткого контроля за ее выполнением.

Основа работ по безопасности полетов включает формулировку цели (целеполагание от подсистемы (1)), которая в системе управления безопасностью полетов реализует выбор обоснованного показателя общего уровня безопасности полета, т. е. главного сертифицированного показателя.

В качестве такого показателя следует принять коэффициент потери воздушного судна (частота катастроф воздушных судов за 1 час полета), применяемый IАТА для оценки уровня безопасности полетов по данным эксплуатации. При этом кроме количества катастроф входит количество потерянных воздушных судов, чьи пассажиры в полном составе остаются в живых.

Такой подход оправдан со стороны технико-экономических показателей. Обозначим его α₁.

Со стороны социальной системы следует ввести показатель безопасности полетов α₂, равный количеству жертв на миллион перевезенных пассажиров.

В среднем по ICAO α₂ 0,75 (США α₂ = 0,075), а по СНГ этот показатель существенно хуже, чем в США.

Возможен иной подход (более целесообразный) для различных типов воздушных судов, различных допустимых значений вероятностей катастроф на 1 полет в зависимости от пассажировместительности и прогноза изменения структуры эксплуатирующегося парка воздушных судов.

Если следовать IАТА, то при выборе количественного значения показателя общего уровня безопасности полетов необходимо учитывать его значения в 2006 году [14] в виде нормативной величины вероятности P_н:

– по Европе он равен 3,2·10^–7;

– по Северной Америке – 4,9·10^–7;

– в целом по миру – 6,5·10^–7;

– по США – 2,3·10^–7.

Таким образом, исчерпывающие характеристики общего уровня безопасности полетов должны включать:

– главный показатель: «вероятность катастроф на один полет»;

– дополнительный показатель: «количество жертв на 1 миллион перевезенных пассажиров».

Все остальные показатели, так, например, вероятность аварийных или сложных ситуаций, служат в системе управления безопасностью полетов для выявления тенденций эволюции или инволюции безопасности полетов.

Проблема разделения показателя общего целевого уровня безопасности полетов на составляющие, согласно сказанному выше, производится уполномоченным органа надзора в рамках общего анализа безопасности полетов.

На начальном этапе возможен следующий вариант:

1) в качестве главного показателя безопасности полетов воздушного судна принять в Гражданской авиации РФ вероятность катастрофы тяжелого коммерческого самолета на один полет;

2) в качестве нормативной величины вероятности Р_н общего целевого уровня безопасности полетов принять значение этой вероятности Р_н = 3,2·10^–7, т. е. уровня, достигнутого в Европе;

3) если принять в качестве нормативной величины долю причины катастроф, связанных с несовершенством авиационной техники, в общем количестве причин, равную 15 %, то искомую нормативную вероятность для техники получим (Р_Т)_н = 0,48·10^–7;

4) учитывая, что на долю авионики приходится 30 % от (Р_Т)_н, то в качестве целевого уровня безопасности вероятности катастрофы тяжелого коммерческого самолета на один полет по причинам, связанным с отказами систем авионики или невыполнением интегрированными комплектами авионики, оговоренными в технических заданиях функций, следует задать нормативную вероятность (Р_а)н = 1,44·10^–8.

1.2. Структурно-функциональный синтез системы управления безопасностью полетов

Цель системы: поддерживать допустимый уровень риска на различных уровнях авиационных систем.

Средства достижения цели: прочная законодательная структура; эффективные нормативные требования; установленный порядок выполнения полетов.

Методы и средства включают:

– применение научно обоснованных методов контроля рисков;

– юридически узаконенные обязательства системы управления безопасности полетов;

– корпоративная культура безопасности, основа практики безопасных полетов;

– эффективное внедрение стандарта правил связи по международным каналам связи;

– система сбора и обмена данными по безопасности полетов;

– профессиональное расследование авиационных происшествий с оценкой уровня достаточности системной безопасности;

– решение проблем человеческого фактора, так, например, подготовки летного состава к проведению безопасных полетов;

– систематический надзор за безопасностью полетов с целью оценки опыта.

Система управления безопасностью полетов на качественном уровне формируется в виде модели профессионалами-прикладниками международного уровня. Отметим, что в целом система управления авиацией как динамической системы включает:

– систему управления эффективностью авиации;

– систему управления безопасностью авиации.

При разработке системы управления безопасностью авиации применяется такое понятие, как менеджмент безопасности и менеджмент риска авиационных систем. Менеджмент безопасности включает как составляющую менеджмент риска.

Авиапромышленность сталкивается с риском каждый день: риск для жизни исполнителя или риск для промышленности в целом. В самом деле, риск идет рядом с бизнесом. Не все типы риска могут быть выявлены, не все меры по избавлению от риска экономически рентабельны. Риск и цена в авиации требуют механизмов рационального принятия решений. Каждодневные решения принимаются в реальное время, взвешивая возможность и неблагоприятные последствия риска и прибыль, которую можно получить, идя на риск. Этот процесс называется менеджмент риска.

