автореферат диссертации по транспорту, 05.22.14, диссертация на тему:Метод профессиональной подготовки пилотов к принятию решений в полете с целью повышения безопасности полетов воздушных судов

На правах рукописи

Михальчевский Юрий Юрьевич

МЕТОД ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ ПИЛОТОВ К ПРИНЯТИЮ РЕШЕНИЙ В ПОЛЕТЕ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ

Специальность 05.22.14- Эксплуатация воздушного транспорта

АВТОРЕФЕРАТ

диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 7 МАЙ 2012

Санкт-Петербург 2012

005044290

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургском государственном университете гражданской авиации»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Смуров М. Ю.

Официальные оппоненты:

Масленникова Галина Евгеньевна доктор технических наук, начальник отдела научного центра продления летной годности ВС ФГУП Гос НИИ ГА

Сулаев Станислав Александрович доктор технических наук, профессор, ФГУП "Госкорпорация по ОрВД", ведущий инспектор отдела инспектирования безопасности полетов

Ведущая организация - Ульяновское высшее авиационное училище

гражданской авиации (институт) гор. Ульяновск

Защита состоится «30» мая 2012 года на заседании Диссертационного совета Д 315.002.01 при ФГУП Государственном научно-исследовательском институте гражданской авиации по адресу: 125993, Москва, ул. Михайловская, д. 67, кор.1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП Гос НИИ ГА

Автореферат разослан «23» апреля 2012 года

Ученый секретарь диссертационного совета Д 315.002.0 кандидат технических наук

А.Е. Байков

Актуальность исследования. .Исторический опыт показывает, что совершенствование профессиональной подготовки пилотов, повышение надежности их деятельности приводит к повышению уровня безопасности полетов в гражданской авиации.

В последние десятилетия, после внедрения цифровых компьютеров в бортовые системы управления, автоматизация приняла универсальный характер. При этом произошел переход от непосредственного управления системами самолета со стороны пилота к опосредованному, когда его действия стали контролироваться и корректироваться автоматикой. По мнению исследователей, уменьшение числа ручных операций не приводит к снижению ментальной нагрузки. Причина в том, что автоматика требует постоянного внимания, поэтому акцент в деятельности перемещается с исполнительных действий на программирование, планирование и принятие решений.

Оценка ситуации в полете, способность принять безошибочное и своевременное решение являются необходимыми характеристиками профессиональной подготовки пилота. Кроме того, это одна из важных характеристик, определяющая уровень безопасности полетов воздушных судов (ВС). Анализ статистики авиационных происшествий, проведенный в диссертации, позволяет сделать вывод, что ошибки в принятии решений пилотами являются одной из основных причин более чем 50% катастроф.

Анализ практики профессиональной подготовки пилотов показал, что специального, целенаправленного обучения пилотов принятию решений в полете в настоящее время не существует в российской ГА и совсем недавно появилось за рубежом. В настоящее время обучение и совершенствование принятию решений, как в России, так и за рубежом происходит, главным образом, за счёт длительной интенсивной практики.

Диссертация посвящена разработке метода профессиональной подготовки пилотов к принятию решений в полете.

Цель диссертации — повышение безопасности полетов путем формирования опорного фрагмента деятельности по принятию решений в сложных и особых ситуациях полета рациональным методом.

Достижение этой цели потребовало разбить ее на задачи и последовательно достичь их путем:

- анализа существующих теорий с целью выбора наиболее целесообразного метода профессиональной подготовки пилотов к принятию решений в полете;

- определения перечня опорных фрагментов деятельности (ОФД) пилотов, выполняющих полеты на ВС с высокой степенью автоматизации и компьютеризации;

- разработки метода обучения, позволяющего сократить время для приобретения

Ч\

\

достаточного опыта в принятии решений;

- проверки эффективности метода обучения принятию решений.

Объект исследования - процесс функционирования эргатической системы «пилот (экипаж) - воздушное судно», структура деятельности пилотов гражданской авиации.

Предмет исследования - качественные и количественные особенности формирования ОФД пилота - принятие решений в полете, а также система контроля за уровнем квалификации пилотов.

Методологическая и теоретическая основа исследования

Основу составили труды отечественных и зарубежных авторов в области системного подхода, охватывающего аспекты летной эксплуатации, профессиональной подготовки членов экипажей гражданских ВС, вопросы анализа деятельности человека - оператора эргатических систем, инженерной психологии, теории деятельности и ее генезиса.

В диссертационной работе использовались следующие методы исследования -системный анализ, теория вероятностей и математическая статистика, методы летной эксплуатации и теории профессиональной подготовки операторов, теории тестирования, метод сравнения и аналогий, экспертного анализа, важно упомянуть имена ученых внесших значительный вклад в развитие темы диссертации: Бодров В.А., Ларичев О.И., Галлай M.JI., Горский Ю.М., Доброленский Ю.П., Ломов Б.Ф., Козлов А.И., Новиков П.П., Чепига В.Е., Смуров М.Ю., Коваленко Г.В., Сухих H.H., Завалова Н.Д., Пономаренко В.А., Крыжановский Г.А., Костин А.Н., Винер Э.Л., Канеман Д.

Информационная база исследования. В числе информационных источников диссертации использованы:

- научные источники в виде данных и сведений из книг, журнальных статей, научных докладов и отчетов, материалы научных конференций, семинаров;

- статистические источники в виде отечественных и зарубежных статистических материалов, отчетов органов международной, государственной, ведомственной статистики, материалов международных организаций гражданской авиации;

- официальные документы в виде Воздушного кодекса РФ, Чикагской конвенции международной организации гражданской авиации (ИКАО) и ее приложений, законов, законодательных актов, в том числе правил, руководств, инструкций, регламентирующих работу авиационных учебных заведений и авиакомпаний;

- результаты собственных расчетов и проведенных экспериментов.

Научная новизна

На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований в диссертационной работе на защиту выносятся следующие положения:

1. Результаты проведенного автором системного анализа профессиональной деятельности как объекта формирования профессионализма, позволили принять функциональный элемент деятельности в качестве локальной цели профессиональной подготовки. Подход отличается тем, что опорные фрагменты деятельности (ОФД) определяются .путем анализа ■ деятельности пилотов, которые .эксплуатируют высокоавтоматизированные ВС. Классификация функциональных элементов их деятельности пилотов позволила установить, что одним из важных является принятие решений.

2. Видоизмененное в диссертационной работе ранее известное положение, что содержание управления процессом обучения является решение двуединой задачи: организация проб и анализ ошибок обучаемых при формировании отдельных профессиональных действий. При обучении ОФД - принятие решений целесообразно анализировать только результат деятельности пилота.

3. Разработанный метод: его логика, структура и средство реализации, практические алгоритмы (правила, способы и условия применения), позволяющий существенно сократить время, затрачиваемое на овладение ОФД - принятие решений в полете.

4. Результаты проведенного эксперимента, подтверждающего эффективность предложенного метода обучения пилотов - принятию решения в полете.

Практическая значимость работы состоит в том, что полученные результаты позволили:

- разработать и внедрить метод обучения, позволяющего сократить время для приобретения достаточного опыта в принятии решения, включая общую структуру, методику индивидуального тестирования, методику оценки профессиональной квалификации пилотов при принятии решения, алгоритмы и правила ее реализации;

- представить методические рекомендации по практическому применению метода профессиональной подготовки и оценки квалификации пилотов принятию решений в полете на примере разработки пакетов упражнения и тестов для обучения и текущего контроля качества обучения пилотов специализации - «Летная эксплуатация гражданских воздушных судов».

