基于IDAC模型的空客操作程序策略选择分析

叶楠

摘 要

民航事故调查报告表明，约70%的事故与人为因素有关，其中飞行员决策失误造成的事故则占50%以上。在目前中国民航正在向民航强国发展的背景下，民航飞行员在执行航班任务中，对于不同的飞行情形应该如何选择策略来管理整架飞机，是在此发展过程中需要重点研究的问题。本文基于IDAC模型中的解决问题策略，以空客机型为例，分析在整个航班任务中执行常规程序与非常规程序时，飞行员应该如何选择适合的策略，以保证航班安全高效运行，为建设民航强国打牢基石。

关键词

IDAC模型;策略选择;空客标准操作程序

中图分类号：  E91;E926.3                    文献标识码： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.07.080

Abstract

Civil aviation accident investigation reports show that about 70% of accidents are related to human factors， of which more than 50% are caused by pilot decision errors.In the context of the current development of China's civil aviation into a civil aviation power， how to select strategies to manage the entire aircraft fordifferent flight situations in the execution of flight missions by civil aviation pilots is an issue that needs to be studied during this development process.This article is based on the problem-solving strategies in the IDAC model.Taking Airbus aircraft as an example，this article analyzes how pilots should choose appropriate strategies when performing routine and non-routine procedures throughout the flight mission to ensure safe and efficient flight operations，laying the cornerstone for building a strong civil aviation country.

Key Words

IDAC model;Strategy selection;Airbus standard operating procedure

0 引言

决策是人在多个可选方案中选择一个方案的认知过程。飞行决策是飞行员在飞行过程中做出的任何相关决定，既包括中断起飞或继续起飞、落地或复飞、继续飞往目的地或备降这些重要决策，也包括那些在飞行中的正常选择，如更改飞行计划、改变飞行高度、调整飞行速度、选择航向绕飞雷雨等。完成一次飞行任务，飞行员可能对上百个问题做出决策，特别是对于含有非常规程序的飞行任务，如何减小在决策中失误的概率，是至关重要的[1]。而在不同飞行阶段或者飞行情形选择做决策的策略，会直接影响到决策本身。所以策略的选择对决策产生的影响作用也不可小觑。下文将基于IDAC模型中的9种解决问题的策略，对空客手册的标准程序进行详细分析。

1 IDAC模型简介

IDAC模型，即成员间的信息、决策、行为（information decision actionin a crew）模型，它是第三代HRA方法——基于仿真的动态的HRA方法。传统的第一代和第二代HRA方法均以运行事件的静态任务分析作为绩效建模的基础，依靠实证和专家判断得来的数据进行绩效估计（第一代HRA方法代表：THERP模型，即人失误率预测技术;第二代HRA方法代表：CREAM模型，即认知可靠性和失误率分析方法）。而第三代基于仿真的HRA方法是一动态建模系统，利用虚拟场景、虚拟环境以及虚拟人来模拟实际环境中的人的绩效，提供HRA建模和量化的动态性描绘的基础，说明了复杂人-机系统间动态交互的特性[2]。

1.1 IDAC问题解决和决策制定模型

在第三部分——IDAC操作者的响应模型内容中，介绍了问题解决和决策制定过程模型，根据IDAC模型决策理论，所有决策的制定都是依据一个总体的策略——成本效益最优策略，也就是在希望达到的效果与为此所需的付出之间找到一个最佳的点[3]。

在实际飞行中，飞行员在做决策时经常遇到两难的选择，在安全目标与生产效益、执行程序与经验判断、决策认知难度与产生后果的责任承担中寻找一种平衡，这样的决策往往是最难做出的。

