基于信息加工模型的民航飞行员决策偏差影响因素分析

2017-03-25王燕青李苗

科技与创新 2017年4期

王燕青++李苗

文章编号：2095-6835（2017）04-0099-04

摘要：针对民用飞行员在飞行实施过程中各阶段产生的决策偏差，基于飞行员的信息加工模型，深入剖析决策偏差的类型，从人、机、环和管理的角度，梳理造成飞行人员决策偏差的直接、间接因素。采取设计调查问卷的形式获取数据，进行信度和效度检验，以验证因素的合理性，并利用结构方程模型（SEM）深入分析对这些因素，选取国内多家航空公司飞行人员为调查对象，运用构建的结构方程模型定量化分析飞行决策偏差影响因素，根据分析结果提出相应的改进建议和措施，以便飞行员能够及时采取防范或减缓措施，保证空中飞行安全。

关键词：民航飞行员；信息加工模型；决策偏差；结构方程模型（SEM）

中图分类号：V328.1 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.04.099

在飞机安全运行的过程中，飞行人员占重要地位。随着科技的发展，机械故障引发的事故正逐渐减少，人为因素引发的事故却逐渐增多，占航空事故的2/3.Jensen等人发现，在1970—1974年间的美国通航事故中，52%的事故与人的决策差错有关。澳大利亚航空事故报告表明，在1993—2002年的10年间，由于飞行员决策偏差而导致的航空事故约占42.9%.由此可见，决策偏差是威胁航空安全的重要因素之一。目前，我国对决策的研究大多数集中于市场经济、企业管理研究、医疗等领域，对决策的实验研究也多数存在于公共决策、大学生领域，对民航飞行员如何做出正确决策的研究开展得相对比较少。随着航班量的日益增多，航空安全也越来越重要。2016-10，东航A320机长何超驾驶MU5643航班时，果断处置，正确决策，成功避免两机相撞，挽救了2架飞机上几百位旅客的生命。因此，开展与飞行员有关的决策研究势在必行。

在飞行过程中，收集、处理各种信息，分析判断，作出正确决策，是飞行员必备的素质和能力。但是，飞行员的行为决策并非完全是理性的，它会受到各种各样直接和间接因素的影响，导致行为决策出现偏差。即使是飞行经验丰富、训练有素的老飞行员，在某些情况下，也会产生决策偏差，造成失误。针对这个问题，国内外学者也对决策偏差和飞行员存在的决策偏差進行了深入分析。

温廼等阐述了决策的有限理性和决策偏差的产生，并深入讨论发生决策偏差的心理机制。王军则研究了决策背后的心理过程的性质，关注如何根据动机、认知过程和心理表征作出决策，尤其注重利用认知心理学的研究成果来分析决策的基本过程。史晓静和罗渝川通过对目前常用的规范性决策模型和描述性决策模型的研究，深入分析了飞行员作出决策的认知过程。梁文娟和孙瑞山从飞行认知能力入手，对某航空公司的37名飞行员进行了飞行综合素质测试，分析年龄、职位、飞行时间和疲劳等因素对某航空公司飞行员飞行认知能力的影响。H.A.Simon最早提出的“有限理性说”说明了人们在决策过程中会受到很多因素的干扰，无法准确判断事物，同时，也会受到自身反省感受的影响，使得理性决策偏离预期方向，而且其中会掺杂更多的情感因素。Kahneman通过分析人们在决策时偏离理性行为的原因和性质，指出了这种非理性的决策是可以预料和控制的。王燕青等建立了管制员信息加工模型，分析了管制员在信息获取、信息处理和信息输出3个阶段中可能产生的认知偏差类型。杜红兵等在信息加工模型的基础上增加了外部和内部差错影响因素，同时，增加了情景意识，体现了飞行员的认知行为过程和影响认知差错的因素。

综上所述，国内外专家学者对人类决策偏差进行了大量的研究，并在很早就提出人在信息接收、信息处理、信息输出3个阶段会产生相应的偏差，进而出现决策错误。但是，这些研究多侧重于个别因素的研究或定性研究，缺少对飞行员决策偏差的定量研究。针对飞行人员的具体情况及飞行运行不同情况和阶段的细致研究还不够充分和深入，没有形成严谨、完整的研究体系，所以，开展与飞行员有关的决策研究是十分必要的。本文提出的基于飞行员信息加工模型可深入地认识飞行员的决策偏差，通过设计的问卷获取数据进行信度和效度检验，以验证指标的合理性，保证影响决策偏差的直接、间接因素分析的一致性和准确性。另外，采用结构方程模型对飞行员的诸多决策偏差影响因素进行定量分析和检验，有助于科学制订减少飞行员决策偏差的措施，以确保航空器的运行安全。