- внедрить данный метод в учебные заведения, авиационные учебные центры авиакомпаний, что позволило повысить качество профессиональной подготовки пилотов гражданской авиации.

Апробация положений и результатов диссертационной работы осуществлена в процессе обсуждения докладов, сделанных автором на научно-технических конференциях:

- дорожная карта безопасности полетов - Москва, 2009 г.;

- система обучения летного персонала с использованием интернет - технологий -

Москва, 2009 г.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы, 15 приложений. Работа содержит 14 таблиц, 18 рисунков, список использованных источников из 159 наименований. Общий объем работы 156 листов сквозной нумерации основного текста и 96 листов приложений.

Основное содержание диссертации опубликовано в десяти научных работах, написанных самостоятельно и с другими авторами.

Во введении показана актуальность работы, сформулированы цель, основные задачи. Определены объект и предмет исследования. Изложены научная новизна и практическое

значение полученных в работе результатов, сведения об их апробации и внедрении.

Первая глава работы посвящена анализу деятельности пилотов, выполняющих полеты на высокоавтоматизированных ВС, затем на его основе определены опорные фрагменты деятельности пилотов.

Приводится краткий обзор отличительных черт ВС последнего поколения и особенностей деятельности пилотов при их эксплуатации.

Сформулированы основные задачи автоматизации ВС. Проведен анализ, из которого следует, что не все задачи решены. В числе решенных, такая важная задача как повышение уровня безопасности полетов. Так, при эксплуатации ВС последнего поколения, такой показатель безопасности полетов, как число погибших пассажиров на один миллион перевезенных пассажиров улучшился на порядок - на самолетах предыдущего поколения он равен 0,3, на новых самолетах - 0,03.

Приводится классификация уровней автоматизации ВС с точки зрения ее влияния на роль пилота в управлении ВС.

Далее в главе анализируется распределение и согласование функций человека и машины в связи с изменением содержания деятельности пилотов при эксплуатации высокоавтоматизированных ВС.

В главе формулируется вывод: в связи с повсеместным внедрением в эксплуатацию высокоавтоматизированных ВС происходит значительное изменение содержания деятельности пилотов, в частности автоматизация приводит к удельному возрастанию объема принятия решений в полете. Отмечается, что при этом содержания программ подготовки летного состава до настоящего времени не изменены.

Подробно рассмотрены особенности принятия решения пилотом в полете. В принятии решений, как в научном направлении, существенное значение имеет учет возможностей и ограничений человеческой системы переработки информации.

Выделяются главные особенности, которые характеризуют задачи принятия решений пилотами. Во-первых, пилот должен оценить несколько источников информации при анализе ситуации. Во-вторых, информация, которая доступна пилоту, носит вероятностный характер. В-третьих, элементы надежности, важности и стоимости лежат в основе большинства решений, принимаемых пилотами.

Предложена модель принятия решения, которая используется для проведения анализа. На рис. 1 представлена эта модель принятия решения человеком, которая выдвигает на первый план компоненты обработки информации, являющиеся главными в принятии решения. Точная оценка ситуации часто требует восприятия большого количества информации. Этому эвристическому процессу препятствуют существенные ограничения, присущие способу обработки информации человеком.

Рассмотрен пример учета риска при принятии решения, который основан на использовании теории статистических решений.

Восприятие

и внимание

0

Информация

И

Рабочая память

Ав

Ситуационная

осведомленность

Я (оценка)

Определение критериев

Выбор

АУ

И

Генерация Выбор (генерация) гипотез возможных

Долговременная память Оценка риска

Действия

Б - ограничения в переработке информации (одноканальность)

С - ограничения подтверждения

Я - образец ситуации долговременной памяти

Ау - опытно пригодные гипотезы (ограничивающие их перебор)

Ля - «может быть», «как будто»

Рис. 1. Модель принятия решения

Далее в главе определяется перечень ОФД пилота при эксплуатации высокоавтоматизированных ВС. Процедура определения опорных фрагментов деятельности состоит из двух этапов:

- определение общего перечня задач на различных этапах функционирования систем «пилот - ВС - среда»;

- декомпозиции, цель которой — разбиение всего множества возникающих задач на непересекающиеся уровни по сложности их решения. Разбиение полета на этапы дает представление о последовательности действий, начиная с обнаружения той или иной проблемы и заканчивая ее ликвидацией.

В главе также приведена процедура определения списка ОФД и ее результаты, которые сравниваются с результатами, полученными другими авторами.

Алгоритм декомпозиции приведен на рис. 2, на котором выделены следующие блоки:

1. Объектом анализа является деятельность пилота при выполнении полета (штатного) по маршруту.

2. Этот блок определяет, зачем необходимо то, что мы будем делать. В качестве целевой системы выступает система, в интересах которой осуществляется весь анализ, определение составляющих деятельности пилота, которые необходимо контролировать для определения уровня квалификации членов экипажа.

3. Этот блок содержит набор фреймовых моделей и рекомендуемые правила их перебора, либо обращение к эксперту с просьбой самому определить очередной фрейм.

4. Содержательная модель, по которой была произведена декомпозиция, как упоминалось выше, это описание выполнения полета в соответствии с Руководством летной эксплуатации и дополнениями экспертов.

5... 10 достаточно понятны, и подробно описаны в работе.

11. Окончательный результат анализа оформляется в виде дерева, конечными фрагментами ветвей — фрагменты деятельности, признанные экспертом сложными, но не поддающимися дальнейшему разложению.

Эта блок-схема детализировалась и в процессе работы преобразовалась в развернутую блок-схему.

Декомпозиция задач неупорядоченного множества позволила выявить 11 непересекающихся уровней задач с общим числом 124. В дальнейшем были разработаны тесты, позволяющие определить (измерить) уровень состояния ОФД.

В качестве критериев отбора ОФД из общего списка ФД используют: частоту встречаемости, интенсивность деятельности, устойчивость.

Методика применения частоты встречаемости состояла в следующем: вначале

определялся список ФД, ранжированный по частоте встречаемости, затем отбиралось такое число ФД, которое охватывало 90% деятельности пилота с экспертной оценкой его достаточности. Методика применения критерия интенсивности деятельности состояла в том, что из общего списка ФД, ранжированного по частоте встречаемости, определялись ФД с интенсивностью деятельности 1,2... 1,6 операций/с. Известно, что порог в 1,6 операций/с обеспечивает безошибочность деятельности оператора с вероятностью 0,95. Методика применения критерия устойчивости сводилась к

1

Опущение объекта

г 5

Очередной объект декомпозиций

Операция декомпозиции

Полученные фрагменты

г 2

Определение целевой системы

г 3

Выбор фрейма (формальной модели)

г 4

Определение р^дентной модели (основания)

Проверка очередного фрагмента на элементарность

Да

Отчет

Нет

Всели фреймы использованы

Да

г Ю

Все ли основания детализированы

Да

Рис. 2. Укрупненная блок-схема алгоритма декомпозиции следующему: первоначальный список ФД ранжировался по степени устойчивости, для чего проводились специальные исследования, суть которых состояла в изучении стабильности тех или иных ФД при влиянии различных отрицательных факторов (перерыв в полетах, болезнь и т. п.). С этой целью использовался метод

экспертного опроса (способом попарного сравнения). Опорными фрагментами деятельности являлись те ФД, которые отвечали всем трем вышеназванным критериям.

