helimen (helimen) wrote,
helimen
helimen

Categories:

"АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОТИВ ПИЛОТОВ"


Мы продолжаем знакомить с новыми тенденциями развития вертолетных технологий. Недавно появилась интересная статья Элан Хед Stick or rudder wheel not required: How eVTOL aircraft reshaping automation. Почитаем. Разговор пойдет о SVO (simplifying vehicle operation).
По следам двух громких катастроф в авиационном сообществе вспыхнула острая дискуссия. Напомним:
29 октября 2018 года Boeing 737 MAX 8 упал в Яванское море вскоре после взлета из Джакарты, Индонезия, в результате чего погибли все 189 человек. Четыре с половиной месяца спустя еще один 737 MAX 8, вылетевший из Аддис-Абебы, Эфиопия, рейс 302 авиакомпании «Эфиопские авиалинии», также разбился вскоре после взлета, в результате чего погибли 157 человек.
Спор разгорелся вокруг взаимодействия программного обеспечения и пилота, производителя, который, как было установлено, проигнорировал внутренние предупреждения и оказал давление на своих конструкторов, чтобы ограничить испытания безопасности, а также FAA, которая делегировала Boeing многие из своих задач сертификации. Но были и те, кто обвинил пилотов. Авиационный писатель и пилот Уильям Ланжевише (William Langewiesche) высмеял "некомпетентных" пилотов и описал обе аварии, как "учебник отказов воздушного мастерства". Позиция Langewiesche была осуждена многими экспертами, включая пилота «Чудо на Гудзоне» Салли Салленбергера, который охарактеризовал систему MCAS как «ловушку смерти». Langewiesche нашел благодарную аудиторию среди пожилых пилотов, которые обеспокоены снижением навыков ручного пилотирования и, возможно, преобразованием профессии, которая основана на исключительности и мастерстве.
Пока одни осуждают модель летной подготовки, которая ставит на неопытных пилотов, другие, напротив, заняты подталкиванием ее к своему логическому завершению. Зарождающаяся индустрия городской воздушной мобильности (UAM), которая стремится увидеть стаи электрических воздушных такси, в конечном счете, хотела бы проститься с пилотами. И в то же время работает в направлении парадигмы, в которой промышленность может развернуться в сторону минимальной подготовки, что позволяет набирать пилотов более широко и за более низкие расходы. Для сторонников UAM, пилоты, чей опыт ограничен контрольными операциями и зависит от автопилотов, не следует презирать, как Langewiesche, вместо этого они приветствуют их в качестве водителей городского. Однако, этот подход является проблематичным для ЛА, которые полагаются на пилотов, чтобы компенсировать сложные сбои системы Так как промышленность UAM движется к новой модели обучения пилотов, она одновременно проводит новый подход к проектированию транспортных средств, который перекладывает часть конечной ответственности за безопасность полетов от пилотов на автоматизированные системы.
Название, данное этому комбинированному подходу – упрощение пилотирования или SVO. SVO – это использование автоматизации в сочетании с человеческими факторами для сокращения количества квалифицированных навыков и знаний, необходимых пилоту или оператору ЛА для работы системы на требуемом уровне эксплуатационной безопасности. По данным Ассоциации производителей авиации общего назначения (GАМА), SVO является продолжением исторической тенденции – облегчения пилотирования. SVO делает еще один шаг вперед в направлении ослабления некоторых требований к квалификации и опыту пилотов. Невозможно только сделать ЛА с упрощенным пилотированием, нужно уменьшить количество приобретенных навыков и знаний, в которых нуждается пилот, чтобы управлять им безопасно. Системы автоматизации на современных ЛА, как правило, сертифицированы с предположением, что, в случае отказа пилот может взять управление самолетом себя вручную. Это требует, чтобы пилоты были не только как всегда умелыми, но и более знающими, способными мгновенно понять природу сбоя автоматизации и адекватно реагировать. Проблема в том, что люди не особенно хороши в управлении автоматизацией. В техническом отчете корпорации MITRE за 2019 год происшествий, связанных с автоматизацией в авиации, были выявлены повторяющиеся проблемы, включая «плохую бдительность, снижение квалификации, доверие к автоматизации и самоуспокоенность». Согласно докладу, большинство экспертов по ЧФ сходятся во мнении, что пилоты «ощутимо и когнитивно не подходят» для мониторинга