Менеджмент риска – это выявление, анализ и избавление (и/или снижение до приемлемого уровня) от тех нарушений и тех величин риска, которые угрожают жизнеспособности организации.

Другими словами, возможности менеджмента риска балансируют между оценкой риска и борьбой с ним. Менеджмент риска – это составляющая менеджмента безопасности. Он включает в себя логический процесс анализа задач, особенно в оценке риска.

Результаты структурно-функционального синтеза системы менеджмента риска авиационной системы представлены на рис. 1.3.

Рис. 1.3

Рассмотрим функциональные задачи подсистем синтезированной системы (рис. 1.3).

Подсистема 1. Ее функциональные задачи направлены на разработку (формирование) стратегии уменьшения риска. Согласно структуре, после определения вероятности происшествия в подсистеме 4 должны быть оценены последствия неблагоприятного события. В результате формируется степень срочности нейтрализуемых действий. В наиболее катастрофических условиях необходимо анализировать:

1) количество возможных человеческих жертв;

2) каковы материальные потери авиаинфраструктуры, влияние на экономику государства;

3) каков ущерб окружающей среде (вред месту обитания населения);

4) каков уровень политических потерь.

Подсистема 2. Ее функциональные задачи: анализ, включая оценку риска или величину потерь, характеризуемую вероятностным показателем. При анализе необходимо рассчитать:

1) вероятность возникновения неблагоприятного события; вероятность неблагоприятных последствий;

2) степень (величину) неблагоприятных последствий, возникших после происшествия;

3) подверженность нарушениям или вероятность неблагоприятных условий.

При этом риск – это вероятность реализации события, которое приносит вред. Оценка риска включает оценку как возможности, так и последствий. Как правило, возможность причинения вреда обусловливает нарушение, а вероятность того, что эта возможность будет реализована в некоторый момент времени, представляет вероятность риска.

Подсистема 3. Ее функциональные задачи: выявление нарушений при практической реализации цели, сформированной подсистемой (1), методов реализации цели, разработанных в подсистеме (2).

Подсистема 4. Ее функциональные задачи: оценка допустимости риска по критерию безопасности, созданному данной организацией.

Согласно возможностям организации, например, один тип риска можно оценивать по последствиям выше, чем другой. Это обусловливает первоочередность мероприятий, направленных на предотвращение риска.

В качестве критериев роли риска можно использовать следующие:

1) роль риска варьируется в пределах: катастрофических (α₁); опасных (α₂); основных (α₃); второстепенных (α₄); незначительных (α₅);

2) вероятности P(α_i) ;

3) ценность, так, например, числовая, для сравнения относительной важности P(α_i).

Классификация вероятностей риска согласно ICAO

Схема классификации риска

При этом нераспознанная опасность относится к промежуточной между приемлемой и неприемлемой. При этом каждый случай должен быть рассмотрен согласно его качествам.

Так как указанные значения характеризуются различными численными вероятностными величинами, то вводится такое понятие, как управляемый риск. При этом изменение риска происходит как по нашим желаниям, так и под влиянием неуправляемых и неконтролируемых факторов риска W и V.

При некачественном выполнении Государственной программы безопасности возникают рисковые ситуации, обусловленные внутренними факторами риска по следующим причинам [14].

1. Не отвечающие требованиям законопроекты и инструкции, принятые руководством (незавершенные, устаревшие и т. д.).

2. Возможные несоответствия: сотрудника регулятивного органа и поставщика услуг; наставника и сотрудника правоприменяющего органа; сотрудника регулятивного органа расследующего происшествия; вызванные недоработками сотрудника регулятивного органа и т. д.

3. Не отвечающая требованиям ICAO инфраструктура системы гражданской авиации и ее подсистем (навигационные и коммуникационные вспомогательные средства, аэродромы, организация воздушного пространства и т. д.).

4. Не отвечающее требованиям (незавершенное, несвоевременное, противоречивое) выполнение распорядительных функций, таких как лицензирование, контроль и меры наказания (вследствие ограничения денежных средств, политической ситуации, чрезвычайного положения в стране и т. д.).

5. Не отвечающие требованиям ресурсы и структура, способствующая расширению и усложнению регуляторных требований (нехватка обученного и компетентного штата, административных должностей, информационных технологий).

6. Нестабильность и неясность внутри полномочного органа гражданской авиации, подвергающие риску качество и своевременность регулятивной работы (трудовая дисциплина, государственное вмешательство, ограничение средств и т. д.).

7. Отсутствие официальных программ безопасности (добровольная подача сведений о предпосылках к происшествиям, регулирующая проверку эксплуатационной безопасности и т. д.).