Основанием для декомпозиции служила конкретная, содержательная модель полета, описанная в Технологиях работы экипажа ВС. Экспертами были опытные пилоты-инструкторы самолетов А320.

Анализ полученного материала позволили выявить ОФД (для командира высокоавтоматизированного транспортного самолета):

1. Оперирование системой управления полетом (прежде всего Flight Management System - FMS).

2. Принятие решений.

3. Выбор необходимых стандартных процедур (Standard Operating Procédure - SOP).

4. Действия с оборудованием в кабине.

5. Ручное пилотирование (выдерживание заданного пространственного положения ВС относительно трех осей и управление вектором скорости с выключенной автоматикой ВС).

6. Коммуникация (как частное ее проявление - управление ресурсами экипажа (CRM -Crew resources management).

Некоторые из перечисленных ОФД в свою очередь распадаются на множество частных ОФД, что объясняется процедурой и критериями их отбора.

Если сравнить полученные результаты с перечнем ОФД, определенном для ВС предыдущего поколения список ОФД, то нетрудно убедиться - роль принятия решения значительно возросла в деятельности пилота.

Для проверки полученных результатов использовался метод многомерного шкалирования, который позволяет проводить измерения по шкале, которую не задавали априорно и, следовательно, не навязывали ее респонденту.

Анализ полученного материала позволил выявить критерии (в некотором смысле аналоги ОФД) и их взаиморасположение, которым пользуются пилоты при оценке успешности летной деятельности. Принципиальное совпадение результатов определения ОФД с результатами определенными и ранжированными методом многомерного шкалирования подтверждает правильность их определения. Действительно, трудно предположить, что два различных метода дадут почти один и тот же неправильный результат.

Выводы:

1. Концепция фрагменталыюго анализа деятельности пилотов, основанная на рассмотрении деятельности, как иерархической структуры функциональных элементов, позволяющая обосновать возможность применения метода определения опорных

фрагментов деятельности, основанный на декомпозиции деятельности членов экипажа и использовании критериев частоты встречаемости, интенсивности деятельности и устойчивости фрагмента деятельности.

2. В связи с внедрением в эксплуатацию высокоавтоматизированных ВС можно ■ констатировать, что происходит значительное изменение содержания деятельности пилотов.

3. Анализ отечественной и зарубежной литературы позволил установить, что безошибочному принятию решения пилотов в полете препятствуют существенные ограничения:

- принципиальная невозможность, как правило, отобрать всю необходимую информацию;

- ограниченный объем кратковременной памяти - человек в каждый момент времени уделяет внимание ограниченному подмножеству объектов;

- отказами в функционировании долгосрочной памяти;

- человек обычно не имеет готового, точно сформулированного решающего правила. Он вырабатывает это решающее правило привычным человеческим методом - проб и ошибок, т.е. человеку необходим процесс обучения;

- человек ищет удовлетворительное, а не оптимальное решение, достаточно устойчивое к изменению внешних (им неконтролируемых) факторов;

- человек минимизирует (подсознательно) свои усилия при поиске решения. Он меняет свои стратегии по ходу решения задач, выбирая те из них, которые требуют меньше умственных (и как правило временных) усилий.

4. Проведённые двумя методами исследования позволили определить ОФД пилота, эксплуатирующего высокоавтоматизированные ВС.

5. Сравнение этих результатов с полученными ранее другими исследователями показывает значительное удельное возрастание роли принятия решения в деятельности пилота в полете.

Вторая глава посвящена разработке метода компьютерного обучения принятию решений пилотом в полете и исследования особенностей формирования ОФД принятия решений.

Проведена классификация задач принятия решений в полете, она основана на трех критериях: сложность, динамичность, неопределенность. На основе анализа особенностей деятельности пилотов в полете делается вывод, что большинство задач принятия решений при выполнении полетов характеризуется высокой степенью неопределенности и динамичности, часто эти задачи являются сложными. Таким

образом, при их решении высока степень риска.

Проблема поиска эффективных путей формирования ОФД решалась с помощью анализа существующих теорий научения. Среди них выделены: функциональная теория и её модификации; классическая (павловская, условно-рефлекторная); когнитивная и её модификации; теория неявного обучения.

На основании анализа изложенных теорий научения можно сформулировать следующие выводы:

1. Профессиональная деятельность, как объект познания, представляет многокомпонентную структуру логически связанных между собой целей, средств и результатов. Поскольку профессиональная деятельность реализуется в виде предметных действий, то они могут рассматриваться как локальные цели обучения человека -оператора.

2. Условием эффективного формирования профессиональных действий человека-оператора является последовательное формирование их ориентировочной и исполнительной частей.

3. Ориентировочная основа профессиональных действий человека-оператора должна обеспечивать обучаемому возможность отождествлять себя с элементом эргатической системы и указывать на характеристики действий, которые должны быть согласованы с характеристиками ее технической части и внешней среды.

4. Анализ существующих теорий научения свидетельствует о существовании в этом вопросе двух крайних точек зрения: первая - деятельность складывается по частям (функциональная теория) и вторая - деятельность образуется сразу как единое целое (когнитивная теория). Инженерно-психологической интерпретацией деятельности является предметное действие, его правомерно представлять в качестве частной цели обучения.

5. Механизмом, реализующим активность деятельности в процессе профессионального обучения, является процесс проб и ошибок. В соответствии с общими положениями теории управления - эффективность этого процесса зависит от адекватности понимания обучаемыми причин этих ошибок (диагностика процесса) и от форм обратной связи.

При неявном обучении необходимо учитывать, что в предложенном методе набор решающих правил остается неизвестным, а обучаемый воссоздает его заново путем проб и ошибок, путем творческого анализа своего опыта решения предыдущих задач, аналогично тому, как это в свое время делал эксперт - автор базы знаний. При этом знания не могут быть полностью или даже частично вербализованы.

Подробно рассмотрена возможность компьютерного обучения пилотов ОФД -принятия решений, целью которого является существенное сокращение необходимого времени на формирование ОФД. Показано, что анализ полной классификации позволяет построить систему решающих правил с высокой точностью имитирующую решения эксперта. Как показывает анализ, сложность построенной системы решающих правил не превышает возможностей человека по переработке информации. Это открывает возможность создания компьютерной обучающей системы, которая бы позволила научить начинающего специалиста решать данную задачу классификации столь же правильно и быстро, как это делает эксперт. Изложена компьютерная среда для обучения в области летной работы.

В главе разработана система контроля за уровнем сформированности ОФД -принятия решений. В качестве общей модели всей системы контроля выступает следующая структура. Имеется какое-то число вопросов (тестов), которые могут быть заданы контролирующей системой (КС) обучаемому. Ответы на вопросы или выполнение тестов определяют уровень его знаний или (и) ОФД, навыков. Эти вопросы, тесты могут случайным образом генерироваться КС, либо быть каким-то образом сгруппированы, например, в виде билетов.

