НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ ПОЛЕТА
Б. Бугаев, министр гражданской авиации СССР
Научно-техническая революция ведет к коренным качественным изменениям в технике и организации промышленного производства, в том числе и в авиации. Наиболее рельефно это выражается, в частности, в резком росте скорости полета, широком внедрении автоматизированных систем, счетных устройств, средств дистанционного и централизованного управления. Все это ведет к значительному увеличению психофизиологической нагрузки на летный состав и, естественны отражается на характере труда экипажа современного самолета.
Человек стал выполнять в основном функции управления, контроля, программирования. Возникли новые формы взаимосвязи физического и умственного труда, с одной стороны и взаимодействия человека и самолета - с другой. Причем «взаимоотношение каждого члена экипажа с бортовыми системами все более и более усложняются.
За последние тридцать лет количество авиационных приборов контроля и управления, средств индикации возросло почти в десять раз. Так, на борту современного транспортного самолета их более шестисот. Возможности же человека, по существу, не изменились. Более того, из-за увеличения скорости полета время, которым располагает экипаж для принятия решения и выполнения необходимых операций, сократилось в два-три раза. Занятость экипажа возросла не только из-за усложнения арматуры кабины, увеличения числа органов управления и средств контроля. Усложнился и возрос темп радиообмена с землей. Так, на реактивном самолете экипаж связывается с землей по радио в среднем один раз в минуту. Естественно, это также сокращает время для обзора забортного пространства, слежения за складывающейся воздушной обстановкой. Возникает реальная угроза опасного сближения сразу нескольких самолетов, особенно в зонах с интенсивным воздушным движением. По данным зарубежной печати, время, которым располагает экипаж для внешнего обзора на этапах начального набора высоты самолета «Боинг-737», и в наиболее критической фазе снижения, составляет лишь 12 - 15% (для первого пилота) и 26 - 32% (для второго пилота) от общего времени полета самолета в этой зоне.
Заметно интенсифицировалась за последние годы и деятельность специалистов по управлению воздушным движением и обеспечению полетов.
По данным мировой статистики, в настоящее время два из каждых трех летных происшествий происходят из-за так называемых ошибок летного состава или группы руководства полетами, то есть обусловлены «личным фактором». Бывает, их классифицируют, как ошибки из-за невнимательности, а то, и самой настоящей халатности. Но так ли это на самом деле? Ведь зачастую ошибки обусловлены чрезвычайно усложнившимися условиями эксплуатации, а также несовершенством «языка общения» технических систем с человеком.
Возможности, заложенные в авиатехнике, не всегда полностью используются человеком в силу ряда его природных, психофизиологических ограничений. В случае непредвиденного отказа бортовой системы экипажу, да и обслуживающему персоналу ныне требуется гораздо больше времени на определение его характера, устранение последствий, прогнозирование работоспособности системы в будущем.
Теперь сама жизнь потребовала создания новой, причем интегральной науки, предметом изучения которой явились бы не человек-оператор (летчик, штурман, руководитель полетов, и т. д.) и не машина (скажем, самолет, пульт радиолокационной станции, а комплекс «оператор - машина - среда», составленный, как бы из систем живого и неживого. Такой наукой стала одна из бурно развивающихся ветвей кибернетики - эргономика (от греческого слова - «эргатус» - рабочий, действующее лицо). Она опирается на ряд других наук автоматику, теорию информации, инженерную психологию, теорию надежности, техническую диагностику, динамическую антропометрию и другие. Она смыкается, и с технической эстетикой, теорией принятия решений, научной организацией труда.
Один из важных вопросов, которые призвана разрешить авиационная эргономика, - определить уровень автоматизации на борту самолета. Установить оптимальную степень автоматизации, правильно определить роль и место каждого члена экипажа - задача чрезвычайной сложности. Задача эргономики - разработать методы и принципы такой, образно говоря, «подгонки» техники к человеку, такого научно обоснованного отбора группы специалистов, чтобы обеспечить высокую эффективность всей системы при наиболее благоприятных условиях работы человека, когда он освобожден от монотонных и однообразных действий и может сосредоточить все свои усилия на решении творческих, интеллектуальных задач. Малейший просчет тут равносилен снижению уровня безопасности полета.