8. Пренебрежение идеей безопасности (повышение количества происшествий, низкий национальный уровень понимания идеи безопасности, нежелание воспользоваться лучшими методами организации работ и т. д.).

Отметим важность и целесообразность применения менеджмента риска при принятии решений для администрации государств.

1. Избежание значимых ошибок в процессе принятия решения.

2. Уверенность в том, что все аспекты риска выявлены и рассмотрены при принятии решений.

3. Уверенность в том, что законные интересы посредников соблюдены.

4. Обеспечение тех, кто принимает решения, защитой.

5. Понятное объяснение принятых решений посредникам и общей массе.

6. Значительная экономия времени и денег.

Данная программа реализует на высоком (эффективном) уровне свои функции по обеспечению нормативных пределов безопасности, если созданы системы и осуществляются мероприятия, включая следующие.

1. Административный аппарат для координации и интеграции всех аспектов программы объединен в единый комплекс.

2. Контроль над всеми функциями безопасности (лицензирование, сертификация, принудительные меры и т. д.).

3. Обеспечение Государственными программами по выявлению угрозы безопасности (обязательный отчет о происшествиях, добровольный (ненаказуемый), отчет о предпосылках к происшествию, отчеты о помехах при оказании услуг и т. д.).

4. Программа имеет право на расследование авиационных происшествий и предпосылок к ним (независимо от распорядительного органа).

5. Распределение ресурсов, основанных на факторе риска, для выполнения регуляторных функций (профилактическое привлечение внимания руководства к областям повышенного риска).

6. Активное и пассивное продвижение программ безопасности в помощь операторам и для того, чтобы сделать идею безопасности общедоступной (включая базу данных по безопасности, анализ изменений, наблюдение за лучшими методами организации работ и т. д.).

7. Общенациональные мониторинговые программы по безопасности (контроль тенденций и анализ изменений, инспектирование уровня безопасности, расследование предпосылок к происшествиям, контроль за безопасностью).

8. Систематические регуляторные проверки эксплуатационной безопасности для подтверждения следования правилам безопасности всеми операторами и поставщиками услуг.

Государство обеспечивает безопасность авиационной системы своей страны, тем самым внося свой вклад в безопасность Международной авиационной системы, т. е. в глобальную авиационную систему.

При этом, реализуя свои обязательства, государство формирует необходимые системы по реализации заданных критериев безопасности полетов, которые, согласно проведенному структурно-функциональному синтезу, включают подсистемы (1–4) с соответствующими функциональными свойствами на организационно-контролирующем и управляющем уровне. Структура этих систем аналогична приведенной на рис. 1.3.

Подсистема 1 реализует свои функции, формируя принцип «что делать». Для этого государство создает структуру (с подсистемами 1–4), которая обеспечивает введение в действие стандартов ICAO в своем воздушном пространстве и аэропортах.

Подсистема 2 («как делать»): вводится орган власти как полномочный орган гражданской авиации, который полномочен обеспечивать соблюдение инструкций по безопасности полетов.

Подсистема 3 («делать»): распорядительный орган, способный выполнять активные функции, включая тщательный контроль за деятельностью всех служб, связанных с воздушными перевозками.

Подсистема 4 («контроль»): контроль за безопасностью итоговый – системы гражданской авиации. Введение в действие системы контроля безопасности по всей системе гражданской авиации при помощи наблюдения, инспектирования, проверки эксплуатационной безопасности.

Дополнительные функциональные свойства.

В подсистеме 2: проведение анализа тенденций в области безопасности.

В подсистеме 3: создание и введение в действие правил, инструкций и процедур для выполнения безопасных и квалифицированных воздушных перевозок, а также наблюдения за технологическими новшествами. Подсистема 3 включает полномочные органы гражданской авиации, задача которых – регулирование процессов авиационной системы путем поддержания эффективности системы контроля и управления безопасностью авиационной системы.

В подсистеме 3 реализуются функции обслуживания авиационных систем, в том числе создаются необходимые структуры, направленные на эксплуатацию авиационных систем и систем обслуживания.

Подсистема 4 выполняет роль контроля за итогами выполнения безопасности полета, т. е. роль регулятора или обратной связи системы управления безопасностью полетов.

При этом полномочные органы гражданской авиации осуществляют:

1) эффективную программу безопасного полета (применения авиационной техники или безопасности авиационной системы);

2) контроль за выполнением государственных законов и инструкций, касающихся воздушной безопасности и выполнения государственных целей безопасности.

Организационно-полномочные органы гражданской авиации включают производителей, создающих оборудование, которое пригодно к обеспечению полетов и существующих авиационных систем; соответствуют экономическим и авиационным требованиям покупателей.