Делаются основные выводы:

1. Большинство задач принятия решений при выполнении полетов характеризуется высокой степенью неопределенности и динамичности, часто эти задачи являются сложными. Таким образом, для них присуща высокая степень риска.

2. Профессиональная деятельность, как объект познания, представляет многокомпонентную структуру (систему) логически связанных между собой целей, средств и результатов. Поскольку профессиональная деятельность реализуется в виде предметных действий, то они могут рассматриваться как локальные цели обучения человека - оператора.

3. Механизмом, реализующим активность деятельности в процессе профессионального обучения, является процесс проб и ошибок. В соответствии с общими положениями теории управления - эффективность этого процесса зависит от адекватности понимания обучаемыми причин этих ошибок (диагностика процесса) и от форм обратной связи.

4. Анализ отечественной и зарубежной литературы, а также статистика по безопасности полетов (БП) гражданской авиации позволяет сделать вывод, что для становления эксперта по принятию решений в полете, каким является из всех членов экипажа только КВС, необходимо не менее 10 лет интенсивной практики. Этот вывод актуализирует поиск метода обучения, позволяющий сократить этот период.

5. Обучение решению задач диагностики в летной эксплуатации по явно сформулированным решающим правилам не развивает у обучаемых навыков мышления путем самостоятельного анализа, предъявленного описания условий полета, а сводится к рутинным логическим процедурам и запоминанию. Кроме того, построенные правила не всегда поддаются исчерпывающему объяснению, хотя описываемые ими решения являются очевидными для эксперта.

6. Метод неявного обучения, в основе которого лежит творческий процесс анализа обучаемым своих решений и сравнения их с решениями опытного пилота (эксперта). В этом процессе развивается мышление пилотов, помогающее сформировать новый, более глубокий взгляд на решаемую в полете задачу. Приобретенные знания при обучении ОФД - принятие решений в полете позволяют обучаемому глубоко проникнуть в суть проблемы, и тем самым значительно сократить время превращения в опытного специалиста.

7. Стремление описать данные наименьшим числом правил наименьшей сложности приводит к их неизбыточности. Поэтому забывание небольшого фрагмента правила сильно сказывается на результатах проверочных тестов.

8. Количественная оценка качества подготовки специалистов представляет собой задачу на проверку статистических гипотез, как правило, весьма ограниченной выборки, поэтому всегда сопровождается ошибками I и П родов.

9. В качестве критериев, определяющих оптимальную контролирующую систему, можно использовать: максимум вероятности знания правильного решения; минимумы отличия кажущейся успеваемости от истинной, вероятности завышения или занижения оценки, вероятности суммарной ошибки, отклонения кажущегося среднего балла от истинного.

10. В связи с тем, что даже при оптимальных стратегиях вероятности ошибок I и II родов в случае, когда число вопросов велико по сравнению с количеством задаваемых, оказываются весьма существенными, целесообразно проводить поэтапный рубежный контроль.

11. Предложенный метод профессиональной подготовки учитывает то, что набор решающих правил остается неизвестным, а обучаемый воссоздает его заново путем проб и ошибок, путем творческого анализа своего опыта решения предыдущих задач аналогично тому, как это в свое время делал эксперт - автор(ы) базы знаний.

В третьей главе разработана методика построения обучающей системы, которая основана на понятии сложности классификации объектов, введенном академиком РАН О.И.Лариным (1934 - 2003). Суть ее состоит в том, что классификация объектов, обладающих наиболее характерными для какого-то класса объектов значениями всех

признаков, не представляет трудности, как для эксперта, так и для новичка. Гораздо сложнее классифицировать объекты, близкие к общей границе классов, когда рассматриваемый объект при незначительном изменении значения лишь одного из признаков переходит в другой класс решения. Обозначим множество таких объектов, принадлежащих классу А, как Du (рис. 3). Множество объектов, обладающих тем же свойством, но не принадлежащих классу А, обозначены £>21- Множества £>ц и D21 называются слоями максимальной сложности классификации.

На практике каждый из признаков имеет шкалу из нескольких значений различной степени характерности для рассматриваемых ситуаций в полете. Различные сочетания значений признаков образуют множество описаний гипотетических ситуаций, нуждающихся в принятии пилотом того или другого решения.

Для сформулированной структуры задачи классификации строилась полная база знаний, последующий анализ которой позволил описать устойчивые решения эксперта системой решающих правил.

В работе проведена экспериментальная проверка возможности метода компьютерного формирования ОФД пилотов - принятию решений в полете.

Общий план эксперимента включал: подготовка эксперимента; подбор исследуемых студентов-пилотов; определение функций экспертов и их подбор; создание упражнений и тестов для формирования ОФД и определения уровня сформированности и их состояния; планирование эксперимента; организация и проведение исследования; обсуждение результатов.

При подборе исследуемых решалось две задачи: кого выбрать в качестве исследуемых и сколько их надо выбрать. В главе и приложениях описывается процесс решения этих задач, в частности при решении второй задачи использовалась формула:

/2<т2

" = —Г' т

где / - доверительный коэффициент,

а - среднее квадратическое отклонение, т - задаваемая степень точности.

В работе определены следующие функции экспертов: 1. Разработка упражнений и тестов. Построение полного поля решающих правил задач. 2. Оценка уровня сформированности ОФД - принятия решений. Описывается процесс формирования групп экспертов.

По той степени согласованности, которая существовала в группе отобранных экспертов для оценки конкретного студента-пилота, достаточно было четырех человек. Количество экспертов определялось по методике с использованием формулы:

сап—Ь п =-

а„(1-с)

где п - количество экспертов;

а„ - среднеарифметическая отметка и экспертов;

Ь - оценка дополнительного (п+1) -го эксперта;

с - мера влияния суждений одного эксперта на групповую отметку:

а„ +1 с =-

ап

При создании упражнений и тестов для формирования ОФД - принятия решений и определения уровня его сформированности учитывались, что главное в методе — это

ситуации, смысл которых создать максимально реальную модель профессиональной работы пилота в полете.

Сформулированы принципы создания упражнений и тестов.

В главе также описана методика создания учебных упражнений. Одной из отличительных черт которой - разработка эталонов принятия решений.

В работе применялся метод, который позволяет оценить надежность теста при однократном тестировании. Для этого весь тест, состоящий из к заданий, делят на две равные половины. Чаще всего при этом отдельно подсчитывают баллы испытуемых в нечетных и четных заданиях. Полученные суммы баллов коррелировались посредством специально разработанной для таких случаев формулы Спирмана -Брауна:

_ 2г(

Г11.Г. - , , • 1+1

где гит —надежность теста в целом; гк — надежность теста по двум половинам.

Для упрощения расчетов использовались две наиболее распространенные. Одна из них называется КЯ-20:

к

5;

V ' /

где ги т — коэффициент надежности, вычисляемый по формуле КЯ-20; — сумма дисперсий заданий теста; —дисперсия индивидуальных баллон испытуемых. Формула КЯ-20 применима в случаях, когда данные тестового контроля представлены дихотомической оценкой, принимающей значение 1 или 0. В других случаях использовался аналог этой формулы, называемый коэффициентом альфа:

к Г1-1Х

, я,2

ОС =

к-1

где а — коэффициент надежности теста; ^ — сумма дисперсий заданий теста; Б] — дисперсия суммарных баллов. Другим необходимым критерием качества тестов служит валидность. В главе описывается процедуры обеспечения валидности тестов.