Следует остерегаться автоматического «угара», «автоматизации любой ценой», то. есть желания любыми средствами добиваться «максимальной автоматизации» без достаточных на то оснований. Для автоматизации того или иного процесса управления воздушным кораблем недостаточно констатировать, что процесс может быть в принципе автоматизирован. Надо еще обосновать необходимость автоматизации этого процесса, доказать, что вводимая автоматизация, повысив, скажем, быстродействие системы, не снизит ее эффективности из-за усложнения технических элементов, уменьшения общей надежности и т. д.
Оптимальные решения подобных задач в большинстве случаев могут быть найдены на основе создания именно гибридных («человеко-машинных») - эргатических систем. Их применение в авиации настолько важно, что и эксплуатацию авиатехники в воздухе и ее обслуживание на земле необходимо рассматривать, как специальную область научных знаний, науку о взаимодействии - в широком, философском смысле - человека и техники.
Возникла необходимость дополнить старые, устоявшиеся представления о применении и обслуживании техники, ибо чисто эмпирический подход, сводимый к сумме мероприятий по эксплуатации, когда все в основном построено на опыте персонала, не может удовлетворить сегодня запросы научно-технического прогресса.
Конечная задача авиационной эргономики - создание оптимальных «человеко-машинных» комплексов типа «летчик - самолет», «экипаж - самолет», «диспетчер (руководитель полетов) - экипаж - самолет», и многих других эргатических систем. От степени оптимальности этих комплексов во многом зависит уровень безопасности полетов.
В самом деле любая предпосылка к летному происшествию - это, по существу, выход системы «оператор - машина» из оптимального режима. Степень оптимальности определяется свойствами операторов и характеристиками различных бортовых систем самолета, наземных средств управления и контроля, и т. д.
Научная организация труда в авиации также должна получить дополнительное научное подкрепление, свою теоретическую базу. И этой базой опять-так^ должна стать авиационная эргономика. В результате удается создать самолет с высокими эргономическими свойствами, обладающий большой технической надежностью, приспособленный для эффективного управления при непременном соблюдении всех мер безопасности.
Большую роль в повышении уровня безопасности сыграет углубленное изучение рациональных методов организации работ в «человеко-машинных» системах. Назрела настоятельная необходимость выработать научно обоснованные требования к командиру воздушного корабля, как к основному управляющему элементу системы на всех этапах полета, разработать методику определения требований к остальным членам экипажа, и к диспетчерам и не только с точки зрения их личной профессиональной подготовки (это делалось с давних времен), но, и исходя из требований надежности функционирования системы в целом.
Оптимизация «человеко-машинных» эргатических систем, образующихся в процессе применения и обслуживания авиатехники, по тем или иным критериям - безопасности полета, точности, экономичности, производительности, и т. д. - достигается, как при разработке летательных аппаратов, так и в процессе эксплуатации и обслуживания. Можно выделить следующие магистральные направления оптимизации; приспособление технических характеристик машины (устройств ее «общения» с человеком) к психофизиологическим возможностям оператора; отбор и тренировка операторов, объединение их в эффективно действующие экипажи; создание наиболее удобных условий для взаимодействия оператора с машиной; выработка и обоснование оптимальных алгоритмов рабочей деятельности человека (например, один и тот же результат может быть достигнут различными способами, требующими от человека-оператора неравноценной затраты энергии и психофизиологического напряжения).
Наряду с аналитическими методами исследования систем «оператор - машина - среда» (к сожалению, развитыми еще явно недостаточно) применяются и экспериментальные методы исследования - изучение «поведения» моделей систем авиатехники с включением реального оператора, а также моделирование операторской деятельности человека.