1.2 IDAC模型中的9种解决问题策略

根据IDAC模型，它提供了9种解决问题的策略（以认知复杂度逐步上升的顺序排列）[3]：

（1）本能反应——基于技能的策略：立即动作需要执行（记忆动作），当察觉到一个重要部件的迫切的威胁或者系统需要緊急动作来保护它的完整性时。

（2）直接匹配——基于技能的策略：依靠直觉的认知反应（常见故障、经验性），基于部分现象和证据就能匹配出典型的假设。

（3）遵从口头指令——基于规则的策略：执行其他成员的指令。

（4）遵从书面程序——基于规则的策略：执行符合当时情景的书面程序，对于复杂程序来说，通常有一步一步地书面程序让操作员执行。在某些情景下，书面程序不够精准，留有操作员自行判断的空间。

（5）归纳演绎推理——基于知识的策略：需要执行完整的探究来识别系统不正常的原因。分为归纳推理和演绎推理，归纳推理：产生一系列的诊断假设;演绎推理：收集更多信息以验证产生的诊断假设。易于产生错误，大多用于处理意料之外的情况，它是完全基于知识的策略，比直接匹配基于知识的程度更高。

（6）有限推理——归纳演绎推理和遵从书面程序的混合策略：操作者在遵从书面程序的同时进行基于知识的诊断，一个更实际的遵从程序的班组策略;

（7）征求建议——将技能、规则和基于知识的认知活动三者混合的策略：从其他班组成员获得帮助来评估系统状态或者决定解决问题的策略（机组成员之间、乘务组、管制人员、公司签派人员）。

（8）等待和监控——基于知识的认知活动：是一种推迟的方法，由于解决方案的形成取决于系统出现新的信息，它可能会使系统的状态更加清晰，从而使得解决方案更易获得。

（9）试错法——基于知识的策略：在不同解决方案与系统的相互作用中，找到合适的解决方案。分析系统的反馈来评估前面推测的解决方案是否正确，如果没有解决此问题，选择另一个解决方案，诸如此类。

下图为归纳演绎推理，直接匹配，本能反应三者的认知路径关系图。

对于空客机型来说，可以认为出现的ECAM信息直接帮助飞行机组做出了直接匹配/本能反应的决策。从而在认知过程走了捷径，跳过诊断过程，直接进行动作的选择/执行恢复动作。

1.3 IDAC模型中的7个引导策略选择的因素[3]

①操作者工作的特点（限制操作者可选择的策略）：比如对于遵从口头指令策略只能由副驾驶选择，又如本能反应策略不能被签派选择。

②训练：比如公司规定操作者必须按照空客手册规定程序执行常规和非常规程序。

③精神或者身体的负荷程度：比如本能反应和直接匹配策略对于精神或身体的需求最低，所以负荷最小。

④对于决策后产生结果的负责程度：如果操作者采用此策略的理由越充分，那么他对于此策略产生的结果所承担的责任就越轻。基于规则的策略（如遵从书面指令、遵从口头指令）所需承担的责任最轻，那些需要完全基于知识的认知过程的策略（如归纳演绎推理）比基于技能的策略（如本能反应、直接匹配）更具有辩护性，因为选择基于技能的策略只是根据了一组显著的证据。

⑤策略本身主动还是被动：主动的策略（如本能反应、归纳演绎推理和遵从书面程序）指引着操作者根据当前系统的情况去做一些事情（如收集系统信息或者介入系统目前的状态）。而被动策略（如等待和监控）与之相反。

⑥个人偏好：个人偏好会影响操作者选择采用的决策，同时它也会被其他因素影响（如个人自尊心）。

⑦记忆效应：操作者对于之前使用此策略的有效程度的记忆会影响此次的策略选择。

⑧认知依赖：此因素又可称为“认知一致性”，指的是如果高层目标选择基于知识的策略，则子目标也大多会选择基于知识的策略。

2 空客手册标准操作程序[5-6]

对于所有空客机型来说，程序分为常规和非常规程序：

常规程序只包括正常程序通过执行标准操作程序SOP来完成，执行SOP需要依靠飞行员的记忆，只有两个阶段例外，分别是驾驶舱初始准备阶段和安全离机阶段，以上两阶段飞行员可以根据QRH完成。