1 飞行过程中的信息加工模型

Wickens提出的信息加工模型是在其他理论研究的基础上，在信息加工模型中增加注意功能，更为准确地表述了外界信息与人类各项心理活动和行动过程间的密切关系。闫少华根据管制员差错分析的要求，在Wickens的人类信息加工模型的基础上加入注意功能、情景意识、内部和外部操作成形因素，建立了管制员信息处理模型。罗晓利根据管制员的任务特点，以认知心理学为基础，融合不同人误分析模型的优势成分，构建了基于信息加工的管制人误分类分析系统模型，深入探究了管制员人误的原因。

本文结合飞行员的心理状态和生理状态，依据飞行特点，借鉴Wickens信息加工理论和杜红兵的飞行员信息加工模型，笔者建立了飞行员飞行过程中的信息加工模型，如图1所示。

在原有模型的基础上，增添了飞行员的情景意识、注意力分配、飞行训练和个人特质之间的相互关系。该模型更直观地反映出在飞行动态变化环境中，飞行员如何正确感知信息、分析信息，为飞行任务的顺利完成作出正确决策。

2 决策偏差影响因素分析

在飞行过程中，飞行员不但要随时感知、获取、判断和处理飞行仪表界面显示的信息，还要接受空中交通管制员、地面人员传达的信息。这些信息会帮助飞行员瞬间作出决策，从而采取相应的措施。人的认知与判断决策过程是建立在一定条件和目标的基础上完成的，但是，受人类信息加工处理能力的限制，在决策过程中，不得不简化信息的处理加工过程。在此过程中，受客观环境、个人因素（其性格、知识水平、认知能力、文化背景等）的影响，作出非理性的判断和决策就会使决策产生一定偏差。

2.1 飞行员决策偏差影响因素的确定

本文参考大量相关文献，咨询专家，梳理飞行员的决策，得出决策偏差出现的因素，并基于飞行员飞行阶段信息加工模型，将其划分为信息获取偏差、信息处理偏差和信息输出偏差。同时，借鉴有关的飞行规定，从人、机、环和管理4个角度全面分析导致飞行员决策出现偏差的原因。

2.1.1 信息获取偏差

信息获取偏差是指，在外界飞行环境的刺激下，飞行员的感知登记出现偏差。出现信息获取偏差的直接影响因素是环境因素、人机界面和个人因素。

环境因素的间接影响因素主要包括能见度、温度和噪声。能见度主要会影响飞行员获取外界视觉信息有限性；而温度变化会对飞行员的身体和心理产生影响；飞行员在嘈杂的驾驶舱环境中，有时无法与机组成员、塔台保持正常的沟通，以至无法获取清晰的指令。人机界面的间接影响因素是指驾驶舱显示界面。不科学地显示界面可能会降低飞行员获取信息的灵敏性，容易造成信息遗漏。个人因素的间接影响因素包括飞行员疲劳、健康状况、情绪和注意力分配等。飞行员从生理感受到信息源的刺激后，在大脑真正提取到實际信息之前，需要对信息进行预加工，使其成为自己的知觉。当飞行员处于疲劳、亚健康状态或者受到药物的影响时，不仅其生理感觉器官效能会降低，其大脑的思考能力也会受到严重的影响，导致无法获取所需的信息。情绪、注意力分配和长期的安全意识都会影响飞行员对信息的获取能力。

2.1.2 信息处理偏差

信息处理偏差是指飞行员在获取信息后，通过知觉加工处理信息时出现偏差。信息处理偏差的直接影响因素是组织管理和个人因素。

组织管理的间接因素包括教育培训、安全文化、排班制度和近期事件管理等。教育培训是用来衡量航空公司对飞行员的教育培训。教育培训的适用性不仅会影响飞行员选择决策方案的效率，还会导致决策方案选择错误。排班制度是指机组人员配备的合理性、协调性，是否综合考虑飞行员的技术、出勤时间和性格等因素，遵循搭配互补的配备原则。安全文化是指航空公司对飞行安全的重视程度。公司安全文化会在一定程度上影响飞行员的责任心、积极性和决策选择。由于人都有趋利避害的心理，所以，飞行员面对不同的任务后果，通常会选择后果较轻的执行方式。也正因如此，往往会导致飞行员的选择、决策或动作不全面。近期事件管理对于同类事件，不同组织管理下的人，会有不同的解决倾向——一个好的组织氛围应该鼓励飞行员作出安全、高效的决策，但也不能过多的约束决策后果，以免飞行员丧失其主观能动性。个人因素的间接因素包括飞行知识、自信心、信息记忆、决策风格、沟通协调、风险偏好、情景意识和任务熟练度等。飞行员对飞机设备、空域、任务、气象等的静态知识，以及在飞行任务中对整个任务动态的情景意识，以及决策中的注意分配等，都会影响其在决策中对最优或可行解的解析，进而影响最终的决策。