автоматизации в течение длительных периодов времени, и вероятны ошибки мониторинга. Более того, когда автоматизированные системы испытывают технические сбои, они редко ясно дает понять пилоту, что именно «пошло не так». Таким образом, отказ или повреждение превращается для пилота в головоломку, которую необходимо решить «здесь и сейчас». К сожалению, люди не очень хорошо думают в условиях стресса. В условиях высокой рабочей нагрузки ошибки экипажа и неоптимальные реакции часто могут быть непосредственно связаны с присущими человеку когнитивными процессами. Эти ограничения люди испытывают, когда сталкиваются с угрозой, находятся в состоянии стресса или когда перегружены с основными задачами. Даже простые вещи можно легко упустить в нестандартных ситуациях.
Мог ли «лучший летчик», спасти обреченные MAX? Возможно, но рассчитывать на исключительное воздушное мастерство – это не тот подход, который надежно служил авиационной отрасли прежде. И это, конечно, не является жизнеспособным для городской индустрии воздушной мобильности, которая явно пытается уйти от дорогостоящей и частой летной подготовки. Хотя упрощенные операции ЛА основаны на автоматизации, ясно, что парадигмы автоматизации в 737 MAX будет недостаточно. Как и системы и компоненты, пилоты могут рассматриваться с точки зрения "уровня отказов". Для некоторых задач, автоматизированные системы имеют более низкий уровень отказов, чем их коллега человек. Вместо того, чтобы просто сказать, все будет в порядке, мы сбрасываем проблему на человека. Как мы можем создать систему, в которой нет усталого, перегруженного пилота, о котором теперь внезапно стоит беспокоиться? Подход, который принимаются до сих пор, заключается в том, чтобы "деконструировать функции, которые пилоты обучены выполнять сегодня, и признать, что некоторые из этих функций могут быть более эффективно и надежно выполнены автоматизированной или автономной системы, в то время, как другие функции могут быть чрезвычайно трудно или непрактично автоматизировать во всех операционных ситуациях.
GAMA определила 13 категорий навыков пилотов, начиная от обработки информации и навигации, где автоматизированные системы явно превосходят, до принятия решений, где люди все еще имеют преимущество. Действующие правила закрепляют понятие "пилот в команде" (ПВК), который "несет прямую ответственность и является окончательным органом в отношении эксплуатации воздушного судна". Сегодня ПВК должен быть опытным во всех 13 категориях, но в SVO, пилотное мастерство потребуется только в некоторой части из них. ЛА будет нести ответственность за остальные. Если человек несет ответственность, он должен пройти соответствующую подготовку; если автоматизация отвечает за безопасное выполнение функции, она должна быть сертифицирована для достижения уровня надежности, который лучше, чем сопоставимый человеческий ПВК, выполняющий эту функцию. Одним из способов достижения такого уровня надежности является проектирование избыточных систем. В этом нет ничего нового. Но вопрос в том, что это дорого. Вы не получите дешево супернадежные системы, которые отказывают один раз на миллиард часов налета. Исторически, производители планеров сделали выбор вместо автоматизированных систем, которые выходят из строя, в пользу пилотов, потому что они проще и дешевле. Либо добавить еще два слоя сложности, или просто сказать, есть проблема и выключить автомат, а пилот возьмет управление на себя... Пилоты должны быть квалифицированы для того, чтобы летать на ЛА в любой ситуации. Автоматизация, подходящая для SVO, обязательно потребует дополнительных инженерных инвестиций заранее. По мере того, как на ЛА внедряются более сложные, недетерминированные системы автономности, они могут быть привязаны к мониторам безопасности, которые, в случае сбоя системы, вернут ЛА к более определяемому режиму работы. Поскольку SVO изменит само определение пилота, оно изменит и то, как обучаются пилоты. Между сертификацией ЛА и пилотов есть жесткая связь. Мы должны изменить правила сертификации ВС, стандарты и способы сертификации летчиков. Если самолет имеет определенные функции, которые обычно пилот будет выполнять, но теперь система заботится о том, что вам не нужно и вы не должны демонстрировать те же функции. Способность связывать обучение пилотов и эксплуатационные требования с сертификацией транспортных средств представляет уникальную возможность. Можно скорректировать как требования к подготовке пилотов, так и требования к сертификации ЛА или систем. Появляется возможность «торговать рисками». Это мощный механизм, который позволит реализовать некоторые потенциальные преимущества в будущем.