非常规程序包括正常程序的补充程序和非正常应急程序。正常程序的补充程序的执行原则为读&做。非正常应急程序分为记忆项目和读&做程序（ECAM、QRH、FCOM和OEB），执行的优先顺序为：

（1）记忆项目/OEB立即动作。

（2）OEB。

（3）ECAM。

（4）QRH。

（5）FCOM。

3 基于IDAC模型中的策略详细分析空客手册标准程序

下面利用IDAC模型中的9种解决问题的策略，对空客得非常规程序进行分析。

（1）对于正常程序的补充程序来说，大体策略为遵从书面程序，按照读&做的原则执行。一般由机长下口令，副驾驶执行。具体为：机长直接匹配并选择需要执行的补充程序，副驾驶遵从口头指令并且遵从书面程序来完成补充程序的动作。可以看出补充程序基于技能且基于规则，较少消耗认知能力。

（2）对于非正常应急程序来说

①A、记忆项目：大体策略为本能反应，机组根据记忆的程序快速反应完成相应动作。具体为：机长和副驾驶根据本能反应选择出需要完成的动作，副駕驶在完成动作过程中可能会选择遵从口头指令或者遵从书面程序的策略以完成整个动作组块。在认知流中，它不经过诊断和动作选择过程，直接明确需要执行的动作，机组能够立即执行动作。可以看出记忆项目总体是基于技能的，也包括基于规则，基本不消耗认知能力。

B、OEB立即动作：OEB全称操作工程通告，是由空客公司针对不同飞机的系统版本发布的操作工程通告，是为了快速通知用户任何对操作有重要影响的初始设计目标的差异，并向承运人提供与这些差异相关的技术信息和临时操作程序。OEB分为两种重要等级：红色OEB和白色OEB，红色OEB是指如果不按照推荐的程序操作，可能对飞机的安全运行造成严重的影响;白色OEB是指如果不按照推荐的程序操作，可能对飞机的运行造成严重的影响。在驾驶舱初始准备阶段机组必须回顾适用该飞机的所有OEB，必须格外注意红色OEB。红色OEB中有OEB立即动作，根据机组成员对OEB立即动作的熟悉程度，策略可为本能反应或者直接匹配。在此为了尽最大可能降低风险因子，理想情况如下：对于红色OEB的立即动作，飞行机组为本能反应策略。具体动作策略与记忆项目相似，总体是基于技能的，也包括基于规则，基本不消耗认知能力。

②OEB：对于红色OEB来说，机组采用直接匹配的策略。对于白色OEB最好采用直接匹配，但是也可采用遵从书面程序的原则。具体为：1）对于红色OEB，机长或副驾驶直接匹配出此为检查单中红色OEB，副驾驶遵从书面程序执行红色OEB动作，其中可能会存在遵从机长口头指令的策略。2）对于白色OEB，如果其中一人采用了直接匹配策略，动作过程则与处理红色OEB相同;如果第一时间无人采用直接匹配策略，则在后续“暂停状态页”时采用遵从书面程序策略。可以看出OEB如采用基于技能的直接匹配明显优于采用遵从书面程序策略。而这取决于机组在驾驶舱初始准备阶段对于OEB的准备效果。

③ECAM动作：大体策略为遵从书面程序，其中穿插着遵从口头指令策略，可能存在有限推理策略。

ECAM动作执行标准程序如表1。

④QRH：如有相应的QRH程序，则依照有限推理的策略，执行QRH程序。机组在遵从书面程序的同时进行基于知识的诊断，由此可见它是基于规则和知识的，需要耗費一定的认知能力。

⑤FCOM：如果时间允许，精力足够的情况下，机组依照有限推理的策略，查看它以获得适用程序的附加信息，但是机组不应该为了参考FCOM而延长飞行。并且由于参考FCOM是基于规则和知识的，需要耗费一定的认知能力，所以在这里认为除非以上①—④无法使得机组诊断出原因/无法选择一个解决行动/需要更多信息来构建情景意识时，才选择参考FCOM。