2.1.3 信息输出偏差

信息输出偏差是指，飞行员经过信息处理加工后形成自己对信息的一种特有认识和判断后，在执行时出现的偏差。对于信息输出偏差，直接影响因素是人机界面和个人因素。

对于人机界面，间接影响因素是操作设备设计。某些开关不当设计会导致飞行员误触，影响飞行员对当前任务的执行决策。对于个人因素，间接影响因素是沟通协调、性格特性、操作习性和操作技能。飞行员需要具备良好的沟通协调能力，机组中个人的决策能否正确传达到其他机组成员或管制员、签派员等相关岗位，也会影响整个决策的输出执行质量。飞行员本身的性格会导致其输出阶段偏差的产生，飞行员过于冲动的性格更容易操纵错误的开关，或启用错误的设备。飞行员整个飞行生涯中所飞过的不同机型上，不同的操纵界面和操纵特点也会影响飞行员对当前任务的执行决策。尤其在紧急状况下，很容易因习惯而尝试使用之前飞过的机型上的开关、设备或程序。

基于对飞行员决策偏差的分析和专家访谈，梳理了飞行过程中各阶段造成飞行人员决策偏差的直接、间接影响因素，具体如表1所示。

2.2 飞行员决策偏差影响因素的合理性验证

为了使飞行员决策偏差影响因素更符合航空公司飞行员的实际情况，本文采用问卷调查的方法验证飞行员决策偏差影响因素的合理性。调查问卷由2部分组成：第一部分共6道题目，主要是了解被试者的年龄、性别、职务、工作年限、学历等基本情况；第二部分是问卷的主体部分，从飞行员信息获取偏差、信息处理偏差、信息输出偏差3个维度设计了30道题目，并采用Likert 5点尺度评量，即5个级别——1分表示“非常不同意”，2分表示“有点不同意”，3分表示“不一定”，4分表示“同意”，5分表示“非常同意。此次问卷调查以国内多家航空公司的飞行员为调查对象，发放问卷318份，回收问卷300份，问卷有效率达94.3%.参与问卷调查被试者的构成如表2所示。

2.2.1 飞行员决策偏差影响因素的信度检验

本文采用SPSS19.0软件检验调查问卷的信度，进而确保问卷的有效性。信度检验采用克隆巴赫（Cronbach α）一致性系数检验同质性信度，信度检测结果如表3所示。其中，根据心理测量学的要求，Cronbach α系数在0.6以上，说明指标信度可以接受；Cronbach α系数在0.7以上，说明信度较高；Cronbach α系数大于0.8，则说明信度非常好。从表3中可看出，各因子Cronbach α系数都在0.8以上，问卷总体信度为0.869，总体信度水平比较高。这表明，测量结果是可靠的。

2.2.2 飞行员决策偏差影响因素的效度检验

该问卷条目是在充分参考大量国内外相关文献的基础上完成的，并请有关专家包括心理学教授和硕士研究生以及国内有关航空专家对问卷条目进行评定，在一定程度上保证了问卷的项目能够反映飞行员决策偏差影响因素的实际情况，因此，具有较高的内容效度。

采用因子分析中的主成分分析法分析调查问卷的结构效度，运用SPSS19.0统计软件提取主成分因子。结果表明，4个维度的累计贡献率达到83.62%，各因素的载荷因子均大于0.7.这说明，调查问卷具备较高的结构效度。以上检验结果表明，该调查问卷具有较高的信度和效度，同时，也验证了飞行员决策偏差影响因素确定的合理性。

航空公司飞行员决策偏差影响因素无法直接测量潜变量，因此，本文基于结构方程模型理论，构建了飞行员决策偏差影响因素结构模型。该模型的建立有利于探讨因素间的直接影响、间接影响和总效应，同时，也在定量分析和验证时让分析结果更精确，从而正确、全面地反映各影响因素之间的定量化关系，具体如图2所示。

3.1 模型拟合度的检验

为了保证飞行员决策影响因素结构模型与问卷数据的匹配度，本文采用AMOS20.0软件对飞行员决策偏差影响因素模型进行拟合度检验，具体检验拟合指数的结果如表4所示。

如表4所示，由拟合指数可知，χ2/df为1.115，小于2，说明，χ2/df指数符合要求；RMSEA值为0.041，说明模型适配效果较好。此外，GFI、AGFI、NFI，TLI、CFI也都达到了大于0.9的建议标准。这表明，模型拟合良好，即模型能够正确反映飞行员决策偏差影响因素之间的定量关系。