Разработанный метод профессиональной подготовки по формированию ОФД - ПР прошел практическую проверку на сложных задачах диагностики в нестандартных условиях в полете. Они основаны на не менее чем трех инструментальных признаках таких, например, как «падение оборотов СУ», «изменение курса ВС», «вибрация СУ», «изменение высоты полета», «изменение скорости полета», «изменение вертикальной скорости полета» и т.п.

Каждый из признаков имеет шкалу из нескольких значений различной степени характерности для рассматриваемых ситуаций полета. Различные сочетания значений признаков образуют множество описаний гипотетических ситуаций, которые требуют пилота срочной диагностики, примеры приведены в табл. 3.1.

Для нескольких задач классификации была построена полная база знаний, последующий анализ которой позволил описать устойчивые решения эксперта системой решающих правил. Некоторые из решающих правил приведены в таб. 3.2.

Таблица 3.1

Пример 1 учебной задачи (ответ 1, 2 соответствует _выбору класса решений не "не А")_

День_______

Сложные метеорологические условия _

Набор высоты по прямой, угол тангажа +8°___

Высота при очередном снятии показаний меньше исходной_

Вам предлагается выбрать один из следующих вариантов действий:_

Перейти на пилотирование по дублирующим приборам_

Пилотировать по УВПД и АГД___

Пример 2 учебной задачи (ответ 2, соответствует _выбору класса решений не "не А")_

День_______

Простые метеорологические условия__

Место ВС: между ДПРМ и БПРМ__

Высота -100м________

Обороты двигателя - 85%____

Скорость - 250 км/ч.______

Пилотирующий пилот уменьшает обороты двигателя_

Скорость падает, при этом увеличивается вертикальная скорость_

Пилот берет штурвал на себя____

Скорость полета продолжает падать до нормальных значений, но самолет продолжает снижаться с повышенной вертикальной скоростью_

Какая Вам необходима информация?

Ваши действия?

Ваше мнение - Что случилось?

Таблица 3.2

Решающие правила для дифференциальной диагностики примера 1 и примера 2

Решающее правило: ____

Проверить положение закрылков _

Увеличить обороты до максимальных значений и уйти на второй круг_

Продолжение таблицы 3.2

Решающее правило:__

Контроль вариометра_

Если Уу <■ 0, вероятнее всего отказ АГД_•_

Контроль АГД по указателю поворота и скольжения__

Если отказ АГД_

Перейти на пилотирование по дублирующим приборам_.__

Если Уу > 0 и отказа АГД нет_

Проверить работоспособность анероидно-мембранных приборов_

При отказе анероидно-мембранных приборов пилотировать по УВПД и АГД

Доложить РП_

При экспертной оценке студентов-пилотов по успешности усвоения ОФД - ПР был выбран метод расстановки приоритетов. При этом была возможность использовать шкалу отношений, что позволило в дальнейшем в полной мере использовать данные эксперимента, т.е. обеспечивать максимальное сохранение полученной ранее информации.

Сам же выбор метода высказывания суждений в виде парных сравнений принят с целью применения метода расстановки приоритетов (это является обязательным условием). Другие виды оценок, например, балльная требуют транзитивности - логичности предпочтений. Парное сравнение такой транзитивности не требует.

Излагается процедура тестирования. Тестирование проводилось с помощью разработанных упражнений.

Для апробации предлагаемой системы контроля использовалось 14 тестов с общим числом заданий 86.

В экспериментах по обучению принимали участие студенты-пилоты СПбГУ ГА и начинающие пилоты, переучивающиеся на самолет В737 в Авиационном учебном центре СПбГУ ГА (АУЦ) и слушатели курсов повышения квалификации по организации летной работы (командно-летный состав ИРРСО СПб ГУ ГА), которые выступали экспертами для оценки уровня сформированное™ ОФД - принятия решений.

Прошедшие курс подготовки «Принятие решений» с помощью разработанного в диссертационной работе метода дали в среднем 85 - 95% правильно принятых решений, а прошедшие обычный курс обучения — 45 - 53%.

Таким образом, разработанный метод профессиональной подготовки пилотов к принятию решений в полете позволил сформировать у обучаемых пилотов ОФД - принятия решений, более качественно, чем при существующем методе.

Основные выводы:

1. В основе упражнений и тестов для формирования и проверки уровня сформированное™ ОФД - принятия решения должны лежать алгоритмы диагностики и действий.

2. Эталоны принятия решений и действий обучаемых студентов-пилотов обеспечивают наилучший вариант проведения процедуры упражнения, делают упражнения наиболее эффективными, однозначными и соответствующими науке и практике летной эксплуатации.

3. Предложенный метод подготовки, в основе которого лежит творческий процесс анализа пилотом своих решений и сравнения их с решениями опытного пилота (эксперта). Это обеспечивает в процессе обучения развитие мышления пилотов, что помогает им сформировать новый, более глубокий взгляд на решаемую в полете задачу.

4. Эксперимент, проведенный в работе, показывает, что предложенный метод профессиональной подготовки позволяет выработать у обучаемых пилотов ОФД - принятия решений, за более короткий срок. Можно предположить, что в результате интенсивного тренинга у пилотов неявньм образом формировались невербализуемые решающие правила аналогичные решающим правилам экспертов, которые сформировались за время многолетней практики.

5. Наблюдения опытных пилотов над начинающими, прошедшими обучение с помощью разработанного метода, показали, что уровень их профессионального мышления после нескольких дней работы значительно возрастает.

6. Если во время предварительного теста процент правильных ответов в среднем совпадал с показателями случайной выборки (составлял при этом 41 - 43%), то после окончания курса обучения результаты испытуемых демонстрировали во время контрольного теста 85 - 95% - го совпадения с результатами эксперта. Некоторые испытуемые проходили повторный тест через неделю и давали 88 - 95 и даже 100% правильных ответов, что говорит о твердом закреплении ОФД - принятия решений. После дополнительного обучения, длительность которого составляла 35 - 55 мин, испытуемые демонстрировали полное совпадение ответов с решениями эксперта.

Заключение

Одним из путей повышения эффективности и надежности эргатической системы «пилот - ВС» является совершенствование системы профессиональной подготовки пилотов.

Основу решения указанной задачи составляет поиск новых методов и разработка методик, позволяющих на практике реализовать уже отчасти известные принципы и закономерности профессионального обучения.

В связи с этим, в работе особое внимание было уделено одному из ключевых вопросов этой проблемы - как организовать процесс формирования чрезвычайно сложной системы

профессиональной деятельности пилотов по принятию решений в полете?

На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований в диссертационной работе:

1. Разработана концепция фрагментарного анализа деятельности пилотов высокоавтоматизированных воздушных судов, основанная на рассмотрении деятельности как иерархической структуры функциональных элементов, позволившая обосновать показатели и разработать критерии более эффективной подготовки и более достоверной оценки квалификации пилотов принятию решений в полете;

2. В результате анализа деятельности пилотов при эксплуатации высокоавтоматизированных ВС проведена классификация функциональных элементов их деятельности, позволившая определить опорные фрагменты деятельности (ОФД) пилота:

- оперирование системой управления полетом (прежде всего Flight Management System - FMS);

- принятие решений;

- выбор необходимых стандартных процедур (Standard Opcrating Procédure - SOP);

- действия с оборудованием в кабине;

- ручное пилотирование (выдерживание заданного пространственного положения ВС относительно трех осей и управление вектором скорости с выключенной автоматикой ВС).