В целом потенциальные преимущества SVO приходятся на экономику и безопасность. В отличие от обычных ЛА большинство eVTOL имеют несколько распределенных электродвигателей и винтов - слишком много для пилота, чтобы контролировать без помощи компьютера управления полетом. Что касается экономики, то пилоты не являются оптимальными для городской мобильности. По оценкам консалтинговой фирмы McKinsey, стоимость одного пассажира-места на километр пилотируемого полета UAM может быть в два раза выше стоимости автономного рейса. Но полностью беспилотные воздушные такси не появятся десять или более лет из-за технологических вопросов, нормативных проблем, а также необходимости получить общественное признание. Поэтому отрасль будет нуждаться в пилотах. SVO может сократить расходы, связанные с зарплатой пилотов, а также обучением пилотов. Сегодня, чтобы пройти коммерческий курс пилота, потребуется два года и будет стоить 80-150 тыс. долларов. SVO поможет снизить зарплату и расширить демографию будущих пилотов. Упрощенный поиск пилотов станет еще более важным в конце десятилетия, когда рост UAM совпадет с другими факторами, которые могут усугубить нехватку пилотов.
Экономика является драйвером, который будет оправдывать инженерные инвестиции в SVO, но сокращение заработной платы пилотов и расходов на обучение не является стратегией, которая, как правило, дают преимущества безопасности в прошлом. Тем не менее, сторонники SVO считают, что их подход не только спасет жизни, но и может быть единственным - который может обеспечить значительное и долгосрочное улучшение авиационной безопасности. Основной причиной катастроф вертолетов является потеря управления примерно раз на 100000 часов налета. К сожалению, не удается улучшить ситуацию. В сущности, если по-прежнему будем полагаться на людей – это значит, что мы не собираемся на порядок лучить ситуацию и решать проблему потери управления. Чтобы решить эту проблему, компьютеры должны действительно летать и применять процедуры защиты в рамках SVO, чтобы человек буквально не смог «загнать» ЛА в неконтролируемую ситуацию.
Конечно, есть теория, а есть SVO на практике. Еще предстоит выяснить, насколько хорошо будут выполнены обещания безопасности. Можно ли быть уверенным, что не будут упущены из виду столь же "пагубные и смертельные" проекты? Невозможно – но это не нокаут аргументов против концепции. Проектирование и разработка этих систем чреваты ошибками. И не устранят все несчастные случаи. Вероятно, они будут на раннем этапе (когда есть сбои, неудачи). Разница заключается в том, что любые такие сбои могут быть исправлены таким образом, чтобы предотвратить их повторения в будущем, в отличие от решений, которые полагаются на периодическую подготовку пилотов. Самая большая потенциальная выгода, которая может исходить от этого изменения является то, что разрабатываются системы, которые никогда не будут делать одну и ту же ошибку два раза, в отличие от людей, которые склонны делать те же ошибки неоднократно.
После катастроф 737 MAX появились разговоры о том, чтобы вернуться назад к пилоту и ограничить автоматизацию. Абсолютно неправильно! Нужно избегать частичной автоматизации. Если мы сможем избежать частичной автоматизации, мы сможем полностью защитить пилотов. Есть технологии, чтобы сделать это сегодня. На самом деле, SVO возможно не только для eVTOL.
Статья Ланжевише, как «плач» по эпохе, которая, культурно и технологически, уходит, и в которой статус пилота, как мастера был настолько высок, что вполне естественно винить его, когда что-то пошло не так. Компенсация за эту весомую ответственность была завидный уровень оплаты труда или, по крайней мере, престиж, и непревзойденное ощущение полета. Это то, что многие профессиональные пилоты будут чувствовать, как потерю, при переходе на SVO, даже если они в полной мере оценят бизнес и безопасность. В тоже время приобретений будет не меньше, чем потерь, если SVO удастся открыть для большего количества людей возможность летать более безопасно, чем когда-либо прежде.
Tags: evtol, svo, перспективы, пилотирование, упрощение, эланхед
Subscribe

Recent Posts from This Journal

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments