民用航空运营安全性分析

2021-01-28顾海健

机电信息 2021年3期

顾海健

（中国航发商用航空发动机有限责任公司，上海200241）

0 引言

近年来，我国民航运输业发展迅猛，但是随着运输规模的不断扩大，运营管理的风险也在迅速提升，因此确保安全性就成为运营管理的首要目标[1]。威胁运营安全性的因素主要有机械故障、不利的天气状态、人为因素等。在运营过程中记录这些过程数据，并对这些数据进行综合性分析，可为运营的安全性提供更多的可控方向。应用范围较广的安全评估方法有概率统计方法、安全分析法、贝叶斯网络法等。

本文主要对民用航空运营安全性和影响安全性的风险因素进行分析研究。

1 民用航空运营安全性

民用航空运营的过程需要联合多部门共同协作，对其安全性的分析涉及技术、管理、统计等诸多领域。

1.1 民用航空安全系统

我国《民用航空器事件调查规定（CCAR395R2）》中规定了航空运营事故的概念和等级，以及发生事故后的调查程序和处理方法。航空管理部门出台航空安全法规是为了规范操作和管理流程，避免事故的发生。随着民航运输业的发展，关于安全性的内容也在不断扩展，其目的是降低航空运营风险系数，实现最大程度的安全运营。

民用航空安全系统主要由机场、空中交通管制、航行、维修组成，如图1所示。由图1可以看出，与航空公司有关的部分为航行和维修两部分。从整个民用航空安全系统分析，影响安全性的因素包括环境、操作人员和管理人员、飞机等[2]。考虑到民用航空系统的综合情况，保证其安全性是一项非常有挑战性的工作。

图1 民用航空安全系统组成图

1.2 民用航空运营

航空公司负责民用航空运营，运营范围包括航行、维修、地勤、营销、人事、安全维护等，并且在航空监管部门的监督下执行与适航要求有关的规章条例等。运营范围中航行和维修是关于运营安全性的主要工作，例如飞机处于短停或者航后状态时，航空公司需要指派维修人员对飞机进行检查、排故、维修等工作，并且在预定维修大纲规定的时间间隔对飞机进行定检，如A检、C检等。

1.3 民用航空运营风险因素

1.3.1 维修风险因素

民用航空运营安全性评估的一项重要指标是维修风险因素，维修风险因素中主要包括维修人员风险因素、航空器风险因素、维修环境风险因素、维修安全管理风险因素四部分[3]。通常安全事故是由多种因素共同作用引起的，因此，综合分析各民用航空维修风险因素能够有效防止运营安全事故的发生。

其中，维修人员风险因素是指由于机务维修人员违规操作、沟通障碍、操作资质不符、专业知识不足等造成的运营安全事故。上述事故原因可以分为维修能力、人员的生理和心理状态两部分。航空器风险因素是指由飞机原始技术特性、飞机整体维修保养状态、飞机运行年限、维修保养备件等情况引起的运营安全事故。维修环境风险因素是指由维修现场环境、自然状态环境、其他社会环境等环境状态引起的运营安全事故。维修安全管理风险因素是指由不遵守安全制度、不完整的组织机构、缺乏安全监督等情况引起的运营安全事故。

1.3.2 飞行风险因素

民用航空运营飞行风险因素是指由航空器、机组成员、飞行安全管理和飞行环境四部分中的某一个或者某几个造成安全事故的原因。航空器风险因素包括原始设计、飞机构型、机载设备、飞机维修保养状况，每一部分的不合规状态都会威胁到航空运营的安全性。机组成员因素包括飞行员职业能力、飞行员生理和心理状态以及机组管理状态三方面。飞行安全管理因素包括安全制度、组织机构、安全教育与技术培训、安全监督、应急管理五个方面。飞行环境因素包括自然状态环境和运行环境两方面。民用航空运营飞行风险因素会直接影响到飞机的航行状态，因此，严格控制飞行风险因素对最大限度保证飞机航行安全至关重要。

2 民用航空运营安全评估

不同的安全评估方法在其应用领域有所差异，民用航空运营应该根据其自身的技术和管理特点，选择安全性最大化的评估方法。

2.1 民用航空运营安全评估特点

民用航空运营的安全评估主要有两个特点：（1）致因机理复杂；（2）有效数据不足。民航运营安全事故往往是由多种因素共同作用引起的，各种风险因素之间相互关系复杂，具有较强的模糊性和不确定性，导致了运营安全的致因机理十分复杂，给安全评估方法的选择和安全方法的评估增加了难度，直接影响了评估结果的有效性和可信度。同时，民用航空的运营安全事故发生概率较低，典型的安全事故样本较少，导致统计出的数据样本量不足，数据类型畸变，可用样本数量不满足安全评估的要求，而且由于航空公司对运营数据保密，加大了数据收集的难度，更大程度地限制了安全评估方法的选择。

2.2 民用航空运营安全评估方法选择

民用航空运营安全评估根据应用场景的差异和待评估对象特点的不同来选择评估效果最好、评估结果最准确的方法，评估方法基本有定量、定性和定量定性三种。通常情况下，运营安全评估方法的选择依据分为客观数据和主观数据（运营经验）两方面。在客观数据方面，由于传统方法存在数据样本量不足和数据类型畸变的缺点，目前部分航空公司已经开始使用贝叶斯网络、神经网络等智能化数据统计和处理方法，智能化方法能够较好地弥补传统方法的不足。在主观数据方面，由于客观数据容易出现数据样本问题，此时就需要运营经验和专家的评估作为补充，综合提升评估结果的可靠性。无论是定量、定性或者定量定性方法，最终都是为了得到运营安全评估的最准确结果。

3 民用航空运营安全分析模型

民用航空运营安全性分析的关注点从现象、结果和事后处理发展到本质、原因和事前预防，并且随着计算机技术在该领域的大规模应用，各个组织和部门在民用航空运营方面的数据采集和记录方式也变得更加完善。因此，关于民用航空运营安全性的研究主要分为事故和数据两部分。

3.1 基于“事故”的民用航空运营安全分析模型与方法

在民用航空运营初期，由于经验不足，运营事故频发。随后对不同的事故进行了详细的分析，并将导致事故的原因分为飞机和飞行员两大部分。

20世纪中叶，在民用航空运营发展初期，运营事故的分析是预防事故发生的主要方法。由于当时的技术水平发展不成熟，关于航空运营安全影响因素的分析主要包括飞机系统故障、机械故障等技术方面。安全分析方法包括风险与操作性研究、故障树分析以及失效模式与影响分析等，这些方法被广泛地应用到航空运营过程中，提高了飞机的可靠性和运营安全性。

20世纪70年代之后，随着运营方法和应用技术的发展，对于航空运营安全事故的分析从事故的认识向事故的致因和预防性措施转变。经过大量的数据积累，得出较为广泛的分析理论：事故因果连锁理论、能力观点的因果连锁理论和轨迹交叉理论等。在航空运营安全分析方法发展过程中，人为因素逐渐成为分析的重点，例如研究人员提出了人为因素分析与分类系统、SHEL模型、TRACE模型等。人为因素分析与分类系统重点分析人为差错与分类框架；SHEL模型则着重于理论模型，强调了人为因素的分析范围、研究要素以及两者之间的相互关系；TRACE模型主要从工作人员心理层面出发分析人为差错，研究导致事故发生的人为心理、压力、状态等主观因素。

3.2 基于“数据”的民用航空运营安全分析模型与方法

基于“数据”的民用航空运营安全分析模型与方法主要包括飞机的运营数据和机体结构设计。运营安全数据主要包括运营数据、影响运营安全的具体事件和运营程序等，例如QAR数据、维修事故、安全管理程序等。飞机制造商在早期主要通过这类方法研究飞机的设计参数，在发展过程中，飞机制造商通过评估航空运营事故对飞行安全的影响程度，提出相应的措施从而降低运营安全事故的发生概率，例如，美国波音公司的飞机状态管理系统和法国空中客车公司的数字化运维管理分析系统。随着民用航空的不断发展，运营过程中的数据积累，数据分析方法的不断革新，“数据”在民用航空运营安全分析中的作用越来越重要。