- коммуникация (как частное ее проявление - управление ресурсами экипажа (CRM -crcw rcsourccs management).

Сравнение этих результатов с полученными ранее другими исследователями показало значительное удельное возрастание роли принятия решений в полете в структуре профессиональной деятельности пилотов. При этом было установлено, что на качество ОФД - принятие решений в полете решающее значение оказывает длительность и интенсивность практики выполнения полетов.

4. Разработанный метод обучения ОФД - принятия решений в полете, его логика, структура и средства реализации, практические алгоритмы (правила, способы и условия применения), позволяют существенно сократить время, затрачиваемое на овладение опорным фрагментом деятельности - принятие решений.

Разработанный метод обучения принятию решений пилотом в полете основан на т. н. неявном обучении. Уникальной характеристикой неявного обучения является то, что знания и навыки, приобретенные таким образом, сохраняются в памяти обучаемого в течение очень длительного периода времени. При неявном обучении набор решающих правил остается неизвестным, а обучаемый воссоздает его заново путем проб и ошибок, путем творческого анализа своего опыта решения предыдущих задач аналогично тому, как

это в свое время делал пилот-эксперт в процессе своей длительной и интенсивной летной работы.

5. В результате экспериментальной апробации метода показано, что если при предварительном тестировании процент правильных ответов при принятии решений, в среднем совпадал с показателями случайной выборки (составлял при этом 43 - 48%), то после окончания курса обучения с использованием разработанного в диссертационной работе метода, испытуемые демонстрировали при выполнении контрольного теста 88 - 95% совпадений с ответами экспертов. Некоторые испытуемые проходили повторный тест через неделю и давали 85 - 95% правильно выполненных тестов, что говорит о закреплении ОФД - принятия решений. После дополнительного обучения, длительность которого составляла 35-55 мин, испытуемые демонстрировали полное совпадение ответов с решениями эксперта. Тем самым доказана перспективность использования метода профессиональной подготовки пилотов к принятию решений в полете с целью повышения безопасности полетов.

6. Разработан метод оценки состояния ОФД - принятия решений с помощью профессиональных тестов. Анализ математических моделей системы контроля ОФД позволил сформулировать следующие выводы:

а) количественная оценка квалификации летного персонала представляет собой задачу на проверку статистических гипотез, как правило, весьма ограниченной выборки, поэтому всегда сопровождается ошибками I и II родов;

б) в качестве критериев, определяющих оптимальную контролирующую систему можно использовать: максимум вероятности знания правильного решения; минимум отличия кажущейся успеваемости от истинной, вероятности завышения или занижения оценки, вероятность суммарной ошибки, отклонения кажущегося среднего балла от истинного;

в) в ряде случаев можно использовать в контролирующей системе неоптимальные стратегии типа "до заданного неправильного ответа", "опрос по двум билетам". В этом случае управляющие действия не будут являться наилучшими и при ориентировке только на них могут привести к неэффективности такого управления.

Основное содержание диссертации опубликовано в десяти научных работах, написанных самостоятельно и с другими авторами.

Научные публикации в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки Российской Федерации для опубликования основных научных результатов диссертаций:

1. Михальчевский Ю.Ю. Особенности принятия решения пилотом в полете. - В научном вестнике МГТУ ГА. - М.: МГТУГА, 2010. - стр. 105 - 110.

2. Михальчевский Ю.Ю., Седов, A.B., Смуров М.Ю. Метод обучения пилотов принятию решения в полете. В научном вестнике МГТУ ГА. - М.: МГТУ ГА, 2010. - стр. 111-116.

Научные публикации в других изданиях:

3. Михальчевский Ю.Ю., Коваленко Г.В., Седов A.B. Особенности оценки риска и принятие решения пилотом в полете. В межвуз. тематич. сб. науч. трудов: Проблемы летной эксплуатации и безопасность полетов. Выпуск II. - СПб, 2008. стр. 3-17.

4. Михальчевский Ю.Ю., Коваленко Г.В., Седов A.B., Турсунов A.A. Компьютерное обучение пилотов принятию решений. В межвуз. тематич. сб. науч. трудов: Проблемы летной эксплуатации и безопасность полетов. Выпуск II. - СПб, 2008. стр. 31 - 45.

5. Михальчевский Ю.Ю., Коваленко Г.В., Рахманов Д.Т., Седов A.B. Перечень опорных фрагментов деятельности летного состава, выполняющего полеты на высокоавтоматизированных воздушных судах. В межвуз. тематич. сб. науч. трудов: Проблемы летной эксплуатации и безопасность полетов. Выпуск И. - СПб, 2008. стр. 54 -63.

6. Михальчевский Ю.Ю., Плясовских А.П. Использование технологии TRAINAIR и конкурентноспособность выпускников Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации на мировом рынке труда. В межвуз. тематич. сб. науч. трудов: Проблемы эксплуатации и совершенствования транспортных систем. Том XII. -СПб, 2007. стр. 248-250.

7. Михальчевский Ю.Ю., Солдатов М.В., Карелина A.B. Проблемы обеспечения транспортного потока на воздушном транспорте. Сборник докладов научно-практической конференции «Информационные системы и технологии - ресурс повышения эффективности логистических бизнес-процессов. - М.: Государственный университет -Высшая школа экономики, Институт «ИТКОР», «ИЛИМ», 2007. стр. 32-34.

8. Михальчевский Ю.Ю., Коваленко Г.В., Рахманов Д.Т., Седов A.B. Классификация видов принятия решений пилотом в полете. В межвуз. тематич. сб. науч. трудов: Проблемы летной эксплуатации и безопасность полетов. Выпуск III. - СПб, 2009. стр. 29 - 33.

9. Михальчевский Ю.Ю. Методы контроля уровня профессиональной подготовки. В межвуз. тематич. сб. науч. трудов: Проблемы летной эксплуатации и безопасность полетов. Выпуск 111. - СПб, 2009. стр. 43-52.

10. Михальчевский Ю.Ю., Коваленко Г. В., Суворов П. И. О необходимости разработки программы подготовки студентов-пилотов к принятию решений в полете. В межвуз. тематич. сб. науч. трудов: Проблемы летной эксплуатации и безопасность полетов: Межвузовский тематический сборник научных трудов. Выпуск IV. - СПб, 2010. стр. 51- 55.