机组完成前面①—⑤的非正常应急程序后，飞机会处于一个相对稳定的状态，同时机组通过程序中“读出状态页”的动作后，会对飞机整体的状态有一个判断。然后机组采用有限推理、归纳演绎推理和征求建议等策略做出继续飞往目的地或者备降机场或者迫降的决定。

（1）继续飞往目的地机场需要考虑以下问题：

①目前飞机不工作的设备是否满足继续在飞向目的地机场的航路上飞行的要求，包括导航性能要求、高度要求、油耗情况、航路和目的地机场与备降机场天气情况等;

②飞机当前性能和设备条件是否满足特殊程序，包括释压程序、单发飘降程序等;

③目的地机场和备降机场跑道条件是否满足飞机当前着陆性能下的着陆距离要求;

④当前飞机工作设备性能是否满足目的地机场的进近程序要求;

以及其他情况。

（2）飞往备降机场需要考虑以下问题：

①目前飞机不工作的设备是否满足在飞向备降机场的航路上飞行的要求，包括导航性能要求、高度要求、油耗情况、航路和备降机场天气情况等。

②飞机当前性能和设备条件是否满足特殊程序，包括释压程序、单发飘降程序等。

③目的地机场和备降机场跑道条件是否满足飞机当前着陆性能下的着陆距离要求。

④当前飞机工作设备性能是否满足目的地机场的进近程序要求。

⑤备降机场的消防等级情况与地面其他保障情况是否满足需求。

以及其他情况。

（3）迫降需要考虑以下问题：

①选择迫降地点（尽可能选择场内迫降）。

②报告空管部门和公司签派，请求应急救援。

③通知乘务组做好客舱安全准备和应急撤离准备。

④完成QRH迫降程序。

以及其他情况。

机组在以上做决策的过程中，首先告知空管部门，在情况允许的情况下，向公司签派征求意见，阶段性地做出（1）继续飞往目的地机场（2）飞往备降机场（3）迫降以上三者之中的决定。

做出（1）—（3）之中的选择后，需要告知乘务组机组的决定，让乘务组做好相关的准备工作，使整个机组有共同的目标，以相互配合。

接下来机组应针对不同的飞行阶段制定相应的计划，下面我们参照空客非正常操作的管理理念中总结的使用思想，进行分阶段地制定相应策略。

（1）巡航阶段：执行完ECAM动作，利用STS页面判断目前飞机的状态，如有QRH的巡航部分总结则参考总结，并收集其他相关信息（如前文所示），飞行机组评估整体情况并计算出着陆性能（包括VAPP和着陆距离）来选择合适的机场与合适的着陆跑道。采用有限推理的策略使用QRH中的空中性能进行着陆性能计算。

（2）进近准备阶段：首先最晚在下降前15min获得着陆最新信息（天气、跑道状态、刹车效应等），然后再次回顾STS页面，更新之前进行的着陆性能的计算，如有QRH的总结则按照进近、着陆和复飞部分来进行进近准备;如果没有，则根据STS页面完成进近准备。包括：

①FMGS输入：F-PLN—RAD NAV—PROC—PERF—FUE LPRED—SECF-PLN;

②检查着陆标高;

③按需选择自动刹车。

进近准备需要交叉检查以相互确认并再次熟悉飞机的状态与后面阶段要完成的工作。

（3）进近简令：PF需要完成进近简令，目的是PF告知PM其计划的仅仅动作过程。特点：简洁且合乎逻辑，在工作量较小的时候完成。如有QRH总结，便使用QRH总结的进近、着陆和复飞部分来执行进近简令;如果没有，则按照进近简令卡来完成，表2为训练手册中进近简令的内容。