Оптимизация комплекса «оператор - машина - среда» может t быть гарантирована лишь при оценке функционирования, как машины, так и оператора с единых позиций. Этот общий подход и основан на использовании кибернетических моделей, поскольку процессы управления, передачи и отработки информации, как в живом организме, так и в технических системах имеют много общего.
Какие же главные вопросы надо решить, чтобы обеспечить оптимальность комплексов «оператор - машина - среда», и тем самым дать возможность повысить уровень безопасности полетов?
Основная задача - выработать и обосновать общие и частные эргономические требования к самолетам и вертолетам, к наземному радиотехническому и другому оборудованию, в работе с которым принимают участие человек или коллективы людей. Реализация этих требований позволит создать оптимальный комплекс «оператор - машина - среда», удовлетворяющий заданному уровню эффективности и безопасности полетов.
Комплекс «летчик - самолет среда» - целостная высокоорганизованная человеко-машинная система, целенаправленно функционирующая, «самообучающаяся», действующая в условиях случайных помех, подчас и в аварийной обстановке. Именно поэтому безопасность полетов тесно связана с ролью, которая отводится экипажу в управлении самолетом в различных ситуациях. Летчик не может быть полностью исключен из контура управления самолетом, как с психологической точки зрения, так и вследствие возможной утраты динамического стереотипа, то есть потери навыков пилотирования. При этом, с одной стороны, учитывается надежность человека, как управляющего звена, с другой - ухудшение его статических и динамических характеристик при чрезмерном усложнении задачи и стрессовых нагрузках.
Степень участия каждого члена экипажа в управлении самолетом, гарантирующая заданную безопасность, должна определяться принятым для летательного аппарата конкретного типа уровнем автоматизации. Последний зависит, как от функциональной задачи комплекса «экипаж - самолет - среда», так и от статических и динамических характеристик членов экипажа.
Принятый уровень автоматизации, в свою очередь, определяет эффективность функционирования эргономического комплекса «экипаж - самолет (вертолет)- - среда», то есть степень соответствия его решению поставленных задач при заданной надежности технических средств.
На наш взгляд, настало время наряду с организационным, техническим и художественным конструированием узаконить эргономическое конструирование авиатехники - ввести эргономическую экспертизу проектов. К перспективным летательным аппаратам различных типов еще не выработаны общие эргономические требования, которые можно было бы предъявить конструктору. А подобные требования могли бы помочь по-научному подойти к решению одного из основных вопросов при проектировании рабочей деятельности экипажа, как разумно распределить функции между экипажем и автоматикой, будет та или иная подсистема «чисто» автоматической или она будет управляться и контролироваться человеком; сколько необходимо операторов, каковы их функции и специализация, как они должны быть «включены» в сам комплекс; сколько будет так называемых «уровней управления», какова допустимая сложность комплекса, и т. п.
При разделении функций управления между экипажем и автоматикой необходимо исходить из характеристик технической части комплекса, его выходных параметров, а также психофизиологических возможностей оператора и условий его работы. Лишь после этого конструктор должен приступать к решению последующих, не менее сложных задач - проектированию кабины, пилотажно-навигационного и прочего оборудования. Единый пост управления самолетом будет отвечать всем эргономическим и техническим требованиям, если в процессе проектирования кабины и рабочей деятельности экипажа удастся обеспечить по крайней мере пять «совместимостей» оператора с машиной и внешней средой информационную, энергетическую, пространственно-антропометрическую, биофизическую и технико-эстетическую. Экипаж управляет самолетом, как говорят эргономисты, используя его информационную модель. По этой модели (своего рода «зеркалу» системы) экипаж, как бы воссоздает «образ» полета в каждый момент времени. Информационная модель самолета в кабине объединяет два «поля» сенсорное (чувственное), и сенсомоторное (двигательное). Первое состоит из сигнальных устройств, индикаторов, а второе - из органов управления (рычагов, ручек, кнопок, тумблеров, переключателей). Задача эргономики состоит в том, чтобы создать такую информационную модель управления полетом, которая наилучшим образом соответствовала бы возможностям экипажа, как по приему и переработке всего потока закодированной информации, так и по эффективному приложению управляющих воздействий. Эта задача чрезвычайной сложности, и, пожалуй, именно она выдвигает эргономику на передний край науки, как специфическую область и ветвь авиационной кибернетики.