Отпечатано в типографии ООО «УНИ-ПРИНТ» Подписано в печать 20.04.2012 Заказ №52-0420-30. Формат бумаги 60x84/16. Тираж 100 шт. 191119, Санкт-Петербург, ул. Звенигородская, д. 11 Тел./факс: 740-11-80 www.740-ll-80.ru

61 12-5/2426

Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство воздушного транспорта ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет

гражданской авиации»

На правах рукописи

Михальчевский Юрий Юрьевич

МЕТОД ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ ПИЛОТОВ К ПРИНЯТИЮ РЕШЕНИЙ В ПОЛЕТЕ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ

Специальность 05.22.14 - Эксплуатация воздушного транспорт Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель доктор технических наук,

профессор М. Ю. Смуров

Санкт-Петербург 2012

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ........................................................................................................................................4

Глава 1. АНАЛИЗ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПИЛОТОВ, ВЫПОЛНЯЮЩИХ ПОЛЕТЫ

НА ВЫСОКОАВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ВС ...............................................12

1.1. Отличительные черты ВС последнего поколения........................12

1.2. Особенности принятия решения пилотом в полете...............................25

1.3. Определение перечня опорных фрагментов деятельности (ОФД) пилота при эксплуатации высокоавтоматизированных ВС...............40

Выводы.....................................................................................................52

Глава 2. МЕТОД КОМПЬЮТЕРНОГО ОБУЧЕНИЯ ПРИНЯТИЮ РЕШЕНИЙ ПИЛОТОМ И ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ОФД ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ.............................................................................................54

2.1. Классификация видов задач принятия решений в полете..................54

2.2. Проблема поиска эффективных путей формирования

ОФД. Анализ существующих теорий научения..................................59

2.2.1. Функциональная теория научения (и ее модификации)...........64

2.2.2. Классическая (павловская, условно-рефлекторная) теория научения.........................................................................................67

2.2.3. Когнитивная теория научения (и ее модификации)..................70

2.2.4. Неявное обучение..........................................................................72

2.3. Компьютерное обучение пилотов принятию решений......................74

2.4. Методы контроля уровня профессиональной подготовки

пилотов....................................................................................................87

Выводы............................................................................................................97

Глава 3. ПРОВЕРКА И ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ

ИССЛЕДОВАНИЯ........................................................................................100

3.1. Методика построения обучающей системы...................................100

3.2. Подготовка эксперимента...........................................................102

3.2.1. Подбор исследуемых студентов-пилотов.........................103

3.2.1. Функции экспертов, их количественный

и качественный состав......................................................105

3.2.3. Создание упражнений и тестов для формирования ОФД - принятия решений и определения уровня его состояния...........................................................................107

3.2.4. Планирование эксперимента.............................................123

3.3. Организация и проведение экспериментального Исследования..............................................................................124

3.4. Обсуждение результатов............................................................136

Выводы..............................................................................................139

ЗАКЛЮЧЕНИЕ..............................................................................................................141

ЛИТЕРАТУРА................................................................................................................144

Приложение 1. Акты внедрения результатов исследования.....................157

Приложение 2. Фрагмент декомпозиции деятельности пилота самолета

A320 при полете от третьего разворота к четвертому.....164

Приложение 3. Основные данные об экспертах........................................168

Приложение 4. Основные данные о респондентах....................................174

Приложение 5. Методика возможных сравнений применяемых

в исследованиях в области профессиональной подготовки.... 175 Приложение 6. Возможные варианты осуществления случайной

выборки........................................................................................182

Приложение 7. Общие положения определения оптимального

количества исследуемых студентов-пилотов...........................185

Приложение 8. Характеристики экспертов составлявших

упражнения и тесты..........................................................188

Приложение 9. Примеры упражнений моделирующих нестандартные

ситуации в полете..............................................................189

Приложение 10. Примеры тестов моделирующих нестандартные

ситуации в полете............................................................194

Приложение 11. Особенности разработки тестов для измерения для

измерения ОФД - принятия решений и статистической

обработки результатов..................... ................................213

Приложение 12. Описание факторных планов............................................222

Приложение 13. Расчет валидности и надежности тестов.........................234

Приложение 14. Примеры использования Т-шкалы...................................238

Приложение 15. Некоторые алгоритмы принятия решений, применяемые

при обучении пилотов за рубежом..................................244

ВВЕДЕНИЕ

Исторический опыт показывает, что совершенствование профессиональной подготовки пилотов, повышение надежности их деятельности приводит к повышению уровня безопасности полетов в ГА. Например, после разработки и введения в 1946 году Международной организацией гражданской авиации (ИКАО) Приложения №1 «Выдача свидетельств гражданской авиации авиационному персоналу» показатели безопасности полетов снизились с 19.9 погибших пассажиров на 100 млн. пасс. - км. в 1946 году до 4,2 в 1956 году [84].

Необходимость совершенствования профессиональной подготовки пилотов на данном этапе определяется изменением содержания деятельности пилотов в связи с поступлением в эксплуатацию ВС с высокой степенью компьютеризации и автоматизации, при этом изменяется не только деятельность, но и роль пилотов в полете и даже философия летной эксплуатации [27]. Одновременно содержание профессиональной подготовки пилотов мало изменилась, если не считать повсеместное стремление к сокращению сроков подготовки.

Автоматизация управления в авиации долгое время относилась только к отдельным системам или режимам полета. Однако в последние десятилетия она приняла универсальный характер. При этом произошел переход от непосредственного управления системами самолета со стороны пилота к опосредованному (так называемая технология «стеклянной кабины» — «glass cockpit»), когда действия члена экипажа стали контролироваться и корректироваться автоматикой.

К сожалению, очень скоро оказалось, что наземные системы управления движением не адаптированы к возможностям новых автоматизированных систем, что приводило к необходимости их частого перепрограммирования. Это существенно увеличивало рабочую нагрузку экипажа, а также отвлекало летчиков от пилотирования. Тем самым современная автоматика облегчает труд

пилотов и даже превращает управление самолетом в нормальных условиях в монотонное занятие, но существенно затрудняет его в непредвиденных ситуациях. Исследования свидетельствуют показано, что радикальное снижение нагрузки может привести, по крайней мере, на каких-то участках полета, к заметной «недогрузке», монотонии, скуке и потере бдительности [112]. В то же время уменьшение числа ручных операций не приводит к снижению ментальной нагрузки [32, 58]. Причина в том, что автоматика требует постоянного внимания, поэтому акцент в деятельности перемещается с исполнительных действий на программирование, планирование, принятие решений и контроль за системами. Автоматика не всегда оправдывает ожидания и по уменьшению общей рабочей нагрузки экипажа.

Важно совершенствовать процесс функционирования системы «экипаж -ВС» с целью повышения уровня безопасности полетов, совершенствование можно осуществлять несколькими способами, например: научно-обоснованное решение задачи распределения функций между человеком и автоматикой, выбором степени автоматизации в разных полетах и на разных этапах одного полета. Одним из важных способов совершенствования является изменение содержания профессиональной подготовки пилотов. Основные направления такого совершенствования: разработка оптимизированных программ подготовки и переподготовки летного состава; разработка средств подготовки и переподготовки летного состава.

Оценка ситуации сложившейся в полете, способность принять безошибочное и своевременное решение являются важнейшими характеристиками качества профессиональной подготовки пилота. Кроме того, это одна из важных характеристик, определяющая уровень безопасности полетов. Анализ, произведенный в диссертации, позволяет сделать вывод, что ошибки в принятии решений пилотами объясняет более чем 50% причин катастроф [115, 124]. Этап принятия решения и особенно в экстремальных ситуациях занимает 2/3 времени от обнаружения до выхода из такой ситуации [59].

Анализ практики показал, что специального, целенаправленного обучения пилотов такому виду деятельности, как принятие решения в полете в настоящее время не существует не только в российской ГА, но и в большинстве авиационных учебных заведений за рубежом. Это можно объяснить тем, что эти факты еще не осознаны широкими кругами практиков, а также длительностью и трудоемкостью процесса обучения, требующего, при использовании традиционных методов и средств обучения, индивидуального подхода к обучаемому.