3.2 结果定量分析

从图2中可以看出，飞行员决策在信息获取阶段由环境因素、人机界面和个人因素造成的偏差系数为0.481，0.513和0.699.其中，在个人因素中，疲劳、注意力分配和安全意识对信息获取偏差影响相对比较大，各系数分别为0.941，0.913和0.895.在信息處理阶段，由组织管理和个人因素造成的偏差系数为0.562和0.824，组织管理中飞行任务复杂度的系数为0.782.这表明，此间接因素对组织管理的影响大。在个人因素中，决策风格、风险偏好、沟通协调、情境意识和信息记忆的系数分别为0.939，0.908，0.822，0.941和0.924，而飞行知识为0.485.这表明，飞行知识造成信息处理偏差相对比较小。在信息输出阶段，由人机界面和个人因素造成的偏差系数为0.433和0.749.其中，人机界面中操作设备设计的系数为0.389，个人因素中性格特性和操作技能的系数为0.867和0.569.这表明，性格特性造成信息输出影响作用相对比较大。因此，为了防止飞行员产生决策偏差，可采取以下措施，包括适当延长飞行员休息时间，提高飞行员注意分配和沟通协调能力，培养情境意识和安全意识，合理搭配机组人员，选拔飞行员时注重其性格特性等，以减缓或阻止其产生偏差，从而保障飞行安全。

4 结论

本文主要研究民航飞行员决策偏差影响因素，构建了飞行员飞行过程信息加工模型，从信息获取、信息处理和信息输出3个阶段确定飞行员决策偏差影响因素，并通过调查问卷分析和验证了各因素的合理性，运用结构方程模型理论进行分析，确定了各因素的权重，同时，也反映了各因素间的影响程度，得到定量化的结果。

构建飞行员飞行过程中的信息加工模型，结合飞行员的工作特点，增添了飞行员的情景意识、注意力分配、飞行训练与个人特质之间的相互关系，直观地反映了飞行员在动态多变的环境中如何正确感知信息、分析信息，为飞行阶段的任务作出正确决策的过程，使得该模型更加全面、贴切和适用于飞行员。

本文通过查询大量文献，咨询专家，基于飞行员飞行过程中的信息加工模型的3个阶段，从人、机、环境和管理4个维度全面分析了飞行员决策偏差直接、间接影响因素。

在研究过程中，使用调查问卷和结构方程模型理论的方法确定了飞行员决策偏差影响因素的权重。结果表明，个人因素对飞行员决策偏差的影响最大，人机界面的影响最小。本文分析了飞行员决策偏差的影响因素，帮助定量其直接、间接影响因素之间的关系，同时，还丰富了相关理论知识，为飞行员人为因素的研究提供参考。

参考文献

[1]Jensen R，BenelR.General Aviation Aeronautical Decision-

making.Judgment Evaluation and Instructionin Civil Pilot Training.Washington，DC：FederalAviation Administration，1977.

[2]Australian Transport Safety Bureau.Human Factors Analysis of Australian Aviation Accidents and Comparison with The United States（Aviation Research and A-nalysis Report B2004 /0321）.Australian ：Transport Safety Bureau Canberra ACT，2007.

[3]温廼，汪静，王建锋.人类决策的思维系统和判断偏差[J].东方论坛，2014（3）.

[4]王军.管理决策中的个人认知偏差研究[D].沈阳：辽宁大学，2009.

[5]史晓静，罗渝川.飞行决策模型的研究进展[J].人类工效学，2016，22（2）.

[6]梁文娟，孙瑞山.某航空公司飞行员飞行认知能力状况调查与分析[J].中国安全生产科学技术，2012，8（8）.

[7]Simon，H. A.A Behavioral Model of Rational Choice.Quarter-

ly Journal of Economics，1955（69）.

[8]Kahneman，Daniel.Frames and brains：Elicitation and control of response tendencies.Trends in Cognitive Sciences，2007，11（2）.

[9]王燕青，宋嫱，田芸蕴.管制员认知偏差测评量表的编制与应用[J].工业安全与环保，2016，42（7）.

[10]杜红兵，刘明，靳慧斌.基于信息加工模型的飞行员差错分析与分类[J].工业安全与环保，2013，39（2）.

[11]Wickens C D，Hollands J G.Engineering psychology and human performance.New York：Harper-Collins，1992.

[12]闫少华.基于信息加工模型的管制员差错分类与分析[J].中国安全科学学报，2009，19（8）.

[13]罗晓利，秦凤姣，孟斌，等.基于信息加工的管制人误分类分析模型研究[J].西安航空学院学报，2015，33（4）.