Энергетическая совместимость самолета и экипажа предусматривает создание таких бортовых систем и органов управления в кабине, чтобы машина и оператор «гармонировали» в работе. Здесь важно учесть необходимые затраты мышечных усилий, скорость, точность и темп управляющих действий человека, решить проблему рационального режима труда и отдыха, а также связанную с ней эффективность рабочих движений.
Важная задача также - выбор рационального объема кабины и формы рабочего места оператора, создание удобных сидений, компоновка пульта управления, и т. д. Проектировщикам кабины важно добиться разумного компромисса между физиологическим состоянием и работоспособностью оператора, с одной стороны и различными факторами окружающей среды - с другой. Здесь учитываются степень сложности и качество решаемых задач, продолжительность работы, параметры микроклимата, возможные уровни перегрузок, вибраций, шума, вопросы технической эстетики.
Эргономические рекомендации должны позволить спроектировать оптимальные условия для деятельности оператора, освободить его от стереотипных, монотонных действий, обосновать необходимые алгоритмы операций, обеспечивая творческое начало в летном труде.
Тем самым, как бы перебрасывается «мостик» между КБ, и лицами, ответственными за эксплуатацию летательного аппарата. Но это лишь часть проблемы. Требуется обеспечить слаженную работу оператора и машины также в процессе ее обслуживания и профилактики (введение автоконтроля, выбор точек проверок, маркировка надежных элементов, и т. д.).
Кроме того, авиационная эргономика поможет разработать требования к тренажной аппаратуре и методам обучения, к подбору и формированию экипажей и других коллективов, участвующих в управлении воздушным движением.
Безопасность полетов летательных аппаратов во многом определяется так называемым эргономическим «портретом» тех коллективов, которые создают летательные аппараты, двигатели, бортовое и наземное оборудование, эксплуатируют и обслуживают летательные аппараты.
В понятие эргономического «портрета» авиационного коллектива мы вкладываем пять аспектов. Это уровень профессиональной подготовки кадров, их расстановка, коэффициент использования специалиста данной квалификации. Затем степень приспособленности летательного аппарата, наземных средств управления и обслуживания к возможностям людей. Следует учитывать также эргономические свойства среды, в которой взаимодействуют люди и техника, эргономичность промышленных изделий. И, наконец, уровень организации (в том числе структурной), и степень автоматизации управления.
Авиационная эргономика, как наука должна помочь выработать количественные критерии оценки уровня этих пяти эргономических показателей. Существенное изменение характеристик современных и перспективных машин, несомненно, приведет к новым требованиям к человеку, ко всем специалистам, эксплуатирующим летательные аппараты. В связи с внедрением новых поколений машин (например, сверхзвуковых пассажирских и грузовых самолетов) роль человека в эксплуатации этих машин и его ответственность резко повышаются.
Сфера деятельности эргономики не ограничивается лишь этапами научно обоснованного конструкторского поиска. После создания крылатой машины или электронного комплекса наступает черед эксплуатационных задач профессиональный отбор членов экипажа и операторов под «готовую» машину, их тренировки, формирование рабочих групп, руководства и обеспечения полетов, всего эргономического «организма», объединенного для решения конкретной задачи.
Эргономика становится наукой века. Знание ее законов необходимо не только тем, кто конструирует новую авиационную технику, но, и испытывает ее в воздухе, эксплуатирует в обычных полетах и обслуживает на земле.
Читайте в любое время