Диссертация посвящена разработке метода обучения пилотов принятию решения в полете и осуществлению контроля за уровнем этой подготовки с целью повышения уровня безопасности полетов.

Краткая характеристика диссертационной работы:

Объект исследования - процесс функционирования эргатической системы «пилот (экипаж) - воздушное судно», структура деятельности пилотов гражданской авиации.

Предмет исследования - качественные и количественные особенности формирования ОФД пилота - принятие решения в полете, а также система контроля за уровнем квалификации пилотов.

Цель диссертации - повышение безопасности полетов путем формирования опорного фрагмента деятельности по принятию решений в сложных и особых ситуациях полета рациональным методом.

Достижение этой цели потребовало разбить ее на задачи и последовательно достичь их путем:

- анализа существующих теорий с целью выбора наиболее целесообразного метода обучения для формирования опорного фрагмента деятельности (ОФД) -принятия решений в полете;

- определения перечня опорных фрагментов деятельности (ОФД) пилотов, выполняющих полеты на ВС с высокой степенью автоматизации и компьютеризации;

- разработки метода обучения, позволяющего сократить время для

приобретения достаточного опыта в принятии решения;

- проверки эффективности методики обучения принятию решения.

Методологическая и теоретическая основа исследования. Основу

составили труды отечественных и зарубежных авторов в области системного подхода, охватывающего аспекты летной эксплуатации, профессиональной подготовки членов экипажей гражданских ВС, вопросы анализа деятельности человека - оператора эргатических систем, инженерной психологии, теории деятельности и ее генезиса.

В диссертационной работе использовались следующие методы исследования - системный анализ, теория вероятностей и математическая статистика, методы летной эксплуатации и теории профессиональной подготовки операторов, теории тестирования, метод сравнения и аналогий, экспертного анализа, важно упомянуть имена ученых внесших значительный вклад в развитие темы диссертации: Бодров В.А., Ларичев О.И., Галлай М.Л., Горский Ю.М., Доброленский Ю.П., Ломов Б.Ф., Козлов А.И., Новиков П.П., Чепига В.Е., Смуров М.Ю., Коваленко Г.В., Сухих H.H., Завалова Н.Д., Пономаренко В.А., Крыжановский Г.А., Костин А.Н., Винер Э.Л., Канеман Д.

Информационная база исследования. В числе информационных источников диссертации использованы:

- научные источники в виде данных и сведений из книг, журнальных статей, научных докладов и отчетов, материалы научных конференций, семинаров;

- статистические источники в виде отечественных и зарубежных статистических материалов, отчетов органов международной, государственной, ведомственной статистики, материалов международных организаций гражданской авиации, международного фонда безопасности полетов;

- официальные документы в виде Воздушного кодекса, Чикагской конвенции международной организации гражданской авиации (ИКАО) и приложений к ней, законов, законодательных актов, в том числе положений,

инструкций, регламентирующих работу авиакомпаний и других организаций ГА;

- результаты собственных расчетов и проведенных экспериментов.

На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований в диссертационной работе на защиту выносятся следующие положения:

1. Результаты проведенного автором системного анализа профессиональной деятельности, как объекта формирования профессионализма, позволили принять функциональный элемент деятельности в качестве локальной цели профессиональной подготовки. Подход отличается тем, что опорные фрагменты деятельности (ОФД) определяются путем анализа деятельности пилотов, которые эксплуатируют высокоавтоматизированные ВС. Классификация функциональных элементов деятельности пилотов позволила установить, что одним из важных является принятие решений.

2. Видоизмененное в диссертационной работе ранее известное положение, что содержание управления процессом обучения является решение двуединой задачи: организация проб и анализ ошибок обучаемых при формировании отдельных профессиональных действий. При обучении ОФД - принятие решений целесообразно анализировать только результат деятельности пилота.

3. Разработанный метод: его логика, структура и средство реализации, практические алгоритмы (правила, способы и условия применения), позволяющий существенно сократить время, затрачиваемое на овладение ОФД - принятие решений в полете.

4. Результаты проведенного эксперимента, подтверждающего эффективность предложенного метода обучения пилотов - принятию решения в полете.

Практическая значимость работы состоит в том, что полученные результаты позволили:

- разработать и внедрить метод обучения, позволяющего сократить время

для приобретения достаточного опыта в принятии решения, включая общую структуру, методику индивидуального тестирования, методику оценки профессиональной квалификации пилотов при принятии решения, алгоритмы и правила ее реализации;

- представить методические рекомендации по практическому применению метода профессиональной подготовки и оценки квалификации пилотов принятию решений в полете на примере разработки пакетов упражнений и тестов для обучения и текущего контроля качества обучения пилотов специализации - «Летная эксплуатация гражданских воздушных судов»;

- внедрить данный метод в учебные заведения, авиационные учебные центры авиакомпаний, что позволило повысить качество профессиональной подготовки пилотов гражданской.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы, 15 приложений. Работа содержит 14 таблиц, 18 рисунков, список использованных источников из 159 наименований. Общий объем работы 156 листов сквозной нумерации основного текста и 96 листов приложений.

Апробация положений и результатов диссертационной работы осуществлена в процессе обсуждения докладов, сделанных автором на научно-технических конференциях:

- Дорожная карта безопасности полетов - Москва, 2009 г.;

- Система обучения летного персонала с использованием интернет -технологий - Москва, 2009 г.

В приложении №1 приведены некоторые акты внедрения результатов диссертационного исследования.

Основное содержание диссертации опубликовано в десяти научных работах, написанных самостоятельно и с другими авторами.

Научные публикации в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки Российской Федерации, в которых изложены

основные научные результаты диссертации:

1. Михальчевский Ю.Ю. Особенности принятия решения пилотом в полете. - В научном вестнике МГТУ ГА. - М.: МГТУГА, 2010. - стр. 105 - 110.

2. Михальчевский Ю.Ю., Седов, A.B., Смуров М.Ю. Метод обучения пилотов принятию решения в полете. В научном вестнике МГТУ ГА. - М.: МГТУ ГА, 2010. - стр. 111 - 116.

Научные публикации в других изданиях:

3. Михальчевский Ю.Ю., Коваленко Г.В., Седов A.B. Особенности оценки риска и принятие решения пилотом в полете. В межвуз. тематич. сб. науч. трудов: Проблемы летной эксплуатации и безопасность полетов. Выпуск II. -СПб, 2008. стр. 3 - 17.

4. Михальчевский Ю.Ю., Коваленко Г.В., Седов A.B., Турсунов A.A. Компьютерное обучение пилотов принятию решений. В межвуз. тематич. сб. науч. трудов: Проблемы летной эксплуатации и безопасность полетов. Выпуск II. - СПб, 2008. стр. 31- 45.

5. Михальчевский Ю.Ю., Коваленко Г.В., Рахманов Д.Т., Седов A.B. Перечень опорных фрагментов деятельности летного состава, выполняющего полеты на высокоавтоматизированных воздушных судах. В межвуз. тематич. сб. науч. трудов: Проблемы летной эксплуатации и безопасность полетов. Выпуск II. - СПб, 2008. стр. 54 - 63.

6. Михальчевский Ю.Ю., Плясовских А.П. Использование технол