（4）进近阶段：如有QRH总结，则参见总结的进近部分再次复习;如果没有总结，则依照进近简令中的进近阶段的重点内容。

（5）飞机处于最后形态：如有QRH总结，则迅速查阅着陆和复飞部分，最后PM检查状态页面，是否所有进近程序动作已完成;如没有总结，则依照进近简令中着陆和复飞阶段的重点部分（刹车、NWS、反推和复飞时起落架收上）。

4 总结与展望

以上便是飞行机组在遇到非正常情况下的比较完整的程序与决策过程，可以看出在ECAM动作完成之前，绝大部分使用的是基于技能的策略（本能反应和直接匹配）和基于规则的策略（遵从口头指令和遵从书面程序），部分采用基于归纳演绎推理和遵从书面程序混合的策略（有限推理）;ECAM动作完成之后，会常常采用基于归纳演绎推理和遵从书面程序混合的策略（有限推理）、基于知识的策略（归纳演绎推理）和基于技能、规则和知识三者混合的策略（征求建议）。机组选择越多的基于技能策略，此过程带来的认知负荷就越少，机组的工作负荷就相对越低。让机组更多策略成为本能反应和直接匹配这两种基于技能的策略能有效降低认知负荷。

综上，由于基于知识的策略需要占用更多的认知资源，所以尽可能避免单独使用基于知识的策略，如归纳演绎推理，应尽量使用有限推理策略和征求建议的策略来减小机组决策错误的概率从而保证航班的安全。

本文没有具体使用各类航空决策模型来分析各类对飞行员决策产生影响的因素，如情景评估、风险评估、知识、经验和航空安全文化等[7]。而是从飞行员的角度，在机组执行航班任务完成飞行程序的过程中，详细探讨飞行机组应该如何在不同飞行程序阶段选择相应的形成决策的策略。

通过上文结合IDAC模型中9种解决问题的策略对空客飞行程序详细的分析，能得出以下对于飞行机组和对于航空公司来说不同的启示：

（1）对于飞行机组，加强对空客手册和公司运行手册的熟悉程度，严格按照标准程序操作飞机，根据前文可以看出基于规则的策略为飞行机组最基础的策略选择，在降低认知负荷的同时，对产生的后果所需承担的责任最轻。但是在紧急的情况下，基于技能的策略能使机组的工作负荷降至最低，能够很好地帮助机组减少出现操作错误的概率，以下因素比如飞行经验的丰富程度、飞行技能的熟练程度和疲劳程度都会在不同程度上影响飞行机组基于技能的策略。在出现飞行机组不熟悉的情况且无法避免选择含有基于知识的策略时，首先考虑在手册中查阅书面程序，其次考虑向公司签派征求建议，最后选择完全基于知识的归纳演绎推理策略与等待和监控策略，不建议考虑试错法策略。

（2）对于航空公司，加强对飞行机组的技能训练和手册宣贯，合理制定公司规定，因为不合理的公司规定会负面影响飞行员的策略选择，增加认知负荷和附加对于产生后果的负责程度。完善优化对于飞行机组的技术支持和专家支持系统，帮助飞行机组共同决策。

参考文献

[1]姚永强.如何提高飛行决策能力？[N].中国民航报，2019年6月26日（第006版）.

[2]李鹏程，陈国华，张力，戴立操.人因可靠性分析技术的研究进展与发展趋势.原子能科学技术，2011.

[3]Y.H.J.Chang，A.Mosleh.Cognitive modeling and dynamic probabilistic simulation of operating crewresponse to complex system accidents：Part 3：IDAC operator response model.Reliability Engineering and System Safety，2007，92（8）：1041—1060.

[4]Y.H.J.Chang，A.Mosleh.Cognitive modeling and dynamic probabilistic simulation of operating crew response to complex system accidents：Part 1：overview oftheIDAC model[J].ReliabilityEngineering and System Safety，2007，92（8）：997—1 013.

[5]空客飞行机组技术手册.

[6]空客飞行机组操作手册.

[7]王梓宇，游旭群.航空决策模型及其影响因素分析[J].心理科学进展.2017，Vol.25，No.11：2002-2010.