Для осуществления контролирующих функций ICAO создана Всемирная программа контролю за безопасностью, которая проводит надзор за работой полномочных органов гражданской авиации с целью обнаружения погрешностей в работе полномочных органов гражданской авиации и их компенсаций, т. е. с целью предотвращения потерь Государственной авиационной системы. При этом реализуются основные условия управления безопасностью Государственной авиационной системы.

Сегодня деятельность различных организаций и предприятий РФ, направленная на повышение безопасности полетов, происходит не на системном уровне и без обратной связи по сигналам рассогласования между тем, к чему мы стремимся, и тем, что есть сегодня. Кроме этого в системе гражданской авиации никогда не задавался целевой уровень безопасности, а посему реальный уровень не с чем было сравнивать.

Введение системы управления безопасностью полетов призвано изменить указанную ситуацию путем:

1) введения общего целевого приемлемого государством нормативного уровня безопасности полетов;

2) организации (процессов оценки соответствия выбранному целевому) определенного перечня программных работ и мероприятий, направленных на доведение безопасности полетов до назначенного целевого уровня;

3) оценки фактического уровня безопасности полетов в гражданской авиации при постоянном мониторинге в соответствии со стандартами ICAO по системе управления безопасностью полетов.

Полную и исчерпывающую количественную оценку фактического уровня безопасности полетов по отдельным системам воздушного судна и в частности по авионике не может дать статистика летных происшествий в гражданской авиации, а также материалы расследования летных происшествий в силу их малой вероятности.

Однако в свете последних требований ICAO о регулярной оценке поддерживаемого уровня безопасности полетов обуславливается необходимость разработки методов, позволяющих рассчитывать ожидаемый (т. е. прогнозированный) уровень безопасности в тех же форматах, в которых он задан.

В монографии разрабатывается метод, который заключается в синтезе общей вероятностной модели безопасности полетов, включающей вероятностные модели полной совокупности функциональных задач комплекса авиаоники, в первую очередь задач пилотирования и самолетовождения, включая аэронавигацию, т. е. на теоретическом уровне: структурно-функционального синтеза и анализа процессов, реализуемых при создании ЛА (проведения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ) и производстве; эксплуатации самолетов гражданской авиации.

Такой подход предполагает подробный анализ каждой из функциональных задач комплекса авионики, разработку насколько это возможно подробных описаний алгоритмов их решения без априорного пренебрежения влиянием различных факторов впредь до доказательного обоснования. После этого производится разработка на основе указанных алгоритмов и определенных в реальных условиях эксплуатации необходимых вероятностных характеристик каждого фактора в структурно-функциональной вероятностной модели, причем для каждой задачи комплекса.

В современных теоретических методах синтеза и анализа при сертификации самолетов метод оценки безопасности полетов, основанный на расчете отказобезопасности бортовых систем, может быть использован лишь частично, поскольку этот метод абстрагируется от множества факторов, имеющих место в реальных условиях эксплуатации.

Отметим, что отказы бортовых систем в совокупности с неучтенными при сертификации факторами являются реальными причинами большого числа катастроф. Поэтому при разработке методов расчета безопасности полетов мы должны учесть главным образом надежность выполнения каждой из полного перечня функций, оговоренных в техническом задании на комплекс авионики.

При этом в структуре общей структурно-функциональной вероятности модели безопасности полетов, кроме характеристик надежности инструментальных средств авионики, должны содержаться характеристики программно-математического обеспечения вычислительных блоков и резервирования аппаратных средств, параметры настройки внутренних и внешних систем контроля, вероятностные характеристики изменчивости ожидаемых условий эксплуатации, вероятностные характеристики ошибочных действий экипажа воздушного судна и диспетчерской службы, а также аэродромной службы. Указанные модели характеризуют самолет на этапе эксплуатации. На этапе проектирования, научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ необходимы модели, характеризующие его стратегические свойства и характеристики с позиции не только безопасности, но и экономической эффективности. Их совместное рассмотрение позволяет решать социально-экономические проблемы эксплуатации воздушных судов.

Отметим, что в настоящее время структурно-функциональная вероятностная модель безопасности полетов разработана для: обеспечения вертикального эшелонирования воздушного судна; систем предупреждения критических режимов.

Учитывая сказанное, проблема создания структурно-функциональной вероятностной модели безопасности полетов представляет фундаментальную проблему построения системы управления безопасности полетов в области авионики, поскольку ее решение – единственно обоснованный способ количественной оценки соответствия ожидаемого (для создаваемого воздушного судна) и фактического (для эксплуатируемого воздушного судна) уровня безопасности полетов, который может быть использован в качестве методологической основы для выполнения требований ICAO по п.н. 1.2.б и 1.2.в.

При этом отказ от количественной оценки фактического или ожидаемого уровня безопасности полетов означает отказ от выполнения требований ICAO, т. е. нарушение требований Международных организаций и невозможность реализации полетов по международным маршрутам, посадки отечественных воздушных судов на аэродромы иных стран.